آیا تا به حال فکر کردهاید که چگونه حیاتیترین ماشینآلات حیات بدون از کار افتادن، سازگار شده و تکامل مییابند؟ در قلب تقسیم سلولی، یک پارادوکس شگفتانگیز وجود دارد که دانشمندان مدتها در پی درک آن بودهاند و مطالعهای جدید روی مخمر، نوری باورنکردنی بر این موضوع میتاباند. 🧐
در طول میتوز، برای اینکه یک سلول به درستی تقسیم شود، کروموزومهای آن باید با دقت از هم جدا شوند. این وظیفه حیاتی به تعامل بین دو جزء کلیدی بستگی دارد: سانترومر، ناحیهای خاص روی DNA یک کروموزوم، و کینتوکور، یک ماشین پروتئینی پیچیده که به سانترومر متصل شده و کروموزوم را به خانه جدیدش میکشد.
معما اینجاست: مجموعه پروتئینی کینتوکور در بین گونهها به طرز چشمگیری حفاظتشده است، به این معنی که در طول بازههای زمانی تکاملی وسیع، تغییر بسیار کمی کرده است. در مقابل، توالیهای DNA سانترومر جزو سریعترین مناطق در حال تکامل در کل ژنوم هستند. چگونه یک ماشین پایدار و کند-تکامل میتواند به طور مداوم به هدفی که به سرعت در حال تغییر است متصل شود؟ این مانند داشتن کلیدی است که قرنها تغییر نکرده، اما باید قفلی را باز کند که دائماً در حال طراحی مجدد است.
برای حل این معما، محققان سفری حماسی را در طول زمان تکاملی آغاز کردند. آنها هزاران سانترومر را در دو کلاد اصلی قارچی، شامل بیش از ۲۵۰۰ ایزوله مخمر طبیعی و نماینده بیش از یک میلیارد سال تکامل، شناسایی و ردیابی کردند. این مجموعه داده عظیم به آنها اجازه داد تا الگوهای تکامل سانترومر را با جزئیاتی بیسابقه مشاهده کنند.
یافتهها از یک رقص همتکاملی زیبا پرده برمیدارند. این مطالعه نشان میدهد که سانترومرهای کاملاً جدید به طور ناگهانی ظاهر نمیشوند. در عوض، آنها به تدریج پدیدار شده و گسترش مییابند. این فرآیند با تغییرات ژنتیکی تصادفی (رانش) آغاز میشود که انواع جدیدی از سانترومرها را ایجاد میکند. سپس، انتخاب طبیعی وارد عمل شده و نسخههایی را که بهترین عملکرد را دارند، ترجیح میدهد.
اما چه چیزی تعیین میکند که کدام یک «بهترین عملکرد» را دارند؟ اینجاست که کینتوکور نقش شگفتانگیز خود را ایفا میکند. اگرچه کینتوکور به کندی تکامل مییابد، اما به عنوان یک فیلتر قدرتمند عمل میکند. این ساختار به طور موثر انواع جدید سانترومر را آزمایش کرده و تنها آنهایی را تحمل میکند که هنوز میتوانند یک اتصال پایدار و عملکردی ایجاد کنند. به این ترتیب، کینتوکور حفاظتشده، تکامل سریع سانترومر را هدایت میکند و تضمین میکند که فرآیند ضروری تفکیک کروموزومها هرگز به خطر نیفتد.
این تحقیق بینشهای عمیقی در مورد محدودیتها و مسیرهای تکاملی که ژنوم ما را شکل میدهند، ارائه میدهد. این مطالعه نشان میدهد که چگونه یک مشارکت پایدار میتواند بین یک جزء بسیار پویا و یک جزء حفاظتشده حفظ شود و به یک سوال اساسی در زیستشناسی تکاملی پاسخ میدهد.
اطلاعات بیشتر از مطالعه اصلی:
منبع: Nature