جهد جديد يعرّف الجينات التي صنعت الماموث – Ars Technica

بيت زايكن

نشر فريق دولي من العلماء نتائج أبحاثهم في 23 جينوم صوفي للماموث في علم الأحياء الحالي. اعتبارًا من اليوم ، لدينا المزيد من الأفكار المثيرة حول تطورها ، بما في ذلك المؤشرات على أنه بينما كان الماموث الصوفي مهيأ بالفعل للحياة في بيئة باردة ، فقد استمر في إجراء المزيد من التعديلات طوال فترة وجوده.

سنوات من البحث ، بالإضافة إلى العديد من عينات الماموث الصوفي ، مكنت الفريق من بناء صورة أفضل لكيفية تكيف هذا النوع مع التندرا الباردة التي يطلق عليها اسم المنزل. ولعل الأهم من ذلك أنهم شملوا جينومًا سبق أن تسلسلوه من ماموث صوفي عاش قبل 700000 عام ، في الوقت الذي تفرعت فيه أنواعه في البداية عن أنواع أخرى من الماموث. في نهاية المطاف ، قارن الفريق ذلك بـ 51 جينومًا رائعًا – 16 منها جينوم ماموث صوفي جديد: الجينوم المذكور سابقًا من تشوكوتشيا ، و 22 جينوم ماموث صوفي من أواخر العصر الرباعي ، وجينوم واحد للماستودون الأمريكي (أحد أقارب الماموث) ، و 28 جينومًا من الأفيال الآسيوية والأفريقية الموجودة.

من مجموعة البيانات هذه ، تمكنوا من العثور على أكثر من 3000 جين خاص بالماموث الصوفي. ومن هناك ، ركزوا على الجينات التي تحمل فيها جميع حيوانات الماموث الصوفي تسلسلات غيرت البروتين مقارنة بالنسخة الموجودة في أقاربها. بمعنى آخر ، الجينات التي يبدو أن التغييرات قد تم اختيارها بشكل طبيعي.

ما الجديد (الجيني)؟

David Díez-del-Molino هو عالم أحياء تطوري والمؤلف الرئيسي لهذه الورقة. وأوضح في مقابلة بالفيديو مع آرس: “ما نسميه” الجينات المتطورة للغاية “هو الجينات التي تحتوي على الكثير من هذه الطفرات غير المترادفة. وكلما زاد عددها ، زاد تطورها لدرجة أننا نعتبرها.” الحقيقة هي (وبالمناسبة ، نذكر هذا في قيود الدراسة) جميع الطفرات ذات صلة. لذا فإن الجينات التي تحتوي على واحدة فقط من هذه الطفرات ، يمكن أن تكون مهمة جدًا للنمط الظاهري للماموث الصوفي. لذلك نستخدم عدد الطفرات كمؤشر على مدى تغير الجين في الماموث الصوفي “.

تقدم بعض تلك الجينات المتطورة للغاية نظرة ثاقبة لبيئة الماموث الصوفي. وجد الفريق دليلاً على الجينات المشاركة في الجهاز المناعي ، وتحديدًا تلك التي قد تكون مفيدة ضد الديدان الطفيلية أو مسببات الأمراض. ربما ساعدت جينات أخرى في إصلاح الحمض النووي. اثنان من الجينات التي حددوها في هذا الصدد (BRCA1 و BRCA2) تشارك في الإصابة بسرطان الثدي لدى البشر ، وتعمل على قمع الأورام. هل يمكن أن يكون الماموث الصوفي ، مثل أقاربهم الموجودين ، مقاومًا للسرطان؟

تشارك بعض الجينات المعدلة في تخزين الدهون ، وإنتاج الحرارة ، والتمثيل الغذائي ، وكلها يمكن أن تكون مفيدة للغاية ضد برد القطب الشمالي. تشير التغييرات الأخرى إلى أن الماموث الصوفي ربما يكون قد غير الإحساس بالبرودة ، مثل القدرة على الشعور بالألم كرد فعل لدرجات الحرارة الباردة.

READ  كويكب صغير يضرب الغلاف الجوي للأرض بعد ساعات من اكتشافه
قد يكون الفراء المميز للماموث ناتجًا عن العديد من التغييرات الجينية.

قد يكون الفراء المميز للماموث ناتجًا عن العديد من التغييرات الجينية.

أحب دالين

ربما تكون الجينات المرتبطة بالشعر هي الأكثر إثارة للاهتمام. وجد الفريق تغييرات في العديد من الجينات المسؤولة عن الاضطرابات الوراثية لدى البشر. بأسماء مثل متلازمة الشعر غير القابلة للتجميع والمسمى المناسب “متلازمة الشعر الصوفي” (متلازمة كارفاخال) ، تنتج هذه الاضطرابات مجتمعة شعرًا كثيفًا وغير قابل للتمزق وسلكيًا ومجعدًا. ومع ذلك ، فإن هذه الصفات تتوافق مع ما نتخيله من فرو الماموث الصوفي: طبقة شعر كبيرة كثيفة ، سلكية ، وغير قابلة للتمزق. وتشير هذه الجينات إلى أن فرو الماموث لم يكن هو نفسه بالنسبة لجميع أنواع الصوف ؛ ربما تكون قد تطورت على مدار فترة وجودها بحيث قد يكون للأنواع اللاحقة معاطف مختلفة عن سابقاتها.

قال Díez-del-Molino: “إنه أمر مضحك للغاية ، لأن كل الأسماء كانت كل شيء اعتقدنا أن شعر الماموث كان! لكن من المهم أن نلاحظ أننا لا نعرف بالضبط الوظيفة في الماموث الصوفي لأنها ليست بالضبط نفس الطفرات [seen in humans]. “

الجينات والأقارب

لكن لماذا يتم إجراء مقارنات بالاضطرابات الوراثية لدى البشر؟ تكمن الإجابة في سبب معرفتنا لأي شيء عن هذه الجينات على الإطلاق. في حالة الاضطرابات الوراثية المذكورة أعلاه ، فإن البحث عن الأسباب الكامنة وراء هذه الأمراض هو سبب معرفتنا للجينات المرتبطة بها. بالنسبة للجينات الأخرى ، تأتي معرفتنا من دراسات أجريت على أنواع أخرى.

أوضح دييز-ديل-مولينو: “نحن نعرف فقط وظيفة بعض الجينات لأنها تدرس في بعض الأنواع الأخرى”. نظرًا لأنه لا يمكننا دراسة ما تفعله هذه الجينات في الماموث ، فإن أفضل المعلومات التي حصلنا عليها تأتي من دراسة الجينات ذات الصلة. “علينا استخدام وكلاء – عادة البشر والفئران – لأنهم أنواع نموذجية ، وهي مدروسة جيدًا. في الورقة ، نحاول أن نكون حذرين قليلاً عند صياغة هذه الأشياء. نقول ، “أوه ، حسنًا. يمكن أن يرتبط هذا الجين بحجم الأذن ، لكننا لا نعرف حقًا. “

كان حجم الأذن بمثابة كشف رائع آخر. كان الجين الذي خضع لأكبر عدد من الطفرات على مدى 700000 عام الماضية هو الجين الذي ، في الفئران ، مرتبط بآذان صغيرة. لذلك يقترحون أن الماموث الأكبر سنًا ربما كان له آذان أكبر من نظرائهم في وقت لاحق.

تعتبر ورقة اليوم قفزة كبيرة من عام 2015 المثير بنفس القدر ورق التي كشفت النقاب عن جينومات الماموث الصوفي ووظائفها المحتملة.

اكتشف Díez-del-Molino وفريقه أن بعض المتغيرات الجينية التي أبلغ عنها الفريق السابق “مثبتة في الماموث الصوفي” ، لم تكن كذلك في الواقع. هذا يعني أنه بدلاً من امتلاك جميع حيوانات الماموث نفس نسخة الجين ، حافظت المجموعات المتأخرة على بعض الاختلاف هناك. أوضح Díez-del-Molino أنه وفريقه يتمتعون بعدد أكبر من العينات. في حين أن الفريق السابق كان قادرًا على تسلسل اثنين من الماموث الصوفي ، كان فريق اليوم قادرًا على أخذ عينات من المزيد من الحفريات والمومياوات. عرض دييز ديل مولينو: “لدينا الكثير من الجينومات”. مما يعني “لدينا إمكانية النظر إلى المزيد من الاختلاف. ولم يكن لدى بعض الماموث الصوفي [the] الطفرات التي تم تسجيلها في ذلك الوقت “. والأهم من ذلك ، يمكن لفريق اليوم مقارنة جينوم الماموث الصوفي الذي يبلغ من العمر 700000 عام بجينوم أحفاده ، مما يوفر معلومات جوهرية عن التكيفات التطورية الموجودة في الجينوم اللاحق.

READ  يقترح اكتشاف عظم الفك وجود ثدييات حديثة نشأت في نصف الكرة الجنوبي: ScienceAlert

تحديات الحمض النووي القديم

ريبيكا روجرز عالمة وراثة تطورية بجامعة نورث كارولينا في شارلوت ولم تشارك في البحث. لقد وجدت أنه “من المثير للاهتمام أنهم تمكنوا من الحصول على مجموعة البيانات الهائلة هذه تمامًا. لديهم هذه النظرة العالمية لما يحدث مع الماموث “.

قالت: “سأكون مهتمًا حقًا بمعرفة ما يفعلونه أيضًا بمجموعة البيانات هذه وما الذي يأتي به المجتمع الجيني عندما ينظرون إلى نفس النوع من البيانات”.

“شيء واحد أود التأكيد عليه هو أن الحصول على الحمض النووي من ماموث عمره 700000 عام هو خدعة كبيرة. قالت “إنه ليس شيئًا أحاول أن أحاوله بنفسي”. “وهو نوع الفحص الذي يفشل فيه معظم الوقت. لكن هنا لديهم واحدة نجحت. أنا متأكد من أن هذا كان يجب أن يكون قدرا هائلا من العمل “. وصفت الوقت الذي يستغرقه اكتشاف العينات والحفريات المناسبة في الحقل ، ثم العدد المحتمل للمحاولات التي قد يحتاجها العلماء للحصول على الحمض النووي القديم بنجاح من تلك العينات. وأكدت أن لا شيء من هذا سريع أو سهل. “لذلك فهو نوع من المشاريع عالية المخاطر وعالية المكاسب. ومن اللطيف رؤية أشخاص يحبون الحب [and the team] دفع ذلك إلى الأمام “.

شارك في الدراسة Love Dalén مع ماموث Yuka.  هذه ليست تقنية معقمة جيدة للحصول على الحمض النووي القديم.

شارك في الدراسة Love Dalén مع ماموث Yuka. هذه ليست تقنية معقمة جيدة للحصول على الحمض النووي القديم.

ايان واتس

إنها تشير إلى المؤلف الكبير لوف دالين ، أستاذ علم الجينوم التطوري في مركز علم الوراثة القديمة في ستوكهولم. نشر هو وعدد من العلماء المشاركين في هذه الورقة آخر وراثي بحث داخل الماموث، بما في ذلك أقدم تسلسل جينوم الماموث بنجاح حتى الآن. في بيان صحفي ، أشار إلى بعض التحديات الفريدة في عملهم.

“بصرف النظر عن العمل الميداني ، حيث يتعين علينا محاربة كل من الدببة القطبية والبعوض ، هناك جانب آخر يجعل الأمر أكثر صعوبة وهو أنه يتعين عليك العمل في مختبر الحمض النووي القديم ، وهذا يعني أنه يتعين عليك ارتداء ملابسك الكاملة- بدلة للجسم مع غطاء للرأس وقناع للوجه وقناع وقفازات مزدوجة ، لذا فإن القيام بعمل المختبر أمر غير مريح إلى حد ما ، بعبارة ملطفة ، “دالين ذُكر. “أود أن أسلط الضوء على ماريان ديهاسك ، المؤلف الثاني لهذه الورقة ، التي بذلت الجهد الهائل المتمثل في أداء العمل المخبري على معظم هذه العينات.”

READ  قد تكون أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بالطاقة الدماغية هي طريق المستقبل

إغراء الماموث

يمكن القول إن هناك شيئًا مقنعًا بقوة حول الماموث الصوفي. انقرضت ، ولكن فقط – من الناحية الجيولوجية – حيث نجا البعض على الجزر منذ 4000 عام أو نحو ذلك. إنها حديثة بما يكفي لدرجة أن المومياوات المذهلة تظهر أحيانًا من التربة الصقيعية في سيبيريا ويوكون ، مما يجعلنا في وضع فريد لجمع معلومات استثنائية من المخلوقات التي لم تعد تمشي على هذه الأرض. وقد تحسنت التكنولوجيا اللازمة لإجراء البحوث الجينية على الأنواع المنقرضة بسرعة فائقة خلال العقود القليلة الماضية.

لاحظ روجرز ، “عندما بدأت الدراسات العليا ، كانت الحيوانات التي يمكنك عمل علم الوراثة عليها أشياء مثل ذباب الفاكهة أو الديدان أو الفئران. والآن يمكنك تسلسل أي جينوم تختاره لأي نوع. وهكذا يمكننا الحصول على هذه الجينومات المرجعية – مخطط الحمض النووي لأنواع مختلفة من الحيوانات – وبعد ذلك يمكننا أن ننظر إلى التباين على مستوى السكان في أي شيء نريده الآن! يستمر التسلسل في الحصول على أرخص سعر وأفضل ، ولذا فقد فتح الأبواب لدراسة أنواع مختلفة من الأسئلة التطورية في مجال تخصصي في السنوات العشر الماضية فقط. في المستقبل ، سيتحسن تسلسل الجينوم فقط “.

قال دييز ديل مولينو: “هدفنا هو اكتشاف كيفية عمل التطور”. “الأنواع النموذجية” الخاصة بهم هي الماموث الصوفي لعدد من الأسباب. بالإضافة إلى كونها “حيوانات رائعة” ، أوضح أيضًا أنها “انقرضت – وهو الأمر الأكثر إثارة للاهتمام – ولكن الأهم من ذلك ، كان هناك العديد من الماموث الصوفي لفترة طويلة من الزمن. لدينا الكثير من البقايا ، وهم يأتون من سيبيريا حيث توجد بالفعل التربة الصقيعية حتى نتمكن في الواقع من ترتيبها “. يصف مجموعة البيانات هذه بأنها “مذهلة”. وحماسه له ما يبرره. قال: “لدينا جينوم قريب جدًا من أصل الأنواع قبل 700000 عام”. “لقد كانت نسخة مبكرة جدًا منها ، ومن ثم لدينا العديد من الحيوانات طوال آخر 100000 عام من وجود هذا النوع ، على سبيل المثال. لذلك أعتقد من هذا المنظور ، أن هذا ما أجده مثيرًا للاهتمام شخصيًا “.

في النهاية ، دييز ديل مولينو “تود معرفة ما تفعله كل هذه الجينات في الواقع في الماموث الصوفي. سيكون ذلك رائعا “.

تقارير الخلايا ، 2023. DOI: 10.1016 / j.celrep.2015.06.027

جين تيمونز (تضمين التغريدة) كاتب مستقل لديه شغف قوي بعلم الحفريات. مقرها في نيو هامبشاير ، تكتب عن علم الحفريات (وبعض علم الآثار) في مدونتها mostmammoths.wordpress.com.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *