اكتشاف مفاجئ يتحدى ما اعتقد العلماء أن مثيلة الحمض النووي من أجله

الحمض النووي تحمل تعليمات الحياة، لكن الأنظمة الجزيئية الإضافية تساعد في تحديد كيفية استخدام تلك التعليمات. يكشف بحث جديد في شقائق النعمان البحرية عن دور غير متوقع لأحد هذه الأنظمة.

غالبًا ما يوصف الحمض النووي بأنه مخطط الحياة، لكن المخطط يكون مفيدًا فقط إذا كان شخص ما يعرف كيفية قراءته. في جميع أنحاء المملكة الحيوانية، تساعد العلامات الكيميائية المرتبطة بالحمض النووي في التحكم في كيفية استخدام التعليمات الجينية، وتشكيل كل شيء بدءًا من التطور وحتى وظيفة الخلية. تشير دراسة جديدة إلى أن إحدى هذه العلامات، وهي مثيلة الحمض النووي، ربما تطورت لغرض مختلف تمامًا عما افترضه العلماء في السابق.

وجد الباحثون الذين يدرسون شقائق النعمان البحرية أن إزالة معظم مثيلة الحمض النووي الخاص بها لم يكن لها تأثير يذكر على التطور الطبيعي. وبدلا من ذلك، كشف التغيير عن تهديد خفي كامن داخل الجينوم: العناصر الجينية المتنقلة المعروفة باسم “الجينات القافزة”. وتشير النتائج إلى الدور القديم لمثيلة الحمض النووي كنظام دفاع جينومي، وتكشف كيف يمكن في بعض الأحيان نقل التغيرات اللاجينية من جيل إلى آخر.

جينوم مليء بالمشاكل المحتملة

تعد مثيلة الحمض النووي واحدة من أكثر الآليات اللاجينية انتشارًا في الحيوانات. وهو يعمل عن طريق ربط علامات كيميائية صغيرة بالحمض النووي، مما يؤثر على كيفية تصرف الجينات دون تغيير التسلسل الجيني نفسه.

في الثدييات، يتم مسح معظم العلامات اللاجينية بعد الإخصاب (عندما تندمج الحيوانات المنوية مع البويضة). تساعد عملية إعادة الضبط الشاملة هذه على ضمان أن يبدأ النسل في التطور بقائمة جينية نظيفة إلى حد كبير. ومع ذلك، كثير اللافقاريات، بما في ذلك الديدان، والشعاب المرجانية، وشقائق النعمان البحرية، وقنافذ البحر، يبدو أنها تفتقر إلى عملية إعادة البرمجة واسعة النطاق.

وللتحقق من ذلك، لجأ العلماء إلى شقائق النعمان البحرية (النيماتوستيلا فيتنسيس) وهو حيوان بحري بسيط يحتل مكانة هامة في تطور الحيوان.

نتيجة غير متوقعة

قام الباحثون بشكل تجريبي بإزالة مثيلة الحمض النووي من شقائق النعمان البحرية، متوقعين حدوث اضطرابات كبيرة في نشاط الجينات. وبدلاً من ذلك، تطورت الحيوانات بشكل طبيعي حتى بعد فقدان معظم هذه العلامات الكيميائية.

وظهر التأثير الأكبر في مكان آخر. يؤدي فقدان المثيلة إلى تنشيط “الجينات القافزة” المخفية، والمعروفة أيضًا بالعناصر القابلة للنقل أو “الجينات الأنانية”، المدمجة داخل الجينات النشطة.

غالبًا ما توصف تسلسلات الحمض النووي هذه بأنها طفيليات جينية لأنها تستطيع نسخ نفسها أو نقلها إلى مواقع جديدة داخل الجينوم. إذا تم إدخالها في جينات مهمة أو مناطق تنظيمية، فيمكن أن تتداخل مع العمليات البيولوجية الطبيعية وتهدد استقرار الجينوم. في البشر والحيوانات الأخرى، تم ربط العناصر القابلة للانتقال غير المنضبط بالطفرات والتغيرات المرتبطة بالشيخوخة والأمراض المختلفة.

التغيرات اللاجينية التي تبقى على قيد الحياة في الميراث

وكشفت الدراسة أيضًا عن أدلة على أن التغيرات اللاجينية المستحثة تجريبيًا يمكن أن تكون موروثة.

وأوضح الدكتور أليكس دي ميندوزا، القارئ في علم الوراثة التطورية في جامعة كوين ماري:

“لأن هذه الحيوانات تفتقر إلى إعادة ضبط الجينات اللاجينية على نطاق واسع والتي تحدث بعد الإخصاب في الثدييات، استمرت بعض حالات المثيلة غير الطبيعية في النسل. وقد غيرت هذه التغيرات اللاجينية الموروثة كيفية تشغيل الجينات في الجيل التالي، مما يدل على أن التباين اللاجيني المستحث تجريبيا يمكن أن ينتقل عبر الأجيال في الحيوان.”

تشير النتائج إلى أن دور الأسلاف لمثيلة الحمض النووي في الحيوانات لم يكن في المقام الأول لتنظيم التعبير الجيني، بل لحماية الجينات النشطة من الجينات القافزة التخريبية.

في الثدييات، تم تكييف هذا النظام الجزيئي نفسه منذ ذلك الحين لمجموعة واسعة من الوظائف، بما في ذلك تنظيم النمو وإسكات أحد الكروموسومات X لدى الإناث. ولذلك تقدم الدراسة لمحة عن الأصول التطورية لآليات تنظيم الجينات المهمة.

يُظهر العمل أيضًا كيف يمكن لإعادة الضبط اللاجيني غير المكتمل أن يسمح للتنوع الوراثي بالاستمرار عبر الأجيال دون الحاجة إلى تغييرات في تسلسل الحمض النووي الأساسي. مثل هذا الاختلاف يمكن أن يوفر مادة خام للتغيير التطوري. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على كيف يمكن للأنظمة القديمة لتنظيم الجينات نقل المعلومات البيولوجية عبر الأجيال.

المرجع: “مثيلة الجسم الجيني تمنع النسخ داخل الجسم وتسمح بالوراثة اللاجينية في اللاسعات” بقلم لان شو، وريتشارد هيري، ودامير باراناسيك، وبوجان زونار، وألفارو سيجورا كامبانيا، وفلاديمير أوفتشينيكوف، وبوريس لينهارد، وأليكس دي ميندوزا، 2 يونيو 2026، بيئة الطبيعة والتطور.
دوى: 10.1038/s41559-026-03090-6

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.