الجينات القاذفة في الأسماك2

52

إيهاب محمد زايد – مصر

في نهاية عام 2017وجد كليمنت جيلبرت ، عالم الأحياء التطورية في جامعة باريس ساكلاي في فرنسا ، وزملاؤه 975 عملية نقل على الأقل عندما قاموا بفحص 307 جينومات الفقاريات التي كانت متاحة للجمهور في جين بنك. وكان ما يقرب من 94٪ من عمليات النقل تتعلق بأسماك شعاعية الزعانف ؛ أقل من 3٪ من الطيور أو الثدييات.
قال جراهام: “إذا كنت تطير على متن طائرة ، ونظرت إلى الساحل حيث تفرخ ، فإن لون الماء أبيض كالحليب ، لأن هناك الكثير من الحيوانات المنوية التي يتم إطلاقها أثناء عملية التزاوج”. الغالبية العظمى من تلك الحيوانات المنوية تفشل في العثور على البويضات ، وتتحلل ، وتحرر حمضها النووي.
الحمض النووي يمكن أن يلتصق بالأمشاج من الأنواع الأخرى التي تفرخ في نفس المنطقة ، ثم يتم جرها إلى خلية البويضة أثناء الإخصاب. على مدى عقود ، استخدم المهندسون الجينيون تقنية مشابهة تسمى نقل الجينات بوساطة الحيوانات المنوية لصنع كائنات حية معدلة وراثيًا. تظهر عمليات النقل الجيني الأفقي أيضًا في الحيوانات التي لا تتمتع أمشاجها بالفرصة نفسها لالتقاط الحمض النووي الخاطئ. برجاء مراجعة هذا الرابط(https://www.quantamagazine.org/)
طلب ديفيد أديلسون ، الذي يدرس تطور الجينوم في جامعة أديلايد في أستراليا ، المساعدة من طالب الدراسات العليا جيمس جالبريث اكتشفوا دليلاً على سبع عمليات نقل أفقية لـ العناصر الإنتقالية TEs إلى جينوم ثعبان البحر. كان من الصعب تحديد نوع المتبرعين بالضبط ، لكن أديلسون قال إن أفضل تطابق تم العثور عليه في الأسماك ، وفي حالة واحدة ، في الشعاب المرجانية.
بينما كانت أطما إيفانسيفيتش ، التي تعمل الآن في مرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة كولورادو ، بولدر ، طالبة دكتوراه في أديلسون ، تتبعت التاريخ التطوري لـ العناصر الإنتقالية TEs عبر الفقاريات والأنواع الأخرى. كانت ذات أهمية خاصة بالنسبة لها هي العناصر الإنتقالية TEs التي تسمى BovBs – تسلسلات صغيرة من حوالي 3000 زوج
ثم وجد الفريق شيئًا أكثر إثارة للاهتمام: العناصر الإنتقالية BovBs تشبه إلى حد بعيد تلك الموجودة في الأبقار والثعابين كانت أيضًا في القراد والبق. أظهرت الدراسات أن هذه الطفيليات القارضة يمكنها نقل الفيروسات إلى مضيفيها من خلال حويصلات مُفرزة تسمى إكسوسوم.
قد تعكس الاختلافات أيضًا شيئًا أكثر أساسية لعلم وظائف الأعضاء أو الكيمياء الحيوية: قد تكون بعض الكائنات الحية أقل تمييزًا في منع قطع الحمض النووي المتجولة من الاستقرار في جينومها. ربما يكون للوفرة المتزايدة لعمليات النقل في الأسماك علاقة أكبر بالحيوانات نفسها ، وليس بيئتها.
قال فيشوت في الواقع ، “لا توجد إجابة واحدة”. “إنه القليل من كل شيء.” ومع ذلك ، فإن اختبار هذه الفرضيات سيكون مفيدًا. قد لا يكشف البحث فقط عن العوامل البيئية المحتملة ذات الصلة ؛ يمكن أن يساعد في توضيح كيفية حدوث عمليات النقل هذه بالضبط.
يمكن أن تمر عمليات النقل هذه دون أن يلاحظها أحد ما لم تحدث في الخلايا الجرثومية. لذلك يجب أن تكون أحداث النقل المكتشفة نسبة ضئيلة فقط من العدد الكامل لعمليات النقل التي تحدث.
الاحتمال المقلق هو أن عمليات نقل الحمض النووي الأفقية يمكن أن تحدث طوال الوقت. قد يكون بيض السمك ، مثل بطارخ الرنجة ، قادرًا على امتصاص بعض الهشاشة من الحمض النووي من بيئتها المائية أثناء عملية الإخصاب. قد يفسر هذا سبب شيوع عمليات النقل الأفقية بشكل غير عادي في الأسماك.
. قالت جراهام: “نعتقد أنه بمجرد أن تحصل الرائحة على هذا الجين ، فإنها تتمتع بميزة انتقائية فورية”. “هذه الميزة الانتقائية ليست التجمد حتى الموت في المياه الجليدية.” كان ذلك يعني أن سمك الصهريمكن أن ينتشر شمالًا ويتمتع بالحياة في القطب الشمالي ، مما يؤدي إلى تغيير تكوين هذا النظام البيئي.
قال شاك إن العناصر القابلة للتحويل هي “أكثر قطاعات الجينوم إثارة وديناميكية وقد يكون لها تأثير محتمل” ، خاصة لأنها تمثل “مصدرًا داخليًا للطفرات في كل جينوم”. فهي لا تقوم فقط بتغيير الحمض النووي عند لصقها ، ولكن لأنها تتكون من تسلسلات متكررة ، فإن وجودها ذاته يزيد من احتمالية إعادة التركيب الجيني.
قال فيشوت: أن قدرة الجهاز المناعي على توليد تنوع فلكي من الأجسام المضادة يبدو أنها جاءت من العناصر الإنتقالية TE دخلت فجأة في جينوم سلف جميع الفقاريات الفكية قبل 400 مليون سنة.
اتفقت جيلبرت على أن العناصر الإنتقالية TEs يمكن أن تكون مصدرًا هائلاً للحداثة الجينية. وقال: “حقيقة أن هذه العناصر يتم نقلها كثيرًا بين الأصناف من خلال النقل الأفقي ، وليس فقط من خلال التطور الرأسي ، تعني أن النقل الأفقي له تأثير مهم”.
وأشار أديلسون إلى أنه على الرغم من أن عمليات الانتقال إلى الخلايا الجسدية هي طريق مسدود تطوريًا ، إلا أنها قد تؤثر على صحة ولياقة الأفراد. يمكن أن يكون لتغيير جينوم أي خلية تداعيات فسيولوجية ، مثل تحفيز نمو سرطاني. قال: “ليس لدينا أي فكرة حقًا عن تأثير هذه الأشياء”.
قد تحدد الدراسات المستقبلية معدل نقل الحمض النووي في حياتنا اليومية. قال أديلسون إن التطورات الحديثة في التسلسل أحادي الخلية والتسلسل طويل القراءة يضع التجارب اللازمة لرؤية عمليات النقل في الوقت الفعلي في متناول اليد
قد تسمح لنا التطورات في النمذجة التطورية وعلم الوراثة أخيرًا بالبحث عن عمليات نقل الجينات القديمة التي كان من الصعب جدًا اكتشافها قبل عقد من الزمان فقط. يعتقد جيلبرت أنه تم الآن تسلسل عدد كافٍ من الجينومات الكاملة بحيث يمكنه مسح شجرة الفقاريات بحثًا عن عمليات نقل الجينات الكاملة ، مثلما اكتشف هو وزملاؤه مئات من عمليات نقل العناصر الإنتقالية TE. قال: “كنا نفكر في القيام بذلك”. “نحن فقط بحاجة للقيام بذلك.”