قام الدكتور يوآف صوان، من قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، مع أعضاء مجموعته، شاي شتيرن ود. يائيل فريدمان سيركيس، والبروفيسور إيرز براون من التخنيون، بتطوير استراتيجية من شأنها أن تسمح لهم لدراسة تكيف الكائنات مع بيئتها
يعتمد بقاء الكائنات الحية إلى حد كبير على قدرتها على التكيف مع التغيرات البيئية الصعبة، مثل التغيرات في درجات الحرارة ومصادر الغذاء، والتعرض للعدوى، وأكثر من ذلك. يحدث التكيف مع التحديات البيئية في فترات زمنية تطورية تقدر بملايين السنين. يتضمن هذا التكيف عادةً التعرض المتكرر للظروف الصعبة، مع اختيار التغييرات الجينية المفيدة والحفاظ عليها، مما يساعد على التعامل مع التحدي ونقلها إلى النسل. ولكن ماذا يحدث عندما تظهر تحديات بيئية نادرة وغير متوقعة، عندما لا يكون هناك ما يكفي من الوقت لتطوير استجابة تطورية تكيفية؟
وتشير الأدلة المختلفة إلى احتمال وجود آلية وراثية أخرى قد يكون لها تأثير في فترات زمنية قصيرة. لقد اتضح أنه في بعض الحالات، قد تنتقل التغيرات اللاجينية - أي التي لا تنطوي على تغيير المادة الوراثية نفسها، ولكن طريقة تنشيطها - إلى النسل مباشرة (على عكس الفترات الزمنية التي تميز العديد من الأجيال). العمليات التطورية الجينية). ومع ذلك، فإن الأسئلة المركزية، مثل كيف وتحت أي ظروف تحدث التغيرات اللاجينية التي تنتقل من جيل إلى جيل، لم يتم التحقيق فيها تقريبًا. كما أن المنطق البيولوجي والمعاني التطورية لهذه الظواهر ليست واضحة أيضًا.
قام الدكتور يوآف صوان، من قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، مع أعضاء مجموعته، شاي شتيرن ود. يائيل فريدمان سيركيس، والبروفيسور إيريز براون من التخنيون، بتطوير استراتيجية من شأنها أن تسمح لهم للتحقيق في هذه القضية. وقام العلماء بحقن مادة سامة في طعام ذباب الفاكهة. بالإضافة إلى ذلك، تم إدخال جين في الذباب يمنحه مقاومة للسم، لكن هذا الجين لا ينشط في كل مكان وفي أي وقت، بل يتم التعبير عنه بشكل انتقائي، تحت سيطرة المحفزين (المروجين، قطع من الحمض النووي التي تعمل كـ " "مفاتيح" لتشغيل الجينات وإيقافها)، والتي يؤثر دورها في الطبيعة على الجينات المرتبطة بالتطور. وبما أن السم غير معروف لدى الذباب، كما أن السيطرة الطبيعية على هؤلاء المبادرين لا علاقة لها بالتعامل مع التسمم، فإن الذباب ليس لديه برنامج وراثي جاهز يسمح له بالتعامل بفعالية مع الحالة. وقد سمح ذلك للعلماء بفحص كيفية تعامل الذباب مع التغيير المفاجئ، واختبار قدرتهم على نقل التغييرات الناجمة عن المواجهة الأولية إلى نسلهم.
وتظهر نتائج الدراسة، التي نشرت مؤخرا في مجلة Cell Reports، أن الذباب الذي تم إدخال جين المقاومة فيه تمكن بالفعل من البقاء على قيد الحياة، وأن معدلات البقاء على قيد الحياة - والتي وصلت إلى 100% - تعتمد على البادئ الذي تم اختياره والشخص الذي تم اختياره. الطريقة التي سيطر بها المبادرون على تنشيط جين المقاومة. تمكن العلماء أيضًا من الكشف عن جزء من الآلية التي تسمح للذباب بالبقاء على قيد الحياة: التعرض للسم يثبط مجموعة الجينات المسماة بوليكومب، والتي يتمثل دورها في منع تنشيط محفزات النمو في الأنسجة الخاطئة. أدى تثبيط جينات مجموعة بوليكومب إلى إطلاق العديد من البادئات للعمل في أنسجة إضافية، بما في ذلك تلك التي يتم تثبيطها بشكل طبيعي، وبالتالي لا يسبب مقاومة السم فحسب، بل يسبب أيضًا تغيرات في النمو. وقد ورثت بعض هذه التغييرات ذرية الذباب، التي أظهرت "اضطرابات" نمو مماثلة، على الرغم من أنها لم تتعرض للسم. ومع ذلك، على عكس التغيرات التطورية التي يتم الحفاظ عليها عبر الأجيال، فإن التغيرات اللاجينية لم تحافظ على الاستقرار، وبعد عدة أجيال في ظل الظروف البيئية العادية، عاد النسل إلى خصائص النمو الطبيعية.
ويشير العلماء إلى أنه ستكون هناك حاجة لدراسات إضافية، سيتم فيها فحص عوامل إضافية ومراحل مختلفة من التطور، لتحديد ما إذا كانت التغيرات اللاجينية هي آلية شائعة وعامة للتعامل مع التغيرات البيئية غير المتوقعة. وينبغي أيضًا فحص ما إذا كان التعرض المتكرر للتحدي البيئي قد يؤدي إلى استقرار التغيرات اللاجينية. إذا اتضح أن البيئة يمكنها بالفعل إحداث تغييرات جينية مستقرة، فقد يوفر هذا منظورًا آخر لتطور التحكم في الجينات.
