إخوة الدم - فأر المنزل والفأر البري

الجين الذي يحمي فأر المنزل من سم الفئران جاء من فأر من نوع بيولوجي مختلف

نعوم ليفيتان جاليليو

مضاد التخثر الوارفارين (المعروف بالاسم التجاري كومادين) هو دواء يستخدم لمنع تكون جلطات الدم، بدأ رحلته عام 1948 كسم للفئران. يثبط الوارفارين نشاط بروتين يسمى VKORC1، وهو ضروري للنشاط الطبيعي لفيتامين K. وهذا الفيتامين ضروري لتنشيط العديد من العوامل الضرورية لعملية التخثر. بسبب التسمم بمادة فيرفارين المضادة للتخثر، تتضرر عملية التخثر ويحدث نزيف داخلي يؤدي في النهاية إلى الوفاة. وبعد حوالي عشر سنوات من بدء استخدام سم الفئران، بدأت تظهر الفئران والجرذان المقاومة للسم، على غرار البكتيريا التي تطور مقاومة للمضادات الحيوية. تطورت المقاومة، بشكل غير مفاجئ، بسبب طفرات - تغيرات صغيرة - في الجين vkorc1 الذي يرمز إلى إنشاء البروتين الذي يحمل نفس الاسم. كانت الجرذان والفئران المحظوظة التي ظهرت فيها الطفرة تتمتع بميزة على القوارض الأخرى، وبالتالي بعد الانتقاء الطبيعي انتشرت سمة المقاومة بين السكان.

ومن المعروف عشرة طفرات مختلفة في الجين vkorc1 والتي تمنح مقاومة للوارفارين والسموم المماثلة في فأر المنزل (المصحف العضلي). لكن ينج سونج (سونج) وزملاؤها من جامعة رايس في تكساس اكتشفوا ذلك، في دراسة نشرت في المجلة العلمية علم الأحياء الحاليلأن فئران المنزل "خائنة": أربعة من التغيرات الجينية جاءت من فأر بري (موس سبريتوس) فأر من نوع بيولوجي آخر يعيش في المنطقة الغربية من حوض البحر الأبيض المتوسط.

استخدمت سونج وزملاؤها تسلسل الحمض النووي لفحص فئران منزلية من إسبانيا، والتي تعيش في مناطق متداخلة مع الفئران البرية، ومن ألمانيا. اكتشف الباحثون أن جميع الفئران تقريبًا في إسبانيا (27 من أصل 29 تم اختبارها) تحمل النسخة الجينية vkorc1 من الفأر البري وليس من فأر المنزل. وحتى في ألمانيا، حيث لا توجد مجموعة من الفئران البرية، فإن حوالي ثلث الفئران (16 من أصل 50 فأرًا تم اختبارها) حمل جينة الفأر البري. واختبر الباحثون الفرق في مقاومة فئران المنزل التي تحمل جين الفأر البري مقارنة بفئران المنزل التي لا تحتوي على هذا الجين. ورأى الباحثون أنه عندما تتعرض الفئران التي تحمل جين الفأر البري للوارفارين، وحتى لمضادات التخثر الأقوى والأكثر تقدما، فإن معدلات الوفيات تتراوح بين 9-20% بدلا من 84-100% في فئران المنزل "العادية".

الفأر البري مقاوم للوارفارين على الرغم من أنه لا يتعرض لهذا السم أبدًا. يتغذى الفأر البري بشكل رئيسي على البذور التي تحتوي على فيتامين ك. وتعتقد سونج وزملاؤها أن هذا الجين vkorc1والتي، كما ذكرنا، تشارك في نشاط هذا الفيتامين، تغيرت خلال تطور الفأر البري وخضعت لتكيفات تساعد على التعامل مع نقص الفيتامين. من الآثار الجانبية الرائعة (بالنسبة للفأر) لهذه المباراة زيادة مقاومة سم الفئران. وفي الواقع، فإن القوارض الأخرى التي تتغذى بشكل رئيسي على البذور، مثل الهامستر الشوكي والهامستر الذهبي، تقاوم أيضًا مضادات التخثر.

ولكن كيف انتقل جين المقاومة من الفأر البري إلى فأر المنزل؟ انقسم نوعا الفئران منذ ما بين 1.5 و3 مليون سنة، وعاشا في أجزاء مختلفة من العالم. ومع ذلك، مع انتشار الإنسان في العالم وفئران المنزل في أعقابه، اجتمعت مجموعات الفئران في أجزاء من أوروبا وإفريقيا، وفي حالات نادرة حتى تزاوجت وأنتجت ذرية هجينة. يعتبر التهجين بين الأنواع المختلفة للحصول على هجين (التهجين) ظاهرة معروفة في تطور النباتات وساهمت، على سبيل المثال، في تطوير زراعة القمح. ولكن مع ذلك، في حالة الحيوانات، غالبا ما لا يكون للهجينة مستقبل. على سبيل المثال، يتم إنشاء البغل الهجين عن طريق تزاوج فرس وحمار ويكون دائمًا عقيمًا. مثل البغل، تكون منتجات التزاوج بين نوعي الفأر عقيمة، ولكن ليس كلها. ومن بين الهجن بعض الإناث وجميع الذكور عقيمون. علاوة على ذلك، تعاني الفئران الهجينة من مشاكل جسدية مختلفة تجعل من الصعب عليها البقاء على قيد الحياة في البرية.

على الرغم من أن بعض بنات الهجينة تكون خصبة، ولا شك أنها ظهرت على مدى السنوات التي تلت لقاء فأر المنزل والفأر البري، إلا أن جينة المقاومة انتقلت إلى فأر المنزل وانتشرت بين السكان قبل 5 إلى 22 سنة فقط. مع زيادة استخدام الوارفارين والسموم المماثلة، كان لدى الهجينة ميزة كبيرة تعوض عن جميع عيوبها - فهي لم تموت من السموم. ونتيجة لذلك، نجت الفتيات الهجين الخصبات واستطاعن التزاوج مع فئران المنزل وتمرير جينة المقاومة إلى النسل. تزاوج النسل أيضًا مع فئران المنزل، وبالتالي من خلال عملية الانتقاء الطبيعي فقدوا معظم الحمض النووي الغريب، الذي لم يفيدهم أو حتى أضر بهم، واحتفظوا بالجين للمقاومة.

وأظهر الباحثون في الدراسة أنه حتى في الحيوانات، وليس فقط في النباتات والبكتيريا، هناك أكثر من طريقة لزيادة التباين في الجينات وتطوير تكيفات جديدة - الطريقة المألوفة لظهور الطفرات أو الطريقة النادرة لاستقبال الجينات من الأنواع ذات الصلة. وأكدوا أيضًا أن الإنسان مسؤول عن العلاقة الخاصة التي نشأت بين الفئران: فانتشار الإنسان ومعه فأر المنزل مكّن من الالتقاء بين أنواع الفئران المختلفة. وفي مرحلة لاحقة أدى استخدام الإنسان لسم الفئران إلى خلق ضغط انتقائي أعطى أفضلية لذرية هجينة من الفئران وتسبب في انتشار المناعة ضد السم بين السكان، كما يقال: "ما لا يقتل يزيف". ".

المقال الأصلي:

سونغ ، واي. وآخرون. الإدخال التكيفي لمقاومة سموم القوارض المضادة للتخثر عن طريق التهجين بين فئران العالم القديم. علم الأحياء الحالي 21, 1296-1301 (2011). دوى: 10.1016 / j.cub.2011.06.043

تم نشر المقال الأصلي في مجلة جاليليو العدد 157