اكتشف الباحثون آلية جينية مركزية في نبات الطحلب، وهو أحد أقدم أنواع النباتات، والذي ظهر منذ 400 مليون عام، وما زال موجودًا في عالمنا حتى يومنا هذا. ووفقا لهم، هذه آلية حاسمة للحفاظ على وظيفة واستقرار الجينوم
اكتشف الباحثون آلية جينية مركزية في نبات الطحلب، وهو أحد أقدم أنواع النباتات، والذي ظهر منذ 400 مليون عام، وما زال موجودًا في عالمنا حتى يومنا هذا. ووفقا لهم، هذه آلية حاسمة للحفاظ على وظيفة واستقرار الجينوم.
أداة جديدة للتحكم في التعبير الجيني
يتعامل علم الوراثة اللاجينية مع التغيرات الوراثية في وظيفة الجينات، والتي لا تنطوي على تغيير تسلسل الحمض النووي نفسه. تسمى الآلية المركزية في علم الوراثة اللاجينية بالميثيل: وهي مجموعة كيميائية صغيرة تعرف باسم الميثيل (CH3)، ترتبط بأحد الأحماض النووية التي تشكل تسلسل الحمض النووي، وبهذه الطريقة تؤثر على مستوى تعبير الجينات - من الصمت إلى الاكتمال قوة. ويوضح الباحثون أن هذا يمكن مقارنته بالمعاني الكتابية: فهم لا يغيرون النص، لكنهم يعلموننا كيفية نطق الكلمات، وبأي شدة وبأي تأكيد.
كجزء من الدراسة، سعى الباحثون إلى دراسة عمليات المثيلة في علم الوراثة اللاجينية بين الخلايا (حيث يتم الحفاظ على التغيير أثناء انقسام الخلية الأم إلى الخلايا الوليدة) في نبات الطحلب - أحد أقدم النباتات في التطور، والذي لا يزال موجودًا اليوم. تم إجراء البحث تحت قيادة البروفيسور نير أوهاد، رئيس مركز مان للأمن الغذائي من كلية علوم النبات والأمن الغذائي في كلية جورج س. وايز لعلوم الحياةد. عساف تسيماش، د. كاثرين دومب، د. أفيفا كاتز. تم نشر المقال في المجلة العلمية PNAS.
يوضح البروفيسور أوهاد: "إن الآلية التي اكتشفناها فعالة للغاية، ولكنها تختلف بشكل أساسي عن معظم الآليات اللاجينية التي تحافظ على وظيفة الجينوم في الكائنات الأكثر تطوراً، من النباتات المزهرة إلى البشر". "نعتقد أنه يمكن استخدامه كأداة مبتكرة للتحكم في التعبير الجيني في الأبحاث والطب وصناعة التكنولوجيا الحيوية."
نظرة خاطفة على التطور
باستخدام الهندسة الوراثية، أنشأ الباحثون نباتات طحالب ذات طفرتين مختلفتين: في بعضها، حدثت المثيلة فقط على تسلسلات CG في الجينوم - وهو النوع الأكثر شيوعًا من المثيلة في الكائنات الحية المتقدمة، بما في ذلك البشر وواحد من كل ثلاثة في النباتات، وفي بعض الكائنات الحية المتقدمة. لقد حدث ذلك فقط في تسلسلات أخرى غير CG (غير CG).
ولدهشتهم، اكتشف الباحثون أنه، على عكس الكائنات الحية المتقدمة، يوجد في الطحالب مساواة كمية بين نوعي المثيلة، والأكثر من ذلك: أن المثيلة في تسلسلات غير CG أكثر كفاءة ونشاطًا، ولها تأثير أكبر على التعبير الجيني. ووجدوا أن هذا النوع من الطحالب غير الميثيلية يتعرض لأضرار بالغة، وتطوره غير طبيعي.
يقول البروفيسور أوهاد: "هذه آلية أولية للغاية، والتي تمنحنا نافذة على تطور التحكم اللاجيني في النباتات، بالفعل في مراحله الأولى". "في الدراسات التالية، سنكون قادرين على مقارنة الآلية القديمة بعملية المثيلة التي تطورت أكثر على طول الطريق، على سبيل المثال في جينوم النباتات المزهرة، التي ظهرت قبل 100 مليون سنة، أي بعد 300 مليون سنة من ظهور الطحالب ".
"إن اكتشافنا يُحدث ثورة في المفهوم المقبول"، يعزز الدكتور زيماخ كلامه ويخلص إلى أنه "يثبت أهمية وفعالية آلية المثيلة في تسلسلات غير CG، والتي توجد عند البشر بشكل رئيسي في الأجنة والدماغ. والأكثر من ذلك، فهو يوفر لنا مجموعة أدوات جديدة وفعالة للتحكم في الجينات في كل كائن حي - النباتات والحيوانات والبشر. ويمكن استخدام هذه الأدوات المبتكرة في المستقبل لتطوير التكنولوجيا الحيوية في الصناعة والزراعة والطب."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
- نجح باحثون من جامعة تل أبيب في عزل الجين الذي ينشط آلية التكاثر اللاجنسي في النباتات
- عن عشوائية التطور وغياب التخطيط والعيوب الموجودة في جسم الإنسان
- أضواء كاشفة: علم الوراثة اللاجينية - الوراثة ليس فقط في الجينات / دوريت السرخس
- قد تؤدي قاعدة جديدة في الحمض النووي إلى إحداث ثورة في مجال علم الوراثة اللاجينية
