كشفت دراسة منشورة في دورية Nature Ecology and Evolution، وأعدها باحثون من مركز التنظيم الجينومي، عن خريطة غير مسبوقة تشرح كيف تنشأ الأنواع المختلفة من الخلايا في شقائق النعمان البحرية والتي تُعد أحد أقدم الحيوانات المعروفة على الأرض.

وقدمت الدراسة، التي أنجزت على مستوى الخلية الواحدة، دليلاً قوياً على أن تطور تنوع الخلايا في الحيوانات لا يعتمد فقط على الجينات نفسها، بل بالدرجة الأولى على كيفية تنظيم قراءتها والتحكم في تشغيلها وإيقافها عبر ما يُعرف بالحمض النووي التنظيمي.

وتُعد مسألة كيف يمكن لجسم حيواني واحد أن يبني عشرات أو مئات الأنواع المختلفة من الخلايا، رغم أن جميع هذه الخلايا تحمل الجينوم نفسه، من أعمق الأسئلة في علم الأحياء، فالخلية العصبية تختلف جذرياً في الشكل والسلوك والوظيفة عن الخلية العضلية، رغم أن الحمض النووي في كل منهما متطابق. 

والتفسير السائد بين العلماء هو أن الخلايا تختلف ليس في الجينات التي تمتلكها، بل في الجينات التي تسمح لنفسها بقراءتها واستخدامها، وتتحكم في هذه "الأذونات" الجزيئية عناصر تنظيمية، وهي مناطق من الجينوم تعمل كمفاتيح تشغيل وإيقاف للجينات. ومع ذلك، فإن الفهم التفصيلي لكيفية عمل هذه العناصر ظل حتى وقت قريب محصوراً في عدد محدود من الكائنات النموذجية مثل الفئران وذباب الفاكهة.

أطلس شامل

لكن الدراسة الجديدة وسّعت هذا الأفق جذرياً، إذ تقدم أول أطلس شامل يربط بين الهوية الخلوية والعناصر التنظيمية في كائن ينتمي إلى شعبة اللاسعات، وهي مجموعة حيوانية تضم شقائق النعمان وقناديل البحر والشعاب المرجانية، وتُعد من أقدم الفروع في شجرة تطور الحيوانات، إذ ظهرت لأول مرة قبل نحو نصف مليار عام.

وذكرت الدراسة أن اختيار نوع من أنواع شقائق النعمان ليس مصادفة، فهذا الكائن الصغير، الذي لا يتجاوز طوله بضعة مليمترات، يُعد نموذجاً مهماً لدراسة أصول الخلايا العصبية والعضلية، إضافة إلى امتلاكه نوعاً فريداً من الخلايا يُعرف بالخلايا اللاسعة، المسؤولة عن اللدغ والدفاع وصيد الفرائس.

اقرأ أيضاً

اقرأ أيضاً

اكتشاف دور جديد لبروتين قديم في حماية المادة الوراثية داخل الخلايا

أفادت دراسة حديثة بأن بروتيناً يعرف باسم Dicer يلعب دورا أساسياً في حماية المادة الوراثية داخل الخلايا، ليس فقط في الإنسان، بل في الكائنات البسيطة مثل الخميرة.

واعتمد الباحثون في عملهم على تحليل نحو 60 ألف خلية منفردة من جسم شقائق النعمان، جمعت من مرحلتين مختلفتين من دورة حياتها.

وشملت العينات قرابة 52 ألف خلية من حيوانات بالغة كاملة، إضافة إلى نحو 7 آلاف خلية من أجنّة في مرحلة المعيدة، وهي مرحلة مبكرة من التطور الجنيني تتشكل فيها الطبقات الجنينية الأساسية التي ستعطي لاحقاً مختلف الأنسجة والأعضاء.

ومن خلال تلك البيانات، أنشأ الفريق فهرساً تفصيلياً يضم 112 ألفاً و728 عنصراً تنظيمياً في جينوم هذا الكائن.

وتُعد هذه الأرقام لافتة للنظر إذا ما قورنت بحجم جينوم ذلك الكائن، الذي يبلغ نحو 269 مليون زوج قاعدي من الحمض النووي. فهذا العدد من العناصر التنظيمية يفوق بكثير التقديرات السابقة، ويقترب من عدد العناصر التنظيمية المعروفة في ذبابة الفاكهة، التي يبلغ حجم جينومها نحو 180 مليون زوج قاعدي، وتنتمي إلى سلالة تطورية ظهرت بعد اللاسعات بمئات الملايين من السنين.

ميزة جوهرية

ويشير هذا الاكتشاف يشير إلى أن "عدة الأدوات" الجزيئية اللازمة لتنظيم الجينوم في الحيوانات المعقدة كانت موجودة بالفعل في وقت مبكر جداً من تاريخ الحياة الحيوانية، قبل ظهور الأجسام المعقدة كما نعرفها اليوم.

ويرى الباحثون أن الميزة الجوهرية في هذا الأطلس الجديد لا تكمن فقط في تعداد العناصر التنظيمية، بل في الطريقة التي أعاد بها تعريف مفهوم هوية الخلية. ففي الدراسات التقليدية، تصنف الخلايا عادة بناء على الجينات التي تكون نشطة فيها، أي على أنماط التعبير الجيني.

ويساعد هذا النهج على فهم وظيفة الخلايا، لكنه لا يكشف بالضرورة عن أصولها التطورية أو مسار تطورها الجنيني.

أما في هذه الدراسة، فقد قام الباحثون بتجميع الخلايا بناء على العناصر التنظيمية النشطة لديها، وليس فقط على الجينات المعبر عنها. وكانت النتيجة مفاجئة: هذا التصنيف يعكس التاريخ التطوري والجنيني للخلايا، ويظهر بوضوح الطبقة الجنينية التي نشأت منها كل خلية.

اقرأ أيضاً

اقرأ أيضاً

أمل جديد لمرضى سرطان البروستاتا.. اكتشاف ثغرة تضعف الخلايا وتحسن نتائج العلاج

اكتشف باحثون من أستراليا والصين طريقة جديدة لإضعاف خلايا سرطان البروستاتا، وهو من أكثر أنواع السرطان شيوعًا بين.....

لقراءة المقال بالكامل، يرجى الضغط على زر "إقرأ على الموقع الرسمي" أدناه

هذا المحتوى مقدم من الشرق للأخبار