بر اساس تحقیقات جدید دانشگاه کالیفرنیا، دیویس و موسسه ماکس پلانک برای زیست شناسی رشد در آلمان، یک علف هرز ساده کنار جاده ممکن است درای جهش DNA در خود باشد.
این یافته ها که در 12 ژانویه (22 دي) در ژورنال نیچر منتشر شد، درک ما از تکامل را به طور اساسی تغییر داد و روزی می تواند به محققان کمک کند تا محصولات بهتری را پرورش دهند یا حتی به انسان ها در مبارزه با سرطان کمک کنند.
جهش زمانی رخ می دهد که DNA آسیب دیده و ترمیم نشده باقی بماند و یک تنوع جدید ایجاد می کند. دانشمندان می‌خواستند بدانند که آیا جهش کاملا تصادفی است یا چیزی عمیق‌تر است. چیزی که آنها یافتند غیرمنتظره بود.
گری مونرو، استادیار دپارتمان علوم گیاهی دانشگاه کالیفرنیا دیویس که نویسنده اصلی این مقاله است، می‌گوید: «ما همیشه جهش را اساساً تصادفی در ژنوم می‌دانستیم. به نظر می رسد که جهش بسیار غیر تصادفی است و به نحوی که به نفع گیاه می باشد. این یک روش کاملاً جدید در مورد جهش است.»
محققان سه سال را صرف توالی‌یابی DNA صدها علف هرز Arabidopsis thaliana یا شاهی تال کردند، یک علف هرز کوچک گلدار که به دلیل ژنوم نسبتا کوچکش که حدود 120 میلیون جفت باز را شامل می‌شود، «موش آزمایشگاهی در میان گیاهان» به‌شمار می‌رود. در مقایسه، انسان ها تقریباً 3 میلیارد جفت باز دارند.
مونرو می گوید: «این یک ارگانیسم مدل برای ژنتیک است»
گیاهانی که در آزمایشگاه رشد می کنند، تنوع زیادی را به همراه دارند
کار در مؤسسه ماکس پلانک آغاز شد، جایی که محققان نمونه‌هایی را در یک محیط آزمایشگاهی محافظت‌شده پرورش دادند، که به گیاهانی با نقص‌هایی که احتمالاً در طبیعت زنده نمی‌ماندند، می‌توانستند در یک فضای کنترل‌شده زنده بمانند. توالی یابی آن صدها گیاه Arabidopsis thaliana بیش از 1 میلیون جهش را نشان داد. در درون آن جهش‌ها، یک الگوی غیرتصادفی، خلاف آنچه انتظار می‌رفت، آشکار شد.
دتلف وایگل، مدیر علمی مؤسسه ماکس پلانک و نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «در نگاه اول، آنچه ما دریافتیم با نظریه ثابت شده که جهش های اولیه کاملاً تصادفی هستند و تنها انتخاب طبیعی تعیین می کند که کدام جهش در موجودات مشاهده می شود، در تضاد دارد»
آنها به جای تصادفی بودن، تکه هایی از ژنوم را با نرخ جهش کم پیدا کردند. در آن تکه‌ها، آنها از کشف نشان دادن بیش از حد ژن‌های ضروری، مانند ژن‌هایی که در رشد سلولی و بیان ژن نقش دارند، شگفت‌زده شدند.
مونرو گفت: "اینها مناطق واقعا مهم ژنوم هستند." مناطقی که از نظر بیولوژیکی مهم‌ترین مناطق هستند، مناطقی هستند که از جهش محافظت می‌شوند. این مناطق همچنین به اثرات مضر جهش های جدید حساس هستند. وایگل افزود: «بنابراین به نظر می‌رسد که ترمیم آسیب DNA به‌ویژه در این مناطق مؤثر باشد».
گیاه برای محافظت از خود تکامل یافت
دانشمندان دریافتند که روش پیچیده شدن DNA در اطراف انواع مختلف پروتئین ها، پیش بینی خوبی برای جهش یا عدم جهش ژنی است. وایگل گفت: «این بدان معناست که ما می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که کدام ژن‌ها بیشتر از سایرین جهش پیدا می‌کنند و این به ما ایده خوبی از آنچه در حال وقوع است، می‌دهد.»
این یافته ها پیچ و تاب شگفت انگیزی به نظریه چارلز داروین در مورد تکامل توسط انتخاب طبیعی اضافه می کند زیرا نشان می دهد که این گیاه برای محافظت از ژن های خود در برابر جهش تکامل یافته است تا بقای خود را تضمین کند.
وایگل گفت: «این گیاه راهی برای محافظت از مهم‌ترین مکان‌هایش در برابر جهش ایجاد کرده است. »این هیجان انگیز است زیرا ما حتی می توانیم از این اکتشافات برای فکر کردن به نحوه محافظت از ژن های انسانی در برابر جهش استفاده کنیم.
کاربردهای آینده
دانستن اینکه چرا برخی از نواحی ژنوم بیشتر از سایرین جهش می‌یابند، می‌تواند به پرورش دهندگانی که به تنوع ژنتیکی برای توسعه محصولات بهتر متکی هستند، کمک کند. دانشمندان همچنین می‌توانند از این اطلاعات برای پیش‌بینی بهتر یا توسعه درمان‌های جدید برای بیماری‌هایی مانند سرطان که به دلیل جهش ایجاد می‌شوند، استفاده کنند.
این مقاله در پایان می‌گوید: «اکتشافات ما گزارش کامل‌تری از نیروهای محرک الگوهای تغییرات طبیعی به دست می‌دهد؛ آنها باید راه‌های جدیدی از تحقیقات نظری و عملی در مورد نقش جهش در تکامل را ایجاد کنند.»
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید