الدراسة: يتعافى الحمض النووي الروتيفر من الإشعاع بعد عدة أجيال

الدوارات Bdelloid هي حيوانات مجهرية تعيش في الطحالب والأشنات في جميع أنحاء الكوكب. أجسامهم قادرة على الرؤية، حتى عند حرمانهم من كل السوائل تقريبًا. يمكن أن تتحمل الروتيفر جرعات إشعاعية أعلى بمئات المرات من الجرعات القاتلة للبشر. الآن أحد أنواع هذه المخلوقات – عمر غامض — اكتشف علماء الأحياء خاصية غير موجودة في أي كائن حي آخر، بما في ذلك بطيئات المشية الشهيرة. بعد أن نجا من آثار الإشعاع، عمر غامض ينقل الكروموسومات المتضررة إلى الأجيال القادمة، والتي تستمر في استعادة الحمض النووي المدمر. مقال منشور في المجلة تقدم العلوم.

كيف تنجو الدوارات من التعرض للإشعاع

تم هذا الاكتشاف بشكل غير متوقع خلال تجربة تشعيع الدوارات. قام العلماء بجمع بيضة وضعها فرد مشعع وأنشأوا منها مجموعة من الحيوانات المستنسخة. كان من المتوقع أن ترث جميع الحيوانات المستنسخة نفس الضرر الإشعاعي. لكن تحليل الحمض النووي أظهر أن جميع الأفراد كانوا يفتقدون مناطق وراثية مختلفة. وفي الوقت نفسه، أشارت بيانات التسلسل إلى أنه تم استعادة أجزاء الحمض النووي المفقودة تدريجياً. أكدت الاختبارات المتكررة أن الحواف الخشنة لأجزاء الحمض النووي المصابة غير متطابقة في الدوارات.

وكانت الجرعات الإشعاعية التي تعرضت لها الدوارات هي 100 و 250 و 500 غراي. وقدر العلماء أن هذا أدى إلى حوالي 88 و220 و440 شريطًا من الحمض النووي في جميع أنحاء الجينوم. عند الجرعة القصوى من الإشعاع، يمكن أن يتحلل كل كروموسوم إلى 30-50 جزءًا. عادة، مثل هذا الضرر يجعل انقسام الخلايا مستحيلا. والحقيقة هي أنه عند تقسيم الكروموسوم، يتم استخدام منطقة خاصة تضمن التوزيع الصحيح للمادة الوراثية – السنترومير. بدونها، لا يستطيع الكروموسوم نقل الجزء المطلوب إلى الخلية الابنة. لكن بيولوجيا الدوارات تسمح لهم بتجاوز هذه العقبة.

يوضح عالم الأحياء الجزيئي برنارد أليس من الجامعة الكاثوليكية في لوفين: “تظهر نتائجنا أن كروموسومات الدوارات البلورية لها بنية شاملة المركز، أي أن المكونات الرئيسية للسنترومير موزعة على طول الكروموسوم بأكمله”. “لذلك، فحتى الكروموسومات التالفة غالبًا ما تحمل كل ما هو ضروري للانقسام الصحيح.”

كيف تقوم الدوارات “بإصلاح” الحمض النووي

إصلاح الحمض النووي عمر غامض يتم تحفيزه بواسطة جينوم ثنائي الصيغة الصبغية – مجموعة مزدوجة من الكروموسومات، حيث يكون لكل كروموسوم نظير. عندما يتلف أحد الكروموسومات، يتم استبداله بنسخة متماثلة باقية. إنه بمثابة نموذج لاستعادة المناطق المتضررة. على الرغم من أن الدوارة تتكاثر لا جنسيًا، إلا أنها تحتفظ بشكل غير عادي من الانقسام الاختزالي حيث يتم تقريب الكروموسومات المتماثلة معًا. يبحث الطرف المكسور من الحمض النووي عن الموقع المقابل في الكروموسوم المتماثل ويستخدمه لاستعادة تسلسل الجينات المفقود.

أطلق العلماء على هذه الآلية اسم BIHER من إصلاح الامتداد المتماثل الناجم عن الكسر – إصلاح متماثل عن طريق آلية تحريض الكسر. إذا كان هناك الكثير من الضرر، فإن بعض أجزاء الحمض النووي التالفة يرثها النسل وتستمر عملية الإصلاح في الأجيال اللاحقة. وبمرور الوقت، يستطيع BIHER استعادة بنية الكروموسوم الأصلية واستعادة شظايا الحمض النووي المفقودة.

ظهرت آلية الحماية من الإشعاع هذه في الدوارات تحت تأثير البيئة. تجف الطحالب والأشنات التي يعيشون فيها لفترة طويلة، وتضطر الحيوانات المجهرية إلى تحمل الجفاف الكامل تقريبًا. يسبب التجفيف نفس الضرر الذي يلحق بالحمض النووي مثل الإشعاع. ولذلك، فإن مقاومة الإشعاع هي مجرد أثر جانبي للتكيف التطوري مع الجفاف.

سيساعد هذا الاكتشاف على فهم كيفية التعامل مع تلف الكروموسومات في ظل الظروف القاسية، على سبيل المثال أثناء رحلات الفضاء إلى المريخ. بالإضافة إلى ذلك، قد يجعل البشرية أقرب إلى هزيمة السرطان: فالتتريب الصبغي في الخلايا السرطانية، حيث يتم تدمير الكروموسومات وتجميعها بطريقة فوضوية، يشبه آثار الإشعاع.