دیانای تاریک، ذهنیت ما در مورد فرگشت را تغییر میدهد.
مجله علمی ایلیاد - تکنولوژی توالی ژنوم، به دانشمندان کمک میکند تا جواب سوالاتی که قرنها است ذهن انسانها را در مورد حیوانات مشغول کرده است، پیدا کنیم. حال با نقشهبرداری ژنوم حیوانات درک بهتری از دلیل بلند بودن گردن زرافه یا بلند بودن مارها داریم. توالی ژنوم به ما این امکان را میدهد که دیانای حیوانات مختلف را مقایسه کنیم و متوجه شویم چگونه به شکل خاصشان درآمدهاند.
اما در برخی موارد با رازی مواجه میشویم. برخی گونههای حیوانات برخی ژنها را ندارند، درحالی که در گونهی مشابه، وجود داشته و بهنظر میرسد نقش حیاتی در زنده ماندن حیوان دارند. این ژنهای به ظاهر گم شده، به «دیانای تاریک» معروف شدهاند. وجود این ژنها تفکر ما در مورد تکامل را تغییر خواهد داد.
من همراه با همکارانم برای اولین بار زمانی با این پدیده مواجه شدیم که توالی ژنوم «موش شن» که نوعی موش صحرایی است را بهدست میآوردیم. بهطور خاص، میخواستیم ژنهای موش صحرایی مسئول تولید انسولین را بررسی کنیم تا بدانیم چرا این حیوان مستعد دو نوع دیابت است؟
اما وقتی ژنی بهنام «Pdx1» که ترشح انسولین را کنترل میکند، بررسی کردیم متوجه شدیم این ژن و ۸۷ ژن دیگر اطراف آن، در این حیوان وجود ندارد. برخی از این ژنهای گم شده، از جمله Pdx1 حیاتی هستند و بدون آنها حیوان نمیتواند زنده بماند. بنابراین آنها کجا بودند؟
اولین سرنخ این بود که در بافتهای بدن تعداد زیادی از موشهای شن، ترکیبات شیمیایی پیدا کردیم که همان ژنهای گمشده مسئول ایجاد آن بودند. بنابراین این ژنها باید جایی در ژنوم حضور داشته باشند و در واقع در این حیوان ژنها وجود داشتند، فقط پنهان بودند. توالی دیانای این ژنها مولکولهای GC بسیاری دارد. اینها دو نوع از ملوکولهای پایهی سازندهی دیانای هستند.
ما میدانیم توالیهای سرشار از GC سبب رخ دادن مشکلاتی برای برخی تکنولوژیهای توالی دیانای میشود. همین مورد نشان میداد ژنهایی که ما بهدنبالشان میگردیم، وجود داشتند فقط به سختی میشد آنها را پیدا کرد یا به عبارتی پنهان بودند. به همین دلیل، ما با الهام گرفتن از مادهی تاریک که گمان میکنیم ۲۵ درصد هستی را تشکیل داده، اما قابل مشاهده نیست، اسم این توالی پنهان را دیانای تاریک گذاشتیم. با مطالعهی بیشتر ژنوم موش شن، متوجه شدیم قسمتی از آن بسیار بیشتر از ژنوم جوندگان دیگر دچار جهش شده است.
تمام ژنهای این جهش، دارای دیانای سرشار از GC بودند و به اندازهای جهش یافته بودند که با روشهای استاندارد قابل تشخیص نبودند. جهش بیش از اندازه، گاهی مانع کار کردن یک ژن میشود، اما در مورد موشهای شن با وجود تغییرات شدید توالی دیانای تمام وظایف این ژنها به درستی انجام میشد. این کار بسیار سختی برای ژنها است.
این نوع دیانای تاریک، پیش از این در پرندگان دیده شده بود. دانشمندان متوجه شده بودند که ۲۷۴ ژن از ژنوم پرندگان حذف شده است. این شامل ژن «لپتین» نیز بود و دانشمندان برای سالها قادر به پیدا کردن این ژن نبودند. در این مورد هم این ژنها دارای GC بسیار بوده و با وجود اینکه تصور میشد این ژنها از ژنوم حذف شدهاند، نشانههای وجود آنها در بافت بدن پرندگان دیده شد.
روشن کردن دیانای تاریک
در بیشتر کتابها در تعریف تکامل آمده است که در دو مرحله رخ میدهد؛ جهشی و به دنبال آن انتخاب طبیعی. جهش دیانای، پروسهای رایج و پیوسته است و کاملاً بهصورت تصادفی رخ میدهد. انتخاب طبیعی برای مشخص شدن اینکه جهشهای دائمی بوده و به نسلهای دیگر منتقل میشوند یا نه است و غالباً به این وابسته است که آیا این نتایج منجر به بالا رفتن نرخ تولید مثل میشود یا نه؟
به طور خلاصه، جهش باعث ایجاد تغییر در دیانای ارگانیسم میشود و انتخاب طبیعی در مورد دائمی بودن یا از بین رفتن آن تصمیم میگیرد و در واقع جهت تکامل را تعیین میکند. اما شناسایی جهش زیاد در ژنوم به این معنا است که ژنهای مکانهای خاصی شانس بیشتری نسبت به بقیه برای جهش دارند. این بدان معنا است که چنین محلهایی مکانیسمی است که میتواند جهت تکامل را تحت تاثیر قرار دهد و بنابراین انتخاب طبیعی تنها نیروی تاثیرگذار بر آن نیست.
تا به اینجا به نظر میرسد دیانای تاریک در دو گونهی جدا و دور از هم از حیوانات وجود دارد. اما هنوز نمیتوانیم در مورد گستردگی آن میان موجودات دیگر نظری دهیم. ممکن است ژنوم تمام حیوانات دیگر دارای دیانای تاریک باشد و اگر اینطور نباشد، چه چیز باعث خاص شدن پرندگان و موشهای صحرایی شده است. هیجانانگیزترین پازل کشف تاثیرات دیانای تاریک بر تکامل حیوانات است. در مثال موش صحرایی، ممکن است جهش سبب سازگار شدن حیوان با شرایط بیابان شده باشد. اما از طرف دیگر ممکن است جهش به اندازهای سریع رخ داده باشد که انتخاب طبیعی سرعت عمل کافی برای پاک کردن این تغییرات در دیانای را نداشته است.
اگر این درست باشد، به این معنا است که جهشهای این چنینی ممکن است از زنده ماندن موش شن در خارج از محیط بیابانی کنونی جلوگیری کند. کشف پدیدههای عجیب این چنینی سوالاتی در مورد تکامل ژنها و قسمتهای گم شدهی احتمالی از پروژهی کنونی توالی ژنی برمیانگیزد. شاید لازم باشد که کمی به عقب برگشته و نگاهی دقیقتر بیندازیم.
نوشته: آدام هارگرواس
ترجمه: معصومه رحیمی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: معصومه رحیمی - مجله علمی ایلیاد