تغطية شاملة

أصل الزهور: فك تشفير جينوم النبات الاستوائي يوفر نظرة ثاقبة لتطور النباتات المزهرة

تتضمن ثلاث مقالات نشرت في 20 ديسمبر/كانون الأول في مجلة "ساينس" الوصف الكامل للتحليلات الجينومية التي أجراها علماء المشروع، فضلا عن آثار الاكتشاف على الأبحاث المتعلقة بتطور النباتات الزهرية ككل.

إمبورلا. من ويكيبيديا
إمبورلا. من ويكيبيديا

يجيب فك جديد لتسلسل الجينوم لنبات يُدعى أمبوريلا على ما يُعرف باسم "اللغز البغيض" لداروين - وهو السؤال عن سبب انتشار الزهور فجأة على الأرض منذ ملايين السنين.

يلقي تسلسل الجينوم ضوءًا جديدًا على حدث مهم في تاريخ الحياة على الأرض: أصل النباتات المزهرة، بما في ذلك بالطبع المحاصيل الغذائية الرئيسية. تتضمن ثلاث مقالات نُشرت في 20 ديسمبر/كانون الأول في مجلة "ساينس" الوصف الكامل للتحليلات الجينومية التي أجراها علماء المشروع، بالإضافة إلى آثار الاكتشاف على الأبحاث المتعلقة بتطور النباتات الزهرية ككل.

أمبوريلا (trichopoda Amborella) فريدة من نوعها لأنها البقية الوحيدة من سلالة تطورية قديمة تؤدي إلى آخر سلف مشترك لجميع النباتات المزهرة. النبات عبارة عن شجرة صغيرة توجد فقط في الجزيرة الوسطى كاليدونيا الجديدة في جنوب المحيط الهادئ. يتعاون علماء من جامعة ولاية بنسلفانيا، وجامعة بوفالو، وجامعة فلوريدا، وجامعة جورجيا، وجامعة كاليفورنيا في ريفرسايد في الجهود المبذولة لفك جينوم هامبوريلا. ويكشف البحث عن أدلة على العمليات التطورية التي مهدت الطريق للتنوع المذهل لأكثر من 300,000 ألف نوع من النباتات المزهرة التي نتمتع بها اليوم.

يوفر هذا التراث الفريد للمظلة دورًا خاصًا في دراسة النباتات المزهرة. وقال فيكتور ألبرت من جامعة كاليفورنيا: "بنفس الطريقة التي يمكن أن يساعدنا بها تسلسل جينوم البط - أحد الناجين من سلالة قديمة - في التعرف على تطور جميع الثدييات، يمكن أن يساعدنا تسلسل جينوم أمبوريلا في التعرف على تطور جميع النباتات الزهرية". الجامعة في بوفالو.

ووفقا للعلماء، فإن تسلسل جينوم أمبوريلا يقدم دليلا قاطعا على أن سلف جميع النباتات الزهرية، بما في ذلك أمبوريلا، تطور بعد "حدث ازدواج الجينوم" الذي حدث قبل حوالي 200 مليون سنة. فُقدت بعض الجينات المكررة بمرور الوقت، لكن بعضها الآخر اكتسب وظائف جديدة، بما في ذلك المساعدة في تطوير الأعضاء التي أصبحت في النهاية زهورًا.

وقال كلود ديبامفيليس من جامعة ولاية بنسلفانيا: "لذلك فإن استنساخ الجينوم قد يقدم تفسيرا لما يعرف باسم "لغز داروين البشع"، وهو الظهور المفاجئ على ما يبدو لأنواع جديدة ونباتات مزهرة في السجل الحفري للعصر الطباشيري". وأضاف: "لقد بحثت أجيال من العلماء لإيجاد حل لهذا اللغز".

إن التحليلات المقارنة لجينوم هامبوريلا تزود العلماء بالفعل بمنظور جديد حول الأصول الجينية للصفات المهمة في جميع النباتات المزهرة، بما في ذلك جميع أنواع النباتات الغذائية الرئيسية. "بسبب الموقع التطوري المركزي لنبات أمبوريلا، فإن الجينوم يوفر لنا مرجعًا تطوريًا ويسمح لنا بفهم أفضل لتغيرات الجينوم في هذه النباتات المزهرة التي تتطور لاحقًا، بما في ذلك تطور الجينوم للعديد من نباتات المحاصيل لدينا - وبالتالي، سوف وأكد دوج سولتيس من جامعة فلوريدا أن "المحاصيل تساعد على تحسين المحاصيل".

وكمثال آخر على أهمية جينوم هامبوريلا، يشير جوشوا دير من ولاية بنسلفانيا: "نحن نقدر أن ما لا يقل عن 14,000 جينة لترميز البروتين موجودة في آخر سلف مشترك لجميع النباتات المزهرة. العديد من هذه الجينات فريدة من نوعها للنباتات الزهرية، والعديد منها يلعب دورًا مهمًا في إنتاج الزهور، بالإضافة إلى الهياكل الأخرى والعمليات الأخرى الخاصة بالنباتات الزهرية.

وقال براد باربازوك من جامعة فلوريدا: "توفر هذه الدراسة لأول مرة نظرة ثاقبة حول كيفية اختلاف النباتات الزهرية وراثيا عن جميع النباتات الأخرى على الأرض، كما أنها توفر أدلة جديدة حول كيفية اختلاف النباتات البذرية وراثيا عن النباتات التي تتكاثر". بدون بذور؟"

أشار جيم ليبينز ماك من جامعة جورجيا إلى أن تسلسل جينوم هامبوريلا يسمح بإعادة بناء الترتيب الجيني في مجموعة ثنائيات الفلقات الأساسية، وهي مجموعة ضخمة تشكل حوالي 75% من جميع أغلفة البذور. وتشمل هذه المجموعة الطماطم، والتفاح، والبقوليات، والأشجار مثل أشجار البلوط والحور. باعتباره دخيلًا تطوريًا على هذه المجموعة المتنوعة، سمح جينوم أمبوريلا للباحثين بتقييم الترتيب الخطي للجينات في جينوم أسلاف هذه المجموعة وفهم ما هي التغييرات المحددة في هذه السلالة التي حدثت خلال أكثر من 120 مليونًا. سنوات من تطور ثنائيات الفلقات الأساسية.

وفي الوقت نفسه، يبدو أن أمبوريلا قد اكتسبت بعض السمات الجينومية غير العادية لأنها انحرفت عن النباتات المزهرة الأخرى في الشجرة التطورية. على سبيل المثال، تسلسلات الحمض النووي التي يمكنها تغيير مواقعها أو تكرار نفسها داخل الجينوم (العناصر القابلة للنقل) شوهدت وقد استقرت في جينوم أمبوريلا. وقالت سو واسلر من جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد إن معظم النباتات تظهر أدلة على حدوث انفجارات حديثة لنشاط الحمض النووي المتنقل، "لكن أمبوريلا فريدة من نوعها من حيث أنها لم تكتسب تسلسلات متحركة جديدة في ملايين السنين القليلة الماضية". "إن إضافة بعض المكونات المتنقلة يمكن أن تؤثر على التعبير ووظيفة جينات ترميز البروتين، لذا فمن الممكن أن يؤدي إيقاف نشاط الحمض النووي المتنقل إلى إبطاء معدل تطور كل من بنية الجينوم ووظيفة الجينات."

بالإضافة إلى خدمة نبات الهامبوريلا في الدراسات الاسترجاعية لتطور النباتات الزهرية، فإن البحث سيساعد أيضًا في الحفاظ على النبات نفسه، وهو مهدد بالانقراض ولا يتواجد إلا في مجموعات مكونة من 18 مجموعة في المناطق الجبلية من كاليدونيا الجديدة.

إن تسلسل نباتات أمبوريلا الفردية سيجعل من الممكن تحديد التنوع الجيني لهذه الأنواع بين المجموعات السكانية، وبالإضافة إلى آثار الحفظ، ستوفر لنا العملية أيضًا طريقة لتتبع التباين الجيني للنباتات، على غرار التباين الجيني تم إنشاؤها عندما هاجر البشر من أفريقيا وخلقوا السكان المعاصرين في أوراسيا.

لإشعار الباحثين

 

تعليقات 32

  1. متشكك,
    والآن رأيت تعليقك أيضاً:
    https://www.hayadan.org.il/the-origin-of-flowers-281213/comment-page-1/#comment-465628

    أنت على حق في شيء واحد فقط (والصياغة التي اخترتها خاطئة تمامًا ولا تصف ما ربما أردت التعبير عنه، لذا سأعيد صياغته) وهو أنه إلى جانب أي تفسير تطوري للظواهر المعنية، يمكن تقديم تفسير بديل عن طريق شيطان ذكي. لا يدعي العلم إثبات أن الشيطان في حد ذاته غير موجود، كل ما يفعله العلم هو تقديم تفسير بسيط قدر الإمكان يتناسب أيضًا مع الواقع كما نكتشفه. من الممكن أن يكون هناك بالفعل شيطان ذكي يدير العالم. من الممكن أن يكون نفس الشيطان هو الذي خلق عالماً "قديماً" في ستة أيام. لكن لاحظ أن نفس الشيطان يستطيع "تفسير" أي شيء، ولكن حرفياً أي شيء! ففي نهاية المطاف، من أنت وأنا حتى نقرر لهذا الشيطان ما يمكنه وما لا يمكنه فعله؟ فهل تفهم الآن لماذا يعتبر هذا "التفسير" سيئًا في الأساس؟ هل تدرك الآن أنه إذا كان هناك أي شيء يمكن أن يقال أن الشيطان هو من فعل ذلك، فهذا مثل القول بأننا لا نعرف شيئًا عنه؟ أخبرني أي من الجمل التالية حول تكوين الدجاجة تعطينا أكبر قدر من المعلومات:
    1) فعل الله ذلك.
    2) فعلها الشيطان.
    3) فعلها زيوس.
    4) لا نعرف من فعل ذلك.
    5) فعلها ثور.
    6) الطبيعة فعلت ذلك.

  2. هذه هي طريقة الخلقيين.
    نحن نتعامل مع كلمة عشوائية. يتم إخراجها من السياق.
    ثم يأتون بادعاء وكأن مسألة التطور برمتها هي تراكم عشوائي للأشياء.
    وبالطبع فإنك تواجه موقفاً مستحيلاً والنتيجة الواضحة هي أن هناك مخططاً ذكياً.
    ولنعود ونوضح:
    العشوائي هو ما يحدث مرة واحدة بطريقة عشوائية. هذه هي الطفرات.
    وكل شيء آخر ليس عشوائيًا على الإطلاق.
    كل شيء محكوم بقوانين الطبيعة.
    تماما مثل مجرى الماء ليس عشوائيا. يسعى الماء دائمًا إلى تحقيق حالة الحد الأدنى من الطاقة الكامنة.
    وبالمثل، فإن جميع العمليات الكيميائية المتعلقة بالبيولوجيا ليست عشوائية.
    هذه عمليات تحركها قوانين الطبيعة.

  3. متشكك,
    1) الدجاج هو نوع من الدجاج.
    2) تطورت الطيور تطورياً من الزواحف (فرع معين من الديناصورات في هذه الحالة يسمى ثيروبودا - http://en.wikipedia.org/wiki/Theropoda)
    3) تظهر الأدلة الأحفورية أن الديناصورات وضعت بالفعل بيضًا بقشرة.

    ولذلك فإن البيضة (ذات القشرة) سبقت الدجاجة. الموقع الدقيق على الفرع التطوري حيث يكون المخلوق الذي توافق عليه مشابهًا بدرجة كافية ليتم تسميته بالدجاجة أقل أهمية، ما يهم هو أنه مهما كانت هذه النقطة، فقد فقس هذا المخلوق من بيضة. هل هذا صعب عليك أن تفهمه؟ زيبساتش، هذا هو الوصف الوحيد الذي يتوافق مع المعرفة الواقعية التي لدينا اليوم ولا توجد مشكلة في ذلك من حيث المبدأ، ولكن فقط في أذهان بعض الأشخاص... إذا لم يعجبك، فمرحبا بك اتبع توصية فاينمان: http://www.youtube.com/watch?v=iMDTcMD6pOw

    يمكنك الإصرار على أن تكون بمثابة دفعة وتسأل عما حدث قبل ماذا - الديناصور أم البيضة. الجواب بسيط للغاية: البيضة سبقت الديناصور. على حد علمنا، "مفهوم" البويضة، أي خلية كبيرة نسبيا مليئة بالمواد المغذية والتي يتطور فيها الجنين بعد الإخصاب (http://en.wikipedia.org/wiki/Egg)، قديم جدًا في العالم الحي، ولكنه قديم جدًا، قبل وقت طويل من وجود الديناصورات في العالم. كان لخلايا البيض القديمة (التي لا تزال شائعة اليوم في بعض الحيوانات) غشاء خارجي واحد بينما في العديد من الحيوانات الأخرى تطورت وتدريجية أغشية إضافية مثل على سبيل المثال قشرة البيضة التي نعرفها من الطيور والزواحف (الديناصورات وحتى في بعض الثدييات) ). هذه القشرة عبارة عن تطور رائع (وبسيط نسبيًا) يضاف إلى "براءات الاختراع" الخاصة بالبيضة التي كانت موجودة من قبل. لا يعلم الكثيرون أن قشرة البيضة لا تفرز إلا قرب وقت وضعها، بينما في أغلب الأحيان لا تكون البيضة مغطاة بقشرة داخل جسم الأنثى (انظر هنا على سبيل المثال: http://www.youtube.com/watch?v=MvPgAO6oGtI). تمامًا مثل العيون، تطورت الأصداف الصلبة للبيض عدة مرات بشكل مستقل أثناء التطور (كما هو الحال في المفصليات على سبيل المثال) كتكيف مع الظروف الأكثر جفافًا التي تسود في البيئة المائية (نرحب بقراءة المزيد عنها هنا: http://en.wikipedia.org/wiki/Amniote)، ولكن كما ذكرنا، حتى في البيئة المائية، لا يزال البيض مغطى بالقشرة (على سبيل المثال، في الأسماك أو الزواحف) وهذا ليس مفاجئًا على الإطلاق ويتم شرحه جيدًا في إطار نظرية التطور.

    إن حجة الخلق الفاشلة، بالطبع، سواء على المستوى الواقعي أو المنطقي (لأن كل الدجاج يضع بيضًا، ولكن ليس كل بياض البيض هي طيور، ناهيك عن الدجاج) هي مثال جيد على المغالطتين الأساسيتين في طريقة تفكيرهم بأكملها - الأول هو أنه إذا كان هناك شيء غير منطقي بالنسبة لهم أو أنهم لا يفهمون كيف يمكن أن يحدث شيء ما (عادة بسبب الجهل) فإن نفس الشيء بالضرورة لا يمكن أن يحدث، والثاني هو أنه إذا كان هناك شيء معين لا يمكن أن يحدث في رأيهم فهذا *دليل* على وجود إله ما، أو مخطط ذكي لاستخدام الضمير المغسول والمتضمن لبعض الأطفال المسجونين في السجون الدينية.

  4. معجزات,

    عندك مشكلة في الفهم القرائي..
    فكر كيف يمكن للدجاج أن "يتطور" بطفرات عشوائية،
    عندما لا تتمكن من وضع بيضة، حيث أن البيضة لم تتطور بعد بشكل متزامن مع طفرات عشوائية...

  5. متشكك
    الدجاجة لم تتطور من بيضة. تطورت الدجاجة من ديناصور. تتكاثر الديناصورات جزئيًا عن طريق وضع البيض. إذا كان الأمر يهمك، يمكنك التعرف على تطور آلية وضع البيض التي تطورت من آلية أخرى (مثل الهيدرا).

    واعتقدت للحظة أنك تعرف شيئًا عن التطور (هكذا ذكرت…)…… فلا عجب أنك توصلت إلى مثل هذه الاستنتاجات الخاطئة.

  6. معجزات,

    أنا لا أجادل، فقط أحاول مساعدتك على التفكير...
    كيف تطورت الدجاجة بطفرات عشوائية صغيرة،
    متى كان عليها أن تتكاثر بوضع بيضة؟
    بعد كل شيء، كان لا بد من تطوير البيضة بشكل مثالي (مسبقًا) للسماح للدجاج بمواصلة الجيل التالي...

  7. متشكك
    دعونا نتفق على عدم الجدال.

    أنا لا أفهم تماما مسألة البيض. بيضة الدجاجة هي نتيجة 3.5 مليار سنة من التطور. إنها ليست على الإطلاق نتيجة لعملية عشوائية. على العكس من ذلك، فإن عملية التطور موجهة نحو كل خطوة صغيرة. هذه عملية حتمية.

    يجب أن أقول لك شيئا. في مكان عملي، غالبًا ما أقوم بتشغيل برنامج يعتمد على عمليات عشوائية. يتقارب البرنامج دائمًا، وتكون النتائج في كل تشغيل هي نفسها.

    هل يترتب على ذلك أننا لا نعرف جميع مراحل تطور البيضة أنها معقدة بشكل لا ينفصم؟

  8. معجزات,
    أنت تحاول أن تجرني إلى جدال.
    لايهمني.

    فقط لمعلومات الاعضاء هنا
    لقد نشأت أيضًا على ركبتي "النظرية العلمية" لداروين.
    لقد استغرق الأمر مني سنوات عديدة للاعتراض عليه والتحقق بدقة من الاستنتاج بأنه خاطئ ...

    لذلك لا تيأس...

  9. المهندس المعماري
    لا توجد أدلة في العلم، بل أدلة فقط. هناك الكثير والكثير من الأدلة على التطور عن طريق الانتقاء الطبيعي. التطور في حد ذاته ليس عشوائيًا، فقط الطفرات هي العشوائية.

    ومن ناحية أخرى - لا يوجد دليل على وجود الخالق، فلا فائدة من الحديث عن شيء من هذا القبيل. تماما مثل سانتا كلوز....

    الأمثلة التي قدمتها لا تنتمي إلى الموضوع. سألت عن مثال لنظام بيولوجي لا يمكن أن يكون قد تشكل عن طريق التطور. وهذا هو الادعاء الذي ينبع من فكرة التفريغ المعقد. لقد أعطيت أمثلة جميلة، لكن لشيء آخر..

    علاوة على ذلك - فإن النظرية النسبية لا علاقة لها بالاحتمالات على الإطلاق. النظرية النسبية هي نموذج رياضي يصف العالم. إنه يعطي تفسيرات مذهلة لما نراه، وإلى أن يتم اختراع نموذج أفضل، يبقى العلم مع هذا النموذج.

    خلافًا لرأيك، ليس لدينا أي تفسير آخر للملاحظات سوى الانفجار الكبير.

  10. معجزات,

    أنا آسف،
    أنت لا تفهم ما أتحدث عنه ...
    لا يمكن أن تتطور البويضة عن طريق طفرات عشوائية،
    وفي نفس الوقت خلق فراخ مثالية ...

  11. ב
    هذا غير صحيح. الجزيئات العضوية الأولية (على سبيل المثال - الأحماض الأمينية) لا تخضع للتطور. التطور يحتاج إلى عدة شروط، مثل التكاثر والمنافسة والوراثة. وبدون هذه لا يوجد تطور. الجزيئات البسيطة لا تستوفي بالضرورة هذه الشروط الثلاثة.

  12. كتب داروين:
    لقد قمت الآن بتلخيص الحقائق والاعتبارات الرئيسية التي أقنعتني تمامًا بأن الأنواع قد تم تعديلها، خلال مسار طويل من الانحدار، من خلال الحفاظ على العديد من الاختلافات الإيجابية الطفيفة المتعاقبة أو الانتقاء الطبيعي. لا أستطيع أن أصدق أن نظرية خاطئة من شأنها أن تفسر، كما يبدو لي أن نظرية الانتقاء الطبيعي، تفسر الفئات الكبيرة العديدة من الحقائق المذكورة أعلاه. ليس هناك اعتراض صحيح على أن العلم لم يلقي الضوء حتى الآن على مشكلة أعلى بكثير تتعلق بجوهر الحياة أو أصلها. من يستطيع أن يشرح ما هو جوهر جاذبية الجاذبية؟ ولم يعد أحد يعترض على متابعة النتائج المترتبة على عنصر الجذب المجهول هذا؛ على الرغم من أن لايبنتز اتهم نيوتن سابقًا بإدخال "الصفات الغامضة والمعجزات في الفلسفة".

    لاحظ (أو اطلب من أبي أن يترجم لك) أن داروين يؤكد أن نظريته لا تفسر تكوين الحياة.

  13. متشكك
    الحياة لم تبدأ من بيضة. لقد بدأوا بشيء أبسط بكثير. اليوم، لا نعرف كيف بدأت الحياة ولكن هناك عدة فرضيات.
    التطور لم يبدأ الحياة. وتشرح كيف استمروا في التطور إلى ما نراه اليوم.
    نعم؟

  14. متشكك
    ليس الأمر أنك لا تفهم... أنت *ترفض* أن تفهم.
    لم يتم إنشاء البويضة عن طريق طفرات عشوائية. لقد خلقت من دجاجة.
    والدجاجة خلقت من البيضة.
    حقيقة أن الدجاجة مخططة غير ذكية...ماذا تفعل؟ طرق التطور "المخفية".

  15. معجزات,

    أليس هذا دليلا؟

    كيف تم إنشاء البويضة من طفرات عشوائية؟

    بعد كل شيء، دون التخطيط لكل شيء مسبقًا، كيف تكون فرصة نجاح الأمر صفر أو صفر؟

  16. إلى المتشككين والمعجزات وأبي والقراء الآخرين: ليس لدينا دليل قاطع على أن التطور ككل هو عشوائي، كما ليس لدينا دليل على أنه عشوائي. مثلما ليس لدينا دليل على وجود خالق للكون، كما أنه ليس لدينا دليل على عدم وجود خالق له. أي أنه بدلاً من التواضع والقول: "لا نعرف"، يتخذ الناس موقفاً ويتجادلون عبثاً.
    ومجرد ملاحظة للمعجزات والتنوير للآخرين: تكتب للمتشكك: "هات دليلًا واحدًا على أن هناك عملية معينة في التطور لا يمكن أن توجد عشوائيًا...إلخ". حسنًا، ماذا عن تهجين الكلاب والحيوانات الأخرى، بما في ذلك استنساخ النباتات، وما إلى ذلك، الذي يقوم به الإنسان حيث يتم إنشاء أصناف جديدة لم يكن من الممكن أن يتم إنشاؤها صراحةً "تمامًا مثل ذلك" في "الطبيعة"؟ وبشكل عام، ماذا عن التزاوج بين البشر، أليس هناك أيضًا بعض المشاركة غير العشوائية مع بعض اليد المتعمدة... بما في ذلك الإخصاب في المختبر (حيث لا توجد حتى عشوائية حيوان منوي معين يقوم بتخصيب البويضة). أي أنه من الواضح أن هذا مزيج من الظاهرتين (العشوائية والمتعمدة) ومن هنا الاستنتاج: نحن لا نعرف بالضبط ما يحدث وعلينا أن نعترف بذلك.
    الأمر نفسه ينطبق على "نظريات" الانفجار الأعظم (التي تقوم على محاكاة عكسية لتوسع الكون، أي على افتراض واحد من بين العديد من الافتراضات الممكنة) والعديد من المجالات الأخرى في ما يسمى "كنيسة العلم". وحتى حقيقة أن النظرية النسبية تعتمد على التكهنات والاحتمالات تشير إلى أن كل ما نعرفه هو أننا لا نعرف. باختصار، حان الوقت للتواضع والاعتراف بحقيقة أننا ربما ما زلنا لا نعرف أي شيء على وجه اليقين، أي أننا لا نعرف.

  17. ابي،
    أنت تحاول "بالقوة" إثبات أن التطور كان عشوائيًا،
    دون أي سبب متعمد.

    الحقائق بسيطة:
    هناك الآلاف من الأدلة على أن بعض العمليات في التطور،
    لا يمكن أن يحدث أي هوي بشكل عشوائي.

    وعلى العكس من ذلك، فإن أي تفسير "للعملية العشوائية" في التطور،
    ويمكن تفسير ذلك بـ "النية الذكية".

    من أجل الحفاظ على كرامتك،
    توقف عن التبشير بـ "التطور العشوائي" لأنه خطأ ...

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.