اكتشف البروفيسور نعمة بركاي من معهد وايزمان للعلوم متى تكون الجينات جاهزة للذهاب في مغامرات، ومتى تفضل تجنب التغييرات * هذا الأحد، في معهد وايزمان، سيحصل البروفيسور باركاي على جائزة هيلين ومارتن كيميل للإبداع البحث، والذي يرافقه منحة بحثية بقيمة مليون دولار على مدى خمس سنوات
إن الشجاعة للتجربة هي أحد المحركات التي تدفع التطور. تعتبر الخلايا الحية، من وجهة النظر هذه، مجالًا رائعًا للتجارب، حيث تؤثر الجزيئات المختلفة على الجزيئات الأخرى وتدفعها أحيانًا إلى التصرف بطرق جديدة. عندما تكون هذه الجزيئات جينات، أو بروتينات، فإن مثل هذه التجارب يمكن أن تقود الخلية، وأحيانا الكائن الحي بأكمله، في رحلة تطورية رائعة. قامت البروفيسور نعمة بركاي من قسم الوراثة الجزيئية في معهد وايزمان للعلوم مؤخرًا بدراسة جوانب مختلفة من عمليات التحكم التي تؤثر على التعبير الجيني، وهي العملية التي تقوم الخلية من خلالها بتكوين البروتينات بناءً على المعلومات المشفرة في الجينات. وتقوم البروتينات بتنشيط عمليات الحياة، والتغيرات في بنيتها، الناتجة عن التغيرات التي يمكن أن تحدث في الجينات، قد تمنح الخلايا قدرات جديدة ومزايا البقاء على قيد الحياة من ناحية، ولكنها تسبب المرض وحتى الموت من ناحية أخرى.
سؤال مثال: متى يتقدم التطور بسرعة؟ متى يمكن للجينات أن تتغير، في وظيفتها أو تعبيرها، بسهولة وإجراء تجارب قد تعرض الكائن الحي للخطر، ومتى - وإذا - حافظت الجينات على بنيتها بشكل صارم؟ هذا السؤال الأساسي له أهمية خاصة، على خلفية الظاهرة المعروفة للجينات المحفوظة في التطور، أي الجينات التي توجد نسخها المماثلة في الكائنات الحية البسيطة والمتطورة، بدءا من الخميرة، مرورا بالديدان (الديدان الخيطية)، والذباب. والنباتات، وتنتهي عند الإنسان. ومن الواضح أن الجينات المحفوظة في التطور تؤدي وظائف حياتية أساسية وعالمية، يتقاسمها عالم الحيوان بأكمله، بحيث تؤدي التغيرات فيها إلى موت الكائن الحي أو عدم قدرته على التكاثر. ومن ناحية أخرى، بالطبع، بدون التجارب والتغييرات، لن يتقدم التطور للأمام. فكيف إذن استطاع التطور تقييد الجينات للحفاظ على بنيتها؟ ما الذي يحميهم بالضبط من التجارب الجينية التي تجري باستمرار في مناطق أخرى من الجينوم؟
اكتشفت البروفيسورة باركاي وأعضاء مجموعتها البحثية "قانون توزيع المخاطر" في التطور. لقد اتضح أنه كلما قام الجين بتشفير بروتين أساسي وعالمي، قل احتمال احتواء الجزء الأولي منه (المعزز) على "تعبير" TATA الجيني (تسلسل متكرر لقاعدتين محددتين في الشفرة الجينية). يلعب هذا القسم دورًا مركزيًا في عمليات التعبير الجيني. واكتشف العلماء أنه عندما يوجد "التعبير" TATA في الجزء البادئ من الجين، فإن مستوى المخاطرة التي يمكن تحملها، نتيجة إجراء تغييرات في مستويات التعبير لهذا الجين، يكون أكبر. وبعبارة أخرى، فهو نوع من تعريف مستويات المخاطر، على غرار التحليل
المخاطر والفرص التي يؤديها محللو سوق رأس المال. عندما تكون تكلفة الخطأ كبيرة، يكون ميلنا إلى المخاطرة في هذا المجال صغيرًا. عندما تكون تكلفة الخطأ ضئيلة، يمكننا أن نحاول تحقيق فرص كبيرة، حتى على حساب المخاطرة العالية. ويبدو أن التطور اكتشف هذا المبدأ قبل ملايين السنين من وول ستريت وأحد هاعام.
وفي دراسة أخرى، قامت البروفيسورة باركاي وأعضاء فريقها البحثي بفحص تجربة تطورية تجريها الطبيعة أحيانًا في الخلايا الحية. إنها مضاعفة تلقائية للحمل الجيني بأكمله. وتؤثر نفس الظاهرة على نوعين من الخميرة بطريقة مختلفة تماما. الخميرة من نوع "المبيضات" (المعروفة، من بين أمور أخرى، كسبب للوفاة بين مرضى الإيدز)، والتي خضعت لتضاعف الجينوم، ازدهرت بمعدل سريع، كما فعلت الخميرة من نوع "سيرفيسا"، التي لديها الجينوم المزدوج، لكن هذه الخمائر (من فصيلة "سيرفيزا") تعلمت نتيجة التجربة الجينية "خدعة جديدة: لقد أثبتت قدرتها على النمو والازدهار بدون أكسجين.
قامت البروفيسورة باركاي وأعضاء فريقها البحثي بدراسة هذه الظاهرة ووجدوا تعبيراً تطورياً جينياً لها. قاموا بفحص 50 جينًا تلعب دورًا في العمليات الأيضية لاستهلاك الأكسجين في كلا النوعين من الخميرة، واكتشفوا أن شريحة وراثية معينة، مسؤولة عن عملية التعبير، خضعت لتغيير أثناء تضاعف الجينوم. وقد أثر هذا التغيير بشكل كبير على التعبير عن هذه الجينات الخمسين، وربما أيضًا على خاصية استهلاك الأكسجين لأحد أنواع الخميرة.
إن الحصول على مثل هذه الميزة كان من الممكن أن يمنح خميرة سيرفيسا ميزة البقاء المميزة مقارنة بخميرة المبيضات، في حالة حدوث تغيير جذري في تكوين الغلاف الجوي للأرض. بالضبط، أدى مزيج من التغيرات البيئية والجينية -ولا يزال يقود- تطور العالم الحي على الأرض لملايين السنين، حتى الوضع الذي نعرفه اليوم.
البروفيسور باركاي هو فيزيائي بالتدريب، ويعمل حاليًا في أبحاث علوم الحياة. لقد أكسبها منهجها البحثي الأصلي مؤخرًا جائزة هيلين ومارتن كيميل للأبحاث المبتكرة، والتي تُمنح نيابة عن معهد وايزمان للعلوم، وترافقها منحة بحثية بقيمة مليون دولار على مدى خمس سنوات.
تعليقات 16
جيل -
أعتقد بأنك محتار. اسم المقال هو 1-0 للتطور. وأنا أتفق معك بشأن بقية الطلب.
نورس طائر مائي -
أعتقد أنه من الأفضل أن تكون بدون أضراس. كانت التهابات الأسنان سببًا مهمًا للوفاة قبل اختراع طب الأسنان المعقم والمضادات الحيوية.
في الوقت الحالي، تشهد البشرية تطورًا، وفي المناطق المتقدمة يولد الناس بدون المجموعة الثالثة من الأضراس... والتي أصبحت هذه الأيام غير ضرورية، لأن أسناننا أصبحت أكثر صحة وأقوى من ذي قبل...
إنها ليست رائعة مثل الأجنحة، لكنها على الأقل ستوفر المواعيد عند طبيب الأسنان 🙂
أدعو الجميع لرؤية مقال "0-0 للتطور" فيما يتعلق بمن أظهر أن التطور غير ممكن ومن لم يفعل.
السيد جوناثان
ربما بدلاً من أن تخبرنا بما ليس طفرة، تخبرنا ما هو طفرة في رأيك، وبعد ذلك ربما يأتي المعلق ويخلصك.
في رأيي المتواضع، كل الأمثلة التي قدمها إيال هي طفرات. كلبي لديها عشرات الحلمات وستكون غاضبة جدًا إذا علمت أنه في رأيك، كل الحلمات المذكورة أعلاه لا تحسن قدرتها وقدرتها على البقاء التطورية لدى نسلها.
فقط بابتسامة
سابدارمش يهودا
آسف! لا يمكن تسمية جميع الأمثلة المذكورة أعلاه بطفرات حقيقية، أو ظهور حلمات إضافية، أو لون الجلد، أو فقر الدم المنجلي، أو الفيروسات... هذا ليس تطورًا، بل هي أخطاء عشوائية، أو تعبيرات عن الجينات الموجودة. لماذا لا ندرج السرطان كدليل على التطور، وكتكوت برأسين، وكل سلالات الكلاب والقطط التي تطورت في الخمسة آلاف سنة الماضية، وكل الظواهر الغريبة التي حدثت حول تشيرنوبيل؟
سأعترف، عندما كتبت الرد كنت متأكدًا من أن الأمر لن يستغرق وقتًا طويلاً حتى يشرح شخص جاد أين أخطأت. ربما لم يستجب المتحدث الصحيح بعد. أنا منتظر.
يهودا -
العشوائية مهمة، ولكن أيضًا القدرة على اكتشاف ذلك.
شكرا على التوصية، وطاب يومك.
في الواقع الرد موجه إلى روي سيزانا، جيل يعتذر.
عمر
أنت مخطئ فيما يتعلق بالعشوائية، فهي تلعب دورًا مهمًا في التطور وربما دورًا رئيسيًا.
أوصي بشدة بكتاب البروفيسور يوفال نعمان - سيدر مان آكراي.
أجازة سعيدة.
سابدارمش يهودا
عمر
انظر تعليقاتي في التعليقات - 1-0 للتطور.
أطرح هنا حجتين لماذا حساباتك الإحصائية خاطئة.
باختصار:
1. كمية الطفرات المحتملة التي تحافظ على عمل الجين هائلة (انظر المثال في ردي)
2. لا يقوم النظام بأخذ عينات من مساحة الدولة بأكملها. يمكن لأي شخص عمل مع الخوارزميات الجينية أن يشهد على سرعة التقارب إلى الحل، حتى عندما يتم اختيار البداية والأجيال بشكل عشوائي تمامًا
بالإضافة إلى الأسد:
ومن المعروف أنه في بعض المناطق الموبوءة بالملاريا، تطورت طفرة تؤدي إلى فقر الدم المنجلي. ولهذه الطفرة (التي تعتبر ضارة عادة) قدرة معينة على الحماية من الملاريا.
حسنًا، لقد اطلعت بالفعل على جميع الإجابات. لم يبق لدي ما أجيب به على السائل الأصلي.
حسنًا، ربما يكون هناك القليل من المرح الإضافي بعد كل شيء. يولد بعض الأشخاص بحلمة إضافية أو اثنتين، تقع في منطقة البطن العلوية. بالتأكيد طفرة محببة، إذا كان هناك ضغط بيئي يتسبب في بقاء الأشخاص الذين لديهم 3 حلمات أو أكثر فقط على قيد الحياة، فسنرى بالتأكيد أنها تتطور إلى شيء أكثر إثارة للاهتمام.
جيل -
يعتمد "دليلك" على الافتراض الخاطئ بأن التطور عشوائي وليس من خلال الانتقاء الطبيعي. وهذا لا يثبت شيئًا سوى أنك تحب اللعب بالأرقام.
نحن نرى باستمرار طفرات في الكائنات التي لها دورة حياة قصيرة. هناك العديد من الأمثلة من الفيروسات والبكتيريا والمفصليات. لكن لدى البشر أيضًا طفرات. يوناتان، هل تعلم أنه حتى 50 ألف سنة مضت، كان جميع الناس في العالم من ذوي البشرة السوداء (نعم، مثل الأفارقة اليوم) واليوم معظم الناس "بيض" أو ملونون آخرون. هذه طفرة بدأت وترسخت في وقت قصير جدًا من الناحية التطورية (في حدود عشرة آلاف سنة)، وذلك بسبب ميزة البقاء للبشرة البيضاء في مناخ بارد ومشمس نسبيًا - منذ لحظة بعض أسلافنا. هاجروا من أفريقيا إلى الشمال.
وتجدر الإشارة إلى أن كل زمن الكون لم يكن كافيا لخلق ولو جين واحد فقط، وقد بينت ذلك بالتفصيل في مقال بعنوان "0-0 للتطور"
بالإضافة إلى الأشياء الصحيحة التي أشار إليها يهودا، فأنت تتحدث عن فترات زمنية قصيرة تطورياً، فالزيادة الهائلة في عدد البشر حدثت في فترة زمنية تعتبر غمضة عين من المنظور التطوري طويل المدى التغييرات. بالطبع، زاد التنوع الجيني في القرون القليلة الماضية أيضًا بسبب التقدم التكنولوجي والنقل والتحسين الثقافي وما إلى ذلك، ولكن من هنا إلى نمو الأجنحة لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه...
مساء الخير لجوناثان
إذا كنت تؤمن بنظرية الخلق، فمن المحتمل أنك تعلم أن هناك أشخاصًا لديهم أجنحة يُطلق عليهم اسم الملائكة.
إذا كنت لا تؤمن بنظرية الخلق، فأنت تفهم أنه لم تكن هناك أي فائدة لجميع الظواهر التي قلت أنها ستأتي بدلاً من الميزات الأكثر أهمية.
إن ضغط البيئة لا يساعدنا على الخياشيم، لذلك حتى إذا بدأ شخص ما في تطوير بعض الخياشيم السابقة، فسوف يتم فقدانها في الأجيال اللاحقة من نسله.
لذا فإن كمية التفاصيل ليست مهمة، ولكن ما إذا كانت الطفرة ستساعد ليزنر على البقاء على قيد الحياة.
مساء الخير
سابدارمش يهودا
يعيش الآن 6.5 مليار شخص.
في رأيي، هذا هو أكبر عدد من إجمالي عدد البشر وأشباه البشر الذين عاشوا على الأرض في المليوني سنة الماضية. لماذا لا نرى طفرات بشرية حقيقية مطلوبة من الناحية الإحصائية التطورية على الأقل؟ لذا، على سبيل المثال، لماذا لا نرى البشر يبدأون في تطوير الأجنحة؟ أو الخياشيم؟ أو حتى أصحاب البصر أو السمع الهائل؟ نفس الشيء بالنسبة للصراصير؟
ويبدو لي أن هذه الحقيقة البسيطة للحياة تتناقض مع نظرية التطور ومع ما تسعى هذه المقالة إلى تأكيده.