السمندل مع الجينوم 10 أضعاف حجم لدينا ينمو فقدت أطرافه

إنه لطيف للغاية! دعنا نقطع ساقها باسم العلم. سوف تنمو مرة أخرى.تكبير / انه لطيف جدا! دعنا نقطع ساقها باسم علم. سوف تنمو مرة أخرى. IMP فيينا

بعض الأنسجة البشرية ، مثل الكبد والعضلات ، تحتفظ القدرة على إعادة النمو بعد الضرر. لكن معظم أجسادنا لا – إذا تفقد أحد الأطراف ، ذهب الطرف. لكن في مكان آخر في الحيوان المملكة ، التجديد هو أكثر انتشارا. يمكن العديد من الزواحف إعادة نمو ذيول ، ويمكن لبعض السمندر استبدال أطرافه بأكملها. أكثر الديدان ذات الصلة البعيدة تسمى planaria يمكن أن تقطع إلى متعددة القطع وانظر كل قطعة تنمو هيئة جديدة تماما.

وقد تم دراسة زوجين من الكائنات الحية على نطاق واسع بسبب القدرة على التجديد: الكوكبي شميدتيا البحر المتوسط ​​وأ نوع من السمندل يسمى axolotl (Ambystoma mexicanum). لكن كانت تلك الدراسات محدودة بسبب حقيقة أنه ليس لدينا كتالوج كامل من الجينات لهذه الكائنات. محاولات لتصحيح التي تعثرت حقيقة أن الجينوم يبدو أن مملوءة بنسخ مكررة من الحمض النووي الشبيه بالفيروس – في حالة axolotl ، وهو ما يكفي لبالون الجينوم يصل إلى 10 أضعاف حجم منطقتنا.

الآن ، اكتشف الباحثون طريقة للتغلب على هذه العقبة ، وقد حصلوا على نسخ عالية الجودة من كل من planarian’s والجينوم axolotl ل. لسوء الحظ ، فإن النسخ لا تسلط الكثير من الضوء على قدرات تجديد الحيوانات. وكل ذلك الحمض النووي الزائد الذي يحمله axolotl لا يبدو أن يفعل أي شيء مفيد بشكل خاص.

الحمض النووي المتكرر وكيفية تسلسله

التكرار ، ويبدو أن الحمض النووي عديم الفائدة موجود في كل شيء تقريبا الجينوم. الجينوم البشري ، على سبيل المثال ، يحمل المزيد من الحمض النووي الذي جاء من الالتهابات الفيروسية القديمة مما يستخدم لتشفير البروتينات. مع استثناءات قليلة ، يمكن لمعظم الكائنات الحية تحمل قدر لا بأس به من الحمض النووي لا يوفر أي وظيفة مفيدة – غالبًا ما يطلق عليها “الحمض النووي غير الهام”. ولكن في بعض الكائنات الحية ، هذا يذهب إلى أقصى الحدود. الصنوبر ، ل على سبيل المثال ، يبدو أن كل كروموسوم محشو بالجسم حدود مع الحمض النووي المتكررة.

قراءة متعمقة

لكمات الصنوبر “تذكرة ذهاب فقط باتجاه سمنة الجينوم”

وظهرت axolotl ، مع 32 مليار قواعد الحمض النووي في الجينوم ، ليكون في هذا المخيم. وبموجب معايير السمندل ، إنه قريب وزن خفيف. بعض أقاربه لديهم 40 مرة من الحمض النووي منا عقاب البشر.

في حين أن هذا لا يبدو أن مشكلة بالنسبة للكائنات الحية التي لديك كل الحمض النووي الزائد ، إنها مشكلة لأي شخص يحاول معرفة تسلسلها. طرق تسلسل الحمض النووي بشكل عام فعالة لتوليد تسلسل يقرأ التي هي بضع مئات قواعد طويلة. ثم يتعرف البرنامج على التداخل في هذه الأجزاء وقطعهم معًا إلى سلاسل متجاورة أطول. لكن ل الجينوم مليء الحمض النووي المتكررة ، تسلسلات مماثلة المظهر يمكن أن تظهر مئات أو آلاف المرات ، منتشرة في جميع أنحاء الجينوم.

البرنامج ينتهي في حيرة من أمره وترك الجينوم فيها مئات أو الآلاف من شظايا قصيرة. هذا بالضبط ما حدث مع محاولات سابقة لتسلسل الكوكبي و جينومات axolotl.

العمل الحالي يعتمد على طريقة جديدة نسبيا من التسلسل الحمض النووي. إنه يضع إنزيم نسخ الحمض النووي وجزيء واحد من الحمض النووي داخل غرفة صغيرة ثم يشاهد لأنه يستخدم الفلورسنت قواعد المسمى لعمل نسخة. التغييرات في إشارة الفلورسنت قل لنا أي قاعدة محددة كانت تستخدم في كل خطوة ، وبالتالي ما التسلسل هو.

والخبر السار هو أن هذه الطريقة تعمل لفترات طويلة جدا من الحمض النووي ، في كثير من الأحيان أكثر من 1500 قواعد طويلة. الأخبار السيئة هي أنه عرضة للخطأ نسبيًا ، لذلك لا يمكنك الوثوق بها حصلت كل حق قاعدة الفردية.

وقد طور الفريق وراء العمل الجديد برمجيات يجمع بين أفضل طريقة في التسلسل. ويستخدم طويلة يقرأ لتحديد التسلسل المحتمل للجينوم ، لأنه هو طويلة بما يكفي لجسر أكثر الحمض النووي المتكررة. لكن أقصر وأكثر تستخدم قراءات دقيقة لملء تفاصيل دقيقة سلسلة من الأشياء ذات الصلة التي تظهر في ترتيب معين. وكانت النتيجة نظرة أكثر تفصيلا على الحمض النووي هذه تحمل الأنواع.

التجدد وغيرها من الشذوذ

لذا ، هل يمكن أن تخبرنا هذه الجينومات شيئًا لا يصدق قدرات تجديد هذه الكائنات؟ الجواب هو مؤهل “ربما”. لل Planarian ، تمكن الباحثون من تحديد ما يقرب من 1000 الجينات المحتملة التي ربما تكون محددة ل هذه الكائنات الحية. 450 جينة أخرى مشتركة على نطاق واسع بين كانت الحيوانات في عداد المفقودين أيضا. لذلك قد يكون هناك شيء ، ولكن هذا هو الكثير من الجينات للفرز لمعرفة ذلك.

على الجانب axolotl ، تمكن الباحثون من تحديد خمسة الجينات غير الموجودة في الزواحف أو الثدييات ولكنها نشطة في جدعة أحد الأطراف المتجددة. اثنان من هؤلاء كنا نعرف بالفعل حول ، والآخرين لا يعطينا الكثير من فكرة عن ما هم قد يكون القيام به. لذلك ، في حين أن قائمة الجينات قد تجعل الحياة أسهل الباحثون الذين يدرسون التجديد ، فإنه لا يوفر الكثير في طريقة البحث من تلقاء نفسها.

كلا الجينوم يقود إلى المنزل شيئًا ما يزداد واضح: تقريبا كل كائن حي غريب بطريقة ما. في الفقاريات ، هناك نوعان من الجينات وثيقة الصلة (Pax3 و Pax7) التي تساعد على توجيه تطور عدد كبير من الأنسجة. يبدو أن Axolotl فقد أحدهم ، والجين المتبقي هل جميع الوظائف التي تتطلب عادة اثنين من الجينات.

مائة وأربعة وعشرون من الجينات في عداد المفقودين من planaria ضرورية للإنسان والفئران ، ولكن يبدو أن الديدان تبلي بلاءً حسناً بدونهم. واحد من هذه ضروري للتحقق ما إذا كان كل من كروموسومات الخلية جاهزة للخلية لتقسيمها. النظام لا يزال موجودا في planaria. ببساطة يجب استخدام بعض الآلية الأخرى. يبدو أن بلاناريا تفتقر إلى الجين الضروري لصنع الدهون ، وهذا يعني أنهم يجب أن يحصلوا عليها جميعًا من نظامهم الغذائي.

تحتوي Planaria أيضًا على أكبر جزء من الحمض النووي المتنقل الموجود في الخارج من النباتات. النسخة النباتية الكبيرة كانت تسمى الغول ، لذلك أطلق الباحثون على هذا اسم “برو” ، لتكرار “كبير وغير معروف منافسة الغول “.

لذلك ، فإن البحث لا يحل حقا الكثير من المعلقة أسئلة حول التجديد. لكنها خطوة مهمة إلى الأمام من الناحية التقنية ، بالنظر إلى أنه يظهر أنه يمكننا الآن الحصول على مقبض أفضل على عدد كبير من الجينومات التي تسببت في السابق لدينا برنامج للانهيار. ومرة أخرى ، فإنه يقود المنزل ، ل الجينومات ، لا يهم الحجم.

Nature ، 2018. DOI: 10.1038 / nature25458، 10.1038 / nature25473 (حول DOIs).

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: