راز انتقال ژن‌ها بین گونه‌ها فاش شد

تاکنون تصور غالب علم بر این بود که ژن‌ها تنها از طریق انتقال عمودی، یعنی از والدین به فرزندان، به نسل‌های بعدی منتقل می‌شوند و این دیدگاه، اساس درک ما از وراثت و تکامل زیستی را تشکیل می‌داد.

به گزارش سیناپرس، با این حال، کشف اخیر پژوهشگران موسسه ماکس پلانک، با مشاهده مستقیم انتقال یک ژن موسوم به ژن پرنده از باکتری شکارچی به طعمه‌اش، این نظریه را به چالش کشیده و نشان می‌دهد که انتقال افقی ژن‌ها بین گونه‌های مختلف نیز ممکن و واقعی است.

این یافته، درک ما از پویایی ژنتیکی در طبیعت را دگرگون می‌سازد.به گزارش سیناپرس، یافته های جدید محققان نشان می دهد ژن‌ها فقط از والدین به فرزندان منتقل نمی‌شوند. برخی از آن‌ها متحرک هستند و می‌توانند به گونه‌های دیگر نیز بپرند.

پژوهشگران حوزه میکروبیولوژی دریایی موسسه ماکس پلانک شواهد این پدیده را به‌طور مستقیم نشان داده‌اند. طی این مطالعه، اولین مدرک مبتنی بر این که چنین ژن‌هایی می‌توانند از یک گونه به گونه دیگر ( از شکارچی به طعمه ) منتقل شوند، شناسایی شد.

از نظر علمی، ژن‌های پرنده، انگل‌هایی در ماده ژنتیکی باکتری‌ها، گیاهان، حیوانات و انسان هستند. آن‌ها به‌صورت مولکول‌های کوچک RNA (اسید ریبونوکلئیک) از درون سلول آزاد می‌شوند و مکانیسم‌های پیچیده‌ای دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد خود را در بخش‌های دیگر ماده ژنتیکی سلول جای دهند.

این جابه‌جایی اغلب ویژگی‌های جدیدی به سلول می‌بخشد و تکامل را تسریع می‌کند. برخی از این ژن‌ها با کمک آنزیم RNA خود را از RNA جدا کرده و این ریبوزیم‌ها یا اینترون‌های خود-چسبان، گروه خاصی از ژن‌های پرنده هستند.به طور عمومی انتقال یک ژن به سلول یا گونه دیگر دشوار است. البته تحلیل‌های فیلوژنتیکی (درخت تکاملی) ژن‌ها نشان می‌دهند که چنین پرش‌هایی در طبیعت رخ داده است هر چند تا پیش از این، تصور می‌شد که ژن‌های پرنده مانند مسافران جاده ای درون ژنوم پلاسمیدها یا ویروس‌ها جابه‌جا می‌شوند. اما ینس هاردر (Jens Harder) و همکارانش مشاهده‌ای شگفت‌انگیز انجام دادند.

در این مطالعات یک جامعه غنی‌سازی‌شده از باکتری‌ها و آرکن‌ها که به کندی رشد می‌کرد و متان تولید می‌نمود، میزبان جامعه‌ای غیرمعمول بود. فراوان‌ترین عضو آن، باکتری شکارچی بسیار کوچکی به نام کاندیداتوس ولمنیکوکس آرکئوووروس (Candidatus Velamenicoccus archaeovorus) بود که از میکروارگانیسم‌هایی تغذیه می‌کند که لیمونن (ماده معطر پرتقال) را به متان و دی‌اکسید کربن تجزیه می‌کنند. هاردر هنگام بررسی ژنوم کاندیداتوس ولمنیکوکس آرکئوووروس، یک ژن پرنده یعنی اینترون کشف کرد.

اگرچه RNA اینترون هرگز پیش از این خارج از سلول مشاهده نشده بود، اما او تصمیم گرفت اینترون را در طعمه این باکتری جستجو کند.پس از ساخت کاوشگرهای اسید نوکلئیک خاص، تصاویر میکروسکوپی حضور RNA اینترون را در سلول‌های زنده کاندیداتوس ولمنیکوکس آرکئوووروس و سلول‌های مرده متانوثریکس سوئنژنی نشان داد.

نکته جالب این است که ژن فوق الذکر در حال ارتکاب جرم مشاهده شده و تصویر آن در حالی که اینترون در حال تلاش برای تکثیر خود بود توسط محققان ضبط شد. گفتنی است بررسی ها نشان داد حامل اینترون، یعنی کاندیداتوس ولمنیکوکس آرکئوووروس، قبلاً میزبان جدید را کشته بود.

بنابراین این تلاش با پرش به یک سلول خالی پایان یافت.این کشف، شواهد مستقیمی از انتقال افقی ژن‌ها ارائه می‌دهد و درک ما را از چگونگی گسترش ویژگی‌های ژنتیکی در طبیعت گسترش می‌بخشد.

چنین پدیده‌هایی نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری و پویایی تکامل زیستی هستند و می‌توانند الهام‌بخش پژوهش‌های آینده در حوزه میکروبیولوژی و ژنتیک باشند.شرح کامل این پژوهش در آخرین شماره مجله تخصصی گزارش‌های علمی (Scientific Reports) منتشر شده است.

مترجم: احسان محمدحسینی