آنچه ژنوم مخمر درخصوص تکامل کروموزوم به ما می‌آموزد

ماهیت رمزآمیز کروموزوم‌ها

در موجوداتی که دارای هسته یاخته‌ای هستند، محتوای ژنتیک به صورت واحدهای مجزایی به نام کروموزوم (یا فام‌تَن) بسته‌بندی شده‌اند. مدت‌ها پیش از کشف مولکول حامل اطلاعات ژنتیک، یعنی دی‌ان‌ای (سرواژه دئوکسی ریبونوکلئیک اسید)، کروموزوم‌ها کشف شده‌ بودند. زیرا ابعاد این ساختارها چنان است که می‌توان با رنگ‌آمیزی یاخته، آنها را زیر میکروسکوپ مطالعه کرد. تعداد کروموزوم‌ها در جانداران مختلف متفاوت است؛ برای مثال انسان ۴۶ کروموزوم داشته، در حالی که گونه‌ای از مخمرها مثل (Saccharomyces cerevisiae) ۱۶ کروموزوم را در خود جای داده است. اما اهمیت تعداد این ساختارها در چیست؟

کد خبر: ۱۱۶۲۰۰۴

اگر با رویکردی غیرتکاملی به موجودات زنده بنگریم، شاید تصور کنیم تعداد این چنین ساختارهایی نباید بر حسب تصادف در گونه‌های مختلف تغییر کند. تناقض دیگری نیز به چنین تصوری دامن می‌زند: تعداد ژن‌های موجود در گونه‌های مختلف رابطه‌ای با پیچیدگی ظاهری این موجودات ندارد. ژن در اینجا به معنای واحدهایی از جنس دی‌ان‌ای در درون ژنوم یک موجود زنده است که یک پروتئین را رمزگذاری می‌کنند؛ تقریبا تمام فرآیندهای زیستی نیازمند وجود پروتئین است؛ پس می‌توان رُخنِمون یک جاندار را حاصل همین پروتئین‌ها دانست. برای مثال در حالی که ژنوم انسان حدود ۲۲هزار ژن رمزگذارنده پروتئین را در خود جای می‌دهد، انگور 30 هزار ژن رمزگذارنده دارد. برخی برای توضیح این مساله نوعی عملکرد زیستی را برای بخش ظاهرا بی‌نمود ژنوم متصور می‌شوند. از نظر این دسته از پژوهشگران (که غالبا در حوزه تکامل تحقیق و پژوهش نکرده‌اند)، «ماده تاریکی» در درون ژنوم وجود دارد که هنوز عملکردش هویدا نشده‌ است.

می‌توان تصور کرد تعداد کروموزوم‌ها نقشی زیستی را بازی می‌کند: برای مثال، همانند بخش‌های مختلف حافظه رایانه، هر کروموزوم آدرسی است که سامانه‌های تنظیمی ژنتیک از آن برای یافتن و خاموش و روشن کردن ژن‌های مختلف در درون ژنوم سود می‌برند. اگر تمامی فایل‌های یک نرم‌افزار را از مکان آن به جایی دیگر انتقال دهید و سپس سعی در اجرای آن نرم‌افزار کنید درمی‌یابید با این جابه‌جایی ساده، تمام آدرس‌های حفظ شده در سیستم عامل برآشفته‌اند و دیگر امکان اجرای آن نرم‌افزار وجود ندارد. اگر تعداد کروموزوم‌ها را نیز کم و زیاد کنیم باید چنین مشکلی برای سامانه تنظیمی پیچیده فرضی ما پیش بیاید.

در آگوست امسال، دو گروه، یکی از ایالات متحده و دیگری از چین، نتایج خود را در زمینه تغییر اندازه ژنوم مخمر منتشر کردند. گروه چینی تمام ۱۶ کروموزوم مخمر را به هم چسباند و یک کروموزوم پدید آورد و گروه دیگر ۱۶ کروموزوم را صرفا به دو کروموزوم تقلیل داد! چنین تغییر سترگی در تعداد کروموزوم مسلما باید تنظیم بیان ژن و بسیاری از فرآیندهای تنظیمی دیگر را در مخمر مختل کند، اما در عمل مخمرهای دارای یک یا دو کروموزوم بدون مشکل خاصی به زندگی ادامه دادند! پژوهش بیشتر در این باب ‌علت وجود بیش از یک کروموزوم‌ در تقریبا تمامی موجودات دارای هسته (یوکاریوت‌ها) را مشخص خواهد کرد؛ اما تا همین جا نیز این پژوهش نشان می‌دهد ساخته‌های شکل‌ گرفته در طبیعت در جریان فرآیند تکامل چقدر با مصنوعات ساخته دست بشر تفاوت دارند.