به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، اخیرا، محققان تکامل مجموعه‌ای از ژن‌ها و جهش‌هایی را که در طول زمان در آن توالی‌ها رخ داده است را بازسازی کرده‌اند. تا کنون تصور براین بود که جهش‌های مشابه که در یک ژن در طی بازه‌های زمانی مختلف تکاملی اتفاق افتاده‌‌اند اثر مشابهی دارند. اما اخیرا مشخص شده است که اینطور نیست. به نظر می‌رسد تأثیر یک جهش ژنتیکی به توالی نواحی سالم ژن و تغییرات دیگری که در آن توالی صورت گرفته است بستگی دارد.

محققان بیش از 25000 جهش ژنتیکی را در مجموعه‌ای از 9 ژن ارزیابی کردند. جهش‌های مختلف در سلول‌های مخمر گنجانده شدند و با استفاده از فناوری‌های مرتب‌سازی سلولی، محققان عملکرد هر یک را مورد ارزیابی قرار دادند. از آنجایی که این مجموعه ژن‌ها به طور طبیعی تکامل یافتند، جهش‌ها به طور پیوسته اما تصادفی رخ دادند. نتایج نشان داد که جهش‌های خاصی که در یک توالی ایجاد شدند ممکن است در یک نقطه  از ژن برای سلول بی‌اهمیت بوده و در نقطه‌ای دیگر برای سلول مضر باشند. از این رو به نظر می‌رسد سرنوشت هر ژن نه تنها به انتخاب طبیعی بستگی دارد، بلکه به آنچه در توالی ژن در آن نقطه از زمان اتفاق می‌افتد نیز بستگی دارد.

تصور بر این است که انتخاب طبیعی همه ژن‌های ما را برای انجام بهترین کار ممکن بهینه کرده است در حالی که نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که ژن‌های امروزی نتیجه یک آبشار خاص از رویدادهای تصادفی اما متوالی هستند که هر یک از آن‌ها گام‌های بعدی که تکامل در هر لحظه از تاریخ می‌تواند انجام دهد را تعیین می‌کنند.

با بررسی یک جهش، می‌توان بررسی کرد که چگونه روی توالی فعلی یک ژن تأثیر می‌گذارد. اما به نظر می‌رسد که نمی‌توان استنباط هایی در مورد اینکه چگونه همان جهش ممکن است بر نسخه‌های قبلی یا آینده آن ژن تأثیر بگذارد، انجام داد.

ژن‌ها می‌توانند اثرات اپیستاتیک داشته باشند - تأثیر یک جهش ممکن است به جهش در ژن‌های دیگر و همچنین جهش‌های دیگر در همان ژن بستگی داشته باشد. اما این تحقیق حاکی از وجود رانش اپیستاتیک است. با تغییر مکان‌های اپیستاتیک در ژن‌ها، تأثیر آن بر سایر جهش‌ها نیز تغییر می‌کند. محققان از میزان فراگیری اثرات اپیستاتیک و همچنین از اینکه چقدر تدریجی و پیوسته به نظر می‌رسد شگفت زده شده‌اند. برخی جهش‌ها سریع، برخی آهسته‌تر پیش می‌روند، اما هر کدام به تدریج اثراتی را که زمانی در نیاکان داشتند، فراموش می‌کنند و در آینده، در نهایت اثرات امروزی را فراموش خواهند کرد.

این تحقیق نشان می‌دهد که مشخص کردن جهش‌ها پیچیده‌تر از آن چیزی است که فکر می‌کردیم، اما هنوز هم امکان‌پذیر است. به عنوان مثال، در مورد ویروس SARS-CoV-2، با دور شدن تدریجی ویروس از نسخه اصلی، پیش بینی تأثیر یک جهش دشوارتر می‌شود. اما، با مجموعه‌ای از آزمایشات که تأثیر هر جهش ممکن را نشان می‌دهد، پیش بینی دقیق تأثیرات آن‌ها آسان تر است.

محققان اکنون تحقیقات خود را به گونه‌ای گسترش می‌دهند که هر جهش احتمالی را که می‌تواند در 9 توالی مورد مطالعه رخ داده باشد را ارزیابی کنند. میلیون‌ها جهش برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد اثرات اپیستاتیک و فعل و انفعالات ژنتیکی که در طول زمان تکامل رخ داده اند، بررسی خواهند شد.

پایان مطلب/

لینک منابع:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn6895

https://biologicalsciences.uchicago.edu/news/thornton-genetic-predictability-erodes