فك أسرار الطبيعة.. العلماء يصلون إلى إجابات للغز عمره 125 مليون سنة.. التحولات الجينية في الطماطم
استخدم العلماء تحرير الجينوم لإنشاء أكثر من 70 سلالة متحولة من نباتات الطماطم وأرابيدوبسيس ثاليانا
لقد قطع علم الجينوم النباتي شوطًا طويلًا منذ أن ساعد مختبر كولد سبرينج هاربور (CSHL) في تسلسل الجينوم النباتي الأول.
لكن هندسة المحصول المثالي لا تزال، في كثير من النواحي، لعبة حظ، إن إحداث نفس طفرة الحمض النووي في نباتين مختلفين لا يمنحنا دائمًا سمات المحاصيل التي نريدها، والسؤال هو، لماذا لا؟ لقد اكتشف علماء الأحياء النباتية في CSHL سببًا لذلك.
اكتشف أستاذ CSHL والمحقق في HHMI زاكاري ليبمان وفريقه أن نباتات الطماطم وأرابيدوبسيس ثاليانا يمكن أن تستخدم أنظمة تنظيمية مختلفة جدًا للتحكم في نفس الجين الدقيق، وبشكل لا يصدق، فقد ربطوا هذا السلوك بالتحولات الجينية المتطرفة التي حدثت على مدى 125 مليون سنة من التطور.
استخدم العلماء تحرير الجينوم لإنشاء أكثر من 70 سلالة متحولة من نباتات الطماطم وأرابيدوبسيس ثاليانا.
قامت كل طفرة بحذف قطعة من الحمض النووي التنظيمي حول الجين المعروف باسم CLV3، ثم قاموا بتحليل تأثير كل طفرة على نمو النبات وتطوره.
عندما تم تحور الحمض النووي الذي يبقي CLV3 تحت السيطرة بشكل كبير، انفجر نمو الفاكهة.
دور وتأثير الجين CLV3
تشرح دانييل سيرين، وهي خريجة حديثة من كلية CSHL للعلوم البيولوجية، والتي قادت هذه الدراسة، أن CLV3 يساعد النباتات على التطور بشكل طبيعي، إذا لم يتم تشغيله في الوقت المحدد، فستبدو النباتات مختلفة تمامًا، جميع الثمار ستكون ضخمة وليست مثالية، عليك أن توازن بين النمو والعائد، وإذا كان النبات يحتوي على طماطم عملاقة ولكن اثنتين فقط، فهل يكون ذلك مفيدًا مثل انخفاض المحصول؟ لا يوجد حل بسيط، أنت تضحي دائمًا بشيء ما عندما تحاول تحسين شيء ما.
بالنسبة للطماطم، فإن الطفرات الهندسية القريبة من بداية جين CLV3 وليس نهايته أثرت بشكل كبير على حجم الفاكهة، بالنسبة لنبات الأرابيدوبسيس، يجب تعطيل المناطق المحيطة بجزئي الجين، يشير هذا إلى أن شيئًا ما قد حدث خلال الـ 125 مليون سنة الماضية، مما جعل النباتات تتطور بشكل مختلف، ما حدث بالضبط لا يزال لغزا.
توضح سيرين “لا يمكنك العودة إلى السلف المشترك لأنه لم يعد موجودا. يقول سيرين: “لذا من الصعب أن نقول ما هي الحالة الأصلية وكيف اختلطت الأمور”، “التفسير الأكثر بساطة هو أن هناك عنصرًا تنظيميًا تم الحفاظ عليه في بعض القدرات، وتم تغييره بطرق خفية،إنه أمر غير متوقع بعض الشيء”.
والأمر المؤكد هو أن التنظيم الجيني ليس موحدا بين الأنواع النباتية، إن اكتشاف هذه الاختلافات الجينية يمكن أن يساعد في جعل هندسة جينوم المحاصيل أكثر قابلية للتنبؤ بها، وسيكون ذلك بمثابة فوز كبير، ليس فقط للعلم، بل أيضًا للمزارعين ومربي النباتات في جميع أنحاء العالم.
