شناسایی جهش ژنتیکی شگفت انگیز در گیاهان

گل کلرادو آبی کلمبین در نتیجه یک جهش ژنتیکی (سمت چپ) اینقدر تغییر کرده که در مقایسه با نوع وحشی می تواند حتی یک گیاه شناس را در نگاه اول به اشتباه بیاندازد.

به گزارش سیناپرس، تکامل به کندی اتفاق می افتد. تغییرات کوچک و جهش های ژنتیک به مرور زمان روی هم تجمیع شده تا در نهایت فرزندان یک گونه کمتر و کمتر به اجدادشان شباهت پیدا کنند.

گونه ‌ای جدید با درجه ‌هایی ظهور می ‌کند که با زنجیره‌ ای بی ‌پایان از تغییرات جزئی در طول هزاران یا میلیون‌ها سال به هم مرتبط شده ‌اند. این اتفاق چیزی نیست که بتوان در پی یک نسل متوجه آن شد یا حتی چیزی نیست که احتمالاً در طول زندگی انسان مشاهده کنید.
گاهی اوقات، اگر همه چیز درست پیش برود، تکامل می تواند به سرعت اتفاق بیفتد. درست جلوی چشمان ما این وضعیت با یک گل در پارک رینولد، کلرادو شکل گرفته است. زکری کابین (Zachary Cabin) و اسکات هاجز (Scott Hodges) هر دو از دپارتمان اکولوژی، تکامل، و زیست ‌شناسی دانشگاه کالیفرنیا، حادثه ‌ای را توصیف کردند که به نظر می ‌رسد شروع سریع تکامل در کلمبین‌های کلرادو باشد.

کلمبین های کلرادو گل هایی با رنگ های روشن هستند که به خاطر گلبرگ ها و خارهای شهد خود شناخته می شوند. در واقع، این ویژگی‌ها آنقدر برای کلمبین بودن اهمیت دارند که اغلب به عنوان یک ویژگی تعیین کننده این گونه در نظر گرفته می ‌شوند. به همین دلیل است که یافتن یک جمعیت جهش یافته در این میان بسیار شگفت آور بود که گلبرگ ها و خارهای شهد خود را از دست داده بودند. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل ژنتیکی گیاهان نشان می دهد که این تغییر نتیجه یک جهش در یک ژن است.
کابین در این باره گفت: برای اینکه یک ژن چنین تغییر بزرگی ایجاد کند، باید ژنی باشد که در مراحل اولیه رشد اندام را تحت تأثیر قرار دهد. یک تغییر واقعا کوچک می تواند اثر تصاعدی عظیمی داشته باشد.

به گزارش سیناپرس، ژن مورد نظر به نام APETALA3-3 شناخته می شود و به دلیل نقشی که در رشد گل دارد، می تواند تأثیر قابل توجهی بر ظاهر و شکل کلمبین ها داشته باشد. APETALA3-3 یک عامل کد ژنتیکی است که مسئول روشن و خاموش کردن ژن های دیگر است.
در گل‌ها، گلبرگ‌ها و خارهای شهد یک ساختار کامل اندام بوده و رشد آن اندام با یک تغییر ژنتیکی در اوایل رشد گیاه آغاز می ‌شود. جهش مشاهده شده در این جمعیت گل آن کلید را خاموش می کند.

هاجز در ادامه گفت: وظیفه یک کد ژنتیکی روشن یا خاموش کردن ژن های دیگر است و به این ترتیب اثر تصاعدی بزرگی دارد. این اتفاق یک دسته کامل از ژن های دیگر را کنترل می کند و برخی از آن ژن ها ممکن است ژن های دیگر را نیز کنترل کنند. بنابراین، با تغییر یک ژن کلیدی در مرحله رشد، زمانی که یک اندام در حال شکل گرفتن است، این اثر واقعاً بزرگ را دریافت می کنید.

این نوع تغییرات ژنتیکی به عنوان یک جهش هومئوتیک شناخته می شود و وجود آنها در گیاهان و جانوران از دیرباز شناخته شده است. با این حال، اغلب اوقات، تغییرات شدید در شکل گیری اندام ها منجر به تغییرات مورفولوژیکی مضر یا کشنده می شود. به عنوان مثال، جهش مشابهی در مگس ها منجر به رشد پاها از سر به جای آنتن ها می شود. به طور کلی، وقتی اعضای بدن در جایی که قرار نیست رشد کنند، برای بقای فرد خوب پیش نمی ‌رود.

در مورد کلمبین ها، این جهش حداقل ۱۲۰ سال است که شناخته شده است. اکنون، این جهش در حدود یک چهارم گل های واقع در این منطقه خاص را شامل شده است که نشان می دهد اتفاقی عمیق تر در حال وقوع است.

به گزارش سیناپرس،به طور معمول، تغییرات در تشکیل گلبرگ یا شهد ناشی از فعل و انفعالات گرده افشان است. با کمال تعجب، این تغییرات هیچ ترجیحی در بین زنبورها یا پرندگان شهد خوار به وجود نیاورده است.

کابین در این باره گفت: به نظر نمی رسد کرم های ابریشم تحت تاثیر این تغییرات ظاهری قرار گیرند، اما شته ها و گوزن ها واقعا نوع وحشی گیاه را ترجیح می دهند.
در این مورد، فقدان گلبرگ و شهد خار باعث می ‌شود که گل‌ها برای برخی از مصرف ‌کنندگان اولیه‌ شان کمتر اشتها برانگیز شوند و این اتفاق منجر به خوردن گل ها در اوایل مرحله گلدهی قبل از اینکه فرصتی برای گرده افشانی داشته باشند، اتفاق می ‌افتد.
به گزارش سیناپرس، این ملاحظات شواهد کاملاً محکمی را ارائه می دهد که گاهی اوقات انتخاب طبیعی، از طریق ترکیبی از جهش های تصادفی و فشارهای طبیعی، توطئه می کند تا ارگانیسمی تولید کند که از نسلی به نسل دیگر به شدت متفاوت است.
شرح کامل این پژوهش و یافته های حاصل از آن در آخرین شماره مجله تخصی Current Biology منتشر شده و در دسترس علاقه مندان قرار دارد.
مترجم: کاظم فلاحی پناه