قد تدفع المناطق المظلمة من الجينوم تطور أنواع جديدة

بالعربي/ تشير النتائج إلى طريقة لإنقاذ الحيوانات المهجنة “المنكوبة”.

توصلت دراسة جديدة إلى أن “المادة المظلمة” الجينية قد تدفع إلى ظهور أنواع جديدة. 

ووفقًا للدراسة ، فإن هذه الامتدادات الطويلة والمتكررة من الجينوم ، والتي تسمى الحمض النووي الساتلي ، قد تمنع الحيوانات غير المتوافقة في النهاية من التزاوج عن طريق خلط الكروموسومات في أطفالها الهجين. وإذا لم تتمكن الحيوانات من مجموعات سكانية مختلفة من التزاوج ، فسوف تتباعد بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى التكاثر.

فقط 1٪ من الثلاثة مليارات حرف ، أو النيوكليوتيدات ، في الجينوم البشري تصنع البروتينات التي تحدد سمات مثل لون العين والطول. قد تخبر امتدادات أخرى من الحمض النووي الجسم عن عدد نسخ البروتين التي يجب إنتاجها ، أو تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها في الأنسجة المختلفة ، من بين وظائف أخرى. ومع ذلك ، فإن ما يقرب من 10 ٪ من الجينوم البشري يتكون من امتدادات طويلة ومتكررة من الحمض النووي للأقمار الصناعية ، والتي ، لسنوات عديدة ، لم يعتقد العلماء أنها فعلت الكثير ، كما قال المؤلف المشارك في الدراسة مادهاف جاغاناثان ، وهو حاليًا أستاذ مساعد في ETH Zurich. معهد الكيمياء الحيوية في سويسرا. 

قال جاغاناثان لـ Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني : “تكرار الحمض النووي للأقمار الصناعية كان وفيرًا للغاية في الأنواع ولوحظ على نطاق واسع في حقيقيات النوى ” ، أو أشكال الحياة ذات نوى الخلية. “على الرغم من ذلك ، تم رفضهم إلى حد كبير على أنهم خردة من الحمض النووي.” 

ومع ذلك ، في دراسة أجريت عام 2018 ، اكتشف جاغاناثان ، الذي كان وقتها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، ومستشاره السابق لما بعد الدكتوراه ، عالم الأحياء يوكيكو ياماشيتا ، أيضًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، أن بعضًا من هذا الحمض النووي يخدم غرضًا حاسمًا: إنه ينظم الحمض النووي داخل نواة الخلية. وجدت تلك الدراسة أن بعض البروتينات تلتقط جزيئات الحمض النووي وترتبها في حزم كثيفة من الكروموسومات تسمى الكروموسومات. ووجدوا أن الحمض النووي للأقمار الصناعية يخبر هذه البروتينات عن كيفية تجميع الكروموسومات وتنظيمها. 

في أحدث دراسة نُشرت في 24 يوليو في مجلة Molecular Biology and Evolution ، وجد Jagannathan و Yamashita دورًا آخر للحمض النووي للقمر الصناعي: قيادة الأنواع. كان الفريق يحقق في الخصوبة في نوع ذبابة الفاكهة Drosophila melanogaster . عندما حذف الباحثون الجين الذي يرمز لبروتين يسمى prod ، والذي يرتبط بالحمض النووي الساتلي لتكوين الكروموسومات ، تنتشر كروموسومات الذباب خارج النواة. بدون القدرة على تنظيم الكروموسومات بشكل صحيح ، مات الذباب. 

قال جاغاناثان إن هذا كان رائعًا ، لأن البروتين المحذوف فريد من نوعه لـ D. melanogaster . وهذا يعني أن تسلسلات الحمض النووي الساتلية سريعة التطور هذه يجب أن تحتوي أيضًا على بروتينات سريعة التطور ترتبط بها.

لاختبار هذه الفكرة ، قام جاغاناثان بتربية إناث D. melanogaster مع ذكور من نوع مختلف ، Drosophila simulans . كما هو متوقع ، لم تعيش الهجينة طويلاً. عندما نظر الباحثون في خلايا الذباب ، رأوا نوى مشوهة مع الحمض النووي منتشر في جميع أنحاء الخلايا ، تمامًا كما فعلوا عندما حذفوا بروتين prod في تجارب سابقة. 

فلماذا يعني هذا أن الحمض النووي للقمر الصناعي يمكن أن يقود الأنواع؟ يشتبه الفريق في أنه إذا تطور الحمض النووي الساتلي بسرعة وصنع مخلوقان بروتينات مختلفة مرتبطة بالحمض النووي الساتلي ، فلن ينتجوا ذرية سليمة. نظرًا لأن البروتينات المرتبطة بالكروموسنتر وأجزاء الحمض النووي الساتلية تتطور بشكل مختلف في مجموعات أو أنواع منفصلة ، يمكن أن ينشأ هذا التعارض بسرعة إلى حد ما. 

لاختبار هذه الفرضية ، قاموا بتحور جينات ربط الحمض النووي الساتلية التي أدت إلى عدم التوافق في كلا الوالدين. عندما أعادوا كتابة جينومات الذباب لتكون متوافقة ، أنتجوا كائنات هجينة صحية. المحتوى ذي الصلة

يعتقد Jagannathan أن مثل هذه الخلافات في الحمض النووي الساتلي يمكن أن تكون عاملاً كبيرًا في تطور الأنواع الجديدة. إنه يأمل في أن تتمكن المزيد من الأبحاث من اختبار نموذجهم الخاص بعدم التوافق الهجين مع الأنواع الأخرى. في النهاية ، يمكن أن يؤدي هذا البحث إلى وسيلة للعلماء لإنقاذ الهجينة “المنكوبة” ، أو الهجينة التي لا تعيش لفترة طويلة بعد الولادة. هذا يمكن أن يمهد الطريق لاستخدام التهجين كوسيلة لإنقاذ الأنواع المهددة بالانقراض بشكل خطير ، مثل وحيد القرن الأبيض الشمالي ، الذي تعيش منه إناث فقط.

في النهاية ، أكد البحث الجديد حدس جاغاناثان بأن الحمض النووي للأقمار الصناعية يخدم غرضًا.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com