تم الكشف عن اللغز القديم للجينوم: ما يخفيه حمضنا النووي لسنوات عديدة

اكتشف علماء في جامعة كاليفورنيا بسانتا كروز لغزًا وراثيًا قديمًا. هي تكون

هو أصل الإنترونات.

ما هي الإنترونات؟

الإنترونات هي أجزاء من الحمض النووي غير المشفريجب إزالته من الشفرة الجينية قبل أن يمكن ترجمتها إلى بروتينات. تم العثور على هذه الميزة القديمة في جميع الكائنات حقيقية النواة - مجموعة واسعة من الكائنات الحية ، بما في ذلك جميع الحيوانات والنباتات والفطريات والطفيليات. ومع ذلك ، فهو غائب في جينومات بدائيات النوى ، مثل البكتيريا. هناك فرق كبير في عدد الإنترونات الموجودة في جينومات الأنواع المختلفة ، حتى بين الأنواع ذات الصلة الوثيقة.

لماذا هم مهمون؟

الإنترونات مهمة لأنها توفرإمكانية الربط البديل. إنها عملية قطع تسلسلات معينة من النوكليوتيدات من جزيئات الحمض النووي الريبي والانضمام إلى التسلسلات التي تبقى في الجزيء "الناضج" أثناء معالجة الحمض النووي الريبي.

وهذا بدوره يسمح لجين واحدترميز نصوص متعددة وبالتالي أداء وظائف خلوية معقدة. يمكن أن تؤثر الإنترونات أيضًا على التعبير الجيني ، معدل تشغيل الجينات لصنع البروتينات وغيرها من الحمض النووي الريبي غير المشفر. في النهاية ، لها تأثير محايد أو حتى سلبي قليلاً على الأنواع التي توجد فيها. وهذا هو السبب.

الكود الثنائي لجزيء الحمض النووي الحلزوني. المصدر: en.freepik.com

عندما يتم تقسيم الإنترونات بشكل غير صحيح ، فإن الجين الذي يعيشون فيه يتلف أحيانًا بل ويقتل. هذه "الحالات المفقودة" من التضفير هي سبب بعض أنواع السرطان.

ما هو سر علم الأحياء؟

أحد الألغاز الأساسية في العصر الحديثيرتبط علم الأحياء على وجه التحديد بأصل الإنترونات. ما يحير العلماء هو أن هناك فرقًا كبيرًا في عدد الإنترونات الموجودة في جينومات الأنواع المختلفة ، وحتى ذات الصلة الوثيقة. بالإضافة إلى ذلك ، عادةً ما يكون طول تسلسل intron هو 10-100 ضعف طول تسلسلات DNA المشفرة. سبب انفجار الإنترون هذا غير معروف أيضًا.

ماذا فعل العلماء؟

في دراسة جديدة أجريتمن جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز ونشرت في دورية وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS) ، فهم العلماء من أين تأتي الإنترونات. يقترح العلماء أن مصدرهم هو introners.

وما هو؟

Introners هي نوع تم اكتشافه حديثًاالعناصر المتحركة للجينوم القادرة على التكاثر والتحرك على طول الحمض النووي. وفقًا للمؤلفين ، فإنهم أيضًا التفسير الوحيد المعقول للأحداث التي ظهرت فيها آلاف الإنترونات في جينوم أحد الأنواع ، على ما يبدو في نفس الوقت.

ماذا اكتشف العلماء؟

درس علماء الأحياء جينومات 3325 حقيقية النواةلمعرفة مدى شيوع الإنترونات وفي أي مجموعات من الأنواع تكون أكثر شيوعًا. في المجموع ، وجدوا 27.563 introners في جينومات 175 نوعًا. هذا يمثل 5.2٪ من العينات المدروسة. يعتقد العلماء أن هذا يثبت تورط introners في أصل introns ، حيث تم التعرف على الأول في جميع الأنواع من الحيوانات إلى الكائنات وحيدة الخلية ، التي عاش سلفها المشترك منذ أكثر من 1.7 مليار سنة.

بالإضافة إلى ذلك ، اتضح أن مستخدمي الإنترنت يجتمعونفي الكائنات البحرية 6.5 مرة أكثر من الأنواع البرية. وفقًا لتقييم أولي ، يرجع ذلك إلى نقل الجينات الأفقي. خلال هذه العملية ، تنتقل الجينات من نوع إلى آخر. ولكن في سياق النقل العمودي ، تنتقل الجينات من الأب إلى الأبناء.

أيضا ، تم العثور على مزيد من introners في الأنواعالفطريات ، والتي من المعروف أيضًا أن لديها معدلات أعلى من نقل الجينات الأفقي. وهذا يدعم أيضًا فكرة أن هذه الظاهرة تساهم في زيادة عدد المتكررين.

بشكل عام ، تنوع الأنواع التي توجد فيها يشير إلى أن introners هي المصدر الأساسي والأكثر شيوعًا للإنترونات على شجرة الحياة.

لماذا هو مهم جدا؟

دراسة جديدة تتحدى أحدالنظريات الشاملة لتطور الجينوم: أي ما يدفع التعقيد الجينومي في حقيقيات النوى. يُعتقد أن العديد من الأنواع كان لها حجم تجمعات منخفض فعال في مرحلة ما من تطورها. هذا يعني أن عددًا قليلاً جدًا من الكائنات الحية من النوع أنتج ذرية لتكوين الجيل التالي. هذا ما سمح للعناصر التي كان من المعروف أن تأثيرها السلبي ضئيل على السكان تتراكم في الجينوم.

مفهوم الحمض النووي متعدد الأضلاع. المصدر: en.freepik.com

باتباع هذه النظرية ، فإن itroners ، من محايد إلىتكون ضارة بشكل طفيف أكثر شيوعًا في المجموعات السكانية ذات "معدلات الفعالية" المنخفضة. لكن الباحثين وجدوا شيئًا آخر. على سبيل المثال ، هذا Symbiodinium يتلقى معظم إنترونات بين "الاستجواب". لكن هذا كائن حي ، له حجم سكاني أكثر فعالية من البشر والنباتات الأرضية واللافقاريات الأخرى.

ما هو الحد الأدنى؟

تشير الدراسة الجديدة أيضًا إلى الصعوبةلا ينشأ عن تكيف تم إنشاؤه بواسطة الجينوم نفسه ، ولكن كرد فعل على الصراع الناجم عن عنصر متنقل غازي - جهاز introner - عندما يحاول التكاثر. بينما تكافح introners والعناصر الأخرى من أجل البقاء والاستمرار ، ينتج عن هذا الصراع تعقيد الجينوم.

في النهاية ، خلص الباحثون إلى ذلكلا تؤدي introners بالضرورة مباشرة إلى انخفاض التعبير. ومع ذلك ، فإن الجينات الأقل تعبيرًا تكون أكثر تسامحًا مع العنصر الذي يمكن أن يؤثر سلبًا عليها. هذا لأنها تعني القليل لبقاء الأنواع.

قراءة المزيد:

عاصفة مغناطيسية على وشك أن تضرب الأرض

أطلق على الخطر الرئيسي للبعثة القمرية "أرتميس"

تم الكشف عن المعنى الحقيقي للتحنيط: طوال هذا الوقت ، كان العلماء على خطأ