حجم المادة الوراثية وقوي التطور
مصر:إيهاب محمد زايد
جلست مع ابني أشكي له من مخاوفي وهواجسي بالفترة الاخيرة وكيف إن النور كان لا يقطع ثم أنقطع بعد مكالمة مع رجل من الجنوب يحتد علي ويعلمني أصول البحث العلمني وكان ردي أنا سعيت لزيادة معرفتي أنا الذي طرقت بابك فرد قائلا وأنا لا أتعاون من مصر الا أنت.
كان أبني يبث الثقة في نفسي المهزوزة أنت لم ترهب أحدا فلماذا كل هذا، فأقول له ولكنهم دائما يختبرونني بالجنس مرة وبالفكرة مرة وبالانتماء مرة وبالصدق مرة وبالانجاز مرات. فرد علي وأنت بالنهاية تقطع كل هذا فالارادة بيدك أنت فلم يقبض عليك أحد حتي الان.
ويستطرد ابني نفترض إن قطع الكهرباء ايعازا منهم بقوتك و وصل النور هو اردافا منهم بقوتهم. قاطعته أنا لا يهمني هذا ما يهمني هو قوي التطور بهذا العالم أن تدخل بيتنا عائلتنا قريتنا مدينتنا و وطننا ومصرنا. أم طلبي الاخر أن أجمع معي أبي وأمي بسيرة حسنه فقد حافظت علي الاقل بقوة التطور ثابته لم تتغير.
أنت مسالم للغاية يا أبي أقصي ما تفعله أنك تغضب وأقصي شيئ تفعله أنك تصيح لن تكون أرهابيا قط لانك تحب العطاء بل أنت من يسعي للناس وتعطيهم رغما عنهم لا تبحث عما ينقصك ولا تقوي نقط ضعفك وتصدم بالنهاية لأنك لم تطلب شيئا لنفسك. هذه هي الأسباب الحقيقة لمخاوفك وهواجسك.
لقد وعدوني بأن يهتموا بأبني ويطوروه فرد قائلا لا تنتظر منهم ولا أنا أنتظر منهم بل أسعي لتكوين شخصيتي. إن الامور هنا تصير بهذا المنحي من له شخصية ولا يملك شيئا يفعل مايريد. فقلت له كيف؟. قال لي أنهم لا يعرفون الحب ليقدروك بل سوف يتركونك بوضعك الحالي هذا أمرعقاب لك أن لا تواجهك المخاوف والهواجس مطلقا بل تدور حولك حتي تموت.
وكأن القدر يؤكد لي كلام ابني تواصلت مع صديق من وراثة الزقازيق التي تهتم للغاية بالتطور تحدث عن أهم معطل لقوي التطور بحياتنا وهي البروبجندا. أذدرفت عيناي من الحزن وبكيت وعدت إلي ولدي لاحتضنه. أنت اليوم تثبت لي إن قوي التطور ليست من الماضي إلي المستقبل.
بل بالعكس هذه هي اتجاهات قوي التطور هذه القوي السحرية التي لا مقياس لها ولا نعرف كيف تتحرك من الموميات غلي الحاضر من النقوش إلي المستقبل من البرديات إلي أعرق دول العالم. ومن الطبيعة إلي المعامل، ومن المعمل إلي المصنع ومن الأرض إلي الفضاء ومن الفضاء إلي الجدوي الحقيقة لما نفعل من خلال الفلسفة والحكمة والعقيدة.
كل هذا ولم نقيس أبدا مقدار هذه القوي التطورية بكل مكان بالعالم. قبل ستة أيام من هذه اللحظة تم كشف أكبر جينوم علي وجه الارض لنبات سرخسي فقد دخل نبات سرخسي موسوعة الأرقام القياسية جينيس كأكبر كائن حي يضم عددا من الصبغات الجينية. وبلغ طول الخريطة الجينية للنبات أو “الجينوم” نحو 100 متر عندما تمكن العلماء من فكها وطبعها على الأوراق، و تقول محطة بي بي سي وهو ما يفوق ارتفاع ساعة بيغ بن العريقة في لندن.
كان علينا أن نذهب إلي فكرة حجم الجينوم وتطور الجينوم والقوي التطورية العامة في شكل الوجود الذي نعيش فيه ويجب أن نفرق بين أشياء عديده يجب أن نتذكرها فتطور الجينوم هي العملية التي يتغير الجينوم بوساطتها من حيث البنية (التسلسل) أو الحجم مع الزمن. تتضمن دراسة تطور الجينوم مجالات متعددة كالتحليل البنيوي للجينوم ودراسة الطفيليات الجينومية ودراسة الجينات وتضاعفات الجينوم القديمة وتعدد الصيغ الكروموسومية وعلم الجينوم المقارن.
لقد استفدنا من التوفر الحديث لتسلسلات الجينوم لمجموعة واسعة من الأنواع لدراسة الآلية الكامنة وراء توازن حجم الجينوم على مدار المائة مليون عام الماضية. توفر بياناتنا دليلاً على نموذج “الأكورديون” لتطور حجم الجينوم في الطيور والثدييات، حيث تمت مواجهة كمية الحمض النووي المكتسبة عن طريق توسيع العناصر القابلة للنقل.
والتي تختلف بشكل كبير عبر الأنساب، من خلال فقدان الحمض النووي من خلال عمليات الحذف القطاعية الكبيرة. ومن المفارقة أن الطيور والخفافيش لديها جينومات أكثر إحكاما مقارنة بأقاربها غير القادرين على الطيران، ولكنها تظهر مكاسب وخسارة أكثر ديناميكية للحمض النووي.
لا يرتبط حجم الجينوم بالضرورة بعدد الجينات في حقيقيات النوى العلاقة بين حجم الجينوم ورقم الجينات أضعف في جينومات حقيقية النواة عنها في جينومات بدائيات النواة. تقع جينومات حقيقيات النوى أحادية الخلية في نفس نطاق حجم أكبر الجينومات البكتيرية.
تحتوي حقيقيات النوى متعددة الخلايا على عدد أكبر من الجينات، لكن العدد لا يرتبط بشكل جيد بحجم الجينوم. على سبيل المثال، تحتوي خميرة Saccharomyces cerevisiae على جينوم يبلغ 13.5 ميجابايت و6400 جين تقريبًا. حجم الجينوم وعدد الجينات متناسب نسبيًا. من ناحية أخرى، يبلغ حجم جينوم Caenorhabditis elegans 97 ميجابايت مع ∼ 18000 جين فقط.
علاوة على ذلك، فإن جينوم D. melanogaster أكبر من جينوم C. elegans، لكنه يحتوي على جينات أقل. على هذا النحو، فإن حجم الجينوم ليس ضروريًا فيما يتعلق برقم الجين في حقيقيات النوى.
بدأ هذا من السبعينات عندما تطرق العلم إلي تخصص جديد يطلق عليه علم الجينوم المقارن وعموما إنها ميزة لعقل الانسان وهو يلجئ لها أي المقارنة بين الاشياء بحالة عدم الفهم أو أنه يحتاج لأن يصل إلي مقياس يقيس به الاشياء وأختلافاتها كما هو الحال في المتر والكيلو والنانو والميلي والميل.
كما إن الحياة نفسها تقوم علي قوي التضاد التي تنتج طاقة وقوة أكبر انظر الي هذه المقارنة الساخن والبارد، الصلب والسائل والغاز، القريب و البعيد في جوف الارض وفي المجرات في الظلام والضوء في البحر وفي البر ونتوصل من خلال ذلك لفهم الأشياء وصفاتها و نتمكن من تحدديها و تميزيها وقياسها و المفاضلة بينهما شريطة أن لا تتحكم المشاعر بالامر لينجح أسلوب المقارنة كنموذج للتفكير البشري والعلمي أيضا.
ونعود إلي تطور الجينوم الذي قسم الكائنات الحية إلي بدائية النواة و حقيقة النواة وهذا من خلال المقارنة للمادة الحية وتركيبها فبدائية النواة أي إن مادتها الوراثية بسيطة وغير معقدة ولا تلتف حول أي مادة أخري بِدَائِيَّات النُوَى [خلية بدائية النواة ، خلايا بدائية النوى ، بدائيات النوى ] تقسم الخلية البدائية النواة إلى جزئين رئيسيين، هما الهَيُولَى وشبه النواة المسماة المنطقة النووية، يحيط بهما الغشاء الخلوي. ويكون هذا الغشاء محاطاً أحياناً بجدار خلوي.
تؤثر آليتان رئيسيتان على تطور جينوم بدائيات النواة هما: الطفرات ونقل الجينات الأفقي. يعتبر التكاثر الجنسي الآلية الرئيسية الثالثة في حقيقيات النوى، ولكنه يؤثر أيضًا على البكتيريا. تخيل غن هذا التطور في الكائنات أولية النواة هو ما سوف يجعل المضادات الحيوية بلا قيمة لانها تواجهها وتحاربها وتنتصر عليها بالنهاية.
كما إن المقارنة بين الضار والنافع من هذه الكائنات الاولية وجد إن البكتريا النافعة تكبر حجمها بينما البكتريا الضارة تقلل حجمها لانها تعتمد علي جينات من تتطفل عليه. يال لهذا الكون التطفل أيضا من معايير التطور. إن قوي العالم الذي تحكمه هي أول متطفل بالوجود.
الامر الثالث هو سرعة الاداء والعمل فالمادة الوراثية لبادئات النواه تحتوي علي التتابع الذي يؤدي الوظيفة فقط ويسموه أكسون بينما نواتك أنت تحتوي يا صاحب النواة الحقيقة علي أكسون وظيفي يجاوره أنترون لا يؤدي الوظيفة يستوعب التغير والمتغير والمطفر علاوة علي تسلسل لا عائد منه الانانية. نعم الانانية تسلسل موجود في تتابعاتك الوراثية ربما لم يكشف عن وجودها ولا مغزاها حتي الان.
من الصعب أن نظن أن الانانية عامل من عوامل التطور لهذا الكون لكنها تساعد علي مفهوم البقاء للأصلح في حالة العداء كسلوك للكائنات الحية وفي الخصومة بين فردين أنسانين وفي تنازع علي الميراث. هناك قوة أخري ترد المظالم ربما هي من أرثت قوي التطور التي لا نعرفها حتي الان.
نحن لا ندعو إلي قوة الله بل هي من تفرض نفسها علي هذا الكون الغامض المعقد بالتركيب فحقيقة النواة أو حقيقيات النوى هي مجموعة من الكائنات الحية ذات بنية خلوية معقدة، تتميز بأن المادة الجينية فيها تكون محصورة ضمن النواة المغلفة بغشاء. وتكون عصيانها محاطة بأغشية. تضم حقيقيات النوى: النباتات والحيوانات والفطريات- وهي بشكل عام متعددة الخلايا – إضافة إلى بعض الأنواع المصنفة
تكون جينومات حقيقيات النوى أكبر من بدائيات النوى عمومًا. يبلغ طول جينوم الإشريكية القولونية 4.6 ميغا قاعدة تقريبًا وهذه البكتريا تعيش في أمعائك وتنزل مع بولك وعندما تشربهاتؤدي إلي وباء الكلوليرا أو بنسبة قليلة تؤدي إلي الفشل الكلوي، بينما يكون الجينوم البشري أكبر بكثير بحجم 3.2 جيغا قاعدة تقريبًا.
ستلاحظ هنا إن حجم الجينوم يزداد بزيادة عدد الجينات التي تعبر عن نفسها فكلما ذاد حجم الجينوم هذا يعني إن عدد الجينات التي يتم التعبير عنها كبير بهذا الكائن الحي، والتعبير هذا يعني منتج جيني أي بروتين ، وحجم الجينوم يقاس بواسطة القيمة سي((C وهي قيمة تميل إلي مقدار أختراق أشعة الضوء في وسط متعادل.
يزداد حجم الجينوم عبر آليات التكرار اي أن المادة الوراثية تكرر قطع منها من خلال عائلات تكراررية وهذه العائلات منها العائلات الصغيرة والعائلات الكبيرة ومنها الثابت في مكانه ومنها المتنقل والغرز من خلال تنوعها وتخصيها التركيبي وتعدد الصيغ الصبغية هناك صبغ ثنائية، رباعية ، سداسية تصل أحيانا إلي صبغ عشرة أضعاف وستين ضعف. قد تزيد عملية إعادة التركيب الجيني من حجم الجينوم أو تنقصه. يؤدي الحذف الجيني إلى إنقاص حجم الجينوم.
هذه يبين لك بإن أمساك الرزق وبسطه هو أسلوب داخل المواد الوراثية الخاصه بما تراه عينك وفي نفسك وما يتم تصويره من قريب من خلا قوة تكبير العدسات من خلال تكبير المادة الوراثية بالاضافة من خلال التكرار أو حذفها من خلال النقص. لكن عليك أن تلاحظ أن من يسبب لك الامراض أي نوع يكبر مادته الوراثية علي حسابك كما تم ملاحظته في مسببات الامراض للإنسان.
حجم الجينوم سلوك لجينات تعكس سلوك صاحبها علاوة علي أنها تتغير من كائن لاخر من خلال علم الاحياء التطوري. وقد تم ربط حجم الجينوم بالتنوع أو قوة الانتواع من فترة قصيرة وهو ما يساعد علي المقارنات لنفس النوع ولانواع أخري لنكتشف تغير التسلسل وتغير التعبير الجيني وبالتالي تغير نسيجي متباين داخل الكائن الواحد. ستجد الاتي للمقارنة لنفس النوع يعتمد اختلاف التعبير الجيني على اختلاف تسلسلات تنظيمية قصيرة، وهذا يشير إلى أن حدوث الانتواع لا يتطلب سوى عدد قليل نسبيًا من الطفرات.
أما بالنسبة لاحجمنا بالحياة وتشير النتائج العلمية إلى أن العلاقات بين حجم الجسم العالمي والكتلة الحيوية هي علاقة ثنائية النسق، ولكن عدم اليقين الكبير من حيث الحجم يعني أن هناك حاجة إلى بيانات إضافية لتوضيح ما إذا كانت القيود العالمية على نطاق عالمي أو القوى المحلية هي التي تشكل هذه الأنماط.
كما إنه من الممكن نظريًا لكائن واحد أن يغطي كامل مساحة سطح كوكب بحجم الأرض أو حتى المشتري.و لا يوجد حاليًا أي شكل من أشكال الحياة على الأرض يمكنه القيام بذلك، لكننا لا يمكننا تخيل مثل هذا الشكل من الحياة يهيمن على الكوكب.
ومعظم خصائص مثل هذا الكائن لها نظيرات في الحياة على كوكبنا وهو من خلال حفظ كوكب الارض من خلال حجم جينوم وتقصيره ليكون العداء والتطفل والخداع والكذب هي أساليب حياتية بامتياز تتعلق بقوة التطور علي الارض للحياة لكن هذا ليس مبرر.
الكائنات وحيدة الخلية. يبلغ طول البكتيريا عادة 4-8 ميكرومتر. يبلغ قطر الخميرة عادةً 3-4 ميكرومتر، لكن أكبر خلايا الخميرة يمكن أن يصل حجمها إلى 40 ميكرومتر. يبلغ قطر البويضة البشرية 0.1 ملم. أكبر بكتيريا معروفة هي Thiomargarita namibiensis، والتي يمكن أن يصل قطرها إلى 0.75 ملم، ويمكن رؤيتها بالعين المجردة.
الحوت الأزرق هو أثقل حيوان عاش على الإطلاق. ومع متوسط طول يبلغ 24 مترًا وأكبر عينة مسجلة يبلغ طولها 33 مترًا، فقد قفزنا الآن بمقدار ضعفين من حيث الحجم إلى ما بعد العفن الوحل، لكننا لا نزال أقل بمقدار خمس مرات على الأقل من الأرض. ويُعتقد أن الديناصور A. fragillimus كان أطول (لكنه أقل كتلة) من الحوت الأزرق، لكنه لا يزال ضمن نفس الترتيب من حيث الحجم. بعض النباتات لا تزال أكبر. يمكن أن تنمو شجرة السكويا العملاقة (Sequoiadendrom giganteum) حتى ارتفاع 85 مترًا، لكنها مرة أخرى لا تزال بنفس حجم الحوت الأزرق.
لكن قوي التطور تتعلق أيضا بأن جميع الكائنات الحية تميل غلي أن تعيش في مستعمرات كبيرة للغاية ثم تنفصل من خلا متغير، مطفر أو من خلال حواجز جغراقية تحدث هذا العزل الوراثي وتنشأ من خلاله تراكيب جديده في شكل جينوم أو مادة وراثية جديدة.
مثل هذا الكائنات الحية سيكون محدودًا في مساحة السطح فقط بحجم الكوكب الذي يعيش عليه. ولا يمكن أن يكون بحجم قمر أو كوكب، لأنه كما لاحظ آخرون، (أ) أين يمكن أن يتطور؟ و(ب) سوف يصبح قلبه منصهرًا. لكنني لا أستطيع أن أفهم لماذا لن تكون قادرة على تغطية سطح كوكب كبير مثل، أو حتى أكبر بكثير، من كوكب الأرض.
تسمح تقنيات التسلسل الحديثة للمادة الوراثية بتشريح هذه الأسباب المباشرة، ولكن الجمع بين هذه التقنيات الجديدة مع المزيد من التجارب والأساليب التطورية التقليدية يمكن أن يحدث ثورة في هذا النقاش وربما يحل العديد من هذه الحجج. هنا، هناك طريقة طموحة للمضي قدمًا في أبحاث تباين حجم الجينوم في سياق المناقشات التاريخية والنظريات والأدلة المتناقضة أحيانًا، بالجمع بين تقنيات التسلسل الجديدة والتطورات التحليلية مع مناهج التطور التجريبية التقليدية.
تؤثر التسلسلات الجينومية المسؤولة عن هذا الاختلاف بشكل مباشر على النتائج التطورية المحتملة، وهي أيضًا أهداف للضغوط التطورية المختلفة. على سبيل المثال، يمكن أن يكون لتكرار وحذف المناطق الجينية (كبيرة أو صغيرة) تأثيرات ظاهرية فورية وجذرية، في حين أن توسع أو تقلص الحمض النووي غير المشفر من غير المرجح أن يسبب تأثيرات ظاهرية كارثية.
تظهر أسماك القرش أحجام جينوم كبيرة وغير متجانسة تتراوح من 2.86 إلى 17.05 بيكوغرام. بهدف الحصول على فهم أفضل لأنماط وأسباب تطور حجم جينوم سمك القرش، طبقت أساليب المقارنة التطورية على تقديرات حجم الجينوم المنشورة لـ 71 نوعًا تمثل الأنساب التطورية الرئيسية وتاريخ الحياة والسمات البيئية.
ارتبط حجم الجينوم بشكل إيجابي مع أحجام الخلايا والنواة وسلبيا مع معدل الأيض. كما تجلت القيود الأيضية على زيادة حجم الجينوم في المقاييس المظهرية الأعلى، مع الجينومات الكبيرة المرتبطة بأنماط الحياة البطيئة والمياه البحرية البحتة. علاوة على ذلك، تم أيضًا ربط أحجام الجينوم الكبيرة بأنماط التكاثر غير المشيمية، والتي قد تستلزم تطورات جنينية أقل تطلبًا من الناحية الأيضية. وعلى عكس الأسماك ذات الزعانف الشعاعية، لم يرتبط حجم الجينوم الكبير بالتنوع التصنيفي للطبقات المتضررة ولا بالتنوع الجيني المنخفض.
يُظهر حجم الجينوم في الثدييات والطيور تباينًا طفيفًا بشكل ملحوظ بين الأنواع مقارنة بالأصناف الأخرى. ومع ذلك، كشف تسلسل الجينوم أن العديد من سلالات الثدييات والطيور شهدت معدلات تفاضلية لتراكم العناصر القابلة للانتقال ، والتي من المتوقع أن تسبب تباينًا كبيرًا في حجم الجينوم بين الأنواع.
هناك تباين بين كمية الحمض النووي المكتسبة عن طريق النقل والمفقودة عن طريق الحذف أثناء تطور الثدييات والطيور، مما أدى إلى توازن حجم الجينوم. لاختبار هذا النموذج، بتطوير طرق حسابية لتحديد كمية الحمض النووي المكتسبة عن طريق توسيع العناصر الانتقالية والمفقودة بالحذف على مدار الـ 100 مليون سنة الماضية في سلالات 10 أنواع من الثدييات اليوثيرية و24 نوعًا من الطيور.
إزالة الحمض النووي في كل من الثدييات والطيور قد تمت في الغالب من خلال عمليات حذف قطاعية كبيرة (> 10 كيلو بايت). نموذج “الأكورديون” الموحد لتطور حجم الجينوم في حقيقيات النوى، حيث يكون فقدان الحمض النووي الذي يقاوم توسع العناصر الانتقالية هو المحدد الرئيسي لحجم الجينوم. علاوة على ذلك القوة الأساسية التي تحافظ على الضغط الجيني الأكبر للطيور والخفافيش الطائرة مقارنة بأقاربها غير القادرين على الطيران.
بعد مرور أربعة وعشرون ع عامًا على النشر الأولي للجينوم البشري، ما زلنا لم نعثر على جميع جيناتنا. تبين أن الإجابة أكثر تعقيدًا مما تخيله أي شخص عندما بدأ مشروع الجينوم البشري.
في عام2001 عثر الانسان علي بعض التقديرات يوجد ما بين 30.000 إلى 40.000 جين في الجينوم البشري. وتشير بعض التقديرات السابقة إلى احتمال وجود 100 ألف جينة بشرية أو أكثر.يمكن أن يتكون الإنسان من عدد جينات يبلغ ضعف عدد الجينات الموجودة في الذبابة أو الدودة. هناك 26000 جين في نبات الرشاد. 18000 في الدودة الخيطية؛ 13000 في ذبابة الفاكهة، 6000 في الخميرة، و4000 في ميكروب السل.
تحدث معظم الطفرات عند الذكور.يتعلق الأمر بفارق مزدوج. أحد الأسباب المقترحة هو العدد الأكبر من انقسامات الخلايا في الخط الجرثومي الذكري (الحيوانات المنوية). تم العثور على أكثر من 1.4 مليون من هذه الاختلافات، المعروفة باسم SNPs (تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة). عمومًا، البشر متشابهون وراثيًا بنسبة 99.8%.
أننا لا نستطيع ببساطة تقسيم الجينوم إلى 3% من الأشياء الجيدة (الجينات) و97% من الأشياء غير المرغوب فيها. فقط 483 “هدفًا” موجودًا في الجسم يمثل جميع الأدوية الصيدلانية الموجودة في السوق.
ستوفر أبحاث HGP وSNPs الآلاف من “المداخل” أو الوجهات الإضافية للأدوية والعقاقير الجديدة للعمل عليها. ويجري بالفعل النظر في طرق جديدة لمعالجة الربو ومرض الزهايمر والاكتئاب، وذلك باستخدام أهداف وراثية جديدة. راجع نتائج معهد سنجر.
بالنهاية ستجد إن قوة التطور الحقيقة هي القدرة علي تحسين أنفسنا من خلال المعرفة لما يجاورنا بالحياة لهذا الكون
حفظ الله مصر وأهلها وجيشها اللهم ألهم قوة التطور لشعب مصر وادفعنا إلي التطور دفعا اللهم ألهم الرئيس كل ناصح أمين. كل عام وأنتم بخير
سورة السجدة
“وَبَدَأَ خَلْقَ الْإِنسَانِ مِن طِينٍ (7) ثُمَّ جَعَلَ نَسْلَهُ مِن سُلَالَةٍ مِّن مَّاءٍ مَّهِينٍ (
ثُمَّ سَوَّاهُ وَنَفَخَ فِيهِ مِن رُّوحِهِ ۖ وَجَعَلَ لَكُمُ السَّمْعَ وَالْأَبْصَارَ وَالْأَفْئِدَةَ ۚ قَلِيلًا مَّا تَشْكُرُونَ (9))
ثُمَّ سَوَّاهُ وَنَفَخَ فِيهِ مِن رُّوحِهِ ۖ وَجَعَلَ لَكُمُ السَّمْعَ وَالْأَبْصَارَ وَالْأَفْئِدَةَ ۚ قَلِيلًا مَّا تَشْكُرُونَ (9))
