رمزگشایی کد تکامل: دانشمندان تغییرات DNA که زندگی را شکل داده‌اند بررسی می‌کنند
مطالعه‌ای جدید به سرپرستی موسسه روزلین به دنبال کشف رازهای پشت یک پدیده قدرتمند ژنتیکی است که نقش حیاتی در تکامل بسیاری از گونه‌ها ایفا کرده است: تکثیر کل ژنوم.
این فرآیند شامل تکثیر کامل DNA یک ارگانیسم است که منجر به چهار مجموعه کروموزوم به جای دو مجموعه معمولی می‌شود.
در طول میلیون‌ها سال، این ژنوم‌های تکثیر شده می‌توانند به دو مجموعه بازگردند، ولی نه قبل از اینکه اجازه دهند ژن‌ها متنوع شوند و توابع جدیدی کسب کنند.
تیم تحقیقاتی معتقد است که این مکانیسم باعث پیچیدگی و تنوع شگفت‌انگیزی در گیاهان، حیوانات و سایر ارگانیسم‌ها در طول تاریخ تکامل شده است.
رمزگشایی کد تکامل
این ابتکار تحقیقاتی بین‌المللی، که با بودجه‌ای معادل £5.3 میلیون در چهار سال حمایت می‌شود، محققینی از چندین نهاد معتبر از جمله دانشگاه بث، دانشکده علوم زیستی ادینبورگ و موسسه ولکام سانگر را در بر می‌گیرد.
مطالعه به تحلیل داده‌های ژنتیکی از گونه‌های مختلف از جمله ماهی‌ها، گیاهان، قارچ‌ها و ارگانیسم‌های تک‌سلولی خواهد پرداخت.
تکثیر کل ژنوم یک مزیت تکاملی اساسی ارائه می‌دهد، که به ژن‌ها اجازه می‌دهد که نقش‌های جدیدی بگیرند و می‌تواند به ظهور ویژگی‌ها و انطباقات منحصر به فرد منجر شود.
رهبر پروژه، پروفسور دن مک‌کویین، بر اهمیت این تکثیرات در شکل‌گیری مسیر زندگی روی سیاره ما تأکید کرد: «تکثیرات کل ژنوم یک جنبه عمده اما اغلب نادیده گرفته شده از روایت تکاملی بسیاری از گونه‌ها است. ما قصد داریم تا بینش‌های حیاتی در مورد چگونگی تأثیرگذاری این رویدادها بر زندگی روی زمین به دست آوریم.»
دکتر جیمز کلارک، یک پژوهشگر برنده جایزه در مرکز ملی تکامل دانشگاه بث، نظارت بر بخش متمرکز بر گیاهان پروژه را بر عهده دارد. پژوهش او هدف دارد مسیرهای تکامل ژنوم در گیاهان پس از تکثیر را ترسیم کند.
تغییرات DNA که زندگی را شکل داده‌اند
«ژنوم‌های گیاهان تمایل بیشتری به دو برابر شدن نسبت به حیوانات دارند»، او توضیح داد. «ما باور داریم که این فرآیند که به آن 'ریتپلوییدیشن' می‌گویند، به طور قابل توجهی به توسعه فرم‌های مختلف گیاهی، از جمله گل‌ها و تنوع در گروه‌های گیاهی زنده مانند گیاهان علفی و میناهای آفتابی کمک کرده است.»
دکتر کلارک همچنین به کمی‌سازی اینکه چگونه تکثیر کل ژنوم ممکن است با تنوع گونه‌ای همبستگی داشته باشد، علاقه‌مند است.
«با یافتن موارد تکثیر ژنوم و فرآیند 'ریتپلوییدیشن' بعدی، امیدواریم تعیین کنیم که آیا این رویدادها منجر به افزایش گونه‌ها یا ظهور فرم‌های جدید گیاهی شده‌اند یا خیر»، او افزود.
پروفسور مارک بلکستر از موسسه ولکام سانگر اشاره کرد به ارتباط تکثیر کل ژنوم با تکامل انسانی. «تحلیل ژنوم انسانی نشان می‌دهد که اجداد ما نه فقط یک بار بلکه دو بار تجربه تکثیر کل ژنوم را داشته‌اند»، او گفت.
«این رویدادها احتمالاً تنوع ژنتیکی لازم برای پیشرفت‌های تکاملی قابل توجه را فراهم کرده‌اند. ما اکنون به این شناخت رسیده‌ایم که این دو برابر شدن ماده ژنتیکی یک رویداد معمول در میان تمام اشکال زندگی است.»
این پروژه از داده‌های ژنومیکی پیشرفته و تکنولوژی‌های توالی‌یابی پیشرفته برای بررسی اهمیت این رویدادهای تکثیر در طول درخت تکاملی استفاده خواهد کرد.
«این جایزه جدید شورای تحقیقات بیوتکنولوژی و علوم بیولوژیکی (BBSRC) به ما اجازه می‌دهد تا توانایی‌های استثنایی توالی‌یابی ژنوم خود را در موسسه ولکام سانگر برای فراهم کردن ژنوم‌های مرجع برای گونه‌های حیاتی به کار بریم»، پروفسور بلکستر توضیح داد.
«این کار بنیانی برای درک الگوها و فرآیندهای مرتبط با دو برابر شدن ژنوم حیاتی است و تلاش‌های گسترده‌تر ما را در پروژه درخت زندگی داروین که هدف آن توالی‌یابی همه گونه‌ها در بریتانیا و ایرلند است را پشتیبانی می‌کند.
با شروع این ماموریت جاه‌طلبانه برای درک تأثیرات تکثیر کل ژنوم، محققان امیدوارند که به روشن کردن بافت غنی تاریخ تکامل و فرآیندهای پیچیده‌ای که زندگی را به شکلی که می‌شناسیم شکل داده‌اند، بپردازند.
