ربما تساعد البروتينات غير المتجانسة الكائنات الحية على التكيف مع الظروف المتغيرة

لقد وجدت سيمون

الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/prionsevo.html

البريونات، البروتينات المشوهة المرتبطة عادة بالمرض (بواسطة جنون البقر، محرر الموقع، AB)، يمكن أن تساعد الكائنات الحية على التكيف مع الظروف البيئية القاسية، عن طريق تغيير البروتينات التي تنتجها الخلية بشكل طفيف. وتدعم هذه النتائج فكرة أن البروتينات، وكذلك الحمض النووي، ضرورية في دفع التطور.
البريونات هي بروتينات ترتبط بأحد شكلين. في الثدييات، أحد أشكال البريون غير ضار على الإطلاق، ويعمل بشكل طبيعي، في حين أن الشكل الآخر من نفس البروتين معدي ويسبب الضرر. من المفترض أن أساس مرض جنون البقر والمرض البشري المعادل له، مرض كروتزفيلد جاكوب، هو البريونات.
لكن العلماء الذين يدرسون خميرة Scromeiceus cerevisiae وجدوا أنه في بعض الحالات، قد تلعب البريونات المعدية دورًا مهمًا. في مستعمرات خلايا الخميرة، تحمل بعض الخلايا النوع "العادي" من البروتين، بينما يخزن البعض الآخر النوع المعدي، الذي يتجمع في كتل وينتقل من خلية إلى أخرى.
قبل أربع سنوات، أظهرت سوزان ليندكويست وهيذر ثيرو من معهد وايتهيد في ماساتشوستس أن مثل هذا البريون الخميرة يمكن أن يغير الطريقة التي تتصرف بها الخلايا. في شكلها المعدي، ساعدت البريونات الخميرة على التكيف، وأثرت على معدل بقاء الخميرة التي نمت في مجموعة متنوعة من العناصر الغذائية أو درجات الحرارة. أي أن وجود البريونات ساعد الخلايا بأي شكل من الأشكال على التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة (حتى القاسية).
الآن، تمكنت ليندكويست وزملاؤها من فك رموز كيفية قيام البريونات بذلك. ويساعد البروتين في شكله "الطبيعي" على قراءة الشفرة الوراثية وتحويلها إلى بروتينات أخرى. ولكن في شكلها المعدي، تتوقف الفاكهة عن العمل. وهذا يعني أن إنتاج العديد من البروتينات الأخرى يصبح أقل كفاءة بعض الشيء.
اختصار تطوري
ولذلك يعتقد العلماء أن البريونات توفر طريقة سريعة لتطور الخميرة، لأن تلك الخلايا التي تحتوي على البريون المعدي تنتج مجموعة واسعة من البروتينات التي تختلف قليلاً عن البروتينات الطبيعية. عادةً ما تمثل هذه البروتينات غير المتجانسة مشكلة لأنها لا تعمل في الظروف العادية بكفاءة مثل البروتينات الطبيعية. ومع ذلك، في الحالات التي يكون فيها تغيير (أحيانًا شديدًا) في الظروف البيئية، يشكل هذا التنوع الجديد من البروتينات، الذي يختلف قليلاً عن البروتينات المعتادة، مجموعة فعالة من البروتينات التي تتكيف بشكل أفضل مع الظروف الجديدة. تلك الخلايا التي تسببت فيها البريونات المعدية في تكوين بروتينات قذرة تتكيف مع البيئة المتغيرة، تشكل ميزة البقاء للخلية نفسها ولمستعمرة الخميرة بأكملها.
يقول ثيرو إن هذه الآلية قد تكون مهمة في مساعدة الخميرة على البقاء لفترات قصيرة من الزمن. وهذا يمنح الخلايا وقتًا للتحسن وراثيًا من خلال تراكم التغيرات الجينية اللازمة للبقاء في الظروف الجديدة. وتنتقل هذه التغيرات الجينية إلى الأجيال القادمة.
آلية عمل البروتينات المتهالكة ليست وراثية، وتقوم على إنتاج البروتينات بشروط أقل صرامة، وذلك بسبب شلل أحد البروتينات التي تشارك في عملية الترجمة. يسمح شلل البروتين (على شكل حدث بريون معدي) بتكوين مجموعة متنوعة من البروتينات ذات بنية مشابهة، ولكنها ليست دقيقة للبروتينات "الطبيعية". إن الاختلاف في البروتينات غير المتجانسة يسمح بتكيف أفضل مع الظروف المتغيرة، لكن التغيير ليس وراثيا ولا دائما. وهذا تغيير مؤقت، وهو نوع من المرحلة الانتقالية، حتى تحدث التغيرات الجينية وتسمح بتغيير دائم في بنية وخصائص البروتينات.
وتتعارض نتائج البحث مع الافتراض العام في التطور، والذي يدعي أنه عندما تتكيف الكائنات الحية مع تغير في بيئتها، فإنها تفعل ذلك عن طريق اكتساب طفرات عشوائية في الحمض النووي الخاص بها.
يقول مايكل شنايدر، عالم الأحياء الجزيئية من جامعة ييل في نيو هيفن بولاية كونيتيكت: "أعتقد أن هذا النهج الجديد تمامًا مهم جدًا". يقترح شنايدر أن بروتينات أخرى في كائنات حية مختلفة قد تعمل بطريقة مماثلة، عن طريق تغيير طفيف في شكل أو كمية البروتينات التي يتم تشكيلها. ويقول: "ليس من الواضح بالنسبة لنا في الوقت الحالي مدى انتشار هذه الظاهرة".
المقال مقتبس من مقال في مجلة Nature News:
للحصول على معلومات في الطبيعة
وهم يعرفون التطور في العمل

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~933681498~~~37&SiteName=hayadan