تمكن إسرائيليون من عزل جين يشارك في تحديد الخصائص المعقدة في ثمرة الطماطم

أعضاء مجموعة بحثية من كلية الزراعة في الجامعة العبرية بقيادة البروفيسور داني زمير. نجح في عزل أحد الجينات التي تحدد درجة حلاوة الطماطم

بقلم ماريت سيلفين

وأشار مندل، الذي صاغ قوانين الوراثة عام 1866، إلى السمات التي اختبرها في البازلاء، مثل الطول ولون الزهرة وشكل البذور وغيرها. جميع السمات التي اختبرها هي سمات بسيطة يمليها جين واحد. لكن معظم صفات الإنسان (وزن الجسم، الذكاء، الميل للإصابة ببعض الأمراض) وصفات الحيوانات والنباتات (كمية المحصول، حجم الثمرة، درجة الحلاوة) هي صفات معقدة تمليها العديد من الجينات. والتي تكون في علاقات متبادلة مع بعضها البعض، وتتأثر أيضًا بعوامل خارجية مثل الظروف البيئية.

لأكثر من قرن من الزمان، ظل علماء الوراثة يحاولون تحديد المكونات الجينية للصفات المعقدة - كيف تعمل الجينات المختلفة التي تشكل كل سمة معًا وكيف، في النهاية، يتم تحديد التعبير الخارجي لسمة معينة. حتى الآن، كانت الطريقة الوحيدة للتعرف على ذلك هي الوصف الإحصائي للتباين الذي تم الحصول عليه في مجموعة النسل، لكن هذا لم يؤد إلى نتائج لا لبس فيها بسبب تعقيد السمات التي تم اختبارها. على سبيل المثال، يمكن لشخصين لهما نفس الوزن أن يكون لديهما تركيبة مختلفة من الجينات التي تشارك في تحديد وزن الجسم؛ ومن ناحية أخرى، فإن الأفراد الذين لديهم نفس التركيب الجيني، على سبيل المثال التوائم المتطابقة، يمكن أن يختلفوا عن بعضهم البعض إذا نشأوا في ظروف مختلفة. لم يتم العثور حتى الآن على طريقة لتحديد الجينات المشاركة في التعبير عن السمات المعقدة.

أول من عزل الجين المسؤول عن السمات المعقدة هم أعضاء فريق بحث من كلية الزراعة في الجامعة العبرية، بقيادة البروفيسور داني زمير. وتمكنت المجموعة من عزل أحد الجينات التي تحدد درجة حلاوة الطماطم. وقد نُشرت أعمالهم منذ حوالي شهرين في مجلة "Academy of Sciences Proceedings of the National". وقبل أسبوع نُشر عمل آخر في مجلة "العلم": نجح فريق بحثي من جامعة كورنيل في ولاية نيويورك في عزل أحد الجينات المسؤولة عن حجم الثمرة في الطماطم.

قبل 500 عام، جلب كولومبوس الطماطم البرية من أمريكا الجنوبية إلى أوروبا. ثمار الطماطم البرية صغيرة الحجم وتحتوي على الكثير من السكر ولكنها غير صالحة للأكل. على مر السنين، قاموا بتربية الصنف البري وزرعوا الأصناف بالفاكهة الكبيرة. لقد خلقت زراعة الطماطم أصنافا تتكيف مع الزراعة الحديثة، ولكن تم استبدال الصفات المزروعة بصفات أخرى، مثل الحلاوة أو مقاومة الأمراض، والتي لا يمكن العثور عليها إلا في الأصناف البرية.

بدأ زامير البحث منذ 15 عامًا. قام باختبار الآلاف من نباتات الطماطم، حيث عزل منها الأصناف التي توفر المعلومات المتعلقة بسمة الحلاوة. وقام الفريق البحثي الذي ضم إيال فريدمان وتسيلي فلافان، بتكوين أصناف طماطم متطابقة مع بعضها البعض، باستثناء قسم صغير من الكروموسوم، الذي تم استبداله بالقسم المقابل في الأنواع البرية. وعندما نمت هذه السلالات جنبًا إلى جنب في ظل ظروف بيئية متطابقة، فإن أي اختلاف بينهما كان بسبب الجزء المستبدل الناشئ من السلالة البرية. ومن بين الأصناف الجديدة التي ابتكروها، وجدوا 25 قطعة في الكروموسومات المختلفة التي تؤثر على نسبة السكر في الطماطم. "قررنا التركيز على القطعة الموجودة على الكروموسوم 9، لأنها تزيد نسبة السكر في الفاكهة بنسبة 20% مقارنة بصنف مماثل لا يحتوي على نفس الجين. يقول زمير: "لقد عزلنا هذه القطعة واستنسخناها وتمكنا من تحديد الجين الذي يزيد نسبة السكر فيها". "والآن بعد أن حصلنا على الجين، يمكننا نقله إلى نباتات الطماطم من خلال التهجين والحصول على أصناف أكثر حلاوة."

مهّد زمير وفريقه الطريق لعزل جينات إضافية في النباتات تتحكم في سمات معقدة إضافية، مثل مقاومة الأمراض وظروف الإجهاد. ويمكن استخدام أساليب العمل التي طوروها لدراسة السمات المعقدة لدى الحيوانات أيضًا. جاء في مقال مصاحب نُشر الأسبوع الماضي في مجلة "العلم": "ربما يكون الكشف عن أسرار السمات المعقدة هو التحدي الأكبر لعلماء الوراثة في القرن الحادي والعشرين. وحتى بعد رسم خريطة الجينوم والكشف عن دور معظم الجينات، لا تزال هناك معرفة كافية حول التباين الكبير في الجينات الذي يحدد سبب كون شخص ما أكثر عرضة للإصابة بالمرض من شخص آخر، أو لماذا ينتج نوع واحد من الطماطم كمية أكبر من الطماطم. المحاصيل من غيرها. إن تحديد الجينات الإضافية التي تشارك في التعبير عن السمات المعقدة سوف يدفعنا إلى هذه التفاهمات."
{ظهر في صحيفة هآرتس بتاريخ 19/7/2000}

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~292415174~~~27&SiteName=hayadan