.jpg)
يساعد الجين البكتيري في جعل رؤية الفقاريات ممكنة
العين معقدة للغاية لدرجة أنه حتى تشارلز داروين كان في حيرة من أمره لشرح كيف يمكن أن تكون قد نشأت . الآن ، اتضح أن تطور عين الفقاريات حصل على دفعة غير متوقعة - من البكتيريا ، التي ساهمت في جين رئيسي مشارك في استجابة شبكية العين للضوء . هذا العمل ، الذي نُشر اليوم في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، يسلط الضوء على الأهمية التطورية للجينات المستعارة من الأنواع الأخرى .
يقول Ling Zhu ، عالم أحياء مختص بالشبكية في معهد Save Sight التابع لجامعة سيدني والذي لم يشارك مع العمل : "إنه أمر لا يصدق."
من المعروف أن البكتيريا تقوم بسهولة بتبادل الجينات ، المعبأة في الفيروسات أو قطع الحمض النووي المتحركة التي تسمى الينقولات ، أو حتى الحمض النووي العائم . لكن الفقاريات أيضًا يمكنها أن تدمج الجينات الميكروبية. عندما تم تحديد تسلسل الجينوم البشري لأول مرة في عام 2001 ، اعتقد العلماء أنه يحتوي على حوالي 200 جين مشتق من البكتيريا ، على الرغم من أن الأصول الميكروبية للعديد من الجينات لم تصمد.
على أمل تحسين تلك الجهود السابقة ، استخدم ماثيو دوجيرتي ، عالم الكيمياء الحيوية في جامعة كاليفورنيا سان دييغو ، وزملاؤه برامج كمبيوتر متطورة لتتبع تطور مئات الجينات البشرية من خلال البحث عن تسلسلات مماثلة في مئات الأنواع الأخرى . كانت الجينات التي يبدو أنها ظهرت أولاً في الفقاريات وليس لها أسلاف في الحيوانات السابقة مرشحة جيدة للقفز من البكتيريا ، خاصةً إذا كان لها نظائر في الميكروبات الحديثة . يتذكر دوجيرتي أنه من بين العشرات من الجينات التي يُحتمل أن تكون غريبة ، أحدها "أذهلني بعيدًا".
الجين ، المسمى IRBP (بروتين ربط الريتينويد بين المستقبلات الضوئية) ، كان معروفًا بالفعل أنه مهم للرؤية . البروتين الذي يشفره يتواجد في الفراغ بين الشبكية وظهارة الشبكية الصباغية ، وهي طبقة رقيقة من الخلايا تغطي الشبكية . في عين الفقاريات ، عندما يصطدم الضوء بمستقبلات ضوئية حساسة للضوء في شبكية العين ، تصبح مجمعات فيتامين A غير متشابكة ، مما يؤدي إلى إطلاق نبضة كهربائية تنشط العصب البصري . ثم ينقل IRBP هذه الجزيئات إلى الظهارة لإعادة الالتصاق . أخيرًا ، ينقل الجزيئات المستعادة إلى المستقبل الضوئي . يوضح Zhu أن "IRBP ضروري للرؤية عند جميع الفقاريات. "
يشبه IRBP الفقاري فئة من الجينات البكتيرية تسمى peptidases ، والتي تقوم بروتيناتها بإعادة تدوير البروتينات الأخرى. نظرًا لوجود IRBP في جميع الفقاريات ولكن ليس بشكل عام في أقرب أقربائها من اللافقاريات ، اقترح دوجيرتي وزملاؤه أنه منذ أكثر من 500 مليون عام نقلت الميكروبات جين الببتيداز إلى أسلاف جميع الفقاريات الحية. بمجرد وضع الجين في مكانه ، فقدت وظيفة إعادة تدوير البروتين ونسخ الجين نفسه مرتين ، موضحًا سبب احتواء IRBP على أربع نسخ من DNA peptidase الأصلي . يقترح دوجيرتي أنه حتى في أسلافه الميكروبيين ، ربما كان لهذا البروتين بعض القدرة على الارتباط بجزيئات استشعار الضوء . ثم أكملت الطفرات الأخرى تحولها إلى جزيء يمكنه الهروب من الخلايا والعمل كمكوك .
لا يتفق الجميع على أن تطور IRBP كان حاسمًا لرؤية الفقاريات . تقول سونكي جونسن ، عالمة الأحياء بجامعة ديوك: "لا أعتقد أنه كان يجب أن يحدث ذلك" حتى ترى الفقاريات جيدًا . يلاحظ أن عيون اللافقاريات تستغني عن IRBP. بدلاً من الانتقال ذهابًا وإيابًا ، يظل مركب فيتامين A في شبكية العين ، حيث ينحني طول موجي واحد من الضوء لجزيء استشعار الضوء ، بينما يفكه الآخر. تكهن بعض الباحثين بأن الآلية تعيق الرؤية الليلية لللافقاريات. ومع ذلك ، يقول جونسن: "هناك الكثير من عيون اللافقاريات الجيدة للغاية".
يوافق دوجيرتي على أن اعتماد الفقاريات على IRBP يمكن أن يكون مجرد حادث تاريخي . يقول دوجيرتي: "نحن عالقون فيه نوعًا ما" .
في كلتا الحالتين ، يدعم العمل فكرة أن نقل الجينات الأفقي يمكن أن يساعد في منح الكائنات الحية وظائف جديدة ، كما تقول جولي دونينج هوتوب ، عالمة أحياء الجينوم في معهد علوم الجينوم التابع لكلية الطب بجامعة ميريلاند. بمجرد أن تتجذر هذه الجينات في نوع جديد ، يمكن للتطور العبث بها لإنتاج قدرات جديدة تمامًا أو تعزيز القدرات الموجودة . "إنه المكافئ البيولوجي لإعادة التدوير التي تحدث في مجموعة Buy Nothing Group الخاصة بي ."
المصدر