هناك تطور للعين البشرية تعتبر لفترة طويلة أحد أكثر الألغاز تحديًا في علم الأحياء هو الجدل حول تسلسل الخطوات المطلوبة لتحويل الحساسية الأساسية للضوء إلى نظام ضوئي معقد.
يقترح بحث جديد أن بعض عناصر رؤية الفقاريات ربما لم تتطور تدريجيًا لأن جيناتها تنتقل عبر خطوط العائلة ، ولكنها “سُرقت” من فروع مختلفة تمامًا من الحياة.
“اكتشاف واحد على الأقل أدى إلى البنية الحالية لعيون الفقاريات لم ينتج عن” ترقيع “تدريجي للجينات الموجودة في حيوانات أخرى ، ولكن من إدخال DNA جديد من البكتيريا من خلال النقل الأفقي للجينات ،” يشرح مات دوجيرتي ، عالم الأحياء الجزيئية في جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو (UCST) على تويتر.
نقل الجينات الأفقي يصف العملية التي تنتقل بها المادة الجينية بين أنواع مختلفة من الكائنات الحية ، مثل الفيروسات المعدلة وراثيًا أو البكتيريا الخفية.
تتمثل إحدى السمات الرئيسية التي تميز أعيننا ذات التركيز الدقيق والشبيهة بالكاميرا عن عيون اللافقاريات في فصل الأنسجة الحساسة للضوء عن الخلايا المسؤولة عن إعادة تدوير جزيئاتها المتفاعلة مع الضوء.
من الجدير بالذكر أن اللافقاريات لديها أيضًا عيون رائعة ، وبالتالي فقد طورت على ما يبدو حلولًا مختلفة لحدة البصر. نحن نعتمد فقط على IRBP وهم لا يعتمدون ، مما يعني أن الحصول على هذا الجينوم البكتيري وضعنا في مسار تطوري. 7 /
– مات دوجيرتي (Daugherty_Lab) 10 أبريل 2023
وهي تعتمد على آليات لتحريك جزيئات تسمى الريتينويد بين الخلايا المختلفة. البروتين المرتبط بمستقبلات الريتينويد البروتيني المحفوظ بدرجة عالية (IRBP) النقل ، ووفقًا لهذا البحث الجديد ، نشأ من جينوم بكتيري ظهر فجأة في عيون تشبه الفقاريات قبل 500 مليون سنة.
ليس فقط IRPP غائبًا في اللافقاريات ، ولكن لم يتم العثور عليه في أي خلية معقدة ، من الأشجار إلى الأميبا إلى الخميرة. لدينا سجل واحد فقط للجينوم تتشابه أكواد IRBP مع التسلسل المأخوذ من البكتيريا.
بتحليل أكثر من 900 جينة ، تمكن طالب الدراسات العليا في البيولوجيا الجزيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تشينماي كالورايا وزملاؤه من تتبع أصل الجين عبر سلالات الفقاريات. تزامن ذلك مع ظهور عيون الفقاريات قبل 500 مليون سنة.
يبدو أن أسلاف جميع الفقاريات قد سرق الجينوم الأصلي من البكتيريا ، وعلى مدى أجيال عديدة من الانتقاء الطبيعي ، ضاعفت كودها وصممت وظيفتها لنقل الريتينويد.
على الرغم من أنه يلعب دورًا صغيرًا فقط في وجهة نظر الفقاريات ، فإن حقيقة أن العناصر الجديدة يمكن أن تنزلق بين أجزاء مختلفة تمامًا من المحيط الحيوي توفر إمكانيات جديدة لشرح العديد من العمليات البيولوجية المعقدة. مثال آخر هو syncytin ، وهو بروتين مطلوب لتكوين المشيمة في الثدييات. جين هذا البروتين تطورت في الفيروسات القهقرية.
وقال الفريق “على عكس تطور الجينات الموجودة أو ما يسمى بالتصحيح ، فإن اكتساب مادة وراثية أجنبية لديه القدرة على وقف تطور حقيقيات النوى من خلال توفير ابتكار وظيفي فوري”. يشرح في ورقتهم.
مع تسلسل المزيد من الجينات ، يعتقد الباحثون أننا سنجد المزيد من الأمثلة على نقل الجينات الأفقي في تاريخنا التطوري.
“شكل الحمض النووي للميكروبات (بما في ذلك الفيروسات) تطور الحيوانات بطرق غريبة ومدهشة.” هو يقول بنت
تم نشر هذه الدراسة PNAS.
