علماء الأحياء يقتربون من أسرار الحمض النووي التي تمنع الأنواع من التهجين

ولكن، ليس كل الحمض النووي يرمز بالفعل إلى البروتينات. والآن، نعثر على المزيد والمزيد من الوظائف التي يشارك فيها علماء الحمض النووي غير المشفر.

وتشير دراسة جديدة إلى أن الحمض النووي satellite - وهو نوع من الحمض النووي غير المشفر مرتب في سلاسل طويلة ومتكررة وغير منطقية على ما يبدو من المواد الجينية - قد يكون السبب في عدم قدرة الأنواع المختلفة على التكاثر بنجاح مع بعضها البعض.

إقرأ المزيد

دراسة تحدد بصمات الحمض النووي المرتبطة بأمراض القلب

ويبدو أن الحمض النووي satellite يلعب دورا أساسيا في الحفاظ على كل كروموسومات الخلية الفردية معا في نواة واحدة، من خلال عمل البروتينات الخلوية.

ووفقا لعلماء الأحياء مادهاف جاغاناثان ويوكيكو ياماشيتا، اللذين قاما بإعداد الدراسة الجديدة، فإن هذا الدور المهم تتم إدارته بشكل مختلف في كل نوع، ما يؤدي إلى عدم التوافق الجيني. وقد يكون تضارب الاستراتيجيات المختلفة بين الأنواع هو ما يجعل الكروموسومات تنتشر خارج النواة، على الأقل جزئيا، ما يمنع التكاثر.

وكتبوا في ورقتهم البحثية: "نقترح إطارا موحدا يشرح كيف يمكن للتباعد الملحوظ على نطاق واسع في الحمض النووي satellite بين الأنواع ذات الصلة الوثيقة أن يسبب العزلة الإنجابية".

وتم إثبات "تباعد الحمض النووي satellite" بشكل جيد في الأبحاث السابقة، ما أدى إلى شكوك حول دوره في التكاثر. وفي حالة جينوم الشمبانزي والجينوم البشري، على سبيل المثال، يكون الحمض النووي المشفر للبروتين متطابقا تقريبا، بينما يختلف الحمض النووي "غير المرغوب فيه" تماما تقريبا.

وفي الدراسة الجديدة، التي أجرت تجارب على ذبابة الفاكهة Drosophila melanogaster، لاحظ الباحثون أن حذف الجين الذي ينتج بروتينا يسمى Prod - الذي يرتبط بجزء معين من الحمض النووي satellite - تسبب في موت الذباب، حيث تنتشر كروموسوماتها خارج الخلية. ومع ذلك، فإن هذا الجزء الحاسم من الحمض النووي satellite مفقود تماما في أقرب أقرباء الذباب، التي تعيش جيدا من دونه.

ويشير ذلك إلى أن هذه التسلسلات المهمة غير المشفرة لمواد الحمض النووي تطورت بشكل مختلف بين الأنواع. ولإلقاء نظرة فاحصة، فحص الفريق ذرية هجينة ولدت من أنثى D. melanogaster وذكر من أنواع D. simulans ذات الصلة الوثيقة.

إقرأ المزيد

هل يمكن أن تحمل الخفافيش "إكسير الشباب" الصحي؟

عادة ما يموت الذباب الذي يتم تربيته بهذه الطريقة بسرعة كبيرة أو ينتهي به الأمر عقيما. وفي هذه الحالة، أكد فحص أنسجة النسل الهجين ما اشتبه فيه الباحثون - أن الكروموسومات (حزم الحمض النووي اللازمة للتكاثر) عُطّلت أيضا.

ويقول ياماشيتا، الذي يعمل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "عندما نظرنا إلى تلك الأنسجة الهجينة، كان من الواضح جدا أن النمط الظاهري لها هو نفسه تماما كما لو كنت عطلت التنظيم الكروموسومي بواسطة الحمض النووي لنوع نقي". 

وأنتج الباحثون ذبابا هجينا صحيا عن طريق إزالة الجينات المعروفة بتلفها للنسل الهجين (تسمى "جينات عدم التوافق الهجين'') من الذباب الأم. ومن المعروف أن جينات عدم التوافق هذه توضع في الحمض النووي satellite في الأنواع النقية.

ويتطور الحمض النووي satellite بشكل منتظم، ويعتقد الباحثون أن البروتينات التي ترتبط بالحمض النووي satellite للحفاظ على الكروموسومات معا، يجب أن تتطور لمواكبة الحداثة. وهذا يعطي كل نوع استراتيجيته المختلفة عندما يتعلق الأمر بعمليات الحمض النووي satellite.

وبعد ذلك، يريد الفريق محاولة تصميم بروتين يرتبط بنجاح عبر الحمض النووي لنوعين، مع الاحتفاظ بالكروموسومات في المكان الذي ينبغي أن تكون فيه. ويمكن أن يتيح ذلك نسلا قابلا للحياة بين تلك الأنواع، لكن الأمر سيستغرق سنوات لتحقيقه.

ونُشر البحث في مجلة علم الأحياء الجزيئي والتطور.

المصدر: ساينس ألرت