ربما افترقنا طرقًا مع أبناء عمومتنا الرئيسيين منذ ملايين السنين ، لكن دراسة جديدة تُظهر كيف يستمر البشر في التطور بطرق لم نتخيلها أبدًا.
حدد باحثون من مركز أبحاث العلوم الطبية الحيوية “ألكسندر فليمنج” (BSRC Flemming) في اليونان وكلية ترينيتي في دبلن ، أيرلندا ، 155 جينة في جينومنا ظهرت من أقسام صغيرة غير مشفرة من الحمض النووي. يبدو أن العديد منهم يلعبون دورًا حاسمًا في علم الأحياء لدينا ، ويكشفون كيف يمكن للجينات الجديدة تمامًا أن تتطور بسرعة لتصبح أساسية.
تظهر الجينات الجديدة عادةً من خلال آليات معروفة جيدًا مثل أحداث الازدواجية، حيث تنتج أجهزتنا الوراثية عن طريق الخطأ نسخًا من الجينات الموجودة مسبقًا والتي يمكن أن تنتهي بتلائم وظائف جديدة بمرور الوقت.
لكن يبدو أن الـ 155 ميكروجينًا المحددة في هذه الدراسة قد ظهرت من الصفر ، في امتدادات من الحمض النووي لم تحتوي على التعليمات من قبل التي تستخدمها أجسامنا لبناء الجزيئات.
نظرًا لأن البروتينات التي يُعتقد أن هذه الجينات الجديدة تقوم بتشفيرها ستكون صغيرة للغاية ، فإن تسلسل الحمض النووي هذه هو كذلك صعب الوصول إليه ويصعب دراستها ، وبالتالي غالبًا ما يتم تجاهلها في البحث.
“بدأ هذا المشروع في عام 2017 لأنني كنت مهتمًا بالتطور الجيني الجديد واكتشاف كيفية نشوء هذه الجينات ،” يقول عالم الوراثة التطورية نيكولاوس فاكيرليس، من BSRC Flemming في اليونان.
“تم وضعه على الجليد لبضع سنوات ، حتى تم نشر دراسة أخرى تحتوي على بعض البيانات المثيرة للاهتمام للغاية ، مما سمح لنا بالبدء في هذا العمل.”
الذي – التي دراسة أخرىنشر في عام 2020 من قبل فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا سان فرانسيسكو ، قام بفهرسة كومة من البروتينات الدقيقة التي تنتجها مناطق غير مشفرة وصفت ذات مرة بـ “DNA غير المرغوب فيه”.
قام الفريق الذي يقف وراء هذه الدراسة الجديدة في وقت لاحق بإنشاء شجرة أسلاف وراثية لمقارنة تلك التسلسلات الدقيقة الموجودة في جينوماتنا مع تلك الموجودة في 99 نوعًا من الفقاريات الأخرى ، وتتبع تطور الجينات بمرور الوقت.
يمكن تتبع بعض “الجزيئات الميكروية” الجديدة التي تم تحديدها في هذه الدراسة الجديدة وصولًا إلى الأيام الأولى للثدييات ، في حين أن البعض الآخر هو إضافات أحدث. وجد الباحثون أن اثنين من الجينات التي حددتها الدراسة ظهرت منذ انقسام الإنسان والشمبانزي.
كتب الفريق في أوراقهم المنشورة.
“هذا مهم بشكل مضاعف: لفهمنا للفضول ، والذي لا يزال غامضًا إلى حد كبير لظاهرة الولادة الجينية de novo ، ولكن أيضًا لتقديرنا للإمكانات الوظيفية الكاملة للجينوم البشري.”
من المعروف بالفعل أن البروتينات الدقيقة لها مجموعة متنوعة من الوظائف من المساعدة في تنظيم تعبيرات الجينات الأخرى إلى توحيد القوى مع بروتينات أكبر بما في ذلك أغشية الخلايا لدينا. ومع ذلك ، في حين أن بعض البروتينات الدقيقة تؤدي مهامًا بيولوجية حيوية ، فإن البعض الآخر لا فائدة منه.
“عندما تبدأ في الدخول في هذه الأحجام الصغيرة من الحمض النووي ، فإنهم حقًا على حافة ما يمكن تفسيره من تسلسل الجينوم ، وهم في تلك المنطقة حيث يصعب معرفة ما إذا كان لها معنى من الناحية البيولوجية ،” يشرح أويف ماكليساغت ، عالم الوراثة في كلية ترينيتي في دبلن.
ظهر جين له دور في بناء أنسجة القلب عندما تفرّع سلف مشترك بين البشر والشمبانزي من أسلاف الغوريلا. إذا ظهر هذا الجين الميكروجي بالفعل في الملايين من السنين الماضية ، فهذا دليل صارخ على أن هذه الأجزاء المتطورة من حمضنا النووي يمكن أن تصبح بسرعة ضرورية للجسم.
ثم قام الباحثون بسبر وظائف التسلسل عن طريق حذف الجينات ، واحدة تلو الأخرى ، في الخلايا المزروعة في المختبر. استمرت أربع وأربعون مزرعة خلوية في إظهار عيوب النمو ، مما يؤكد أن تلك الأجزاء المفقودة الآن من الحمض النووي تلعب أدوارًا مهمة في إبقائنا نعمل.
في تحليلات مقارنة أخرى ، حدد الباحثون أيضًا في ثلاثة من الجينات الجديدة المتغيرات المعروفة المرتبطة بالمرض. قد يشير وجود هذه الطفرات المصادفة في موضع أساسي واحد في الحمض النووي إلى وجود علاقة ما بين الحثل العضلي والتهاب الشبكية الصباغي ومتلازمة العازمي ، ولكن ستكون هناك حاجة لمزيد من البحث لتوضيح هذه العلاقات.
في ضوء التكنولوجيا الحديثة والطب ، فإن تقدير حجم التغيير البيولوجي الذي اختبره البشر كنوع على يد الانتقاء الطبيعي يمكن أن يكون أمرًا صعبًا. لكن لياقتنا كانت بشكل كبير بالضغوط من النظام الغذائي و مرض على مدى آلاف السنين ، وستستمر بلا شك في التكيف حتى في عالم متقدم تقنيًا.
لم يتضح بعد كيف يحدث الخلق التلقائي للجينات الجديدة داخل المنطقة غير المشفرة ، ولكن مع قدرتنا المكتشفة حديثًا على تتبع هذه الجينات ، قد نكون أقرب إلى اكتشاف ذلك.
“إذا كنا على حق فيما نعتقد أنه لدينا هنا ، فهناك الكثير من الأشياء ذات الصلة وظيفيًا والمخبأة في الجينوم البشري ،” يقول ماكليساغت.
تم نشر البحث في تقارير الخلية.
. “محلل حائز على جوائز. محب للموسيقى. منشئ. هواة Twitter. مستكشف ودود. محب للتواصل ودود.”