خبرگزاری آریا-محققان آکادمی علوم چین (CAS) ادعا میکنند که روش جدیدی برای همجوشی قابل برنامهریزی کروموزوم یافتهاند که موشهایی را با تغییرات ژنتیکی «که در مقیاس تکاملی میلیونساله اتفاق میافتد» در آزمایشگاه با موفقیت تولید میکند.
به گزارش خبرگزاری آریا، این یافتهها میتواند روشن کند که چگونه بازآراییهای کروموزومی - پکیجهای مرتب ژنهای سازمانیافته ارائه شده به تعداد مساوی توسط هر یک از والدین که صفات را برای تولید فرزندان تراز و مبادله یا ترکیب میکنند - بر تکامل تأثیر میگذارند.
لی ژیکون، محقق مؤسسه جانورشناسی CAS گفت: موش خانگی آزمایشگاهی یک کاریوتایپ استاندارد (تصویر کامل کروموزومهای یک موجود زنده) 40 کروموزومی را پس از بیش از 100 سال پرورش مصنوعی حفظ کرده است.
لی، نویسنده اول این مطالعه افزود: "با این حال، در مقیاسهای زمانی طولانی تر، تغییرات کاریوتیپ ناشی از بازآرایی کروموزومها رایج است. جوندگان 3.2 تا 3.5 بازآرایی در هر میلیون سال دارند، در حالی که نخستیها 1.6 بازآرایی در هر میلیون سال دارند. "
این موش که به نام شیائو ژو یا «بامبوی کوچک» شناخته میشود، اولین پستاندار جهان با ژنهای کاملاً برنامهریزیشده بود.
این مطالعه ادعا میکندکه بانشان دادن اینکه مهندسی درسطح کروموزومی در پستانداران امکانپذیر است و با اشتقاق مؤثر یک موش خانگی آزمایشگاهی با کاریوتایپ جدید و پایدار، بینش مهمی در مورد اینکه چگونه بازآراییهای کروموزومی ممکن است بر تکامل تأثیر بگذارد، ارائه کرده است.
به گفته لی، چنین تغییرات کوچکی میتواند تأثیر زیادی داشته باشد. انسان و گوریل با 1.6 تغییر در پستانداران از هم جدا میشوند. گوریلها دو کروموزوم مجزا دارند، در حالی که انسانها دو کروموزوم همجوش شده دارند و جابه جایی بین کروموزومهای اجدادی انسانها منجر به دو کروموزوم مجزا در گوریلها میشود.
بهصورت جداگانه، همجوشیها یا جابهجاییها میتواند منجر به از دست رفتن یا کروموزومهای اضافی و همچنین بیماریهایی مانند لوسمی دوران کودکی شود.
در حالی که پایداری کروموزومها برای درک اینکه چگونه چیزها در مقیاس زمانی کوتاه کار میکنند مفید است، لی معتقد است که توانایی مهندسی تغییرات میتواند درک ژنتیکی را در طول هزاران سال، از جمله نحوه اصلاح کروموزومهای نامتناسب یا بدشکل، نشان دهد.
اگرچه تلاشها برای انتقال این تکنیکها به پستانداران موفقیتآمیز نبود، محققان دیگر با موفقیت کروموزومها را در مخمر مهندسی کردند.
وانگ لیبین، نویسنده اول این مطالعه و محقق CAS و موسسه پکن، گفت: «نقش گذاری ژنومی اغلب از بین میرود، به این معنی که اطلاعات مربوط به اینکه کدام ژنها باید فعال باشند، در سلولهای بنیادی جنینی هاپلوئید ناپدید میشوند، کهپرتوانیومهندسیژنتیکآنها را برای توسعه سلولهای بنیادی و پزشکی بازساختی محدود میکند.
"ما اخیراً کشف کردهایم که با حذف سه ناحیه نقش گذاری شده، میتوانیم یک الگوی نقش گذاری پایدار مشابه اسپرم را در سلولها ایجاد کنیم. "
دو دسته کروموزوم در سلولهای دیپلوئید وجود دارد که ژنتیک ارگانیسم حاصل را مشخص میکند. ورای این دستههای کروموزومی، الگویی در میزان فعالیت و فشردگی نواحی مختلف ژنوم وجود دارد که به عنوان نقش گذاری ژنومی شناخته میشود و زمانی اتفاق میافتد که یک ژن غالب فعال و یک ژن مغلوب غیر فعال علامت گذاری شود.
این فرآیند را میتوان به صورت علمی دستکاری کرد، اما تلاشهای قبلی در سلولهای پستانداران نتوانسته است به اطلاعات منجر شود.
وانگ توضیح میدهد که این فرآیند مستلزم استخراج سلولهای بنیادی از جنینهای بارور نشده موش است، به این معنی است که این سلولهافقط یک مجموعه کروموزوم دانشمندان چینی ادعا کردند که بر روی نوعی موش با 19 جفت کروموزومی، یک جفت کمتر از حد معمول در این گونه، مهندسی ژنتیک انجام دادند که بخشی از این تغییرات ژنتیکی میتواند به فرزندان منتقل شود.
وانگ گفت: «تشکیل اولیه و تمایز سلولهای بنیادی کمترین تأثیر را پذیرفتند؛ با این حال، کاریوتیپهایی با کروموزومهای 1 و 2 ترکیبشده منجر به توقف رشد موش شدند.»
بنا بر مطلب منتشره در تارنمای ستاد توسعه علوم و فناوری های سلول های بنیادی کروموزوم همجوش شده کوچکتر متشکل از کروموزومهای 4 و 5 با موفقیت به فرزندان منتقل شد.
به گفته وانگ، محققان دریافتند که باروری ضعیف ناشی از یک ناهنجاری در نحوه جدا شدن کروموزومها پس از همترازی است.
به گفته وی، این یافته اهمیت بازآرایی کروموزومی را در ایجاد جداسازی تولیدمثلی، که یک شاخص تکاملی حیاتی از ظهور گونههای جدید است، ثابت کرد.