عندما انتقلت الديدان من المياه المالحة إلى المياه العذبة، شهدت عملية إعادة ترتيب كارثية لموادها الوراثية.
أدى هذا الحدث إلى تمزيق الجينات التي كانت تعمل سابقًا، بما في ذلك بعض الجينات المشاركة في عمليات انقسام الخلايا الحرجة، تاركًا ديدان الأرض والعلق وغيرها بظر الآباء الذين لديهم أكثر الجينومات المخلوطة المعروفة.
توضح روزا فرنانديز، من المعهد الإسباني لعلم الأحياء التطوري (CSIC-UPF): “لقد تحطم كل شيء وأعاد تنظيم نفسه بطريقة عشوائية تمامًا”. قال كريستي ويلكوكس علوم“لقد جعلت فريقي يكرر التحليل ألف مرة. »
وقد توصلت ثلاث مجموعات من الباحثين الآن بشكل مستقل إلى نفس النتيجة، مما أدى إلى قلب الافتراض السائد منذ فترة طويلة بأن مستوى معين من الاستقرار الجيني ضروري للأنواع الحيوانية لتجنب الانقراض.
وجد عالم الأحياء التطوري كارلوس فارجاس شافيز، وهو أيضًا من CSIC-UPF، وزملاؤه أن فقدان الجينات أعلى بنسبة 25 بالمائة تقريبًا في نسل الديدان التي أصبحت clitellata، مقارنة بأقاربها الآخرين.
إنهم يشتبهون في أن جينومات الدودة قد تغيرت استجابةً للانتقال إلى بيئات جديدة، لكنهم لم يحددوا بعد أيهما جاء أولاً، غزوات الدودة في المياه العذبة والأرض أو مغامرات جيناتها في مواقع جديدة في جزيئاتها الجينية (الكروموسومات).
وقال الباحثون: “على الرغم من أن توقيت إعادة الترتيب الجينومي هذا لا يزال غير مؤكد، إلا أننا نعتقد أن السمات الجينومية التي لوحظت في الكوكبات من غير المرجح أن تكون قد نشأت عن طريق إعادة الترتيب مع مرور الوقت”. شرح في مقالتهم.
بدلاً من ذلك، تشير الأنماط التي لاحظها فارجاس شافيز وفريقه إلى “كارثة خلوية واحدة” من شأنها أن تدمر جينوم الدودة خلال فترة قصيرة من الزمن. ويشيرون إلى أن التغيرات الجذرية في الظروف البيئية، بما في ذلك التعرض المفاجئ لمزيد من الأكسجين أو الإشعاع، يمكن أن تؤدي إلى هذه الظاهرة.
يقارن المؤلفون التغيرات الجينومية المذهلة للديدان بالعمليات المحددة في سرطان الخلايا.
معظم ثنائياتكان يُعتقد أن الحيوانات مثلنا، التي تعكس يمينًا ويسارًا، تحتوي على أجزاء محفوظة للغاية من الكروموسومات. يعد هذا الاستقرار ضروريًا لمحاذاة شريطي الحمض النووي اللذين يتكونان منهما بشكل صحيح، عندما يتم فصلهما ثم اقترانهما بشريط من كل والد أثناء التكاثر.
تحتوي الجينومات من الإسفنج إلى القرود على هذه الشرائط الطويلة من الجينات التي تبقى معًا بترتيب معين في الأنواع ذات الصلة البعيدة، محفوظة لمئات الملايين من السنين.
قد تتحرك هذه الأشرطة إلى حد ما، لكن تسلسلاتها داخل هذه المقاطع تظل سليمة نسبيًا. ولكن هذا ليس هو الحال مع العلق وديدان الأرض.
وقال فريق ثانٍ بقيادة عالم الجينوم التطوري توماس لوين من مركز أبحاث التنوع البيولوجي التايواني: “بشكل عام، ضاعت بنية الجينوم الثنائي القديم تمامًا في الحيوانات المدبرة”. يجد.
يدرس فريق لوين كيف شكلت هذه التغيرات الكروموسومية غير المتوقعة والجذرية تطور الحيوان.
يشرح لوين وزملاؤه أن “حالات الحفاظ على بنية الجينوم نادرة للغاية”. شرح في دراسة أخرىمشيرة إلى أنها، على عكس الافتراضات السابقة، تشكل “الاستثناء وليس القاعدة”.
ولكن في حين أن عمليات إعادة التشكيل الجيني واسعة النطاق قد تكون أكثر شيوعا مما كان يعتقد سابقا، فإنها تنطوي أيضا على مخاطر، كما هو متوقع. فريق ثالث فحص جينومات 2291 نوعًا في جميع المجموعات الحيوانية الرئيسية، يمكن أن يرتبط اكتشاف التغيرات الكروموسومية الجذرية بأحداث الانقراض الكبرى.
“السؤال البارز هو كيف لم يؤدي هذا الحدث العميق لإعادة تشكيل الجينوم إلى الانقراض. » للكتابة فارغاس شافيز ورفاقه.
ووجدوا أن جينومات أسلاف الديدان البحرية لا تبدو منظمة في أجزاء، وبالتالي فهي “أكثر مرونة” من الحيوانات الأخرى.
وقال الفريق: “ربما أدى هذا إلى مرونة عالية في إعادة تشكيل الجينوم العميق الذي يحدث بعد تخليط الكروموسوم”. يخلصويشير أيضًا إلى أن مثل هذه التعديلات الجينية الدراماتيكية من المحتمل أن تكون جارية في هذه الأنواع.
هذا البحث متاح على خادم الطباعة المسبقة com.bioRxivمع اثنين متعلق ب أوراقونشر آخر في البيولوجيا الجزيئية والتطور.
