دانشمندان می‌گویند: باکتری‌ها در پیدایش بال پرندگان نقش داشته‌اند
تکامل برخی شاخصه‌های اصلی همانند بال، گل، شاخ یا دست‌وپاها به مدت طولانی به عنوان یکی از موثرترین و مهم‌ترین عواملی شناخته شده که باعث می‌شوند موجودات زنده در استفاده از فرصت‌های جدید در محیط اطراف خود نقش‌های بسیار کلیدی را ایفا کنند. موضوعی که هنوز هم درباره‌ی آن بحث‌های زیادی مطرح می‌شود این است که این افزودگی‌های مهم را چگونه می‌توان از یک نقطه نظر ژنتیکی مورد بررسی قرار داد.
در این زمینه، تحقیقات جدیدی توسط یک تیم بین المللی از زیست شناسان تکاملی، از دانشگاه آکسفورد انجام شده است. این گروه در کار خود از باکتری‌ها استفاده کرده‌اند تا نشان دهند که دستیابی به کپی‌های دوگانه از ژن‌ها می‌تواند یک الگوی معین را برای ارگانیزم‌ها ایجاد کند و بر اساس این الگو موجودات زنده می‌توانند ویژگی‌های جدیدی را با استفاده از ژن‌های زایدی که در بدن خود دارند از خود نشان دهند.
تکثیر ژن‌ها به عنوان یکی از عوامل کلیدی در نوآوری در بدن موجودات زنده از سال ۱۹۷۰ پیشنهاد شده است. اما یافته‌های اخیر به عنوان شواهد تجربی مهمی برای حمایت از این نظریه به شمار می‌روند. نتایج این مطالعه که در پی همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه زوریخ انجام شده، در مجله PLOS ژنتیک منتشر شده است. پروفسور کریگ مک‌لین (Craig MacLean) پژوهشگر بخش ولکام تراست در بخش جانورشناسی از دانشگاه آکسفورد در این باره می‌گوید:
پیدایش ویژگی‌های جدیدی همانند بال نقش کلیدی را در تکامل تنوع زیستی ایفا کرده است. با این حال، معمولا درک و دریافت تغییرات ژنتیکی واقعی که در پی آن این نوآوری‌های تکاملی صورت گرفته‌اند تا حدودی دشوار است. ما از یک سیستم ساده‌ی مدل‌های باکتریایی استفاده کرده‌ایم که در این مدل، باکتری‌ها در پی تکامل خود، توانایی خوردن منابع غذایی جدید را برای غلبه بر این مانع کسب می‌کنند.
پژوهشگران بیش از ۳۸۰ نوع از باکتری‌های Pseudomonsa aeruginosa را در شرایطی قرار دادند که بتوانند در اثر فرگشت، به ویژگی‌های جدید فرگشتی دست یابند. از این میان می‌توان به توانایی کاهش و تجزیه‌ی قندهای جدیدتر اشاره کرد. این پدیده دانشمندان را قادر می‌ساخت تا بتوانند به صورت زمان‌حقیقی این رویداد فرگشتی را مشاهده کنند.
پس از ۳۰روز از گذشت تکامل، آنها ژنوم باکتری‌هایی که در آنها ویژگی‌های سوخت‌و‌سازی جدید پیدا شده بود را تحت ترتیب‌دهی ژنومی مرتب‌سازی کردند. آنها دریافتند که جهش‌های رخ داده، عمدتا ژن‌های دخیل در سوخت‌و‌ساز را تحت تاثیر قرار داده‌اند، و ویژگی‌ها جدید معمولا تمایل دارند که از طریق جهش در ژن‌هایی خود را نشان دهند که در ژنوم P. aeruginosa به صورت تکراری وجود داشته‌اند.
تکرار در ژن‌ها سرچشمه‌ی نوآوری فرگشتی است. چون فراوانی ژنتیکی ایجاد شده توسط تکثیر تکراری ژن‌ها این امکان را فراهم می‌کند تا باکتری‌ها تکامل عملکرد متابولیک جدید خود بدون به خطر انداختن ساختارهای فعلیشان به انجام برسانند. این یافته ها نشان می‌دهد که رویدادهای تکثیر تکراری در گذشته ممکن است برای نوآوری‌های فرگشتی آینده‌ی موجود زنده مهم باشد. پروفسور مک‌لین افزود:
دیدگاه کلیدی که در مطالعه‌ی ما وجود دارد، این است که داشتن کپی‌های زاید از ژن‌ها این زمینه را فراهم می‌کند که باکتری‌ها بدون به خطر انداختن ویژگی‌های موجود فعلی، الگوهایی از ویژگی‌های جدید را هم توسعه دهند. به عبارت دیگر، ژن زاید اجازه می‌دهد که باکتری‌ها کیک متناسب با خود را برگزیده و آن را بخورند!
در موجودات رده‌ی بالاتر همانند حیوانات و گیاهان، ژن‌های تکراری از تکثیر خود به خودی ژن‌های موجود به وجود می‌آیند. در مقابل، باکتری‌ها تمایل دارند تا ژن‌های تکراری را از سلول‌های باکتریایی کناری و از طریق انتقال ژنی افقی دریافت کنند که این پروسه هم‌ارز فرایند رابطه‌ی جنسی در باکتری‌ها است.
این یافته‌ها، شواهد تجربی مهمی را برای حمایت از ایده‌ی نقش تکثیر ژن‌ها در نوآوری تکاملی ارایه می‌دهد و ممکن است برای پیش‌بینی توانایی باکتری‌های بیماریزا در رابطه با تکامل نشانه‌های مهم بالینی از قبیل قدرت بیماری‌زایی و همچنین مقاومت در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها سودمند باشد.
نظرات