بعض الحيوانات قادرة على أشياء مذهلة عندما يتعلق الأمر بالتجديد. إذا قطعت مخلب السمندل ، فسوف ينمو مرة أخرى. الشعور بالتهديد ، إسقاط geckos ذيولها لصرف المفترس ، وتنميتها في وقت لاحق مرة أخرى.
في الحيوانات الأخرى ، تذهب عملية التجديد إلى أبعد من ذلك. تستطيع بلاناريا وقناديل البحر وشقائق النعمان البحر إصلاح أجسامها عن طريق تقطيعها إلى قطع.
قامت مجموعة من العلماء بقيادة مانسي سريفاستافا ، الأستاذ في قسم البيولوجيا التطورية بجامعة هارفارد ، بإلقاء الضوء على كيفية قيام الحيوانات بذلك ، وعلى طول الطريق ، تقوم بدراسة سلسلة من مفاتيح الدنا التي يبدو أنها تتحكم في الجينات لتجديد كامل للجسم.
باستخدام turbellariums المعوية من
Hofstenia miamia و Srivastava و Andrew Gerke ، وهو طالب في مرحلة ما بعد الدكتوراة يعمل في مختبرها ، وجدوا قطعة من الحمض النووي غير مشفر والتي تتحكم في تنشيط الجين الرئيسي لاستجابة النمو المبكر (EGR). كونها نشطة ، تسيطر EGR على العديد من العمليات ، "تشغيل" و "إيقاف" جينات أخرى.
يقول جيركه "لقد وجدنا" أن هذا الجين الرئيسي ينشط الجينات التي "يتم تشغيلها" أثناء التجديد. " اتضح أن المناطق غير المشفرة في الحمض النووي "تأمر" مناطق الترميز بالتشغيل أو إيقاف التشغيل ، وبالتالي ، سيكون من المناسب أن نسميها "التبديل".
ولكي تنجح هذه العملية ، يجب أن يغير الحمض النووي الموجود في خلايا
الماميا في
هوفستينيا ، وعادة ما يكون مطويًا بإحكام وإحكام ، هيكله ، مما يتيح مواقع جديدة للتنشيط.
ووفقًا لجيرك ، فإن العديد من هذه الأجزاء المعبأة بإحكام من الجينوم ، نظرًا لوجود مفاتيح تنظيمية تعمل على تشغيل أو إيقاف تشغيل الجينات ، تصبح أكثر انفتاحًا جسديًا. كما هو موضح في المنشور ، فإن الجينوم ديناميكي للغاية ويتغير أثناء التجديد ، حيث أن أجزاء مختلفة منه تفتح وتغلق.
لفهم الطبيعة الديناميكية لجينوم Hofstenia miamia ، تعين على Gerka و Srivastava ترتيب التسلسل أولاً ، وهذا في حد ذاته ليس بالأمر السهل.
يقول Srivastava: "جزء مهم من العمل مكرس لهذا". - قمنا بفك تشفير جينوم هذا النوع ، وهذا مهم ، لأنه أول جينوم تم فك تشفيره بواسطة هذا النوع من الكائنات. حتى الآن ، لم يكن هناك تسلسل كامل للجينوم ".
كما أشارت إلى أن
التوربيلاريا المعوية في Hofstenia miamia هي نموذج جديد لدراسة التجديد.
يقول Srivastava: "ساعدنا العمل السابق الذي شمل الأنواع الأخرى على تعلم الكثير عن التجديد ، ولكن هناك أسباب للعمل مع هذه الكائنات الجديدة." واحد منهم هو أن
Hofstenia miamia تحتل موقعًا مهمًا للتطور. تسمح طريقة ارتباطها بالحيوانات الأخرى للعلماء بإصدار سلسلة من البيانات المتعلقة بالتطور. يقول Srivastava ، السبب الثاني وراء الاهتمام بفطريات هوفستينيا هو أنها كبيرة بالنسبة لفئران المختبرات. "لقد جمعتهم منذ عدة سنوات أثناء دراستي لما بعد الدكتوراه في برمودا في الميدان ، وبما أننا جلبناهم إلى المختبر ، فقد أثبتوا أنهم أكثر ملاءمة للعمل من الكائنات الأخرى."
من خلال العمل مع
Hofstenia miamia ، تمكن العلماء من إظهار الطبيعة الديناميكية للجينوم أثناء التجديد - تمكنت Gerka من اكتشاف 18000 منطقة جينوم خضعت للتغييرات. وفقا لسريفاستاف ، في سياق هذا العمل حصلوا على نتائج مهمة حقا. لقد أظهرت أن EGR بمثابة "مفتاح" للتجديد - عندما يكون "قيد التشغيل" ، يتم تشغيل عمليات أخرى ، لكن لا شيء يحدث بدونها.
"لقد تمكنا من تقليل نشاط هذا الجين ووجدنا أنه إذا لم يكن لديك EGR ، فلن يحدث شيء. الحيوانات ببساطة لا يمكن تجديد. لا يتم تشغيل جميع جينات المصب ، وبسبب هذا ، لا تعمل "مفاتيح" أخرى ، ومن الناحية المجازية ، فإن المنزل كله قد غرق في الظلام. "
من خلال اكتشاف بيانات جديدة حول كيفية عمل العملية في الديدان ، يساعد العمل أيضًا على فهم سبب عدم نجاحها في البشر. يقول Gercke: "يبدو أن الجين الرئيسي EGR والجينات المصب التي" يتم تشغيلها وإيقافها "موجودة أيضًا في الأنواع الأخرى ، بما في ذلك البشر".
"كان لدينا سبب لتسمية هذا الجين
Hofstenia miamia - EGR. يقول سريفاستافا: عندما تنظر إلى تسلسلها ، فإنها تبدو مشابهة لجين سبق أن درس في البشر والحيوانات الأخرى. "إذا وضعت الخلايا البشرية في طبق بتري وشددت عليها ، بغض النظر عن ميكانيكية أو سامة ، فإنها ستبدأ في التعبير عن EGR."
السؤال ، وفقًا لسريفاستاف ، هو: "إذا تمكنا نحن البشر من" تشغيل "EGR ، وليس فقط" تشغيل "، ولكن" تشغيل "بالضبط عندما تتضرر خلايانا ، لماذا لا نجددها؟" إجابة واحدة محتملة: إذا كان EGR "تبديل" ، فقد يكون "الأسلاك" شيئًا آخر. ما "يرتبط" بـ EGR في الخلايا البشرية قد يختلف عما "يرتبط" به في
Hofstenia miamia . بفضل عمل أندرو جيركي ، تم اكتشاف طريقة للوصول إلى هذا "الأسلاك". يريد العلماء معرفة ماهية هذه الروابط ، ثم تطبيقها على الحيوانات الأخرى ، بما في ذلك الفقاريات مع تجديدها المحدود.
في المستقبل ، يأمل Srivastava و Gerke في معرفة ما إذا كانت "المفاتيح" الوراثية التي يتم تنشيطها أثناء التجديد هي نفسها التي تعمل أثناء النمو والتطور. يخطط العلماء أيضًا لمواصلة العمل على فهم أفضل للطبيعة الديناميكية للجينوم.
يقول Srivastava: "إننا نعلم الآن أن هذه" المفاتيح "ضرورية لأغراض التجديد ، وننظر في أي" مفاتيح "تشارك في عملية التطوير ، وما إذا كانت متماثلة. "هل هذه هي نفس الآليات التي تعمل في عملية التنمية ، أو غيرها؟"
تعمل المجموعة أيضًا على فهم الطرق الدقيقة التي ينشط بها EGR وغيره من الجينات عملية التجديد في كل من
نبات Hofstenia miamia والأنواع الأخرى. وفقًا للعلماء ، تعد هذه الدراسة مهمة لفهم ليس فقط هذا الموقع بعينه ، ولكن أيضًا الجينوم ككل - جزءًا غير مرمز وترميز من الحمض النووي.
يقول جيركي: "يتكون البروتين من 2٪ فقط من الجينوم". - نريد أن نعرف ما الذي يفعله 98٪ من الجينوم أثناء التجديد الكامل للجسم؟ من المعروف أنه في مناطق الحمض النووي غير المشفر ، تحدث العديد من التغييرات التي تسبب الأمراض ... لكن أهمية الحمض النووي غير المرمّز في عمليات مثل التجديد الكامل يتم التقليل من قيمتها. "
أعتقد أن هذا مجرد غيض من فيض. لقد درسنا بعض "المفاتيح" ، ولكن هناك أسئلة أخرى تتعلق بكيفية سلوك الجينوم على نطاق أوسع ، وليس فقط كيفية "فتحه" و "إغلاقه". كل هذا مهم في عملية "تشغيل" و "إيقاف" الجينات ، وأعتقد أن هناك عدة مستويات من التنظيم هنا. "
"عندما تنظر إلى العالم الطبيعي ، فإن السؤال الطبيعي يطرح نفسه: إذا كان أبو بريص يستطيع فعل ذلك ، فلماذا لا أستطيع؟ - يقول Srivastava. - هناك العديد من الأنواع التي يمكن أن تتجدد ، وغيرها من الأنواع التي لا تستطيع ذلك ، ولكن إذا قارنا جينومات جميع الحيوانات - معظم الجينات الموجودة لدينا في
هوفستينيا مياميا . نعتقد أن الإجابة المحتملة على هذا السؤال لن تكون مرتبطة بما إذا كنا قد وجدنا جينات معينة ، ولكن بكيفية ارتباطها ببعضها البعض ، ويمكنك الحصول على الإجابة فقط عن طريق فك رموز الجينوم. "
ترجمة إيرينا أبراميدز ، متطوعو SENS