تقع جزيرة نيشينوشيما ضمن سلسلة جزر أوغاساوارا، على بعد حوالي 1000 كيلومتر جنوب طوكيو. تشتهر الجزيرة بنشاطها البركاني المستمر، حيث أدى سلسلة من الانفجارات الكبرى في عام 2013 إلى تدمير الغطاء النباتي بالكامل تقريبًا. ومع أن هذا يشكل كارثة للنباتات، إلا أن هذه “الاستعادة” الدورية وملامح الجزيرة النائية توفر للعلماء فرصة نادرة لدراسة نشأة وتطور النظم البيئية في بيئات معزولة.
الدراسة الجينية لنبات الرجلة الشائع
قاد فريق بقيادة البروفيسور كوجي تاكايا من جامعة طوكيو متروبوليتان دراسة فريدة من نوعها على جزيرة نيشينوشيما. قام الفريق بتحليل عينات من نبات الرجلة الشائع، أو بورتولاكا أوليراسيا، التي جُمعت من الجزيرة في 2019 قبل أن تقضي الانفجارات على النباتات هناك. وعلى الرغم من انتشار هذا النوع من النباتات في المناخات المعتدلة والاستوائية حول العالم، إلا أن السكان المحليين لهذا النبات في نيشينوشيما أصبحوا الآن منقرضين.
شمل التحليل الجيني عينات نادرة من 254 فردًا من 51 مجتمعًا مختلفًا في اليابان وغوام. ومن خلال المقارنة الدقيقة، بدء الفريق في اكتشاف أصول السكان في نيشينوشيما وأين تقع في “شجرة العائلة” أو الشجرة الوراثية لهذا النوع من النباتات.
الأصول الوراثية والتأثير المؤسس
من خلال تحليل الحمض النووي للكلوروبلاست واستطلاع شامل للحمض النووي النووي، تمكن الفريق من تصنيف العائلات بناءً على التشابهات الجينية. ووجدوا أن السكان في نيشينوشيما كانوا مرتبطين بشكل وثيق بالسكان الموجودين في جزيرة شيشيجيما القريبة، وهي أيضًا جزيرة بركانية. ومع ذلك، تبين أن الأفراد من نيشينوشيما يمتلكون سمات جينية مميزة.
أظهرت الدراسة أيضًا أن هذه النباتات نشأت من عدد قليل جدًا من الأفراد، مما أدى إلى انحراف قوي في التنوع الجيني اللاحق، وهو ما يعرف بتأثير المؤسس. إن بذور الرجلة مسطحة وصغيرة الحجم، مما يسهل انتشارها عبر الرياح والطيور والتيارات البحرية، ولكن التحليل أظهر أن فرص بقاء النبات على الجزيرة كانت محدودة للغاية.
دور الأحداث البيئية في التغير الجيني
كشف التحليل أيضًا عن وجود انجراف جيني، حيث تلعب الأحداث المعزولة مثل الأعاصير والانفجارات البركانية دورًا في تغيير الجينات بدلاً من الانتقاء الطبيعي. وقدمت الدراسة لمحة أولية عن التحليل الوراثي للسكان المنقرضين، مما يوفر نظرة ثاقبة حول كيفية استقرار السكان عبر نقل البذور وكيفية بقائهم وتكيفهم مع العوامل البيئية القاسية.
الخاتمة
تشير هذه الدراسة إلى أهمية البيئة الفريدة للجزر البركانية في توفير رؤى حول مراحل التطور الجيني المبكرة في البيئات المعزولة. كما تسلط الضوء على كيفية إعادة تأسيس السكان النباتيين في أعقاب الكوارث الطبيعية. تم دعم هذا العمل من خلال عدة منح بحثية من جمعيات بحثية يابانية، مما يشير إلى التعاون المستمر لدعم البحوث البيئية والتطور الجيني.
