نبتة لا تموت تكشف عن أسرارها الجينية

منذ ما يقرب من 86 مليون سنة ، بعد خطأ في انقسام الخلايا ، تضاعف جينوم ويلويتشيا بالكامل خلال فترة زيادة الجفاف والجفاف المطول في المنطقة – وربما تشكل صحراء ناميب نفسها ، تاو وان، عالم نبات في حديقة بحيرة الجنية النباتية في شنتشن ، الصين ، والمؤلف الرئيسي للدراسة. وقال إن “الإجهاد الشديد” غالبًا ما يرتبط بأحداث تكرار الجينوم.

وأضاف الدكتور ليتش ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة ، أن الجينات المضاعفة يتم إطلاقها أيضًا من وظائفها الأصلية ، ومن المحتمل أن تأخذ وظائف جديدة.

ومع ذلك ، قال الدكتور وان إن الحصول على المزيد من المواد الجينية له تكلفة. “إن النشاط الأساسي للحياة هو تكرار الحمض النووي ، لذلك إذا كان لديك جينوم كبير ، فإنه حقًا يستهلك الطاقة للحفاظ على الحياة” ، خاصة في مثل هذه البيئة القاسية.

ومما زاد الطين بلة ، أن كمية كبيرة من جينوم ويلويتشيا عبارة عن تسلسلات DNA ذاتية التكرار “غير مهمة” تسمى الينقولات العكسية. قال الدكتور ليتش: “الآن يجب تكرار هذه الخردة وإصلاحها”.

اكتشف الباحثون “انفجارًا” من نشاط الينقولات العكسية منذ مليون إلى مليوني سنة ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى زيادة الإجهاد في درجة الحرارة. ولكن لمواجهة هذا ، خضع جينوم ويلويتشيا لتغييرات جينية واسعة النطاق أدت إلى إسكات تسلسل الحمض النووي غير المرغوب فيه ، من خلال عملية تسمى مثيلة الحمض النووي.

قال الدكتور وان إن هذه العملية ، جنبًا إلى جنب مع القوى الانتقائية الأخرى ، قللت بشكل كبير من حجم وتكلفة الصيانة النشطة لمكتبة Welwitschia المكررة للحمض النووي ، مما يمنحها “جينومًا فعالًا للغاية ومنخفض التكلفة”.

ووجدت الدراسة أيضًا أن ويلويتشيا لديها تعديلات جينية أخرى مخبأة على أوراقها.

ينمو متوسط ​​أوراق النبات من قمم النبات ، أو قمم جذعها وفروعها. قال الدكتور وان إن الطرف الأصلي للنمو ويلويتشيا يموت ، وتتدفق الأوراق بدلاً من ذلك من منطقة ضعيفة من تشريح النبات تسمى النسيج القاعدي ، والتي تزود النبات بخلايا جديدة. قد يساعد عدد كبير من النسخ أو النشاط المتزايد لبعض الجينات المشاركة في التمثيل الغذائي الفعال ونمو الخلايا ومرونة الإجهاد في هذه المنطقة على الاستمرار في النمو تحت الضغط البيئي الشديد. في عالم يزداد احترارًا ، قد تساعد الدروس الجينية التي تقدمها ويلويتشيا البشر على تربية محاصيل أكثر صلابة وأقل عطشًا.