تغییر سریع محیط اجازه تثبیت جهش‌های ژنتیکی را نمی‌دهد!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا – مطالعات دهه‌های گذشته بر این باور بودند که بیشتر تغییرات ژنتیکی در فرایند تکامل خنثی هستند؛ به این معنا که این جهش‌ها نه مفید و نه مضر بوده و بدون تاثیر خاصی از مسیر انتخاب طبیعی عبور می‌کنند.

این دیدگاه که به نظریه بی‌طرفی مولکولی معروف است، بیش از ۶۰ سال به‌عنوان یک اصل بنیادین در زیست‌شناسی تکاملی پذیرفته شده بود، اما پژوهشگران دانشگاه میشیگان به سرپرستی جیانژى ژانگ این باور دیرینه را به چالش کشیده‌اند. آنها دریافتند که جهش‌های سودمند در واقع بسیار بیشتر از آن چیزی هستند که نظریه بی‌طرفی پیش‌بینی می‌کند. با این حال نرخ تثبیت این جهش‌ها در جمعیت‌ها پایین‌تر از میزان مورد انتظار است.

به گفته ژانگ یکی از دلایل این تناقض، تغییرات محیطی است. جهشی که در یک محیط خاص مفید است، ممکن است با تغییر شرایط محیطی به جهشی مضر تبدیل شود و قبل از اینکه فرصت تثبیت در جمعیت را پیدا کند حذف شود. این یافته‌ها نشان می‌دهد که جمعیت‌های طبیعی هرگز به‌طور کامل با محیط خود سازگار نمی‌شوند، زیرا محیط‌ها به سرعت تغییر می‌کنند و جمعیت‌ها همواره در حال دنبال کردن محیط هستند.

به گزارش sciencedaily، ژانگ و تیمش نظریه جدیدی با عنوان ردیابی تطبیقی با اثرات مخالف‌خوانی ارائه کردند که نشان می‌دهد سطح سازگاری گونه‌ها با محیط تا حد زیادی وابسته به تغییرات سریع محیط است و هیچ جمعیتی نمی‌تواند کاملاً با محیط خود تطبیق یابد.

وی این نکته را به انسان‌ها نیز تعمیم می‌دهد و می‌گوید: ژن‌های ما ممکن است برای محیط کنونی بهینه نباشند، زیرا در طول تاریخ با محیط‌های بسیار متفاوتی مواجه بوده‌ایم.

برای بررسی دقیق‌تر این موضوع، محققان داده‌های گسترده‌ای از آزمایش‌های جهش‌زایی عمیق در ارگانیسم‌های مدل مانند مخمر و باکتری E. coli را تحلیل کردند. در این آزمایش‌ها جهش‌های متعددی در ژن‌های مشخص ایجاد و اثر آنها بر رشد و سازگاری ارگانیسم‌ها اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد بیش از ۱ درصد جهش‌ها سودمند هستند؛ رقمی بسیار بالاتر از آنچه نظریه بی‌طرفی پیش‌بینی می‌کند.

با این حال هنگامی که محققان دو گروه از مخمر‌ها را در شرایط مختلف محیطی آزمایش کردند، مشخص شد که در محیط‌های تغییرپذیر، جهش‌های سودمند فرصت تثبیت پیدا نمی‌کنند و ممکن است با تغییر محیط به جهش مضر تبدیل شوند. گروهی که در محیط ثابت تکامل یافت، جهش‌های سودمند بیشتری تثبیت کردند، اما در محیط متغیر این جهش‌ها پیش از تثبیت از بین رفتند.

ژانگ تاکید می‌کند که این یافته‌ها تاکنون در ارگانیسم‌های تک‌سلولی به دست آمده و بررسی مشابه در موجودات چندسلولی از جمله انسان‌ها می‌تواند نشان دهد آیا این الگو در آنها نیز صادق است یا خیر. تحقیقات بعدی این گروه به دنبال درک دقیق‌تر دلیل طولانی بودن فرآیند سازگاری کامل ارگانیسم‌ها با محیط ثابت است.