بقلم ويل دنهام
(رويترز) – هل ظننت أن الكائن الحي الذي يحمل أكبر جينوم قد يكون الحوت الأزرق أو فيل أفريقي أو ربما شجرة خشب أحمر عملاقة؟ ولا حتى قريب منه. هل هو إنسان؟ خطأ مرة أخرى. بدلاً من ذلك، يذهب هذا الشرف إلى القليل السرخس الذي ينمو في أراضي كاليدونيا الجديدة الفرنسية فيما وراء البحار في جنوب غرب المحيط الهادئ.
يُظهر بحث جديد أن هذا النوع من السرخس الشوكي، المسمى Tmesipteris oblanceolata، لديه جينوم – جميع المعلومات الوراثية للكائن الحي – أكبر بنسبة 7٪ من حامل الرقم القياسي السابق، وهو النبات الياباني المزهر باريس جابونيكا، وأكثر من 50 أضعاف حجم الجينوم البشري.
كان مقياس حجم الجينوم هو عدد الأزواج الأساسية، وهي الوحدات الأساسية للحمض النووي، في النوى الخلوية للكائن الحي. إذا تم مدها مثل كرة من الخيوط، فإن طول الحمض النووي في كل خلية من هذه السرخس سيمتد إلى ما يقرب من 350 قدمًا (106 مترًا)، أي أطول من تمثال الحرية في نيويورك، أو برج الساعة لساعة بيج بن في لندن، أو تاج محل في الهند. . يمتد الجينوم البشري لمسافة 6-1/2 قدم (2 متر) فقط.
ينمو السرخس في المقام الأول على الأرض أو فوق جذوع الأشجار المتساقطة في كاليدونيا الجديدة، على بعد حوالي 750 ميلا (1200 كم) شرق أستراليا، وعلى الجزر المجاورة مثل فانواتو.
“يمكننا أن نخبرك أن هذا النوع ليس مبهرًا للغاية. إنه نبات صغير، يبلغ ارتفاعه عادةً 10-15 سم (4-6 بوصات)، ويمكن أن يمر دون أن يلاحظه أحد بسهولة لأي شخص لا يبحث عنه على وجه التحديد”، كما قال التطوري. عالم الأحياء جاومي بيليسر من معهد النباتات في برشلونة (IBB)، المؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت يوم الجمعة في مجلة iScience.
تم جمع العينات المستخدمة في الدراسة العام الماضي في جزيرة غراند تير في كاليدونيا الجديدة. هياكلها الشبيهة بالأوراق ليست أوراقًا حقيقية، بل هي سيقان مسطحة. وهو ينتمي إلى عائلة السرخس التي انفصلت سلالتها التطورية عن السرخس الأخرى منذ حوالي 350 مليون سنة، أي قبل ظهور الديناصورات بحوالي 120 مليون سنة.
لا يعتبر الجينوم الكبير مفيدًا.
وقال بيليسر: “نعتقد أن Tmesipteris oblanceolata لديه مثل هذا الجينوم الكبير ليس لأي ميزة تطورية ولكن ببساطة لأنه، لسبب لا نعرفه بعد، فشل مع مرور الوقت في إزالة تسلسلات الحمض النووي غير الوظيفية أو الزائدة عن الحاجة بكفاءة”.
يتكون الحمض النووي، الذي يحمل المعلومات الوراثية للكائن الحي، من شريطين مرتبطين يلتفان حول بعضهما البعض في شكل يسمى الحلزون المزدوج الذي يشبه السلم الملتوي. تشكل أزواج القاعدة درجات السلم.
عواقب متعددة
حجم الجينوم له عواقب متعددة. على سبيل المثال، تتطلب الجينومات الأكبر حجمًا المزيد من الموارد لتكرار الحمض النووي وإصلاحه ونسخه، وهي عملية تستخدمها الخلية لتصنيع البروتينات التي يحتاجها الكائن الحي ليقوم بوظيفته.
وقال أوريان هيدالجو، عالم الأحياء التطوري في IBB والمؤلف المشارك في الدراسة: “هذا الطلب المتزايد يمكن أن يجهد موارد الطاقة والمغذيات في النبات، والتي يمكن استخدامها لولا ذلك في النمو والتكاثر واستجابات الإجهاد”.
تتطلب الجينومات الأكبر حجمًا خلايا أكبر لإيواءها وتستغرق وقتًا أطول لتكرار الحمض النووي، مما يبطئ الانقسام الخلوي الذي يدعم النمو. وقال هيدالجو إن هذا يمكن أن يقلل من قدرة الأنواع النباتية على التنافس على الضوء والماء والمواد المغذية، مما يجعلها أكثر تقييدًا من الناحية البيئية.
لقد تساءل العلماء لماذا تمتلك بعض الكائنات الحية جينومات كبيرة بينما لا تمتلكها كائنات أخرى.
وقال إيليا ليتش، عالم وراثة النبات والمؤلف المشارك في الدراسة من حدائق كيو النباتية الملكية في لندن: “هذا بالفعل سؤال محير. ولكن ما هو واضح هو أنه لا توجد علاقة بين حجم الجينوم وتعقيد الكائن الحي”.
كما لا توجد علاقة بين الحجم المادي للكائن الحي وحجم الجينوم الخاص به. إن جينوم السرخس الصغير أكبر بحوالي 6000% من جينوم الحوت الأزرق، أكبر حيوان على وجه الأرض، وحوالي 4650% أكبر من جينوم الفيل الأفريقي، أكبر حيوان بري. كما أنها أكبر بحوالي 1500% من شجرة الخشب الأحمر العملاق، وهي أطول النباتات.
تمتلك أسماك الرئة الرخامية في أفريقيا أكبر جينوم حيواني معروف. السرخس أكبر بنسبة 25٪ تقريبًا.
لقد قام العلماء بقياس حجم الجينوم لحوالي 20 ألف كائن حي يمتلك نواة محددة بوضوح، مع الجينومات الكبيرة هي الاستثناء وليس القاعدة.
وقال ليتش: “يعد حجم الجينوم سمة مهمة للتنوع البيولوجي حيث ثبت أنه يلعب دورًا في التأثير على كيفية وأين ومتى يكون النبات قادرًا على النمو والمنافسة والاستجابة للتحديات البيئية مثل تغير المناخ والتلوث”.
(تقرير بواسطة ويل دنهام في واشنطن؛ تحرير دانيال واليس)