طموح
فريــق العــمـل
الجنس : 
عدد المساهمات : 471
معدل التفوق : 1323
السٌّمعَة : 22
تاريخ التسجيل : 15/12/2011
 | | دراسات حديثة: تبيِّن تعقيد التطور عبر التضاعف الجينيّ | |
في الأسفل: قبل التضاعف الجينيّ, في الأعلى: بعد التضاعف الجينيّ.
يشكّل التضاعف الجينيّ duplicación de genes واحدة من الآليّات الجزيئية المسؤولة عن ظهور وظائف جديدة عند الكائنات الحيّة. حيث تبينا دراستان حديثتان تعقيد هذه الآليّة, وبذات الوقت تعمقان رؤية دور هذه العملية الرئيسيّة في التطوّر.
يُعتبر ظهور وظائف جديدة: أحد أهمّ الخطوات الرئيسيّة في عمليات التطور البيولوجيّ. وقد شكّل تحديد الآليات الجزيئية المسؤولة عن تحقيق هذا: تحدٍّ واجه علماء الأحياء التطوريين, لكن إثر مرور أعوام كثيرة من العمل المُضني, تمكنوا من تحديد بعض تلك الآليات, مثل آليّة النقل الجينيّ transferencia de genes { سواء العمودي كما الأفقيّ }, إعادة التركيب أو التضاعف الجينيّ. في العام 1932, حتى قبل معرفة بنية الحمض النووي DNA قد افترض العالم J.B.S. Haldane بأنّ التضاعف الجينيّ هو عبارة عن عملية هامّة لأجل التطوّر. في العام 1970, اقترح عالم الوراثة Susumu Ohno فكرة أنيقة وبسيطة بذات الوقت: تظهر الجينات الجديدة عندما يتولَّد التضاعف: نسخة اضافيّة من الجين, وتلعب هذه النسخة الجديدة وظيفة جديدة. وقد تمّ التنويه لهذه الفكرة في كتابه Evolution by Gene Duplication الذي تحوّل لأحد كلاسيكيات علم الأحياء التطوريّ, لكن الأمر لا يظهر بكل هذه البساطة.
لكن تجربة مقدمة في آخر عدد من مجلة العلم Science, كذلك مقال منشور في المجلة الدوليّة Journal of Evolutionary Biology: تبينان وجود طرق أخرى لتحصيل وظائف جديدة.
اقترح Ohno بأنّه يمكن للطفرات أن تتراكم في نسخة جين اضافية: متولدة من حادث ما { إعادة تركيب, تضاعف جزيء DNA خلال الانقسام الخليويّ, اعادة تنظيم جينيّ,.... الخ }, حيث لن يعمل الانتقاء الطبيعي عليها { حيث يكون حياديّ بالنسبة للنمط الظاهريّ fenotipo }. تنتهي النسخة الاضافيّة من الجين بغالبية الأحوال بالإختفاء, لكن في حالات محدّدة يمكن أن تحقق إسهام تكيفيّ مفيد في البيئة التي يُعاش بها. لكن John Roth من جامعة كاليفورنيا Davis و Dan Anderon من جامعة Uppsala في السويد: لا يريان هذه الفرضية بوصفها واضحة كفاية. حيث يتساءلان: كيف كان ممكناً لنسخة إضافيّة أن تحافظ على نفسها من الإنتهاء { الإلغاء } لمدة زمنية ضرورية لربح وظيفة جديدة؟.
في العام 2007, اقترحوا نموذجاً جديداً. بحسب هذا النموذج: أفضل المُرشحين للمحافظة على التضاعف الجينيّ, هي تلك الجينات التي تمتلك وظيفة أوليّة { أساسيّة }, والتي يمكنها تحقيق وظيفة ثانية ثانويّة. فيما لو تتغيَّر الظروف البيئيّة, وبهذا تنتقل الوظيفة الثانية لتتحوّل لتصير أوليّة: بالتالي سينتج التضاعف { أو نُسخ أكثر حتى } لغاية تحصيل مُنتج جينيّ قادر على الاستجابة لهذه الظروف الجديدة. بوقت لاحق وبحدوث طفرات في واحدة من النُسخ الاضافيّة: ستزيد فعاليّة الوظيفة الثانويّة, وستختفي النُسخ الاضفيّة الغير أساسيّة. تبقى الوظيفة الأصليّة للجين مُصانة بفضل النُسخة التي تضاعفت والتي لم تتغيّر بمرور الوقت.
بُغية تحقيق الاختبار التجريبيّ لتلك الفرضيّة, بحث فريق من الباحثين عن طفرات في السلمونيلا* التي كان بإمكانها تركيب كميات قليلة من الحمض الأمينيّ triptófano بعد حصول تطفُّر في الجين TrpF اللازم لأجل تركيب ذاك الحمض الأمينيّ. بيَّن التحليل الجينيّ لتلك الطفرات بأنها كانت قادرة على تركيب triptófano (Trp) بسبب امتلاكها لنسخة اضافيّة من الجين hisA, والذي يُساهم في التركيب الحيويّ لحمض أمينيّ آخر هو histidina (His), وبهذه الحالة امتلك كذلك القدرة على تركيب كميات صغيرة من الحمض الاميني Trp. بوقت لاحق قاموا بصهر الجين الذي يساهم بتصنيع بروتين مُشّع لونه أصفر بالجين المزدوج hisA الذي قام بتركيب His و Trp عند السلمونيلا, بحيث أمكن تقدير الجرعة الجينيّة من خلال شدّة اللون الأصفر الناتج عن البروتين الهجين المشعّ. تنمو الخلايا في وسط استنباتيّ يفتقر ل His و Trp, الامر الذي سيؤدي لانتقاء تلك البكتريا القادرة على تركيب كلا الحمضين الامينيين. شدّة اللون الأصفر, كما نوهنا: تشكّل مؤشّر بسيط لمعرفة عدد نُسخ الجين.
بداية, نَمَتْ الخلايا ببطء شديد, وبزمن تضاعف قدره 5 ساعات. لكن خلال بضعة أجيال, هبط زمن التضاعف إلى ساعتين. خلال الاختبار الذي دام عام كامل { ما يعادل 3000 جيل }: حلّل الباحثون جينوم الكائنات المجهرية المزروعة microorganismos del cultivo. وجدوا أنّ نسخة hisA التي امتلكت طفرة مزدوجة قد توسعت لمرّات عديدة. وفي بعض البكتريا, كنسخة متطفرة قد صارت فعّالة أكثر في عملية تركيب الحمض الاميني Trp, بينما في نُسخ أخرى قد تمّ اكتساب فعالية في تركيب الحمض الاميني His, ما يعني تأكيد الفرضيّة.
من جانب آخر, مقال منشور بتوقيع Vaishali Katju من جامعة نيومكسيكو في Alburquerque بمجلة International Journal of Evolutionary Biology: يطرح توسيع فرضيّة Ohno. حيث يبين حالات: ينتج بها التضاعف لجزء من الجين, وينصهر هذا الجزء في جزء آخر من الDNA, وهذا حادث يمكن انتاجه خلال تضاعف الDNA. تشكل هذه الانصهارات مصدراً لجينات جديدة ستكون منتقاة فيما لو تحقق فائدة ما للكائن الحامل بظروف بيئية يعيش فيها.
هوامش
* السلمونيلا جنس من العصيات المعوية سلبية الغرام لا تشكل أبواغاً وتنتج كبريت الهيدروجين[1]. طولها بين 1 و7 ميكرون، وثخنها 0.3 - 0.7 ميكرون. بين أنواعها مسببات التيفية ونظيرة التيفية والتسسمات الغذائية[2] وأدواء السلمونيلات عند الإنسان والحيوان.
الهوامش منقولة / يُرجى التدقيق
النص الاصل بالقسم الأجنبيّ
تعقيبي
تتم ترجمة التعبير الاسباني Duplicación Genetica إلى العربيّة وفق مُصطلح التنسُّخ وقد ترجمته بالتضاعف الجينيّ وأظنّ النصّ يوضح معنى المُصطلح بصورة أو بأخرى .. ودوره في التطوّر .. ربما لا تستهوي هذه المواضيع الكثيرين لغنى مصطلحاتها المُحتاجة لشروحات وشروحات .. لكننا لفهم التطور ودور الجينات والوراثة به: مضطرون لقراءة هكذا مواضيع دوماً .. أشكر أيّ تصويب أو اضافات   الحاصل في العالم العربي الآنْ .. ثورات تقتلع كل طغيانْ! | |
|
