DNA تاريك؛ ژن‌هاي مخفي نگرش ما به تكامل را تغيير خواهند داد

فناوري توالي دي‌ان‌اي به دانشمندان كمك مي‌كند به سوالات چندصد ساله‌ي بشر در مورد حيوانات پاسخ دهند. ما با نقشه‌برداري ژنوم حيوان‌ها، به درك بهتري در مورد گردن دراز زرافه و طول زياد مارها رسيديم. توالي‌يابي ژنوم به ما كمك مي‌كند تا دي‌ان‌اي حيوانات مختلف را مطالعه و مقايسه كرده و دريابيم كه چگونه هر يك به طرز منحصر به فردي تكامل يافته‌اند.

پژوهشگران در حال توالي‌يابي ژنوم گونه‌اي از موش‌هاي صحرايي بودند كه در بيابان‌ها زندگي مي‌كنند. آن‌ها مي‌خواستند ژن‌هاي مربوط به توليد انسولين در اين گونه را مطالعه كرده و علت حساس بودن اين گونه به ديابت نوع ۲ را تشخيص دهند. اينجا بود كه آن‌ها با پديده‌ي دي‌ان‌اي تاريك روبه‌رو شدند. گروه پژوهشي به دنبال ژن Pdx1، ژن كنترل كننده ترشح انسولين بودند؛ اما اين ژن و ۸۷ ژن اطراف آن غايب بودند. برخي از اين ژن‌هاي گمشده براي حيات ضروري هستند و بدون آن‌ها حيوان نمي‌تواند به زندگي خود ادامه دهد. پرسش اين است كه آن‌ها كجا هستند؟

نخستين سرنخ به دست آمده به ماده‌ي شيميايي موجود در بافت‌هاي بدن موش اشاره داشت كه توسط ژن‌هاي گمشده ساخته مي‌شود .تنها در صورتي كه ژن‌هاي موردانديشه متخصصين در ژنوم موجود باشند، ماده‌ي شيميايي موردانديشه متخصصين مي‌تواند توليد شود؛ بنابراين مي‌توانيم بگوييم آنها واقعاً گم نشده بوده‌اند؛ بلكه پنهان از ديد ما پنهان بوده‌اند.

توالي دي‌ان‌اي اين ژنها در مولكول‌هاي C و G، دو مولكول بنيادي از چهار مولكولي كه دي‌ان‌اي را مي‌سازند، بسيار غني است.

مي‌دانيم كه توالي‌هاي غني CG براي بعضي از فناوري‌هاي توالي‌يابي دي‌ان‌اي، اشكال ايجاد مي‌كنند. بنابراين امكان دارد ژن‌هايي كه ما به دنبال آنها هستيم غير قابل تشخيص باشند تا اينكه گم شده باشد به همين دليل ما توالي پنهان را دي‌ان‌اي تاريك ناميديم. اين نامگذاري با توجه به ماده‌ي تاريك صورت گرفت؛ ماده اي كه تصور مي‌كنيم ۲۵ درصد از جهان را تشكيل مي‌دهد، اما نمي‌توانيم آن را تشخيص دهيم.

پژوهشگران با مطالعه بيشتر ژنوم موش صحرايي دريافتند كه بخشي از آن جهش بيشتري نسبت به ژنوم ديگر جوندگان دارد.

همه‌ي ژن‌هاي درگير در اين جهش، دي‌ان‌اي CG بسيار غني‌اي دارند و تا حدي جهش يافته‌اند كه با روش‌هاي معمول قابل شناسايي نيستند. جهش‌هاي زياد، معمولا كاركرد ژن را از بين مي‌برند؛ با اين حال ژن‌هاي موش صحرايي نقش خود را علي‌رغم تغيير بسيار زياد توالي دي‌ان‌اي ايفا مي‌كنند. اين وظيفه دشواري براي ژن‌ها است.

گونه‌اي از دي‌ان‌اي تاريك اخيرا در پرندگان پيدا شده است. پژوهشگران دريافتند كه ۲۷۴ ژن از توالي ژنوم پرنده مفقود شده‌اند. اين ژن‌ها، شامل ژن لپتين، هورمون مسئول تنظيم انرژي، هم مي‌شود كه دانشمندان سال‌ها است نتوانسته‌اند آن را پيدا كنند.

در اين مورد هم، اين ژن‌ها محتواي CG زيادي داشته و فراورده‌هاي آن‌ها در بافت بدن پرنده قابل تشخيص بود.

بسياري از تعريف‌هاي ذكر شده در جزوه رايگان‌هاي مرجع، تكامل را در دو مرحله در انديشه متخصصين مي‌گيرند: جهش ايجاد شده توسط انتخاب طبيعي. جهش دي‌ان‌اي پديده‌اي معمول و فرايندي دنباله‌دار است و به‌طور تصادفي رخ مي‌دهد. انتخاب طبيعي مشخص مي‌كند كه كدام جهش‌ها حفظ و كدام يك حذف شوند. معمولا اين انتخاب براساس موفقيت بيشتر در توليد مثل ارزيابي مي‌شود.

به‌طور خلاصه اختصار، جهش در دي‌ان‌اي يك ارگانيزم تغيير ايجاد مي‌كند؛ انتخاب طبيعي در مورد حفظ يا حذف آن تصميم مي‌گيرد و بدين ترتيب جهت تكامل تعيين مي‌شود.

احتمال جهش ژن‌ها در مناطق مشخصي از ژنوم بيشتر است. اين امر به اين معنا است كه مكانيزم دست كم گرفته شده، مي‌تواند بر جهت تكامل تاثير بگذارد و انتخاب طبيعي تنها نيروي پيش برنده‌ي تكامل نيست.

تاكنون، دي‌ان‌اي تاريك در دو گونه‌ي متفاوت و مجزا از حيوانات ديده شده است. اما هنوز گستردگي آن مشخص نيست. آيا ژنوم همه‌ي حيوانات، دي‌ان‌اي تاريك دارد و اگر نه، چه چيز موش صحرايي و پرندگان را اينقدر خاص كرده است؟

هيجان انگيزترين معما اين است كه دي‌ان‌اي تاريك چه تاثيري بر تكامل حيوانات گذاشته است؟

در مثال موش صحرايي، نقطه‌ي جهش ممكن است حيوان را براي زندگي در صحرا سازگارتر كرده باشد. از سوي ديگر، جهش ممكن است آنقدر سريع رخ داده باشد كه انتخاب طبيعي نتوانسته باشد هرچيزي مضري را حذف كند.

اين امر به اين معنا است كه جهش‌هاي مضر ممكن است نگذارند موش صحرايي در خارج از محيط بياباني خود، امكان بقا داشته باشد.

كشف چنين پديده‌ي عجيبي سوال‌هايي در مورد چگونگي تكامل ژن‌ها و آنچه كه ممكن است از توالي ژن‌ها حذف شده باشد، ايجاد مي‌كند. شايد نياز است كه بار ديگر به عقب بازگرديم و نگاهي دقيق‌تر داشته باشيم.