تطور فائق السرعة داخل المختبر: علماء جينات يقيّمون طرق فعّالة لتحليل الجينوم

الحياة تعني التغير، ينطبق ذلك أيضا على الجينات فلابد للجينوم أن يكون مرناً حتى تستطيع الكائنات الحية التكيف للمتغيرات في البيئة المحيطة بها،
كريستشن شلوترر و فريقه في معهد جينات الجماعات Institute of Population Genetics في جامعة الطب البيطري في فيينّا يدرسون جينومات لجماعات كبيرة و يريد العلماء أن يعرفوا لماذا يختلف الأفراد عن بعضهم البعض و كيف يتم ترميز هذه الاختلافات في الـDNA. في ورقتي بحث في مجلة Nature Reviews Genetics and Heredity، يناقش الباحثون جودة و فعالية فحصهم لـDNA لجماعات كبيرة في الإجابة على أسئلتهم.


إن تحليل الحمض النووي أصبح أكثر فعالية منذ إكمال مشروع تحديد تسلسل و ترتيب النيوكليوتيدات (الوحدات البنائية للحمض النووي) المكونة للجينوم البشري في عام 2001 و لكن لا يزال تحديد تسلسل جينومٍ ما في وقتنا الحاضر يكلّف حوالي 1000 دولار أمريكي، فإذا أراد العلماء تحديد تسلسل مئات الجينومات لمئات الأفراد سيكلّفهم ذلك الكثير من الوقت و المال. 


تحديد تسلسل جينومات المجموعات معاً بدلاً من الأفراد:
الحل لهذه المشكلة هي عملية تسمى بتحديد التسلسل المتجمّع أو Pool Sequencing. يحدد شلوترر و فريقه تسلسل جينوم مجموعات من ذباب الفاكهة Drosophila melanogaster مرة واحدة بدلاً من العمل على كل فرد، إن نتيجة هذه العملية (تحديد التسلسل المتجمّع) لا تمكننا من معرفة الكثير عن أحد الأفراد و لكنها تخبرنا الكثير من الأمور المهمة عن الجماعة بأكملها.

ففي البحثين المنشورين، يناقش شلوترر و زملاؤه المجال الواسع للأسئلة التي قد يكون بإمكان طريقة تحديد التسلسل المتجمّع الإجابة عليها.


البحث عن وحدات البناء للتطور:
بإمكاننا أن نفهم كيف تتكيف الكائنات الحية مع البيئة المحيطة بها عن طريق مقارنة تسلسل أحماضها النووية قبل و بعد تغيير الظروف البيئية. قام الباحثون باستخدام طريقة تسمى بـ”التطور و إعادة تحديد التسلسل” أو evolve and resequence و تختصر E&R. هذه العملية تحدث كالتالي:

1- يتم تحديد تسلسل النيوكليوتيدات في الحمض النووي لمجموعة معينة.

2- يتم تعريض الأجيال المنحدرة من تلك المجموعة إلى ضغوطات بيئية مثل رفع درجة الحرارة، برودة شديدة أو تعريضها إلى أشعة فوق بنفسجية، ثم تحديد تسلسل نيوكليوتيدات حمضها النووي.

المقارنة بين النتيجة الأولى و الثانية تكشف عن جينات محددة قد تغيرت استجابة لتلك الظروف البيئية ، بإمكان هذا المنهج أن يسهل علينا مثلا تحديد الجينات المسؤولة عن وجود الصبغة الداكنة استجابة للأشعة الفوق بنفسجية.
و يضيف شلوترر قائلا: “باستخدام هذا المبدأ، بإمكاننا أن نطوّر العضيّات بسرعات عالية ، نحن نستخدم هذه الطريقة لنحدد مدى واسع من أسئلة تترواح بين التعرّف على الجينات المؤثرة على الشيخوخة، أو الجينات التي تحمينا من أمراض معينة، و أيضا دراسة التغيرات الجينية التي بإمكانها التقليل من أثر تغير المناخ.”

المصدر : السعودي العلمي
ترجمة: نورة الدراك