أدلة جديدة تتحدى فكرة أن الطفرات عشوائية تمامًا

من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن التطور لديه إحساس بالاتجاه – وهي فكرة يحاول المهووسون بالبيولوجيا حول العالم تصحيحها باستمرار.

لكن بحثًا جديدًا يكشف أنه قد يكون هناك ما يشبه الحقيقة في هذا المفهوم الخاطئ ، على الأقل أكثر مما أدركنا في أي وقت مضى.

على الرغم من أنها ليست مباشرة مثل الطفرة ذات الغرض ، إلا أنه يبدو الآن أنه ليس كل الحمض النووي متساويًا عندما يتعلق الأمر بالتحول. على الأقل ليس في حشائش مزهرة على جانب الطريق تُعرف باسم تالي الرشاد (نبات الأرابيدوبسيس thaliana).

يقول عالم النبات جراي مونرو من جامعة كاليفورنيا ، ديفيس: “لطالما اعتقدنا أن الطفرة عشوائية في الأساس عبر الجينوم”.

“اتضح أن الطفرة غير عشوائية للغاية وغير عشوائية بطريقة تفيد النبات. إنها طريقة جديدة تمامًا للتفكير في الطفرات.”

لكي تظهر طفرة جينية (أو متغير) في المقام الأول ، يجب أن تسير الأمور بشكل صحيح. أولاً ، يجب تغيير الحمض النووي داخل خلايا السلالة الجرثومية – الخلايا التي تمرر مادتها الجينية إلى نسل الكائنات الحية.

قد يتضمن ذلك تغييرًا إلى “حرف” واحد في تسلسل الحمض النووي ، من خلال تلف الأشعة فوق البنفسجية ، على سبيل المثال ، أو فقدان الجين ، أو اختلاط كروموسوم كامل من خلال أخطاء عند نسخ المادة الجينية وتمريرها تشغيل.

ثم يجب أن يراوغ هذا الضرر العديد من الآليات الخلوية الموجودة لمنع نقل مثل هذه التغييرات. وهذا يشمل أنظمة إصلاح الحمض النووي ، أو للطفرات الشديدة ، موت الخلايا المبرمج (موت الخلايا المبرمج).

إذا تهربت الطفرة من هذه العمليات ، فيمكن عندئذٍ نقلها إلى الجيل التالي.

معظم الطفرات التي تتضمن تغيير “حرف” واحد محايدة ، من حيث أنها لا تؤدي إلى أي تغييرات مهمة في شكل الكائن الحي أو وظيفته.

ولكن بالنسبة لأولئك الذين يتسببون في حدوث تغييرات ، فإن استمرارهم حتى الأجيال التالية يمكن أن يخضع لنزوات الانتقاء الطبيعي.

في هذه المرحلة ، كان يُعتقد أن التطور يقوم بمعظم الفرز بين الطفرات الجيدة والطفرات الفاشلة. على سبيل المثال ، إذا أعاقت الطفرة بقاء نبات أو حيوان ، فمن غير المرجح أن تبقى لفترة طويلة.

في حين أن قوى الانتقاء يمكن أن تحد من الطفرات التي تنتقل عبر الأجيال ، فإن الطفرة نفسها اعتُبرت عمومًا بمثابة نرد لا يمكن التنبؤ به عبر المكتبة الجينية للكائن الحي.

كتب الفريق في ورقتهم البحثية: “منذ النصف الأول من القرن العشرين ، هيمنت على نظرية التطور فكرة أن الطفرات تحدث عشوائيًا فيما يتعلق بنتائجها”.

استخدم مونرو وزملاؤه المعادل النباتي لجرذ المختبر – الرشاد السالف الذكر – لاختبار الافتراض القائل بأن الطفرة تم توزيعها بشكل عشوائي عبر الجينوم. قاموا بتحليل جينومات 400 سلالة نباتية ، ولدهشتهم لم يكن هذا ما أظهرته بياناتهم.

وبدلاً من ذلك ، وجدوا أن مناطق معينة من جينوم النبات كانت أكثر عرضة للطفرات من غيرها.

يقول مونرو: “هذه هي المناطق المهمة حقًا في الجينوم”. “المناطق الأكثر أهمية من الناحية البيولوجية هي تلك المحمية من الطفرات.”

ظل هذا صحيحًا سواء نظروا إلى أجزاء الترميز أو غير المشفرة من الشفرة الجينية ، مما يشير إلى أن التأثير لم يكن بسبب أنواع معينة من الحمض النووي ، ولكن المنطقة ككل.

“التطور حول الجينات في أرابيدوبسيس يبدو أنه يمكن تفسيره من خلال تحيز الطفرة إلى حد أكبر من الانتقاء ، “كتب مونرو وفريقه ، موضحين أنه إذا كان هذا التناقض ناتجًا لاحقًا عن الانتقاء الطبيعي ، فإن تحليلهم قد اكتشف اختلافات جينية فريدة أكثر مما لوحظ (كما كان من الممكن أن يكون لديهم ضاع في وقت لاحق من هذه العملية).

علاوة على ذلك ، كشفت البيانات عن عوامل لاجينية ، مثل كيفية التفاف الحمض النووي حول بروتينات معينة ، وتتنبأ آليات إصلاح الحمض النووي بأجزاء الجينوم الأقل عرضة للطفرات. كان هناك بالفعل دليل قوي على أن إصلاح الحمض النووي يستهدف مناطق الجينات النشطة ، وهو ما تدعمه هذه الدراسة أيضًا.

إن معرفة كيفية تحميل النرد عندما يتعلق الأمر بالطفرات يمكن أن يكون له آثار ليس فقط على النباتات الأخرى ، ولكن لفهم التطور والمرض في جميع الأنواع تقريبًا.

يقول ويجل: “هذا يعني أنه يمكننا توقع أي الجينات أكثر عرضة للطفرة من غيرها ويعطينا فكرة جيدة عما يحدث”.

“هذا مثير لأنه يمكننا حتى استخدام هذه الاكتشافات للتفكير في كيفية حماية الجينات البشرية من الطفرات.”

تشير هذه النتائج إلى أن الانتقاء الطبيعي قد أدى إلى انحراف احتمال حدوث طفرات عبر المكتبة الجينية للكائن الحي.

لذا في حين أن الطفرة الفردية لا تزال عشوائية من حيث نتيجتها ، فإن الموضع عبر الجينوم متحيز لصالح بقاء الكائن الحي ، حتى قبل أن تدخل أي تأثيرات محتملة للطفرة في لعبة الانتقاء الطبيعي.

تم نشر بحثهم في طبيعة سجية.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.