انگل‌ های ژنتیکی چگونه میلیاردها سال بر انتخاب طبیعی غلبه کردند؟

زینب شاه مرادی - مرکز یادگیری تبیان
به گزارش بیگ بنگ، منشأ انگل‌های ژنتیکی که گاهی اوقات «ژن‌ های خودخواه» نامیده می‌شوند، در تاریخ حیات است و امروزه تقریباً در تمام موجودات زنده وجود دارند. این کشف که انگل‌های ژنتیکی بسیار فراوان و شایع هستند، یکی از یافته‌های شگفت‌ انگیزِ بسیار در زمینۀ ژنومیک است، اما هنوز سوالات زیادی بدون پاسخ مانده است. یکی از اساسی‌ ترین پرسش‌ها این است که انگل‌ های ژنتیکی چگونه توانسته‌ اند مدتی طولانی دوام بیاروند، علی رغم این شواهد که آن ها در زمان‌‌ بندی‌ های فرگشتی، مضر هستند. معمولاً انتخاب طبیعی منجر به حذف ژن‌های مضر می‌ شود، بنابراین سوال اصلی این است که چرا انتخاب طبیعی، انگل‌ های ژنتیکی را حذف نکرده است؟
محققان جیامو ایرانزو و اوگن وی. کونین در مؤسسه ملی بهداشت در بتزدا – مریلند، در مطالعه‌ ای جدید، دریافتند که ممکن است انتقال افقی ژن (HGT) یکی از عوامل کلیدی در درک پایداری و شیوع انگل‌ های ژنتیکی در طول زمان‌ بندی‌ های فرگشت، باشد. در انتقال افقی ژن، اطلاعات ژنتیکی به وسیلۀ انواعی از مکانیزم‌ ها، به غیر از فرآیند سنتیِ انتقال DNA از والدین به فرزند، به موجود زنده منتقل می‌شود. بعنوان مثال، موجود زنده ممکن است مادۀ ژنتیکی را مستقیماً از موجود زنده دیگری که حتی از گونه‌ای متفاوت باشد، دریافت کند؛ یا این که ماده ژنتیکی را از محیط اطراف برداشت کند. در انگل‌ های ژنتیکی، انتقال افقی ژن راهی برای آلوده کردنِ میزبان فراهم می‌ کند، که مکانیزمی بالقوه برای جبران زیان‌های ناشی از انتخاب طبیعی فراهم می‌آورد.

با این وجود، مطالعات اولیه نشان دادند با فرض سرعت‌ های معمولیِ انتقال افقی ژن، بعید است که آن ها به تنهایی بتوانند سبب شوند که انگل‌ های ژنتیکی برای مدت زمانی طولانی دوام بیاورند. تحقیقات بعدی نشان می‌دهد که نوسانات تصادفی در سرعت‌ های انتقال افقی ژن می‌تواند منجر به دوام برخی انگل‌ های ژنتیکی شود. اکنون در این مطالعۀ جدید، محققان مقادیر زیادی از داده‌ های مربوط به شیوع انگل‌ های ژنتیکی در جمعیت‌ های میکروبی را تجزیه و تحلیل کردند و از آن برای برآورد حداقل سرعت انتقالِ افقی ژن که برای بقای طولانی‌ مدتِ انگل‌ های ژنتیکی لازم است، استفاده کردند. این تجزیه و تحلیل شامل استفاده از ژنومیک‌ های تطبیقی و مدل سازی ریاضی، به منظور تعیین تأثیر عوامل مختلف بر گسترش و شیوع و دوام انگل‌ های ژنتیکی، بود.
محققان دریافتند که گرچه سرعت حیاتیِ انتقال افقی ژن به قدرت انتخاب طبیعی و سرعت حذف ژن بستگی دارد، اما سرعت‌های معمولیِ انتقال افقی ژن در انگل‌های ژنتیکی معمولا آن قدر بالا است که بتواند بقای طولانی‌ مدت را تضمین کند. این یافته‌ها شواهدی را ارائه می‌دهد که انگل‌های ژنتیکی برای غلبه کردن بر انتخاب طبیعی و دوام آوردن در ژنوم میزبان‌های خود برای میلیاردها سال، از انتقال افی ژن استفاده می‌کنند. نتایج آن ها هم چنین به کمک این امر که چرا انواع متفاوت انگل‌های ژنتیکی از استراتژی‌ های مختلفی استفاده می‌کنند، کمک می‌ کند.
ایزانزو گفت: «با تعیین میزان انگل‌های ژنتیکی و حداقل سرعتِ انتقال افقی ژن که انگل‌ها برای بقای خود نیاز دارند، به درک بنیادینی از اینکه چرا استراتژی‌های بقاییِ مورد استفاده در ژن‌های خودخواه متفاوت است، دست یافتیم. بعنوان مثال، انگل‌های ژنتیکی که بسیار زیان‌آور هستند، باید سرعت انتقال افقی ژن بسیار بالایی داشته باشند، که فقط از طریق فرگشت مکانیزم‌های خودمختار برای انتقال افقی ژن (مورد ویروس‌ها و پلاسمیدهای همجوشی) یا به وسیلۀ سوار شدن روی انگلی دیگر که برای انتقال افقی ژن، خودمختار است (مورد ماژول‌های توکسین- آنتی توکسین)، می‌تواند نائل شود. انگل‌های ژنتیکی خفیف، نظیر ترانسپوزون‌ها، گزینه‌های بیشتری دارند، مانند مکانیزم‌های فرگشتی که به آنها اجازه می‌ دهد در ژنوم‌های میزبان خود تکثیر کنند.»
اگرچه انگل‌های ژنتیکی هیچ مزیت عملکردی برای میزبان خود ندارند، اما رقابت بین موجوادت زنده اولیه و انگل‌های ژنتیکی نقش مهم و حیاتی در برخی از رویدادهای مهم فرگشتی در تاریخ موجودات زنده دارد. بعنوان مثال، این رقابت ممکن است یکی از نیرو محرکه‌ های پسِ جداسازی و هم چنین منشأ اشکال زندگیِ چندسولی باشد و همچنین ممکن است باعث شود موجودات زنده در برابر تهاجم‌ های سایر انگل‌ها بیشتر مقاوم باشند. درک مقاومت انگل‌های ژنتیکی، پیامدهایی برای درک این رویدادها دارد و به پاسخ دادن به دیگر پرسش‌ها هم کمک می‌کند.
ایرانزو گفت: «گسترشِ طبیعی کار ما، مطالعۀ تعاملات میان طبقات مختلف انگل‌های ژنتیکی است. وجود انگل ژنتیکی چگونه بر بقای طولانی‌مدت (و کوتاه‌ مدت) دیگر انگل‌ های ژنتیکی تأثیر می‌گذارد؟ چه عوامل محیطی و فرگشت، همکاری و یا رقابت میان انگل‌ های ژنتیکی را افزایش می‌ دهند؟ تمرکز دوم، پی بردن به دینامیک گذرای مشاهده‌‌ شده در مقیاس گونه‌ها و جمعیت‌ های متعددی است که در آن به نظر می‌ رسد که انگل‌ های ژنتیکی در برخی از گونه‌ها تکثیر می‌ شوند و در برخی دیگر تقلیل می‌ یابند.»

مطالب مرتبط:
ممکن است یک ویروس باستانی مسئول آگاهی بشر باشد
چرا بیمار می شویم؟

منبع: https://bigbangpage.com