مشروع ضخم يساعد العلماء على كشف الأسرار الجينية للثدييات

في بحث جديد موسع تم نشره هذا الأسبوع ، بدأ العلماء في جميع أنحاء العالم في كشف الأسرار الجينية وراء إحدى أعظم قصص النجاح في الطبيعة: الثدييات. لقد قاموا بفهرسة ومقارنة جينومات أكثر من 200 نوع من الثدييات ، بما في ذلك الأفيال والخفافيش والبشر. من بين أشياء أخرى ، يجب أن تساعدنا النتائج التي توصلوا إليها على فهم أصول سمات معينة من الثدييات ، وكذلك الأنواع الأكثر عرضة لخطر الانقراض في المستقبل.

الثدييات ليست أطول مجموعة من الحيوانات تدوم طويلاً على الأرض (قد ينتمي هذا الشرف إلى اسفنج البحر) ، ولسنا الأكثر وفرة (من خلال الكتلة الحيوية وحدها ، الحشرات السيادة هناك). لكننا قد نكون من أكثر الناس نعومة.

يُعتقد أن الحيوانات الشبيهة بالثدييات الأولى ظهرت منذ 200 مليون سنة أو نحو ذلك ، تمامًا كما أصبحت الديناصورات وأقاربها هم الفقاريات المهيمنة على الأرض في العالم. على عكس الاعتقاد الشائع ، يبدو أن الثدييات المبكرة كانت كذلك الازدهار والتنويع خلال هذه الحقبة. ولكن حدث انقراض K – Pg قبل 66 مليون سنة – على الأرجح نتيجة لكويكب عملاق التأثير – الذي أدى إلى صعود الثدييات إلى القمة. استفاد أسلافنا الباقون على قيد الحياة من فراغ السلطة المتخلف وراءهم وأدى إلى ظهور مجموعة متنوعة من المخلوقات التي احتلت وغزت في كثير من الأحيان كل مكان في جميع أنحاء العالم. بالطبع ، البشر واحد من هذه الأنواع العديدة ، لكننا في الواقع متأخرون جدًا على الحفلة ، حيث كان يعتقد أن أول الرئيسيات الشبيهة بالإنسان قد وصل فقط قبل بضعة ملايين من السنين.

لا يزال هناك الكثير مما لا نفهمه عن الرحلة التي قامت بها الثدييات للوصول إلى ما نحن عليه اليوم. لهذا السبب قرر العلماء والمنظمات البحثية الشروع في جهد تعاوني هائل ، يُعرف باسم مشروع Zoonomia. الاسم هو إشارة إلى المصطلح الذي صاغه إيراسموس داروين ، طبيب وفيلسوف إنجليزي من القرن الثامن عشر ، و الجد لتشارلز داروين ، الذي وضع الأساس لدراسة التطور. يقود المشروع باحثون من معهد برود في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وهارفارد ، لكنه شارك في مساعدة أكثر من 150 شخصًا.

“البشر بارعون جدًا في دراسة البشر. قالت إلينور كارلسون ، أحد قادة المشروع ومديرة مجموعة علم الجينوم الفقاري في برود ، في مؤتمر صحفي حول الموجودات. “ولكن عندما تخرج إلى الكثير من الأنواع الأخرى ، فإننا لا نعرف إلا القليل بشكل مدهش عنهم وما يمكنهم فعله.”

يُوصف Zoonomia بأنه أكبر مورد لجينوم الثدييات من نوعه في العالم ، حيث تم جمع 240 جينًا غير بشري بشكل عام. تم الحصول على بعض هذه المصادر من البيانات الموجودة ، لكن الباحثين قاموا حديثًا بترتيب جينومات حوالي 130 نوعًا وقم بترقية البيانات الجينومية المتاحة لعدد قليل من الآخرين. تضم هذه القائمة حيوانات مثل فيل السافانا الأفريقي ، gمضيف الوجه الخفافيش ، جاالقوار ، وخنزير غينيا البرازيلي ، ودلفين نهر اليانغتسي ، والكلب المنزلي. تغطي هذه الحيوانات حوالي 4٪ فقط من جميع أنواع الثدييات ، ولكن ينبغي أن تمثل حوالي 80٪ من عائلات الثدييات بشكل عام ؛ وهي تشمل أيضًا أكثر من 50 نوعًا من الأنواع المهددة بالانقراض.

لم يقم فريق Zoonomia بجمع هذه الجينومات فقط ولكن أيضًا قارنواهم ببعضهم البعض ، على أمل العثور على أوجه تشابه واختلافات مهمة منتشرة في جميع أنحاء شجرة الحياة الثديية. هذا الأسبوع ، أصدرت المجموعة الموجة الأولى من الأوراق المبنية على هذه المقارنات – 11 في المجموع ، وجميعها منشورة في المجلة علوم.

الدراسات تغطي الكثير من الأرض. ورقة واحدة يبدو أنه يُظهر أن ما يقرب من 10٪ من الجينوم البشري محفوظ بدرجة عالية عبر العديد من أنواع الثدييات الأخرى ، مما يعني أن هذه المناطق بالكاد تغيرت بمرور الوقت. هذه الجينات ، التي يبدو أنها تؤثر في الغالب على التطور الجنيني وكيفية التعبير عن الحمض النووي الريبي ، من المحتمل جدًا أن تكون مفتاحًا للثدييات ككل. وجد الفريق نفسه أيضًا جينات يبدو أنها تؤثر جزئيًا على السمات الشائعة في الثدييات ، مثل الأدمغة الكبيرة والشعور الرائع بالرائحة ، بالإضافة إلى السمات الموجودة في بعض الثدييات فقط ، مثل السبات.

دراسة واحدة قد تساعد الباحثين في تحديد الطفرات الجينية التي يمكن أن تزيد من خطر إصابة الناس بأمراض مثل السرطان. آخر يوفر المزيد من الدعم لأن الثدييات كانت متنوعة حتى قبل انقراض الديناصورات. آخر بحث في علم الوراثة لدى Balto – كلب الزلاجات الشهير الذي ساعد في إنقاذ بلدة في ألاسكا من تفشي مرض الدفتيريا في عشرينيات القرن الماضي – للعثور على أدلة حول كيفية تمكن الكلاب في عصره من النجاة من بيئتها القاسية.

ورقة واحدة على وجه الخصوص ، يشير إلى أنه يمكننا استخدام هذه الجينومات للتنبؤ بالثدييات التي من المرجح أن تموت ، بناءً على عوامل مثل حجم السكان المتوقع منذ آلاف السنين. يجب أن تكون هذه التقييمات الجينومية رخيصة الثمن نسبيًا ويمكن أن تساعد بعد ذلك في توجيه جهود الحفظ.

عشرات الآلاف من الأنواع معرضة لخطر الانقراض. غالبًا ما يكون تحديد الأشخاص الذين هم في أمس الحاجة إلى الحفظ عملية طويلة ومكلفة ، ويمكن أن تؤدي التأخيرات إلى زيادة تآكل احتمالات بقاء الأنواع على وشك الانقراض ” Alliance ، أخبر Gizmodo في بريد إلكتروني. “يشير عملنا إلى أن تسلسل الجينوم ، حتى لو كان من فرد واحد فقط ، يمكن أن يوفر معلومات لقياس خطر الانقراض ، وهو أمر مفيد بشكل خاص لأكثر من 20000 نوع يعتبرها الاتحاد الدولي للحفاظ على الطبيعة (IUCN)” ناقص البيانات ” ). “

يقول الباحثون إن الدروس الأولية المستفادة من مشروع Zoonomia ستؤتي ثمارها بعدة طرق مختلفة لكل من البشر والثدييات الأخرى. ولا شك أن الكمية الهائلة من البيانات التي جمعها الفريق ستستخدم من قبل العلماء لسنوات قادمة. من المحتمل أيضًا أن يقوم الآخرون بإنشاء مشاريع جينوم مماثلة تغطي مجموعات واسعة أخرى من الحيوانات ، بمساعدة التقنيات الحديثة التي يمكن أن توفر بيانات وراثية أكثر دقة.

ومع ذلك ، هناك مجال رئيسي واحد لخيبة أمل الفريق.

قال كارلسون: “هناك نوع واحد نفتقده هناك سوف يزعجني بلا نهاية ، وهو الراكون فقط”. “لسبب ما ، لم نتمكن من الحصول على عينة من الحمض النووي للراكون. وكان الأمر كذلك ، كيف كان ذلك الشخص المفقود؟ “