دانشمندان تعداد کروموزوم‌های موش‌ها را در چشمبرهمزدنی تغییر دادند
جهشِ نادر در آرایشِ مجدد کروموزومی به هدایتِ مسیر تکاملیِ اجداد ما کمک کرده است. برای مثال، کروموزوم‌هایی که در گوریل‌ها از هم جدا مانده‌اند، در ژنوم‌های انسانی ما به هم جوش خورده‌اند. این تغییرات می‌تواند هر چندصدهزار سال یکبار رخ دهد.
فرادید | میلیون‌ها نسل طول می‌کشد که تعداد کروموزوم‌های یک حیوان از طریق تکامل در طبیعت تغییر کند. اما حالا، دانشمندان توانسته‌اند همین تغییرات را در چشمبرهمزدنی روی موش‌ها در آزمایشگاه اعمال کنند.
این تکنیک جدید که با استفاده از سلول‌های بنیادی و ویرایش ژن‌ها انجام می‌شود یک موفقیت بزرگ محسوب می‌شود؛ موفقیتی که تیم تحقیقاتی امیدوار است بتواند اطلاعات بیش‌تری درباره نقشِ بازآراییِ کروموزوم‌ها بر شیوه‌ای که حیوانات در طول زمان فرگشت را تجربه کرده‌اند، در اختیار آن‌ها بگذارد.
کروموزوم‌ها ـ رشته‌های پروتئینی و دی‌اِن‌اِی درون سلول‌ها ـ حاویِ ژن‌های ما هستند که از والدین‌مان به ارث رسیده و به هم تابیده‌اند تا کیستیِ ما را تشکیل دهند.
در پستاندارانی مثل موش‌ها و ما انسان‌ها، کروموزوم‌ها معمولاً جفت‌جفت هستند. استثنائایی، مثلِ سلول‌های جنسی، وجود دارد. سلول‌های بنیادیِ جنینیِ بارورنشده معمولاً بهترین مکان‌های شروع ایجاد تغییراتِ کوچک در دی‌اِن‌اِی است. بااین‌حال، نداشتن مجموعه کروموزوم اضافی که توسط یک سلول اسپرم ارائه می‌شود، سلول‌ها را از یک گام مهم در مذاکره با ژن‌هایی که در آن کروموزوم‌ها برای انجام کار ساخت بدن مشخص می‌شوند، محروم می‌کند.
این فرایند ـ تحتِ عنوانِ نقش‌پذیریِ ژنی ـ مانعی برای مهندسان ژنتیک بود که به دنبالِ بازسازیِ قطعاتِ بزرگ ژنوم بودند.
لی بین وانگ از آکادمیِ علوم چین می‌گوید: «نقش‌پذیریِ ژنومی مرتب از دست می‌رود، معنایش این است که اطلاعاتِ مربوط به اینکه کدام ژن‌ها باید در سلول‌های بنیادی جنینی هاپلوئیدی فعال باشند، ناپدید می‌شود که این امر مهندسیِ ژنتیک آن‌ها را محدود می‌کند.»
«ما اخیراً کشف کردیم که با حذف سه ناحیه نقش‌پذیر، می‌توانیم یک الگوی نقش‌پذیریِ شبه اسپرمِ باثبات در سلول‌ها ایجاد کنیم.»
بدون آن سه‌ناحیه حک‌شده طبیعی، هم‌جوشیِ کروموزومِ پایدار امکان‌پذیر بود. محققان در آزمایش‌های‌شان دو کروموزوم با سایزِ متوسط (۴ و ۵) و دو کروموزومِ بزرگ (۱ و ۲) را در دو جهتِ متفاوت با هم ترکیب کردند و سه آرایشِ متفاوت ایجاد کردند.
هم‌جوشیِ کروموزوم‌های ۴ و ۵ موفق‌ترین مورد در زمینه انتقال کد‌های ژنتیکی به جنین موش‌ها بود؛ بااین‌حال، پرورش جنین بسیار کندتر از زمان عادی رخ داد. یکی از هم‌جوشی‌های ۱ و ۲ هیچ جنینی تولید نکرد، درحالیکه یکی دیگر جنین موشی تولید کرد که در مقایسه با جنینی که از هم‌جوشیِ کروموزوم‌های ۴ و ۵ به وجود آمده بود، کندتر، بزرگ‌تر و مضطرب‌تر بود.
برطبق محققان، کاهشِ نرخ باروری به چگونگیِ جداشدنِ کروموزوم‌ها بعد از هم‌ترازی مرتبط است که به شکل طبیعی رخ نمی‌دهد. این نشان می‌دهد آرایشِ کروموزومی برای جداسازیِ تولیدمثلی ـ بخشِ کلیدیِ گونه که قادر به تکامل و زیستِ جداگانه است ـ ضروری است.
زیست‌شناس ژی-کان لی، از آکادمیِ علوم چین می‌گوید: «موشِ خانگی آزمایشگاهی یک کاریوتایپ ۴۰ کروموزومی استاندارد یا تصویری کامل از کروموزوم‌های یک ارگانیزم را بعد از ۱۰۰ سال پرورشِ مصنوعی حفظ کرده است.»
«اما در دوره‌های زمانیِ طولانی‌تر، تغییراتِ کاریوتایپ که توسطِ آرایشِ مجدد کروموزوم‌ها رخ داده است، رایج هستند. جوندگان هر یک‌میلیون سال ۳.۲ تا ۳.۵ آرایشِ مجدد ژنی دارند؛ درحالیکه این عدد برای نخستیان ۱.۶ است.»
به مفهومِ گسترده‌تر، جهشِ نادر در آرایشِ مجدد کروموزومی به هدایتِ مسیر تکاملیِ اجداد ما کمک کرده است. برای مثال، کروموزوم‌هایی که در گوریل‌ها از هم جدا مانده‌اند، در ژنوم‌های انسانی ما به هم جوش خورده‌اند. این تغییرات می‌تواند هر چندصدهزار سال یکبار رخ دهد. درحالیکه ویرایشِ ژنی انجام‌شده در آزمایشگاه نسبتاً در سطحی کوچک رخ داد، نشانه‌ها حاکی از آن است که این ویرایش‌ها می‌توانند اثراتِ قابل‌ملاحظه‌ای روی حیواناتی که ویرایش را تجربه می‌کنند، داشته باشد.
این آزمایش‌ها هنوز در روز‌های نخستین است، اما امید است که در آینده از این طریق بتوان کروموزوم‌های ناهماهنگ و نادرست را در انسان‌ها اصلاح کرد. ما می‌دانیم که هم‌جوشی و جابه‌جاییِ کروموزومی می‌تواند منجر به مشکلاتی برای سلامتی از قبیلِ لوسمیِ دورانِ کودکی شود.
لی می‌گوید: «ما در آزمایش‌های خود نشان دادیم که آرایشِ مجدد کروموزومی نیروی محرکه فرگشت در گونه‌های مختلف بوده و برای جداسازیِ تولیدمثلی مهم است و یک مسیر بالقوه برای مهندسیِ دی‌اِن‌اِی در پستانداران ایجاد می‌کند.»
منبع: sciencealert.com
ترجمه: سایت فرادید
