וִידֵאוֹ: ה- RNA של "זבל" אולי שיחק תפקיד באבולוציה של חוליות
2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
מחקר חדש אומר כי קטעים זעירים של RNA התפתחו יחד עם בעלי חוליות, ככל הנראה שמספרים את המורכבות של האורגניזמים החדשים.
חומר גנטי שנפסל פעם כ"זבל "בלבד עשוי להיות אחראי להתפתחותם של חסרי חוליות פשוטים לאורגניזמים מורכבים יותר עם עמוד שדרה ספורטיבי, כך עולה ממחקר חדש.
קטעים זעירים מהגנום המכונה מיקרו-רנ"א נחשבו זה מכבר כסרב גנומי מכיוון שהם הועתקו ממה שמכונה "דנ"א זבל", חלקים בגנום שאינם נושאים מידע לייצור חלבונים האחראים לתפקודים תאיים שונים. עם זאת, הוכחות נבנו מאז 1993 כי מיקרו-רנ"א אינו אלא חוטר גנטי. להפך, מדענים אומרים כי למעשה הוא ממלא תפקיד מכריע בהפעלה או כיבוי של גנים המקודדים חלבונים ובוויסות כמות החלבון אותם גנים מייצרים.
כעת, חוקרים ממכללת דרטמות 'בהנובר, NH ואוניברסיטת בריסטול באנגליה מדווחים בפרוצדורות של האקדמיה הלאומית למדעים בארה"ב כי מקטעים גנטיים זעירים אלה יכולים להיות אחראים להתפתחותם של בעלי חיים עם עמוד שדרה, ומציינים כי הם מצאו עודף של מיקרו-רנ"א בגנום של בעלי החוליות הקדומים ביותר, כגון מנורות (דגים ללא לסת), בהשוואה לחסרי חוליות כמו שפריצות ים.
"יש עליה דרמטית זו במיקרו-רנ"א שתוקנו בגנום של בעלי חוליות ולעתים נדירות אבדו באופן משני", אומר מחבר המחקר, קווין פיטרסון, פרופסור חבר למדעים ביולוגיים בדרטמות '. "אם לאדם יש מיקרו-רנאה שנמצא גם בדגי זברה, אנו [בדרך כלל] מוצאים אותו במלפרי, אך איננו מוצאים אותו בשום חסר חוליות," רומז כי אותה פיסת חומר גנטי היא ייחודית לחולייתנים.
פיטרסון אומר כי מדענים האמינו בעבר שהקפיצה במורכבות מחסרי חוליות לחולייתנים נבעה מאירועי שכפול גנום, במהלכם נוצרו שטחים גדולים של חומר גנטי חדש (על ידי מנגנון לא ידוע כלשהו) שהשתנו באקראי והתפתחו בסופו של דבר למין חדש. בשנת 2005 כמה חוקרים האמינו כי הם גילו עדויות משכנעות לכך ששניים מאירועי הכפילות כביכול אלה התרחשו כאשר הם השוו את הגנום של בעלי החוליות לאלה של שפריצות הים, ובין שושלות חוליות: דגים גרמיים (דגי ריאה ומרלין כחול אטלנטי). וכרישים.
אולם פרויקט הגנום האנושי, שהושלם בשנת 2003, היכה חורים בתיאוריה שלהם. הסיבה: אם היו שני אירועי כפילות, מדענים היו מצפים כי בעלי החוליות שהתקבלו יהיו בעלי פי ארבעה גנים מקודמיהם חסרי השדרה. עם זאת, בין היתר שנחשף על ידי פרויקט הגנום, היה כי לבני אדם יש בין 20,000 ל -25,000 גנים, שזה פחות מפי שניים מהמספר שנישא על ידי זבובי פירות בלבד.
"בהתחשב בכך שרוב הגנים [מאירועי שכפול הגנום] אבדו", אומר פיטרסון, "חשבנו אולי שזה הרינג אדום בחשיבה על מקור המורכבות של החוליות." אז פיטרסון ועמיתיו במקום הפנו את המיקוד שלהם ל- microRNA.
החל מיונקים, כמו בני אדם ועכברים, הצוות עבד לאחור לאורך זמן בסריקת גנום אחר מיקרו-רנ"א שזוהה על ידי צורת סיכת השיער האופיינית ואורכו 21 עד 23 נוקלאוטיד (יחידה מבנית). החוקרים השוו בין הגנום של כריש, מנורה ושפריץ ים ומצאו הרבה יותר מיקרו-רנ"א במנורות מאשר בהזרקות ים. (כרישים, כמובן, מורכבים יותר ממנורות השמש, ובכך היו להם גם יותר מיקרו-ארנה מאשר השפריצים הנמוכים.) מעניין יותר, הרחבה זו של מיקרו-רנא מהזריקת הים אל המנורה קודמת לאירועי שכפול הגנום שחשבו שיצרו בעלי חוליות.
המדענים גילו גם כי רוב המיקרו-רנ"א החדש התרכז סביב גנים האחראים להתפתחות איברים ייחודיים לחולייתנים, כמו הכבד, הלבלב והמוח, אומר המחבר המשותף פיליפ דונוג ', מרצה בכיר במחלקה למדעי כדור הארץ באוניברסיטת בריסטול.. "לכן," הוא מוסיף, "מקורם של בעלי חוליות ומקורם של הגנים הללו אינו מקרי.".
פיטר שטדלר, פרופסור לביואינפורמטיקה באוניברסיטת לייפציג בגרמניה, סבור כי סביר להניח שמיקרו-רנ"א, בהתחשב בתפקידם הידוע בוויסות גנים, יכולים להיות אחראים לשינויים המורכבים שהתרחשו בין חסרי חוליות וחולייתנים. עם זאת, הוא לא בטוח שהם פעלו לבד. "הייתי נרתע להסתמך אך ורק על פילוגניות גנטיות של מספר קטן של מיקרו-רנ"א, בהתחשב בכך שעדיין אין מידע מוחלט על העיתוי היחסי של פיצול הלמפרי – גנאתוסטום [בעלי חוליות עם לסתות] ושני סיבובי הגנום הספציפי לחולייתנים. כפילויות, "הוא אומר. "עם זמינותם של יותר גנומים לאקורדות הבסיס [פרוטו-חולייתנים, כמו השפריץ של הים], יהיה מעניין מאוד להבהיר בפירוט את יחסי הגומלין של כפילויות גנום, חידושים בחלבונים ומבנה מחדש של מלאי ה- microRNA.".