فهرست مطالب
آیا جهش‌های DNA به طور تصادفی رخ می‌دهند؟
ژن‌ها از قرار‌گرفتن چهار نوع نوکلئوتید که همان مولکول‌های تشکیل‌دهنده‌ی DNAبه‌وجود آمده‌اند. این نوکلئوتید‌ها آدنین، تیمین، گوانین و سیتوزین نامیده شده‌اند. به‌ترتیب مشخص شده‌ای این چهار مولکول را ژن می‌گویند.
هر ژن شناسنامه و کد‌های مخصوص به خود را دارد که به وسیله‌ی همین کدها، سلول‌های بدن پروتئین‌های مورد نیاز خود را می‌سازند.
بدین ترتیب جهش‌ها تغیراتی دائمی در ساختار و توالی DNA ها است و در هر ناحیه‌ای از این توالی‌های DNA می‌توانند رخ بدهند.
جهش‌های ژنی اندازه‌های متفاوتی دارند و در هر نقطه‌ای از ژن می‌توانند نفوذ کنند و بدین ترتیب یک DNA یا بخش گسترده‌ای از یک کروموزوم که چندین ژن دارد را می‌توانند تحت تاثیر قرار بدهند.
اما آیا جهش‌های ژنتیکی به طور تصادفی رخ می‌دهند؟
آیا کشف این موضوع دیدگاه ما را نسبت به نظریه تکامل تغییر می‌دهد؟
بازی شانس جهش؛ شانس شکست می‌خورد؟
“گیاهان از ضروری ترین ژن‌های خود محافظت می کنند” این جمله دیدگاه ما را نسبت به نظریه‌ی تکامل تغییر می‌دهد.
قبلا تصور می‌شد جهش‌های DNA به طور تصادفی و اتفاقی رخ می‌دهد. یافته‌های جدید این قابلیت را دارندکه دیدگاه ما را نسبت به نظریه‌ی تکامل به طرز قابل توجهی تغییر بدهند. که این نگرش پیامدهای گسترده‌ای برای ما به همراه دارد. از دانشِ بهتر اهلی‌کردن فراورده‌ها و محصولات تا پیش‌بینی چشم‌انداز جهش در سرطان هاست.
زمانی که جهش رخ می‌دهد و DNA آسیب ببیند و ترمیم نشود، در این صورت تبدیل به سوخت اصلی تکامل می‌شود.
فرضیه اصلی نظریه داروین این است که جهش به طور تصادفی به وجود می‌آیند و انتخاب طبیعی است که مشخص می‌کند کدام ژن در مسیر تکامل سریع‌تر و کدام ژن کندتر تغییر می‌کند. این فرض اصلی حال دستخوش تغییرات شده است.
ما همیشه فکر می‌کردیم جهش‌ها به طور تصادفی در ژنوم ظاهر می‌شوند، اکنون مشخص شد که الگوی جهش اصلا تصادفی نیست.
محافظت از گیاهان با جهش‌های مضر
پژوهشگران نمونه‌هایی از علف‌های هرز را در محیط آزمایشگاهی سرپوشیده پرورش دادند، جایی که همه گیاهان، از جمله گیاهانی که دارای جهش‌های مضر بودند هم می‌توانستند در آن‌جا تولید‌مثل کنند.
چنین جهش‌های مضری به‌طور‌معمول به سرعت به وسیله فشارهای انتخابی‌ای که در طبیعت حاکم است حذف شده و بدین ترتیب قبل از رویت ناپدید می‌شوند. با تجزیه و تحلیل ژنوم صدها گیاه رشد‌یافته در آزمایشگاه، دانشمندان توانستند هزاران جهش را در زمان پیدایش شناسایی کنند.
تجزیه و تحلیل‌های آماری گسترده و پیچیده نشان داد که این جهش‌ها به هیچ عنوان به طور تصادفی و اتفاقی در ژنوم توزیع و پخش نشده‌اند، همان‌گونه که پژوهشگران انتظار داشتند. در عوض، آنها قسمت‌هایی از ژنوم را پیدا کردند که در آن جهش‌ها نادر بودند، و بخش‌هایی از ژنوم که جهش‌ها در آنها بسیار رایج‌تر بود.
در مناطق و قسمت‌هایی که جهش‌های کمی داشتند، ژن‌های مورد نیاز در هر سلول و بنابراین برای بقا و زنده‌ماندن هر گیاه ضروری بود، تا مقدار زیادی بیش از حد معرفی شدند. وایگل می‌گوید: «این‌ها مناطقی از ژنوم هستند که بیشترین حساسیت را نسبت به اثرات مضر جهش‌های جدید دارند، و بنابراین به نظر می‌رسد که ترمیم آسیب DNA به‌ویژه در این مناطق مؤثر باشد». انگار که تکامل با تاس‌های بارگذاری‌شده بازی می‌کند – خطر آسیب رساندن به حیاتی‌ترین ژن‌ها را به حداقل می‌رساند.
دیدگاهی جدید در نظریه تکاملی کلاسیک
دانشمندان دریافتند که انواع مختلف پروتئین‌هایی که DNA در هسته سلول به دور آنها پیچیده شده است، ارتباط زیادی با ظاهر جهش دارند. مونرو می‌گوید: «این به ما ایده خوبی از آنچه در حال وقوع است، می‌دهد، به‌طوری که می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که کدام ژن بیشتر از سایرین جهش می‌یابد.»
وایگل تأکید کرد که نتایج در پرتو نظریه تکاملی کلاسیک چقدر غیرمنتظره بودند: «از مدت‌ها قبل مشخص شده بود که در طول تکامل، مناطق خاصی از ژنوم جهش‌های بیشتری نسبت به مناطق دیگر جمع می‌کنند.
در نگاه اول، به نظر می‌رسید آنچه ما پیدا کردیم با حکمت پذیرفته‌شده در تضاد بود که این فقط منعکس‌کننده انتخاب طبیعی است که اکثر جهش‌ها را قبل از اینکه واقعاً مشاهده شوند حذف می‌کند. با‌این‌حال، علیرغم توزیع نابرابر جهش‌ها در یک ژنوم معمولی، مناطق مهم کاملاً از آنها خالی نیستند و بنابراین این مناطق نیز می‌توانند تکامل یابند، اگرچه با سرعت کمتری نسبت به سایر بخش‌های ژنوم.»
کاربردهای آینده در تحقیقات اصلاحی و پزشکی
مونرو می‌گوید: «این گیاه راهی برای محافظت از مهم‌ترین ژن‌های خود در برابر جهش ایجاد کرده است.» این هیجان انگیز است زیرا ما حتی می‌توانیم از این اکتشافات برای فکر‌کردن به نحوه محافظت از ژن‌های انسانی در برابر جهش استفاده کنیم. در آینده، می‌توان از آنها برای پیش‌بینی اینکه کدام ژن بهترین هدف برای تولید‌مثل هستند، استفاده کرد، زیرا آنها سریع تکامل می‌یابند، یا کدام ژن‌ها به احتمال زیاد باعث ایجاد بیماری در انسان می‌شوند.
نویسنده: شیدا آویشی
ویراستار: رضا ولی‌پور پرچنکی
سوگیری جهش منعکس کننده انتخاب طبیعی در Arabidopsis thaliana نوشته جی. گری مونرو، تانوی سریکانت، پابلو کاربونل-بژرانو، کلود بکر، ماریله لنسینک، مویز اکسپوزیتو-آلونسو، ماری کلین، جولیا هیلدبرانت، مانوئلا نویمانست، دانیل مائولی لون ونگ، اریک ایمبرت، جان اگرن، متیو تی راتر، چارلز بی. فنستر و دتلف وایگل، 12 ژانویه 2022، طبیعت.
DOI: 10.1038/s41586-021-04269-6
