ظهور مفاتيح جينية تعمل عن بُعد في أقدم الحيوانات على الأرض

تعتبر دراسة الجينات وتنظيمها من أهم مجالات البحث العلمي الحديث، حيث تلعب الجينات دورًا حيويًا في تحديد وظائف الخلايا في جميع الكائنات الحية. وفي الآونة الأخيرة، كشفت الأبحاث عن مفاتيح جينية تعمل عن بُعد، والتي ظهرت لأول مرة في الحيوانات القديمة منذ حوالي 700 إلى 650 مليون سنة، أي قبل 150 مليون سنة مما كان متوقعًا سابقًا.

تنظيم الجينات عبر المسافات الطويلة

تُعرف عملية تنظيم الجينات عبر المسافات الطويلة باسم التنظيم البعيد، وهي عملية حيوية تعتمد على طي الحمض النووي في حلقات معقدة. هذه الحلقات تسمح للمفاتيح الجينية بالتحكم في الجينات التي قد تكون بعيدة آلاف الأحرف الحمض النووي. هذا النوع من التنظيم الجيني كان يُعتقد سابقاً أنه ظهر في الحيوانات الحديثة قبل حوالي 500 مليون سنة.

لكن الأبحاث الجديدة تشير إلى أن هذه القدرة ظهرت في أسلاف جميع الحيوانات الحية اليوم، مما يمنحها القدرة على استخدام أدواتها الجينية بطرق متعددة، مشابهة لأداة الجيش السويسري، مما يتيح لها تطوير استراتيجيات بقاء مبتكرة.

تاريخ ظهور المفاتيح الجينية البعيدة

لتحديد أصل هذه المفاتيح الجينية البعيدة، قام الباحثون بدراسة آليات تنظيم الجينات في 11 نوعًا مختلفًا من الحيوانات. تشمل هذه الأنواع بعض أقدم الأنساب الحيوانية مثل الكتينوفورات والاسفنجيات والبلانكتونات والكنيداريات.

بفضل طرق جديدة مثل Micro-C، تمكن الباحثون من إنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد للحمض النووي لكل نوع، مما سمح لهم بتتبع طيات تسلسل الحمض النووي. أظهرت الخرائط أن الحلقات الجينية بعيدة المدى لم تكن موجودة في الحمض النووي للكائنات أحادية الخلية، لكنها كانت موجودة في الحمض النووي للكتينوفورات والبلانكتونات والكنيداريات.

بروتينات مختلفة لحلقة الحمض النووي

وجد الباحثون أيضًا أن البروتينات المختلفة تلعب دورًا في تشكيل حلقات الحمض النووي في الحيوانات المختلفة. في حين أن حلقات الحمض النووي في الحيوانات الحديثة مثل الأسماك والبرمائيات والطيور والثدييات يتم تنظيمها بواسطة بروتين CTCF، فإن حلقات الحيوانات القديمة مثل الكتينوفورات يتم تنظيمها بواسطة بروتين مختلف من نفس العائلة البروتينية.

هذا الاكتشاف يعكس كيف يمكن حل نفس المشكلة باستخدام أدوات مختلفة، مما يوسع فهمنا لكيفية تطور تنظيم الجينات على مر العصور.

الخاتمة

تقدم الدراسات الحديثة رؤى عميقة حول تطور التنظيم الجيني في الحيوانات، مما يتيح لنا فهم كيف يمكن للآليات الجينية أن تتحكم في وظائف الخلايا لدى البشر والحيوانات الأخرى. هذا البحث لا يعزز فقط معرفتنا بالتاريخ التطوري للحياة على الأرض، بل يوفر أيضًا رؤى عملية قد تساعد في تطوير تقنيات جديدة في الطب وعلم الأحياء.