احتفلنا هذا الأسبوع، 12 فبراير، بعيد ميلاد السير تشارلز داروين، أحد أكثر الشخصيات تأثيرًا في تاريخ العلوم، والذي ولد عام 1809. قدم كتابه "أصل الأنواع"، الذي نشر عام 1859، إجابة ثورية لواحد من الأسئلة الأساسية التي شغلت علماء الطبيعة لعدة قرون: كيف تتشكل الأنواع الجديدة في الطبيعة؟
بقلم شاهار لبيد والبروفيسور بنيامين بودبيليفيتس، كلية الأحياء في التخنيون
كان داروين أول من قدم آلية ديناميكية تقدم تفسيرًا ثابتًا لتكوين أنواع جديدة - وهو مبدأ الانتقاء الطبيعي الذي يدفع التطور التدريجي [1]. ويتضمن هذا المفهوم الجديد عدة جوانب: الصراع من أجل البقاء، أي – وجود ضغوط خارجية تؤثر على بقاء الأفراد؛ وجود التنوع في السكان، وانتقال الصفات الوراثية التي تعطي قدرة معينة على التعامل مع هذه الضغوط (اللياقة البدنية)[2].
وبعد مرور أكثر من عقد من الزمن، نشر داروين كتابًا أقل شهرة، حيث بحث في موضوع اختيار الشريك كشكل متميز من أشكال الانتقاء الطبيعي [3]. صاغ داروين تمييزه بشكل أساسي للأفراد الذكور الذين لديهم ميزة في التزاوج. وقال داروين إن هؤلاء الأفراد سوف ينقلون هذه الميزة إلى ذريتهم الذكور، بغض النظر عن ضغوط البقاء الأخرى. وقد امتد مصطلح اختيار الشريك منذ ذلك الحين ليشمل جميع الجوانب المتعلقة بعملية التزاوج، على جميع مستويات البيولوجيا، من السلوكية إلى الجزيئية [4].
أثناء عملية الإخصاب نفسها، قد يكون التفاعل بين الأمشاج، مثل الحيوانات المنوية والبويضة، هو الخطوة الحاسمة في نجاح عملية الإنجاب. على وجه التحديد، خطوة دمج الأمشاج معًا ليست عفوية وتتطلب النشاط المناسب لبروتينات الاندماج الخاصة التي تسمى "الفوسوجينات". في العقود الأخيرة، تم اكتشاف العديد من الفوسوجينات، بعضها يرتبط بالتكاثر الجنسي والبعض الآخر يشارك في اندماج الخلايا الجسدية (التي ليست خلايا لاقحة) [5]. علاوة على ذلك، من الممكن تجميع جزء كبير من هذه البروتينات، بناءً على التشابه الهيكلي، تحت عائلة واحدة تسمى فيوسيكسينات (الشكل 1). ومن المثير للاهتمام، أنه على الرغم من التشابه الهيكلي، فإن البروتينات الموجودة في هذه العائلة تنتمي إلى مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأنواع بما في ذلك الفيروسات والنباتات والكائنات وحيدة الخلية؛ يلعب بعضها دورًا في العدوى الفيروسية، وبعضها في اندماج الأمشاج وبعضها جسديًا [6]. ومن الطبيعي أن يثير هذا التوزيع الواسع النطاق في الأنظمة المختلفة مسألة أصلها التطوري [7].
ومؤخرًا، تمت إضافة فرع آخر إلى عائلة الفوسيكسينات، مع اكتشاف بروتينات ذات بنية ووظيفة مماثلة في العتائق [7]. قد يعني هذا الاكتشاف وجود سلف مشترك للعديد من بروتينات الاندماج حقيقية النواة وتلك الناشئة من العتائق، ولكن هناك احتمال آخر استخدمت فيه هذه البروتينات للعدوى الفيروسية وسمحت بنقل الجينات بين الأنواع دون تدرج ("نقل الجينات الأفقي"). ) [7]. ومن ثم، فمن الممكن أن تكون بروتينات الاندماج من العتائق قد تم نقلها عبر الفيروسات إلى حقيقيات النوى، حيث تطورت في بعض الأنواع لتلعب دورًا في اندماج الأمشاج [7].
هذه النتائج وغيرها الكثير تواصل طريقة داروين في اكتشاف المراحل المختلفة للتطور التطوري. فمن أصل التكاثر الجنسي والتطور المبكر للأنواع حقيقية النواة إلى العمليات التي تحكم النظم البيئية بأكملها، تستمر نظرية التطور في توفير إطار يدرس من خلاله العلماء العمليات التنموية، متطلعين إلى الماضي وكذلك إلى المستقبل.
مصادر:
[1] داروين سي آر (1859). حول أصل الأنواع. ص 61.
[2] جريسيمر ج. (2001). وحدات التحول التطوري، اختيار, 1(1-3)، 67-80. معرف الهوية الرقمي: https://doi.org/10.1556/select.1.2000.1-3.7
[3] داروين سي آر (1871). أصل الإنسان، والاختيار فيما يتعلق بالجنس. لندن: جون موراي. المجلد 1.
[4] Kuijper B., Pen I., Weissing JF (2012) دليل لنظرية الاختيار الجنسي. المراجعة السنوية لعلم البيئة والتطور والنظاميات، المجلد. 43:287-311https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-110411-160245
[5] أفينوعام أو.، فريدمان ك.، فالانسي سي.، أبوتبول آي.، زئيف-بن-مورديهاي تي.، مورير يو.إي.، سابير أ.، دانينو د.، غرونوالد ك.، وايت جي إم.، بودبيلويتز ب. (2011). يمكن للفيوجينات حقيقية النواة المحفوظة دمج الأظرف الفيروسية في الخلايا. علوم. 29 أبريل؛332(6029):589-92. دوى: 10.1126 / science.1202333
[6] Valansi C.، Moi D.، Leikina E.، Matveev E.، Graña M.، Chernomordik LV، Romero H.، Aguilar PS، & Podbilewicz B. (2017). الأرابيدوبسيس HAP2/GCS1 هو بروتين اندماج الأمشاج متماثل مع المصهرات الجسدية والفيروسية. J سيل بيول، 216 (3)، 571-581. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5350521/
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
