اكتشف الباحثون آلية تقود تطور الحياة متعددة الخلايا. فقد حددوا كيفية تأثير التغير في طي البروتين على التطور متعدد الخلايا.
اعتمد العلماء في دراسة جديدة من جامعة هلسنكي ومعهد جورجيا للتكنولوجيا على طريقة بحثية تسمى التطور التجريبي. طورت الخميرة المختبرية وظائف جديدة متعددة الخلايا ضمن تجربة «تطور الحياة متعددة الخلايا على المدى الطويل» (MuLTEE)، وبذلك استطاع الباحثون التحقق من كيفية ظهورها.
وتسلط الدراسة، التي نشرت في مجلة Science Advances، الضوء على تنظيم البروتينات في فهم التطور.
يقول البروفيسور المشارك جوها ساريكانجاس من معهد هلسنكي لعلوم الحياة HiLIFE وكلية العلوم البيولوجية والبيئية بجامعة هلسنكي: «يبين هذا البحث لماذا لم تكفينا معرفة الشفرة الوراثية في فقط لفهم كيفية اكتساب الكائنات الحية للسلوكيات التكيفية من خلال إظهار تأثير التغيرات على مستوى البروتين. يتطلب تحقيق هذا الفهم رسم خريطة للتدفق الكامل للمعلومات الجينية، حتى الوصول إلى البروتينات التي يُعتقد أنها تتحكم في سلوك الخلايا».
تطور خميرة ندفة الثلج أجسامًا قوية على مدى 3000 جيل عن طريق تغيير شكل الخلية
من بين أهم التغيرات التي طرأت على الحياة متعددة الخلايا هو امتلاكها لأجسام قوية: على مدار أكثر من 3000 جيل، كانت «خميرة ندفة الثلج» هذه أضعف من الجيلاتين في البداية، ولكنها تطورت لتصبح قوية وصلبة مثل الخشب.
حدد الباحثون آلية غير وراثية في تشكل هذه السمة الجديدة، والتي تعمل على مستوى التغيرات في عملية طي البروتين. وجد الباحثون أن تعبير بروتين الشابرون Hsp90 (الشابرون في علم الأحياء الجزيئي هي بروتينات تساعد في تطوي البروتين التساهمي وفك تطويه، وتساهم في تجميع أو فك بنى الجزيئات البروتينة الضخمة)، الذي يساعد البروتينات الأخرى على اكتساب شكلها الوظيفي قد انخفض تدريجيًا مع تطوير خميرة ندفة الثلج لأجسام أكبر وأكثر صلابة.
اتضح أن بروتين Hsp90 كان بمثابة مقبض ضبط بالغ الأهمية، وأدى افتقاده إلى زعزعة استقرار الجزيء المركزي الذي ينظم تطور دورة الخلية، مما تسبب في استطالة الخلايا. وهذا الشكل المستطيل، بدوره، يسمح للخلايا بالالتفاف حول بعضها البعض، وتشكيل مجموعات متعددة الخلايا الأكبر حجمًا والأكثر صلابة ميكانيكيًا.
يوضح المؤلف الرئيسي كريستوفر مونتروز، من معهد هلسنكي لعلوم الحياة بفنلندا: «من المعروف منذ فترة طويلة أن Hsp90 يعمل على تثبيت البروتينات ومساعدتها على أداء عملية الطي بشكل صحيح. لقد اكتشفنا أن التغييرات الطفيفة في كيفية عمل Hsp90 يمكن أن يكون لها آثار عميقة ليس فقط على الخلايا المفردة، ولكن على طبيعة الكائنات متعددة الخلايا».
الطريق إلى التطور التكيفي من خلال تغيير أشكال البروتين
من منظور تطوري، يسلط هذا العمل الضوء على قوة الآليات غير الوراثية في التغير التطوري السريع.
يقول البروفيسور ويل راتكليف من معهد جورجيا للتكنولوجيا: «إننا نميل إلى التركيز على التغير الجيني، وقد فوجئنا جدًا بالعثور على مثل هذه التغييرات الكبيرة في سلوك البروتينات المرافقة. وهذا يسلط الضوء على عدم قدرتنا حتى الآن على التنبؤ بالتطور عند إيجاد حلول لمشاكل جديدة، مثل بناء جسم قوي».
ترجمة: ولاء سليمان
المصدر: phys.org
