يمكنك الكتابة معنا بالموقع
الكتابة بحرية تامة
سجل حسابك بالموقع الان انه مجاني

صفات الحياة

2020-03-11 13:58:57 منوعات ...






مرة
واحدة ، يمكن أن نتعجب فقط من عجب الحياة
مثل مشاهدي الأفلام منذ وقت ليس
ببعيد ، لم تكن لدينا فكرة تذكر عما حدث خلف الكواليس
كيف تغير الزمنمع تسلسل
الجينومات لعدد متزايد من الأنواع ، يقوم علماء الوراثة بتجميع فيلم وثائقي
"صنع ..." بشكل غير عادي
في الوقت الحاضر لا يمكننا فقط تتبع كيف تطورت أجسام الحيوانات
، ولكن يمكننا أيضا تحديد الطفرات الجينية وراء هذه التغييرات
الأكثر
إثارة للاهتمام ، يمكننا الآن أن نرى كيف تنشأ الجينات - التي هي وصفات لصنع
البروتينات ، اللبنات الأساسية للحياة - في المقام الأول
والقصة لا تتكشف تماما كما هو
متوقع
.



الطريقة
الأكثر وضوحا لجين جديد تتطور هي من خلال التراكم التدريجي للطفرات الصغيرة
المفيدة
أقل وضوحا هو كيف يمكن للجين الموجود بالفعل فعل شيء مهم يتطور
إلى جين مختلف
إن نطاق مثل هذا الجين لتغيير مساره دون إنقضاض الكائن الحي
الذي يحمله محدود للغاية
ومع ذلك ، وكما أدرك البيولوجيون قبل قرن من الزمان ، فإن هذا
القيد لم يعد ينطبق عندما تنتج الطفرات نسخة إضافية كاملة من الجين
التريليونات
من النسخ وفقا للكتب المدرسية ، تبدأ عملية تشكيل الجينات الجديدة بتكرار الجين
في الأغلبية
العظمى من الحالات ، ستحصل إحدى النسخ على طفرات ضارة وستفقد
ولكن في بعض الأحيان ، تسمح
الطفرة للجينات المكررة بعمل شيء جديد
.



من
المثير للدهشة أن الازدواجية في الجينات أصبحت شائعة مثل الطفرات التي تغير حرفًا
واحدًا من شفرة الدنا
خلال تبادل المواد بين الكروموسومات قبل التكاثر الجنسي ، يمكن
للأخطاء إنشاء نسخ إضافية من تسلسلات

DNA طويلة تحتوي على أي شيء من جين واحد إلى مئاتيمكن أن
تتكرر الكروموسومات بالكامل - كما يحدث في متلازمة داون - وأحيانًا حتى الجينومات
الكاملة
.



وبما أن
الازدواجية يمكن أن تطرح تريليونات من النسخ لكي يعمل معها التطوُّر ، فليس من
المستغرب أنه على مدى مئات الملايين من السنين ، يمكن لجين أصلي واحد أن يولد مئات
عديدة من الجينات الجديدة
نحن البشر لدينا حوالي 400 جينة لمستقبلات الرائحة وحدها -
كلها مشتقة من اثنين فقط في سمكة عاشت قبل حوالي 450 مليون سنة
.



2



ليست
القصة بأكملها هذه النظرة الكلاسيكية لتطور الجينات بعيدة كل البعد عن القصة
الكاملة
قبل عقد من الزمان ، حدد مايكل لينش في جامعة إنديانا في
بلومينغتون وزميله سيناريو بديلاً
.



الجينات
غالبا ما يكون لها أكثر من وظيفة واحدة
واعتبر لينش ما قد يحدث بعد تكرار
مثل هذا الجين
إذا تسببت إحدى الطفرات في إحدى الطريقتين في إحدى النسختين ،
فيمكن للكائن الحي أن يتعامل بشكل جيد لأن النسخة الأخرى لا تزال سليمة
حتى إذا كان
هناك طفرة أخرى في هذه النسخة الأخرى تقذف الوظيفة الثانية ، يمكن للكائن الحي أن
يستمر في العمل كالمعتاد
فبدلاً من وجود جين واحد له وظيفتين ، سيكون لدى الكائن الحي
الآن جينيْن بوظيفة واحدة لكل منهما - وهي الآلية التي أطلق عليها لينش وظيفة
فرعية
(Genetics، vol 154، p 459). هذه العملية يمكن أن توفر المواد الخام لمزيد من التطوريقول لينش:
"إن الجين المحفوظ من خلال الوظيفة الفرعية يمكن أن يلتقط وظيفة جديدة في وقت
لاحق
". يعتقد بعض علماء الأحياء النظرية أن نسخ الجينات يمكن الحفاظ
عليها بآليات أخرى أكثر دقة
.



في وقت
سابق من هذا العام في الدراسة الأكثر شمولا من نوعها حتى الآن ، نظر فريق بقيادة
وين وانغ من معهد كونمينغ لعلم الحيوان في يونان ، الصين في العديد من الأنواع ذات
الصلة وثيقة ذبابة الفاكهة
وبمقارنة جيناتهم ، استطاع وانغ تحديد جينات جديدة تطورت خلال
13 مليون سنة أو أكثر لأن هذه الأنواع انقسمت من سلف مشترك
.



أحد
اكتشافات وانغ المفاجئة كان أن حوالي 10٪ من الجينات الجديدة نشأت من خلال عملية
تسمى
retroposition. يحدث هذا عندما يتم نسخ نسخ الحمض النووي الريبي من الجينات (أي المخططات
المرسلة إلى مصانع صنع البروتين في الخلية [انظر الشكل]) إلى الحمض النووي الذي
يتم إدخاله في مكان آخر في الجينوم
تنسخ العديد من الفيروسات والطفيليات الجينية نفسها من خلال
إعادة تركيبها
والأنزيمات التي تنتجها تكرر أحيانًا عن طريق الخطأ الحمض
النووي الريبي للخلايا المضيفة
.



3



ميت عند
الوصول؟
 إن النسخ الجينية التي تم إنشاؤها بواسطة retroposition ليست هي نفسها الأصلية
مثل الجينات تتكون من أكثر من مجرد ترميز التسلسل للبروتين
هناك أيضا مناطق
"المروج" في الجزء الأمامي من جزء الترميز الذي تربطه بروتينات أخرى
وهذا يحدد
متى وفي أي الأنسجة يتم تشغيل الجين "على
". وبما أن النسخ الجينية
المعاد فقدانها قد فقدت مروجيها (التي لم يتم نسخها إلى الرنا) ، فقد افترضنا أن
هذه النسخ الجزئية لم يتم التعبير عنها أبداً واختفت تدريجياً مع تراكم الطفرات
يقول هنريك
كاسمان ، من جامعة لوزان في سويسرا ، إن النسخ الجينية التي تم إرجاعها قد تم
استبعادها على أنها "ميتة عند الوصول
". ومع ذلك ، فقد أصبح من
الواضح أنه يمكن في بعض الأحيان إدخال نسخة منقولة في الجينوم بالقرب من المروج
الحالي ، مما يجعله نشطًا
بشكل حاسم ، مع ذلك ، مع مُحسِّن مختلف ، سيتم تشغيله في
أوقات مختلفة أو في أنسجة مختلفة أو كليهما
وبهذه الطريقة ، يمكن للجين
المعاد تدويره أن يحصل على وظيفة جديدة على الفور
.



ربما
تكون هذه العملية قد خلقت العديد من الجينات التي تطورت مؤخرًا فينا
لقد أدت
موجة من الارتجاع في أسلافنا بلغت ذروتها قبل حوالي 45 مليون سنة إلى ظهور آلاف من
الجينات المكررة ، التي تطورت على الأقل 60 أو 70 منها إلى جينات جديدة ، وفقاً
لدراسة أجريت عام 2005 بقيادة كاسمان
من المحتمل أن يكون الانفجار ناجمًا عن طفيل جيني جديد يغزو
جينومنا
.



4



جينات
برايني



يدرس
فريق كاسمان الآن بعض هذه الجينات بمزيد من التفصيل
يشير عملهم إلى أن اثنين على
الأقل - يسمى
CDC14Bretro و GLUD2 - يمكن أن يكونا مرتبطان بقدرات الإدراك المعرفية المتزايدةغالباً ما
ينطوي تطور الجينات الجديدة على تغييرات جذرية أكثر
في مسحه لذبابة الفاكهة ، وجد
وانج أن ثلث الجينات الجديدة تختلف اختلافاً كبيراً عن جيناتها الأم ، بعد أن فقدت
أجزاء من تسلسلها أو اكتسبت امتدادات جديدة من الحمض النووي
من أين تأتي هذه التسلسلات
الإضافية؟
 في الخلايا المعقدة ، يتم تقسيم ترميز الحمض النووي للبروتين
إلى عدة أجزاء ، مفصولة بتسلسلات غير ترميز
بعد إجراء نسخة من RNA للجين بأكمله
، يتم قطع البتات غير المشفرة

(introns) وتقطع أجزاء الترميز (تسمى exons) معًاثم يتم
إرسال نسخة
RNA التي تم تحريرها إلى مصنع لإنتاج البروتين في الخليةإن الشكل
المعياري للجينات يزيد بشكل كبير من فرص الطفرات في إعادة تشكيل الجينات الموجودة
وتوليد بروتينات جديدة
هناك جميع أنواع الطرق التي يمكن أن تحدث بها: يمكن أن تضيع الإكسونات
الموجودة داخل جين ما ، أو تتضاعف ، أو حتى تكون مترافقة مع
exons من جينات مختلفة لإنشاء جين جديد
خيميري
الاختلافات في الموضوع على سبيل المثال ، تنتج معظم القرود بروتينًا يسمى TRIM5 يحميها من
العدوى بواسطة الفيروسات القهقرية
في واحد من المكاك في آسيا منذ حوالي 10 ملايين سنة ، تم إدخال
نسخة غير نشطة من جين يدعى سيبأ

(Cypa) الذي تم إنتاجه عن طريق إعادة تركيب ، بالقرب من
الجين
TRIM5. جينة خياليةالاختلافات في الموضوع على سبيل المثال ، تنتج معظم القرود
بروتينًا يسمى
TRIM5 يحميها من العدوى بواسطة الفيروسات القهقريةفي واحد من
المكاك في آسيا منذ حوالي 10 ملايين سنة ، تم إدخال نسخة غير نشطة من جين يدعى
سيبأ
(Cypa) الذي تم إنتاجه عن طريق إعادة تركيب ، بالقرب من الجين TRIM5. جينة
خيالية
الاختلافات في الموضوع على سبيل المثال ، تنتج معظم القرود بروتينًا يسمى TRIM5 يحميها من
العدوى بواسطة الفيروسات القهقرية
في واحد من المكاك في آسيا منذ حوالي 10 ملايين سنة ، تم إدخال
نسخة غير نشطة من جين يدعى سيبأ

(Cypa) الذي تم إنتاجه عن طريق إعادة تركيب ، بالقرب من
الجين
TRIM5.



أدى
المزيد من التحور في الخلايا المنتجة للبروتين خيالي الذي كان جزء
TRIM5 ، جزء سيبايوفر هذا البروتين حماية أفضل ضد
بعض الفيروسات
على الرغم من أنها قد تبدو سلسلة غير متوقعة من الأحداث ، إلا
أن جين
TRIM5-CypA لم يتطور مرة واحدة بل مرتينحدث نفس الشيء في قرود البومة في
أمريكا الجنوبية
ونظرا للوقت الكافي - أو بالأحرى التحولات الكافية - يمكن أن
يؤدي تكرار الجينات والتبديل إلى إنتاج جينات جديدة تختلف اختلافا كبيرا عن
الجينات السلفية
لكن هل كل الجينات الجديدة اختلافات في موضوع؟ هل يمكن أن
يلقي التطور جينات جديدة بخلاف أي جينات موجودة بالفعل؟



5



شكل توضيحي
لجزيء
DNA يتكون من صبغياتولكن كيف تتطور الجينات المشفرة في الحمض النووي؟ (الصورة:
ميزات
Cosmocyte / Phanie /
Rex)



قبل
عقدين من الزمان ، تم اقتراح أن الجينات الفريدة يمكن أن تنشأ من ما يسمى طفرة
مؤقتة
يتم تحديد كل حمض أميني في بروتين بواسطة 3 أحرف "DNA" (أو
قواعد) - الكودون الثلاثي
.إذا أدت طفرة إلى تغيير نقطة البداية لقراءة الكودونات
("إطار القراءة") بمقدار 1 أو 2 ، فسيكون تسلسل البروتين الناتج مختلفًا
تمامًا
وبما أن الحمض النووي مزدوج الشريطة ، يمكن أن "تتم قراءة" أي
قطعة في 6 طرق مختلفة
الهراء الغالبية العظمى من الطفرات التي تغير إطار القراءة
للجين تنتج هراء
عادة هراء خطيرالعديد من الأمراض الوراثية هي نتيجة لطفرات فرمزيفتية تحطيم
البروتينات
انها قليلا مثل مبادلة كل حرف للواحد التالي في الأبجدية.والنتيجة هي عادة
رطانة
.



لكن ليس
دائما
في عام 2006 ، قام ستيفن شرير من جامعة تورنتو في كندا وزملاؤه
بتفتيش الجينوم البشري عن جينات جديدة تطورت من خلال الازدواجية تليها طفرات في
إطار فرعي تأثرت على الأقل بجزء من الجين الأصلي
وقد وجدوا 470 مثالًا ، مما يشير
إلى أن هذه العملية شائعة بشكل مدهش (جينومكس ، المجلد 88 ، صفحة 690
). يمكن أن
يكون مصدر آخر للجينات الجديدة الفريدة هو الحمض النووي "غير المرغوب
فيه" الذي يغطي معظم الجينومات
قد يكون هذا تلميحًا مبكرًا قبل عقد من الزمان عندما كشف فريق
من جامعة إلينوي عن نشأة بروتين مضاد للتجمد الذي تنتجه إحدى أسماك أنتاركتيكا
الجينات
المعنية مشفرة أصلا لإنزيم الهضم
.



6



ثم منذ
حوالي 10 ملايين سنة مع تبريد مناخ العالم ، تحول جزء من أحد الإنترونات (أي قطعة
من الحمض النووي غير المرغوب فيه) إلى إكسون ، ثم تكراره عدة مرات ، مما أدى إلى
تكوين بنية متكررة مميزة لبروتينات مضاد التجمد
من بتة عشوائية من الحمض النووي
تطورت جينة حيوية لبقاء الأسماك
من الصفر



ومع ذلك
، تطور جين مضاد التجمد من جين موجود مسبقًا
ما هي فرص التحور في الحمض النووي
غير المرغوب فيه الذي يولد جينًا جديدًا بالكامل من الصفر؟
 عمليا صفر ، يعتقد معظم علماء
الأحياء حتى وقت قريب جدا
وكما

















نحن نقدر تعاونك
من فضلك اختر نوع التجاوز




شاهد ايضا




التعليقات

  • اكتب تعليق




مواضيع جديده



افضل 30 كاتب هذا الاسبوع

اكثر المواضيع مشاهدة علي الاطلاق