اكتشف العلماء أصل الفراولة بناءً على آثار في الحمض النووي

لقد وجد العلماء طريقة لقراءة السجل الجيني للنباتات – وهذا الاكتشاف يغير فهم تطور الفراولة. طريقة تستخدم آثارًا لعناصر قابلة للنقل في الحمض النووي (تُعرف أيضًا باسم “الجينات القافزة” أو الينقولات) ، جعل من الممكن فك رموز تاريخ تهجين التوت وكشف عن ثلاث مراحل قديمة من اندماج الجينوم. يتم عرض نتائج الدراسة في المجلة بحوث البستنة.

إعادة بناء تاريخ الجينوم

لعب تضاعف الجينوم دورًا حاسمًا في تطور النبات، حيث ساهم في ظهور العديد من المحاصيل. في النباتات متعددة الصبغيات، تأتي مجموعات من الكروموسومات من أسلاف مختلفة. تستمر هذه المجموعات من الكروموسومات – الجينومات الفرعية – في التطور بعد التهجين. يتيح لنا تحديدهم فهم كيفية تطور الأنواع. لكن طرق البحث التقليدية تتطلب مقارنة الحمض النووي للنبات مع جينومات أسلافه المعروفين. ومع ذلك، فإن العديد من أنواع الأسلاف انقرضت أو لم يتم العثور عليها بعد.

تمكن باحثون من وزارة الزراعة الأمريكية من حل هذه المشكلة. لقد طوروا طريقة تسمح لهم بإعادة بناء تطور الجينومات متعددة الصيغ الصبغية المعقدة التي تحتوي على ثلاث مجموعات أو أكثر من الكروموسومات. يعتمد هذا النهج على دراسة العناصر الجينية المتنقلة (الناقلات الرجعية) التي تتراكم في خطوط تطورية محددة، مما يحافظ على الأدلة الجزيئية للتهجين. بعد أن طبقت تطوراتها على الفراولة الثماني الصبغية المزروعة (فراجاريا × أناناس) ، وأوضحوا بنية الجينومات الفرعية الخاصة بها وكشفوا عن آثار متعددة للتهجين القديم.

4 ملايين سنة من تطور الفراولة

حدد العلماء أربعة جينومات فرعية للفراولة ووجدوا دليلاً على ثلاث عمليات تعدد الصبغيات المتتالية التي حدثت منذ حوالي 3.1 إلى 4.2 مليون، و1.9 إلى 3.1 مليون، و0.8 إلى 1.9 مليون سنة مضت. أكدت النتائج الارتباط بين جينومين فرعيين وأنواع الفراولة البرية فراجاريا فيسكا و فراجاريا إينوماي، لكنه شكك في إصدار الأسلاف الإضافيين.

“لقد أظهرنا أن العناصر الوراثية المتنقلة تلعب دور الساعات التطورية الداخلية في الجينوم. ومن خلال تحليل الديناميكيات الزمنية والمكانية لنشاطها، يمكننا فك رموز تاريخ الأنواع دون الاعتماد على جينومات أسلافها المنقرضة”، كما يوضح مؤلفو العمل.

سيكون النهج الجديد، الذي يمكنه إعادة بناء تطور الجينوم دون أسلاف معروفين، ذا قيمة خاصة لدراسة التنوع البيولوجي وتكيف الأنواع. ومع ذلك، يمكن أن تجد هذه الطريقة أيضًا تطبيقًا واسع النطاق في الزراعة: فالتحديد الدقيق للجينومات الفرعية سيسهل اختيار المحاصيل المهمة ذات التاريخ المعقد من التهجين، مثل القمح والقطن وقصب السكر.