کراسینگ اور

در این مقاله میخواهیم در مورد اینکه سلول های جنسی چگونه خزانه ژنی خود را تغییر میدهند، صحبت بکنیم و به طور کلی کراسینگ اور و فواید آن را مورد بررسی قرار دهیم.

چگونه سلول های جنسی ترکیب ژنتیکی مناسب خود را به دست می آورند؟

چگونگی بدست آمدن ترکیب ژنتیکی در سلول های جنسی یکی از سوالات زیست شناسان بوده است.

مطالعه ای جدید توضیح می دهد که تعداد و موقعیت مبادلات ژنتیکی که در سلول های جنسی مانند:

گرده و تخمک در گیاهان، یا اسپرم و تخمک در انسان رخ می دهد، چگونه تعیین می شوند.

هنگامی که سلول های جنسی توسط تقسیم سلولی میوز تولید می شوند، کروموزوم‌ها بخش های بزرگی از DNA را مبادله می کنند.

این تضمین می کند که هر سلول جدید دارای ترکیب ژنتیکی منحصر به فردی است.

همچنین توضیح می دهد که چرا (به استثنای دوقلوهای یکسان)، هیچ دو خواهر و برادری هرگز از نظر ژنتیکی کاملاً شبیه هم نیستند.

این مبادله DNA یا کراسینگ اور برای ایجاد تنوع ژنتیکی، نیروی محرک تکامل، ضروری است.

و فرکانس و موقعیت آنها در کنار کروموزوم ها به شدت کنترل می شود.

دکتر کریس مورگان، نویسنده اول مطالعه، معتقد است که:

با درک مکانیسم و موقعیت کراسینگ اور می توان در فناوری های پرورش گیاهان و حیوانات پیشرفت شگرفی پیدا کرد.

کراسینگ اور

علیرغم بیش از یک قرن تحقیق، مکانیسم سلولی که تعیین می کند کراس اوورها کجا و چند شکل هستند، عمدتا اسرار آمیز باقی مانده است.

معمایی که بسیاری از دانشمندان برجسته را مجذوب خود کرده است.

عبارت “کراسینگ اور” در سال 1915 ابداع شد. و توصیف می کند که وقتی یک کراس اوور در یک مکان روی کروموزوم رخ می دهد، از تشکیل کراس اوورهای مجاور جلوگیری می کند.

با استفاده از ترکیبی پیشرفته از مدل سازی ریاضی و میکروسکوپ “3D-SIM”  که وضوح فوق العاده بالایی دارد، تیمی از محققان مرکز جان اینس با شناسایی مکانیزمی که تضمین می کند اعداد و موقعیت های کراسینگ اور درست هستند، این معمای قرن گذشته را حل کردند.

این تیم رفتار پروتئینی به نام HEI10 را مطالعه کردند که نقشی اساسی در انجام کراسینگ اور در میوز دارد.

میکروسکوپ نشان داد که پروتئین های HEI10 در امتداد کروموزوم ها جمع شده اند.

و در ابتدا تعداد زیادی گروه کوچک را تشکیل می دهند.

با گذشت زمان، پروتئین های HEI10 تنها در تعداد کمی از خوشه های بسیار بزرگتر متمرکز می شوند.

که وقتی به جرم بحرانی برسند، می توانند سبب کراسینگ اور بشوند.

سپس این اندازه گیری ها بر اساس یک مدل ریاضی شبیه سازی شد.

این مدل ریاضی قادر به توضیح و پیش بینی بسیاری از مشاهدات تجربی بود.

از جمله اینکه فرکانس کراسینگ اور را می توان با تغییر مقدار HEI10 به طور قابل توجهی تغییر داد.

دکتر جان فوزارد، نویسنده این مقاله توضیح می دهد:

“مطالعات ما نشان می دهد که داده های تصویری که  با وضوح فوق العاده از سلول های باروری گیاه Arabidopsis  بدست آمده اند با مدل ریاضی” diffusion-mediated coarsening”برای الگوهای کراسینگ اور در Arabidopsis مطابقت دارد.

این مدل به ما در درک الگو های کراسینگ اور کمک می کند. “

نویسنده، پروفسور مارتین هوارد، می افزاید:

“این مطالعه نمونه ای عالی از تحقیقات بین رشته ای است.

جایی که آزمایشات پیشرفته و مدل سازی ریاضی هر دو برای بررسی مکانیسم مورد نیاز بود.

یکی از چالش های آینده این است که آیا مدل ما می تواند الگوی متقاطع را در سایر موجودات مختلف توضیح دهد یا خیر. “

این تحقیق به ویژه در محصولات غلات، مانند گندم، که در آن کراسینگ اورها بیشتر محدود به مناطق خاصی از کروموزوم ها هستند، بسیار ارزشمند خواهد بود.

همچنین از دسترسی کامل پتانسیل ژنتیکی کامل این گیاهان به پرورش دهندگان جلوگیری می کند.

رفرنس: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/08/210803084901.htm

نویسنده و مترجم: محمدسپهر حکمی

گردآورنده: مریم جلالی

ویراستار:مونا اکبری احمدآبادی