معلومة

الفرق بين الحمض النووي غير المرغوب فيه والجينات الزائفة

الفرق بين الحمض النووي غير المرغوب فيه والجينات الزائفة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

1-هل الجينات الزائفة والحمض النووي غير المرغوب فيه كلاهما DNA غير مشفر أم أنهما كيانان مختلفان؟ ما هو عدد الجينات الزائفة والحمض النووي غير المرغوب فيه على التوالي؟

2-قرأت أن الحمض النووي غير المشفر له وظائف ، سؤالي هو - بما أننا نملك 98.5٪ من الحمض النووي غير المرمز ، فما مقدار هذه الوظائف التي وجد أنها تعمل؟


يصنف اتحاد ENCODE عناصر جينوم الإنسان والفأر لمحاولة الإجابة على سؤالك الثاني.

اقترح عمل من قبل ENCODE أن ما يصل إلى 80 ٪ من الجينوم يعمل بطريقة ما. بعبارة أخرى ، من خلال هذا القياس الأعلى ، يبدو أن هناك دورًا أكبر للحمض النووي في علم الأحياء أكثر من مجرد ترميز الجينات - هناك الكثير مما يحدث تحت الغطاء.

الحال بالنسبة للعناصر الجينومية الوظيفية الوفيرة.

كشفت الدراسات البيوكيميائية على مستوى الجينوم ، بما في ذلك التقارير الأخيرة من ENCODE ، عن نشاط واسع الانتشار على جزء كبير غير متوقع من الجينوم ، بما في ذلك المناطق غير المشفرة وغير المحفوظة وعناصر التكرار (58-60). تزيد هذه النتائج بشكل كبير من تقديرات الحد الأعلى للتتابعات الوظيفية المرشحة (الشكل 2 والشكل S2). تم مؤخرًا العثور على العديد من المناطق الجينومية البشرية التي افترضت سابقًا أنها غير وظيفية أنها تعج بالنشاط الكيميائي الحيوي ، بما في ذلك أجزاء من العناصر المكررة ، والتي يمكن ربطها بعوامل النسخ ونسخها (79 ، 80) ، ويُعتقد أنها في بعض الأحيان يتم تحويلها إلى رواية. المناطق التنظيمية (81-84). خارج 1.5 ٪ من الجينوم المغطى بتسلسل ترميز البروتين ، يرتبط 11 ٪ من الجينوم بزخارف في مناطق مرتبطة بعامل النسخ أو آثار أقدام DNase عالية الدقة في واحد أو أكثر من أنواع الخلايا (الشكل 2) ، مما يدل على المباشر الاتصال عن طريق البروتينات التنظيمية. يتداخل إشغال عامل النسخ وخرائط فرط حساسية DNase بدقة النوكليوزوم بشكل كبير ويغطي كل منها ما يقرب من 15 ٪ من الجينوم. في المجمل ، تعديلات هيستون المرتبطة بالمروجين أو المعززات تحدد 20 ٪ من الجينوم ، في حين أن ثلث الجينوم يتميز بالتعديلات المرتبطة باستطالة النسخ. أكثر من نصف الجينوم لديه علامة هيستون قمعية واحدة على الأقل. بالاتفاق مع النتائج السابقة للنسخ المنتشر (85 ، 86) ، خرائط ENCODE للغطاء متعدد الأدينيلات والحمض النووي الريبي الكلي في المجموع أكثر من 75 ٪ من الجينوم. [إمف. مضاف]

ومع ذلك ، فقد انتقد أشخاص من خارج اتحاد ENCODE هذا البحث بلغة قوية ، كما هو الحال في هذه المقالة التي كتبها الناقد الشهير دان غراور:

في الواقع ، كان بإمكان مؤلفي ENCODE اختيار أي عدد من النسب المئوية العشوائية على أنها "وظيفية" ، و ... لقد فعلوا ذلك! روجت ENCODE في منشوراتها العلمية لفكرة أن 80٪ من الجينوم البشري يعمل. تبع المعلقون العلميون ، وأعلنوا أن 80٪ على الأقل من الجينوم "نشط ومطلوب" (كولاتا 2012). في وقت لاحق ، اعترف أحد المؤلفين الرئيسيين لـ ENCODE بأن المؤتمر الصحفي قد ضلل الناس من خلال الادعاء بأن 80٪ من جينومنا كان "ضروريًا ومفيدًا". وقدر هذا الرقم بنسبة 40٪ (Gregory 2012) ، على الرغم من أن مؤلفًا رئيسيًا آخر قلص جزء الجينوم المخصص للوظيفة إلى 20٪ فقط (Hall 2012). ومن المثير للاهتمام ، أنه حتى عندما قام مؤلف رئيسي لـ ENCODE بتقليل الكسر الجينومي الوظيفي إلى 20٪ ، استمر في الإصرار على أن مصطلح "DNA غير المرغوب فيه" يحتاج إلى "محوه تمامًا من المعجم" ، مخترعًا حسابيًا جديدًا وفقًا لـ 20٪> 80٪. في ملخصها لعام 2012 ، اعتمدت مجلة Nature تقديرًا أكثر تواضعًا ، ولخصت نتائج ENCODE بالقول إن "20٪ على الأقل من الجينوم يمكن أن يؤثر على التعبير الجيني" (Van Noorden 2012). تمسك العلم بمدافعها المتطرفة ، وكرر ملخصه لعام 2012 الادعاء بأن "الجزء الوظيفي" من الجينوم البشري يساوي 80٪ (Anonymous 2012). لسوء الحظ ، لا يعتمد 80٪ ولا 20٪ على أدلة فعلية.

يركز نقاد آخرون ، بما في ذلك شون إيدي ، بشكل كبير على ما يسمى بمفارقة القيمة C: بالنظر إلى جينوم بحجم معين ، إذا كان كل شيء وظيفيًا - أو الكثير منه وظيفي ، كما ادعى اتحاد ENCODE - إذن سيكون كل ذلك تحت ضغط تطوري ، بمعنى آخر.، قد تتوقع حدوث معدلات طفرات معينة ، لكنها لا تحدث. قد يقول علم الأحياء التطوري أن حوالي 5-10٪ وظيفية ، على ما أعتقد ، بناءً على مقدار الانتقاء الذي يحدث وأين. لذلك سيقول هؤلاء النقاد (وقد قالوا بالفعل) الكثير من الأشياء السلبية حول النتائج التي أبلغت عنها ENCODE.

أظن أن الإجابة الحقيقية ، إن وجدت ، تعتمد على ما يعرِّفه المرء بأنه وظيفي وما هو محفوظ تطوريًا ، بأي وسيلة تقيسه ، وما هو التوازن بين الوظيفة والحفظ. أنت تختار تعريفاتك وعملياتك ، وتقبل التنازلات والقيود التي تتماشى مع تلك الاختيارات.

تحذير: أنا مؤلف مساهم في أوراق ENCODE الصادرة بتنسيق طبيعة سجية في عام 2012.


أعرب الدور الناشئ للجين الكاذب عن الحمض النووي الريبي غير المشفر في الوظائف الخلوية

نقلة نوعية تجتاح البيولوجيا الجزيئية الحديثة بعد إدراك أن كميات كبيرة من "الدنا غير المرغوب فيه" ، الذي كان يُعتقد في البداية أنه بقايا تطورية ، قد يكون فعالاً في الواقع. تدعم العديد من الدراسات الحديثة دورًا وظيفيًا للـ RNAs غير المرمزة التي تعبر عن الجينات الكاذبة في تنظيم نظرائهم في ترميز البروتين.تم الإبلاغ عن عدة مئات من الجينات الخادعة على أنها منسوخة إلى RNA في مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأنسجة والأورام. ركزت معظم الدراسات على الجينات الكاذبة المعبر عنها في اتجاه المعنى ، لكن بعض التقارير تشير إلى أنه يمكن أيضًا نسخ الجينات الزائفة على أنها تم الإبلاغ عن بعض الأمثلة على الجينات التنظيمية الرئيسية ، مثل PTEN و OCT4 ، في الواقع تحت تنظيم الجينات الكاذبة المعبر عنها كأرنا. تنظيم الجينات الوسيطة ودورها في التحكم في الحالات اللاجينية.هذه المقالة جزء من عدد موجه بعنوان: ثورة الحمض النووي الريبي غير المشفر .

الكلمات الدالة: التحكم في الجينات الكاذبة النسخ lncRNAs.


الجينات والجينات الكاذبة والحمض النووي غير المرغوب فيه! أوه ، يا!

أود أن أتطرق إلى بعض أفكاري إلى منشور ستيف حول علم الجينوم.

ضع في اعتبارك أنني أبسط العلم لأنه قد يكون مربكًا لجمهور أوسع. ومع ذلك ، إذا أراد شخص ما مناقشة التفاصيل ، فأنا لست ممنوعًا على الإطلاق من مناقشة هذه الموضوعات بمزيد من التفصيل إذا كان ذلك ممكنًا.

    قاعدة بيانات الجينوم على الإنترنت (GOLD) هي قاعدة البيانات الرئيسية على الإنترنت لجميع الجينومات التي تم تسلسلها في العالم. من المفترض أن تكون شاملة. هناك أكثر من 1300 نوع تم تسلسل الجينوم الخاص بها ، وهناك الكثير في طور الإعداد. الجينومات التي تم تسلسلها تشمل البشر (2004) والشمبانزي (2005) ، ولكن أيضًا الكلاب والقطط والفئران والجرذان وذباب الفاكهة والأبقار ، إلخ. الكائنات الحية المتاحة في العالم.

أجرى الباحثون أكبر دراسة للاختلافات بين جينومات الإنسان والشمبانزي ، وحددوا المناطق التي تضاعفت أو فقدت أثناء تطور السلالتين. الدراسة ، التي نُشرت في Genome Research ، هي الأولى التي قارنت العديد من جينومات الإنسان والشمبانزي بنفس الطريقة.

نظر الفريق في جينومات 30 شمبانزي و 30 بشريًا: لم يتم إجراء مقارنة مباشرة لهذا المقياس أو النوع من قبل.

استخدم المشروع عينات من الحمض النووي من 30 شمبانزي (29 من غرب إفريقيا وواحدة من إفريقيا الشرقية): تم إنتاج مرجع الشمبانزي باستخدام الحمض النووي من كلينت ، الشمبانزي الذي تم استخدام الحمض النووي الخاص به لتسلسل الجينوم.

تم الحصول على عينات من الحمض النووي البشري من المشاركين التاليين: عشرة من اليوروبا (إبادان ، نيجيريا) ، عشرة صيادين وجامعي جامعين في الغابات المطيرة بياكا (جمهورية أفريقيا الوسطى) وعشرة صيادين - جامعين في الغابات المطيرة في مبوتي (جمهورية الكونغو الديمقراطية). المرجع البشري هو رجل أوروبي أمريكي من مشروع HapMap (NA10852).

من الممكن أن يكون لديك تحيز في اختيار العينة. من المحتمل أن الموضوعات المختارة لا تمثل عامة السكان ، ولذا فإن النتائج أو النتائج التي توصلت إليها الدراسة ليست بالضرورة قابلة للتعميم على جميع السكان. هل هؤلاء الثلاثين من الشمبانزي يمثلون عموم السكان من الشمبانزي ، وهل هؤلاء البشر الثلاثين يمثلون عموم البشر؟

من الممكن أن يكون لديك تحيزات أخرى مثل تحيز حجم العينة أيضًا. هل يكفي 30 شمبانزي و 30 بشريًا لاستخلاص أنواع الاستنتاجات التي تريد الدراسة استخلاصها حول جينومات الإنسان والشمبانزي؟

هناك العديد من التحيزات المحتملة الأخرى التي يمكن أن تكون للدراسة ، عن قصد أو عن غير قصد ، معروفة أو غير معروفة للمؤلفين.

ومع ذلك ، نظرًا لأنني لست خبيرًا في هذا المجال ، فأنا لا أعرف ما إذا كانت هذه الأسئلة ذات صلة وتستحق طرحها هنا. أو ، إذا كانت كذلك ، ما إذا كان قد تم معالجتها بشكل مناسب.

أنا أبسط هنا وربما أبالغ في التبسيط. أعتقد أن الناس سيحصلون على أرقام مختلفة اعتمادًا على ماذا وكيف يقيسون الجينومات المختلفة. على سبيل المثال ، لنفترض أننا قارنا روبرت هينلين مواطن المجرة مع روديارد كيبلينج كيم. بنى Heinlein روايته العلمية في جزء كبير منه على رواية Kipling. إذا قارنا المؤامرات ، فإن المؤامرات متشابهة جدًا ، مع الاختلاف الرئيسي هو أن إحداها تحدث في القرن التاسع عشر ، بينما يحدث الآخر في وقت ما في المستقبل البعيد. إذا قارنا اللغة ، فقد نقول إن كليهما مكتوب باللغة الإنجليزية ، وهو أمر مشابه جدًا ، لكن كيم هي اللغة الإنجليزية في القرن التاسع عشر ، بينما مواطن المجرة هو أمريكي في منتصف القرن العشرين. إذا قارنا عدد الكلمات أو عدد الصفحات ، فربما مواطن المجرة مثل 200 صفحة ، بينما كيم 250 صفحة بنفس حجم الخط وهكذا دواليك. إذا قارنا الحروف ، فيمكننا القول إن كل واحدة تستخدم 26 حرفًا من الأبجدية. وما إلى ذلك وهلم جرا.

على أي حال ، هناك العديد من الطرق لترتيب الكتب ومقارنتها ، ويمكننا الحصول على أرقام مختلفة اعتمادًا على ما ننظر إليه وكيف ننظر وما إلى ذلك. هذا التشبيه له حدود كبيرة ، بالطبع ، لكن هذا هو جوهره العام من منظور عين الطائر ، على ما أعتقد.

أ. نشأ هذا الرقم في السبعينيات من قبل أستاذ يدعى آلان ويلسون وطالبة الدكتوراه ماري كلير كينغ. وخلصوا إلى أن البشر والشمبانزي متشابهان وراثيًا بنسبة 99٪. مما أفهمه ، أكدت العديد من الدراسات الحديثة دراستها بشكل أو بآخر ، على الرغم من أن بعض الدراسات الحديثة تقول أقرب إلى 98٪. لكن من الواضح أن الرقم لا يزال مرتفعا للغاية.

ب. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن ويلسون وكينج لم ينظروا إلى الحمض النووي للإنسان أو الشمبانزي على هذا النحو. (في الواقع ، لا أعرف حتى ما إذا كان لديهم الوسائل أو التكنولوجيا للقيام بذلك في ذلك الوقت أو إذا كانوا يمتلكون ما إذا كان ذلك ممكنًا.) بدلاً من ذلك ، نظروا بشكل أساسي إلى البروتينات (والأحماض الأمينية المكونة لها) ، وهي منتجات الحمض النووي.

ج. من الجدير بالذكر أيضًا أن ويلسون وكينج ، جنبًا إلى جنب مع العديد من العلماء العلمانيين في المجالات ذات الصلة اليوم ، وليس كلهم ​​، لم يعتقدوا أن أوجه التشابه بين التسلسلات الجينية بين الإنسان والشمبانزي في حد ذاتها كانت بالضرورة مهمة مثل العوامل الأخرى. بدلاً من ذلك ، اعتقدوا أن الأمر يتعلق أيضًا بالعديد من الأشياء الأخرى مثل تنظيم الجينات ، على سبيل المثال.

[R] يُظهر العمل الاقتصادي أن تشابهنا الجيني مع أبناء عمومتنا التطوريين ليس قريبًا تمامًا كما كنا نظن. ضع في اعتبارك هذا. يعني وجود اختلاف بنسبة 1.5 في المائة في تسلسل البروتين أنه عندما نصطف نفس البروتين (على سبيل المثال ، الهيموغلوبين) للبشر والشمبانزي ، سنرى في المتوسط ​​فرقًا عند واحد فقط من كل مائة حمض أميني. لكن البروتينات تتكون عادة من عدة مئات أحماض أمينية. لذا فإن الاختلاف بنسبة 1.5 في المائة في البروتين الذي يبلغ طوله ثلاثمائة من الأحماض الأمينية يترجم إلى حوالي أربعة اختلافات في تسلسل البروتين الكلي. (لاستخدام تشبيه ، إذا قمت بتغيير 1 في المائة فقط من الأحرف في هذه الصفحة ، فسوف تقوم بتغيير أكثر من 1 في المائة من الجمل.) فالفرق الذي غالبًا ما يتم اقتباسه بنسبة 1.5 في المائة بيننا وبين الشمبانزي ، هو في الحقيقة أكبر من يبدو: أكثر من 1.5 في المائة من بروتيناتنا ستختلف حسب حمض أميني واحد على الأقل من التسلسل في الشمبانزي. ونظرًا لأن البروتينات ضرورية لبناء أجسامنا والحفاظ عليها ، فإن اختلافًا واحدًا يمكن أن يكون له تأثيرات كبيرة.

الآن بعد أن قمنا أخيرًا بتسلسل الجينوم لكل من الشمبانزي والإنسان ، يمكننا أن نرى بشكل مباشر أن أكثر من 80 بالمائة من جميع البروتينات المشتركة بين النوعين تختلف في حمض أميني واحد على الأقل. نظرًا لأن جينوماتنا تحتوي على حوالي 25000 جينة لصنع البروتين ، فإن هذا يترجم إلى اختلاف في تسلسل أكثر من 20000 منهم. هذا ليس اختلافًا بسيطًا. من الواضح أن أكثر من بضعة جينات تميزنا. وقد وجد أنصار التطور الجزيئي مؤخرًا أن البشر والشمبانزي يختلفون ليس فقط في تسلسل من الجينات ، ولكن أيضًا في حضور من الجينات. أكثر من 6 في المائة من الجينات الموجودة في البشر لا توجد ببساطة في اي نموذج في الشمبانزي. هناك أكثر من أربعة عشر مائة جين جديد معبر عنه في البشر ولكن ليس في الشمبانزي. نحن نختلف أيضًا عن الشمبانزي في العدد من النسخ للعديد من الجينات التي نشاركها. على سبيل المثال ، يعمل إنزيم الأميليز اللعابي في الفم لتكسير النشا إلى سكر قابل للهضم. لدى الشمبانزي نسخة واحدة فقط من الجين ، في حين أن لدى البشر ما بين نسختين وستة عشر ، بمتوسط ​​ست نسخ. ربما كان هذا الاختلاف ناتجًا عن الانتقاء الطبيعي لمساعدتنا على هضم طعامنا ، حيث ربما كان النظام الغذائي البشري الأسلاف أكثر ثراءً في النشا من نظام القرود الآكلة للفاكهة.

بتجميع هذا معًا ، نرى أن الاختلاف الجيني بيننا وبين الشمبانزي يأتي في عدة أشكال - تغييرات ليس فقط في البروتينات التي تنتجها الجينات ، ولكن أيضًا في وجود أو عدم وجود الجينات ، وعدد النسخ الجينية ، ومتى وأين الجينات يتم التعبير عنها أثناء التطوير. لم نعد قادرين على الادعاء بأن "الإنسانية" تعتمد على نوع واحد فقط من الطفرات ، أو تغيرات في عدد قليل من الجينات الرئيسية. لكن هذا ليس مفاجئًا حقًا إذا فكرت في السمات العديدة التي تميزنا عن أقرب أقربائنا. هناك اختلافات ليس فقط في علم التشريح ، ولكن أيضًا في علم وظائف الأعضاء (نحن أكثر القرود تعرقًا ، والقرد الوحيد الذي أخفت إناثه التبويض) ، والسلوك (رابطة البشر والقردة الأخرى لا تفعل ذلك) ، واللغة ، وحجم الدماغ و التكوين (بالتأكيد يجب أن يكون هناك العديد من الاختلافات في كيفية توصيل الخلايا العصبية في أدمغتنا). على الرغم من التشابه العام بيننا وبين أبناء عمومتنا الرئيسيين ، فإن تطوير الإنسان من سلف يشبه القردة ربما يتطلب تغييرًا وراثيًا جوهريًا.

هل يمكننا قول أي شيء عن الجينات المحددة التي جعلت منا بشرًا؟ الآن ، ليس كثيرًا. باستخدام "المسح" الجينومي الذي يقارن تسلسل الحمض النووي الكامل للشمبانزي والبشر ، يمكننا أن ننتقي الطبقات من الجينات التي تطورت بسرعة على الفرع البشري من اختلافنا. وهي تشمل الجينات المشاركة في الجهاز المناعي ، وتكوين الأمشاج ، وموت الخلايا ، والأكثر إثارة للاهتمام ، الإدراك الحسي وتكوين الأعصاب. لكن الأمر مختلف تمامًا عن التركيز على جين واحد وإثبات أن الطفرات في هذا الجين أنتجت بالفعل اختلافات بين الإنسان والشمبانزي. هناك جينات "مرشحة" من هذا النوع ، بما في ذلك واحد (FOXP2) ربما يكون متورطًا في ظهور الكلام البشري ، لكن الأدلة غير حاسمة. وقد يظل الأمر كذلك دائمًا. إن الدليل القاطع على أن جينًا معينًا يسبب اختلافات بين البشر والشمبانزي يتطلب نقل الجين من نوع إلى آخر ومعرفة الفرق الذي يحدثه ، وهذا ليس نوع التجربة التي قد يرغب أي شخص في تجربتها.

كل المعلومات اللازمة لصنع كل البروتينات في أجسامنا مشفرة في حمضنا النووي. يصنع الحمض النووي شيئًا يسمى RNA. الحمض النووي الريبي بدوره يصنع البروتينات. وهكذا ننتقل بشكل أحادي الاتجاه من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي إلى البروتينات إلى الكائن الحي في النهاية. يُعرف هذا بالعقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية. انظر هنا لمعلومات اكثر. (راجع للشغل ، هذه نسخة مبسطة من العقيدة المركزية. بالإضافة إلى ذلك ، من المعروف أن العقيدة المركزية ليست ، في الواقع ، عقيدة لها استثناءات. وبالمثل ، كانت هناك تحديات للعقيدة المركزية. على سبيل المثال ، انظر هنا .)

التعريف القياسي للجين هو منطقة معينة من الحمض النووي ترمز للبروتينات (عبر RNA). هذا يعيدنا إلى دائرة كاملة.

أ. يجادل الداروينيون الجدد بأن الجينات الزائفة هي جينات أثرية مشابهة للأعضاء الأثرية (وفي الحقيقة يجادلون بأن الجينات الأثرية يمكن أن تتوافق أحيانًا مع الأعضاء الأثرية). وهم يجادلون بأن الجينات الكاذبة كانت تستخدم في ترميز البروتينات في الماضي ، ولكنها لم تعد ترميز البروتينات في الوقت الحاضر. على هذا النحو ، لم تعد الجينات الكاذبة تعمل. ومع ذلك ، يجادل الداروينيون الجدد ، يجب أن يكون لكل من البشر والشمبانزي جينات خادعة متشابهة في تسلسلات متشابهة في أماكن متشابهة ، ومن خلال الاستدلال على هذه الجينات الكاذبة نفسها يجب أن تعود إلى سلف مشترك.

ب. تم تحدي كل هذا. بالنسبة للمبتدئين ، فإن الحمض النووي غير المرغوب فيه ليس خردة حقًا بمعنى أنه عديم الفائدة أو بدون وظيفة. قد لا تقوم جميع الحمض النووي غير المرغوب فيه بتشفير البروتينات بشكل مباشر ، ولكن الحمض النووي غير المرغوب فيه يخدم الكثير من الوظائف الأخرى مثل جميع الأنشطة التي ينطوي عليها تنظيم الجينات. على سبيل المثال ، انظر هنا ، هنا ، هنا ، وهنا.

ج. كان مشروع ENCODE أحد أبرز التحديات. خلص برنامج ENCODE إلى أن أكثر من 80٪ من الجينوم لدينا له بالفعل وظائف مختلفة ، وبالتالي يبدد الحمض النووي غير المرغوب فيه بالكامل بما في ذلك أسطورة الجينات الكاذبة.

بالطبع ، كان الداروينيون الجدد ينتقدون بشدة الترميز. وهذا يشمل أشخاصًا مثل Coyne و Panda's Thumb وخاصة Larry Moran. ربما تكون بعض انتقاداتهم صحيحة إلى حد ما ، لكن هذا لا يعني أنهم محقون في النقطة الرئيسية: حتى لو كانت نسبة 80٪ عالية جدًا ، فهذا لا يعني أن الحمض النووي غير المرغوب فيه لا يعمل.

د. علاوة على ذلك ، هنا جيمس شابيرو يتحدث عن الترميز:

بعبارة أخرى ، فإن الفكرة القديمة للجينوم كسلسلة من الجينات تتخللها دنا غير مهم وغير مشفر لم تعد صالحة. رأى العديد من العلماء البارزين أن الحمض النووي غير المشفر ، والذي يتكرر الكثير منه في العديد من المواقع المختلفة ، ليس أكثر من "DNA غير هام". كشف ENCODE أن معظم (وربما كل شيء تقريبًا) من هذا الحمض النووي غير المشفر والمتكرر يحتوي على معلومات تنظيمية أساسية. علاوة على ذلك ، تم نسخ الكثير منه أيضًا إلى RNA بوظائف إضافية ولكنها لا تزال غير معروفة.

في عام 2005 ، قمت بنشر مقالتين حول الأهمية الوظيفية للحمض النووي المتكرر مع ريك فون ستيرنبرغ. كان عنوان المقال الرئيسي "لماذا يعد الحمض النووي المتكرر ضروريًا لوظيفة الجينوم".

هذه المقالات مع ريك مهمة بالنسبة لي (ولهذه المدونة) لسببين. الأول هو أنه بعد فترة وجيزة من تقديمها ، أصبح ريك أحد المشاهير المؤقتين في حركة التصميم الذكي. اعتبر النقاد تأليفي المشترك مع ريك ذريعة لادعاءات "الجرم بالتبعية" بأن لدي بعض الهوية أو أجندة الخلق ، وهو ادعاء لا أساس له في أي شيء كتبته.

السبب الثاني لأهمية المقالتين مع ريك هو أنهما ، بصراحة ، كانا يتمتعان ببصيرة نافذة ، ويتوقعان نتائج الترميز الأخيرة. كانت فكرتنا الأساسية أن الجينوم هو عضية تخزين معلومات متطورة للغاية.تمامًا مثل أجهزة تخزين البيانات الإلكترونية ، يجب تنسيق الجينوم بشكل كبير بواسطة إشارات عامة (أي متكررة) تجعل من الممكن الوصول إلى المعلومات المخزنة متى وأينما تكون مفيدة.

لذا ، في حين أن اختيار ريك للفلسفات التطورية يختلف عن اختياري ، فأنا ممتن له على القيام بالكثير من العمل على ورقة تظل مصدر فخر علمي مبرر. يعتبر التفكير في الجينوم بشكل معلوماتي والحمض النووي المتحرك كقوة فعالة لتنظيم الجينوم مركزيًا للحجج المقدمة في هذه المدونة وفي كتابي.

ه. أما بالنسبة للجينات الخادعة التي يقال حاليًا إنها ليس لها وظيفة ، لمجرد أننا لم نكتشف وظيفة لا يعني أنها ليس لها وظيفة. عدم وجود دليل ليس دليلا على الغياب.

F. علاوة على ذلك ، ها هو مايكل بيهي يتناول الجينات الزائفة من كتابه صندوق داروين الأسود:

[E] إذا لم يكن للجينات الكاذبة وظيفة ، فإن التطور له شرح لا شيء عن كيفية نشأة الجينات الكاذبة. من أجل صنع نسخة زائفة من الجين ، يلزم وجود عشرات البروتينات المعقدة: لفصل خيوط الحمض النووي ، لمحاذاة آلية النسخ في المكان المناسب ، لربط النيوكليوتيدات معًا في سلسلة ، لإدخال النسخ الكاذبة إلى الحمض النووي ، وأكثر من ذلك بكثير. في مقالته [كين] ميللر لم يخبرنا كيف يمكن أن تنشأ أي من هذه الوظائف في عملية داروينية خطوة بخطوة ، كما أنه لم يشر إلى مقالات في الأدبيات العلمية حيث يمكننا العثور على المعلومات. لا يمكنه فعل ذلك ، لأن المعلومات لا يمكن العثور عليها في أي مكان.

الناس مثل دوغلاس فوتويما Douglas Futuyma ، الذين يستشهدون بالأعضاء الأثرية كدليل على التطور ، لديهم نفس المشكلة. لم يشرح فوتويما أبدًا كيف تطور الحوض أو العين الحقيقية في المقام الأول ، حتى تتمكن من تكوين عضو أثري في وقت لاحق ، ومع ذلك يتطلب كل من العضو العامل والعضو الأثري تفسيرًا. لا أزعم أنني أفهم كل شيء عن التصميم أو التطور - فبعيدًا عن ذلك ، لا يمكنني تجاهل الدليل على التصميم. إذا قمت بإدخال حرف في آلة تصوير ، على سبيل المثال ، وقام بعمل اثنتي عشرة نسخة جيدة ونسخة واحدة بها بضع مسحات كبيرة ، فسأكون مخطئًا في استخدام النسخة الملطخة كدليل على أن آلة التصوير نشأت بالصدفة.

إن الحجج القائمة على العيوب المتصورة أو الجينات والأعضاء الأثريّة تخاطر بحجة ديوجين بأن تقدم الفصول يظهر تصميمًا ذكيًا. من غير الصحيح علميًا وضع أي افتراضات حول الطريقة التي يجب أن تكون عليها الأشياء.

ز. هناك بعض الجدل حول إمكانية "إحياء" الجين الزائف. لا يعتقد العديد من الداروينيين الجدد أن هذا ممكن لأنه بشكل عام سلسلة من الطفرات المتعددة التي تسبب الجينات الكاذبة ، لذلك يعتقدون أنه سيكون من الصعب عكس العملية وإعادة الجين الزائف إلى طبيعته ، كما كان. ربما أكون مخطئًا ، لكن أليس هذا مرتبطًا بالنقاش الأكبر حول ما إذا كان قانون دولو حقًا لا رجوع فيه؟

ح. من ناحية ، يجادل الداروينيون الجدد العلمانيون ، "علم الأحياء هو دراسة الأشياء المعقدة التي تعطي مظهر أنها مصممة لغرض ما."

ولكن من ناحية أخرى ، نظرًا لحججهم حول الجينات الزائفة والحمض النووي غير المرغوب فيه ، فإنهم يجادلون أيضًا ، "علم الأحياء هو دراسة الأشياء المعقدة التي لا تفعل يعطي مظهر أنه مصمم لغرض ما ".

إذا ظهر شيء ما مصممًا ، فهو حجة للداروينية الجديدة. إذا ظهر شيء ما غير مصمم ، فهو حجة للداروينية الجديدة. هذا يجعل المرء يتساءل ، هل يمكن دحض الداروينية الجديدة؟

أنا. إن علماء الخلق ومنظري تصميم الذكاء ليسوا بالضرورة مصابين بالحساسية تجاه جميع الجينات الزائفة على هذا النحو. يمكنهم أخذ كل جين كاذب على أساس كل حالة على حدة. ليس الأمر كما لو أن جميع الجينات الزائفة واحدة ومتشابهة. وليس الأمر كما لو أن الخلقيين ومنظري الهوية ينكرون تمامًا كل النسب أو السلالة المشتركة ، والتي قد تكون افتراضًا لدى الداروينيين الجدد في النقاش. على سبيل المثال ، أعتقد أن العديد إن لم يكن معظم الخلقيين ومعظم إن لم يكن جميع منظري الهوية يقبلون الأصل المشترك بين الكلاب الأليفة والذئاب الرمادية. إذا كانت الجينات الكاذبة موجودة بين الكلاب والذئاب الرمادية ، فإن الجينات الكاذبة يمكن أن تكون مؤشرا على السلالة المشتركة بين الكلاب والذئاب الرمادية. وبالتالي ، إذا تم استخدام الجين الكاذب لإثبات السلالة أو السلالة المشتركة بين البشر والشمبانزي ، على سبيل المثال ، فلنلقِ نظرة على الجين (الجينات) الزائفة المعينة المعنية.

ي. أحد أكثر أمثلة الجينات الكاذبة التي يُستشهد بها لإثبات السلالة المشتركة بين البشر والشمبانزي هو جين GULO الذي يساعد على تخليق فيتامين سي.يمكن لمعظم الثدييات تخليق فيتامين سي.لكن البشر والشمبانزي لا يستطيعون تصنيع فيتامين سي. غير نشط في الرئيسيات بما في ذلك البشر والشمبانزي ، لأنه موجود في مكان مماثل في كل من البشر والشمبانزي ، ويبدو متشابهًا ، ويتم تعطيله بطريقة مماثلة ، وبالتالي يثبت أصل مشترك. لكن تحقق من منشور جوناثان ماكلاتشي للحصول على رد محتمل.


قضية الحمض النووي غير المرغوب فيه

الجينوم مثل كتب الحياة. لكن حتى وقت قريب ، كانت أغطيةهم مقفلة. أخيرًا يمكننا الآن فتح الكتب والصفحات من خلالها. لكن لدينا فقط فهم متواضع لما نراه بالفعل. ما زلنا غير متأكدين من مقدار تشفير الجينوم الخاص بنا للمعلومات المهمة لبقائنا ، ومقدار الحشو المشوه.

اليوم هو يوم جيد للغطس في الجدل حول ماهية الجينوم ، وذلك بفضل نشر تعليق مثير للاهتمام من Alex Palazzo و Ryan Gregory في علم الوراثة PLOS. يطلق عليه "The Case for Junk DNA."

يمكن أن يصبح الجدل حول الجينوم مذهلاً. أجد أفضل ترياق للدوار هو القليل من التاريخ. يبدأ هذا التاريخ في أوائل القرن العشرين.

في ذلك الوقت ، علم علماء الوراثة أننا نحمل الجينات - العوامل التي تنتقل من الآباء إلى الأبناء والتي تؤثر على أجسادنا - لكنهم لم يعرفوا ما هي الجينات التي تتكون منها.

تغير ذلك ابتداء من الخمسينيات. أدرك العلماء أن الجينات تتكون من الحمض النووي ، ثم اكتشفوا كيف تشكل الجينات بيولوجيتنا.

الحمض النووي الخاص بنا عبارة عن سلسلة من الوحدات تسمى القواعد. تقرأ خلايانا القواعد في امتداد DNA - جين - وتبني جزيء يسمى RNA مع تسلسل مماثل. ثم تستخدم الخلايا الحمض النووي الريبي كدليل لبناء البروتين. تحتوي أجسامنا على العديد من البروتينات المختلفة ، والتي تمنحها البنية وتؤدي وظائف مثل هضم الطعام.

ولكن في الخمسينيات من القرن الماضي ، بدأ العلماء أيضًا في اكتشاف أجزاء من الحمض النووي خارج مناطق ترميز البروتين والتي كانت مهمة أيضًا. هذه العناصر التنظيمية المزعومة عملت كمفاتيح للجينات المشفرة للبروتين. يمكن للبروتين الذي يلتصق بأحد هذه المفاتيح أن يدفع الخلية إلى إنتاج الكثير من البروتينات من جين معين. أو يمكن أن توقف الجين تمامًا.

في غضون ذلك ، كان العلماء يعثرون أيضًا على قطع من الحمض النووي في الجينوم يبدو أنها ليست جينات مشفرة للبروتين ولا عناصر تنظيمية. في الستينيات من القرن الماضي ، على سبيل المثال ، وجد روي بريتن وديفيد كوني مئات الآلاف من الأجزاء المتكررة من الحمض النووي ، والتي تبين أن كل منها لا يتجاوز بضع مئات من القواعد. كان العديد من هذه التسلسلات المتكررة نتاج امتدادات تشبه الفيروسات من الحمض النووي. صنعت هذه القطع من "الحمض النووي الأناني" نسخًا من نفسها تم إدخالها مرة أخرى في الجينوم. ثم قامت الطفرات بتحويلها إلى شظايا خاملة.

اكتشف علماء آخرون نسخًا إضافية من الجينات التي بها طفرات تمنعها من صنع البروتينات - وهو ما أصبح يُعرف باسم الجينات الكاذبة.

الجينوم البشري ، كما نعلم الآن ، يحتوي على حوالي 20 ألف جين مشفر للبروتين. قد يبدو هذا مثل الكثير من المواد الجينية. لكنها تشكل فقط حوالي 2٪ من الجينوم. بعض النباتات أكثر تطرفًا. في حين أن لدينا حوالي 3.2 مليار قاعدة في جينوماتنا ، فإن البصل يحتوي على 16 مليارًا ، تتكون في الغالب من تسلسلات متكررة وحمض نووي شبيه بالفيروسات.

أصبح باقي الجينوم برية غامضة لعلماء الوراثة. سيذهبون في رحلات استكشافية لرسم خريطة للمناطق غير المشفرة ومحاولة معرفة ما تم صنعهم منه.

تبين أن بعض أجزاء الحمض النووي لها وظائف ، حتى لو لم تقم بتشفير البروتينات أو تعمل كمفاتيح. على سبيل المثال ، في بعض الأحيان تصنع خلايانا جزيئات RNA التي لا تعمل فقط كقوالب للبروتينات. بدلاً من ذلك ، لديهم وظائف خاصة بهم ، مثل استشعار المواد الكيميائية في الخلية. لذا فإن هذه الامتدادات من الحمض النووي تعتبر جينات أيضًا - وليس فقط جينات مشفرة للبروتين.

مع استكشاف الجينوم ، ظهرت مجموعة كبيرة من الملصقات ، والتي استخدم بعضها في طرق مربكة - وأحيانًا غير مبالية. أصبح "الحمض النووي غير المشفر" اختصارًا للحمض النووي الذي لا يشفر البروتينات. لكن لا يزال بإمكان الحمض النووي غير المشفر أن يكون له وظيفة ، مثل إيقاف تشغيل الجينات أو إنتاج جزيئات RNA مفيدة.

بدأ العلماء أيضًا في الإشارة إلى "الحمض النووي غير المرغوب فيه". استخدم علماء مختلفون المصطلح للإشارة إلى أشياء مختلفة. استخدم عالم الوراثة الياباني سوسومو أونو هذا المصطلح عند تطوير نظرية لكيفية تحور الحمض النووي. تصور Ohno تضاعف الجينات المشفرة للبروتين عن طريق الخطأ. في وقت لاحق ، ستصيب الطفرات النسخ الجديدة من تلك الجينات. في حالات قليلة ، ستعطي الطفرات الجينات الجديدة وظيفة جديدة. لكن في معظم الحالات ، قاموا فقط بقتل الجين. وأشار إلى النسخ الإضافية غير المجدية من الجينات على أنها دنا غير مرغوب فيه. استخدم أشخاص آخرون المصطلح للإشارة على نطاق واسع إلى أي قطعة من الحمض النووي ليس لها وظيفة.

وبعد ذلك ، مثل عبور الجداول إلى الداخل صائدو الأشباح- اختلط الحمض النووي غير المرغوب فيه والحمض النووي غير المشفر. اكتشف العلماء أحيانًا امتدادًا من الحمض النووي غير المشفر له وظيفة. قد يقصون الجزء من الحمض النووي في البويضة ويجدون أنه لا يمكن أن يتطور بشكل صحيح. BAM! - كان هناك بيان صحفي يعلن أن الحمض النووي غير المشفر قد تم رفضه منذ فترة طويلة باعتباره غير مرغوب فيه ، ولكن لا يمكن للحمض النووي غير المشفر أن يفعل شيئًا بعد كل شيء.

بالنظر إلى أنه تم اكتشاف العناصر التنظيمية في الخمسينيات من القرن الماضي (تم الاعتراف بالاكتشاف بجوائز نوبل) ، فهذا أمر غير منطقي.

ومع ذلك ، بقي سؤال جدير بالاهتمام: كيف كان للجينوم وظيفة؟ كم كانت خردة؟

بالنسبة لبريتن وكون ، كانت فكرة أن تكرار الحمض النووي عديم الفائدة "بغيضة". على ما يبدو لأسباب جمالية ، فضلوا فكرة أن لها وظيفة لم يتم اكتشافها بعد.

ومع ذلك ، جادل آخرون بأن تكرار الحمض النووي (والجينات الخادعة وما إلى ذلك) ما هو إلا بقايا شاسعة من المواد الجينية المعطلة التي نحملها عبر الأجيال. إذا كان الجينوم يعمل في الغالب ، فسيكون من الصعب معرفة سبب احتياج الحمض النووي الفعال خمس مرات أكثر من الإنسان - أو شرح النطاق الهائل لأحجام الجينوم:

في السنوات الأخيرة ، نفذ اتحاد من العلماء مشروعًا يسمى موسوعة عناصر DNA (اختصار ENCODE) لتصنيف جميع أجزاء الجينوم. لمعرفة ما إذا كان الحمض النووي غير المشفر يعمل بشكل جيد ، قاموا بفحص البروتينات التي تم ربطها بهم - وربما تبديل العناصر التنظيمية. وجدوا الكثير منهم.

وذكروا أن "هذه البيانات مكنتنا من تعيين وظائف كيميائية حيوية لـ 80٪ من الجينوم ، ولا سيما خارج مناطق ترميز البروتين المدروسة جيدًا".

علم ترجم هذا الاستنتاج إلى عنوان رئيسي ، "مشروع ENCODE يكتب تأبين الحمض النووي غير المرغوب فيه."

هاجم الكثير من المدافعين عن البريد الإلكتروني هذا الاستنتاج - أو بشكل أكثر تحديدًا ، كيف تمت ترجمة البحث إلى بيانات صحفية ثم إلى مقالات إخبارية. في مراجعتهم الجديدة ، يقدم كل من Palazzo و Gregory بعض الاعتراضات الرئيسية.

فقط لأن البروتينات تمسك بقطعة من الحمض النووي ، على سبيل المثال ، لا يعني في الواقع أن هناك جينًا قريبًا من شأنه أن يجعل شيئًا مفيدًا. يمكن أن يحدث فقط أن يكون لديك التسلسل الصحيح لجعل البروتينات تلتصق به.

وحتى إذا أدى جزء من الحمض النووي إلى ظهور RNA ، فقد لا يكون لهذا الحمض النووي وظيفة. قد تصنع الخلية عن طريق الخطأ جزيئات الحمض النووي الريبي ، والتي تقوم بعد ذلك بتقطيعها.

إذا كان عليّ أن أخمن لماذا وجد بريتن وكونه أن الحمض النووي غير المرغوب فيه مثير للاشمئزاز ، فمن المحتمل أن يكون له علاقة بالتطور. لقد أظهر داروين ، بعد كل شيء ، كيف يمكن للانتقاء الطبيعي أن يحول السكان ، وكيف يمكن أن ينتج تكيفات على مدى ملايين السنين. في القرن العشرين ، حول علماء الوراثة فكرته إلى نظرية حديثة. يمكن أن تصبح الجينات التي عززت التكاثر أكثر شيوعًا ، بينما الجينات التي لا يمكن القضاء عليها من السكان. كنت تتوقع أن الانتقاء الطبيعي كان سيترك الجينوم في الغالب ممتلئًا بالأشياء الوظيفية.

من ناحية أخرى ، يجادل بالازو وغريغوري في هذا التطور يجب إنتاج القمامة. يتعلق السبب بحقيقة أن الانتقاء الطبيعي يمكن أن يكون ضعيفًا جدًا في بعض المواقف. كلما قل عدد السكان ، كلما كان الانتقاء الطبيعي أقل فعالية في تفضيل الطفرات المفيدة. في التجمعات السكانية الصغيرة ، يمكن أن تنتشر الطفرة حتى لو لم تكن مفيدة. وبالمقارنة مع البكتيريا ، فإن عدد سكان البشر صغير جدًا. (من الناحية الفنية ، فإن "حجم السكان الفعال" هو صغير - اتبع الرابط للحصول على شرح للاختلاف.) عندما يتراكم الحمض النووي غير الوظيفي في جينومنا ، يكون من الصعب على الانتقاء الطبيعي إزالته مما لو كنا بكتيريا .

بينما من المتوقع أن يكون الجينوم غير هام ، فإن الجينوم الخالي من الخردة ليس كذلك. بنى Palazzo و Gregory هذا الادعاء على مفهوم يحمل اسمًا رائعًا: الانهيار الطفري.

وإليك كيف يعمل. يتكاثر عدد من الضفادع ، على سبيل المثال. في كل مرة ينتجون فيها شرغوفًا جديدًا ، يكتسب هذا الشرغوف عددًا معينًا من الطفرات. قد يكون عدد قليل من هذه الطفرات مفيدًا. الباقي سيكون محايدًا أو ضارًا. إذا ظهرت الطفرات الضارة بمعدل أسرع من أن يتمكن الانتقاء الطبيعي من إزالتها ، فستبدأ في التراكم في الجينوم. بشكل عام ، سوف يصبح السكان أكثر مرضًا ، مما ينتج عنه عدد أقل من النسل. في نهاية المطاف ، ستؤدي الطفرات إلى انقراض جميع السكان.

يضع الانهيار الطفري حدًا أعلى لعدد الجينات التي يمكن أن يمتلكها الكائن الحي. إذا كان لدى الضفدع 10000 جين ، فهذه هي 10000 هدف محتمل لطفرة ضارة. إذا كان لدى الضفدع 100000 جين ، فسيكون لديه عشرة أضعاف الأهداف.

تشير تقديرات معدل الطفرات البشرية إلى أن ما بين 70 إلى 150 طفرة جديدة تصيب جينوم كل طفل. بناءً على خطر الانهيار الطفري ، يقدر بالازو وغريغوري أن عشرة بالمائة فقط من الجينوم البشري يمكن أن يعمل. إذا غيرت طفرة الحمض النووي غير المرغوب فيه ، فلن تسبب أي ضرر لأن الخردة لا تفيدنا في البداية. إذا كان الجينوم الخاص بنا يعمل بنسبة 80 في المائة - كان الرقم متغيرًا عندما ظهرت نتائج مشروع الترميز لأول مرة - إذن يجب أن ننقرض.

قد يبدو لي أن أقول هذا رديئًا ، لكن مناقشات الحمض النووي غير المرغوب فيه من المحتمل أن تستقر في مكان ما بين الطرفين. هل الجينوم بأكمله وظيفي؟ لا ، هل كل شيء عدا الجينات المشفرة للبروتين غير مهم؟ لا ، لقد عرفنا بالفعل أن الحمض النووي غير المشفر يمكن أن يكون فعالاً لأكثر من 50 عامًا. حتى لو تبين أن عشرة بالمائة "فقط" من الجينوم تعمل ، فهذه مجموعة ضخمة من الحمض النووي. إنه أكبر بست مرات من الحمض النووي الموجود في جميع جيناتنا المشفرة للبروتين. قد يكون هناك الآلاف من جزيئات الرنا التي لم يفهمها العلماء بعد.

حتى لو ثبت أن تسعين بالمائة من الجينوم خردة ، فإن هذا لا يعني أن القمامة لم تلعب دورًا في تطورنا. كما كتبت الأسبوع الماضي في نيويورك تايمز، من هذه المناطق غير المشفرة تطور العديد من جينات ترميز البروتين الجديدة. علاوة على ذلك ، يتكون الكثير من جينومنا من فيروسات ، وقد سخر التطور بين الحين والآخر ، في الواقع ، تلك الجينات الفيروسية للقيام بعمل لأجسادنا. المهملات هي جزء منا ، وهي تساعدنا أيضًا على جعلنا على ما نحن عليه.

* أعني وظيفية من حيث تسلسلها. قد يستمر الحمض النووي في القيام بشيء مهم من الناحية الهيكلية ، مثل مساعدة الجزيء على الانحناء بطريقة معينة ، على سبيل المثال.

[تحديث: شرح ثابت. عدّل الفقرة الأخيرة لتوضيح أنها ليست حالة غائية.]


(3) القيود التكنولوجية

السبب القريب الذي يمنعنا من فهم وظائف الجينات الزائفة هو القيود التكنولوجية. بسبب نموذج الحمض النووي غير المرغوب فيه ، تم إعداد الكثير من تقنياتنا وتقنياتنا الكيميائية الحيوية فقط لتحديد جينات ترميز البروتين القياسية. إنهم يتجاهلون ويرفضون الحمض النووي الذي لا يتناسب مع هذا القالب. فقط من خلال تحديث تقنيتنا لاكتشاف عناصر الحمض النووي الوظيفية التي لا تتناسب بالضرورة مع التعريف القياسي "للجين" يمكننا أن نبدأ في فهم ما تفعله الجينات الزائفة حقًا. تشرح الورقة أن القيود التقنية ، المستنيرة من تحيزاتنا وافتراضاتنا ، تثبط دراسة وظائف الجينات الزائفة:

بالإضافة إلى التثبيط في استكشاف وظيفة الجينات الزائفة من خلال الافتراض المسبق بأنها عديمة الوظيفة ، فإن دراستهم المنهجية قد أعيقت أيضًا بسبب الافتقار إلى منهجيات قوية قادرة على التمييز بين الأنشطة البيولوجية للجينات الكاذبة ووظائف الجينات التي هي منها. مشتق.

إنهم يقارنون حالة الرنا الطويل غير المشفر (lncRNAs) ، والتي "تم رفضها بالمثل في البداية باعتبارها ناشئة عن" DNA غير المرغوب فيه "أو كضوضاء نسخية ، إلى حد كبير بفضل تعريفها على أنها غير مشفرة للبروتين. ولكن مع تطور التكنولوجيا ، أصبح من المعترف به الآن على نطاق واسع أن lncRNAs وظيفية ونقوم بفحص وظائفها بانتظام:

بعد مجموعة من التطورات التكنولوجية والدراسات على مستوى الجينوم والدراسات الكيميائية الحيوية التفصيلية ، يتم الآن تضمين lncRNAs بشكل روتيني في التحليلات على مستوى الجينوم ، ويتم التعرف على إمكاناتها الوظيفية كمنظمين خلويين على نطاق واسع.

ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، لاحظ المؤلفون أنه "يرجع ذلك جزئيًا إلى التحدي التجريبي المتمثل في التحقيق في وظيفتها وتعبيرها ، وعادةً ما يتم استبعاد الجينات الكاذبة من الشاشات الوظيفية على مستوى الجينوم وتحليلات التعبير." بعبارة أخرى ، أحد الأسباب الرئيسية التي تجعلنا لا نعثر على وظيفة للجينات الخادعة هو أننا لا نبحث عنها. هذا يحتاج إلى التغيير ، وهم يجادلون بأنه يمكن ذلك.

على سبيل المثال ، وفقًا للورقة البحثية ، "يُفترض أن الجينات الخادعة المعالجة صامتة نسبيًا بفعل فقدان العناصر التنظيمية لرابطة الدول المستقلة". لكننا نعلم الآن أن "الآلاف من نسخ الجينات المعاد نقلها يتم نسخها وغالبًا ما يتم تقطيعها إلى نصوص معروفة لترميز البروتين" و "ما يصل إلى 10000 من الجينات الزائفة الفأرية لديها دليل على النسخ." من خلال محاولة دراسة هذه النصوص ، يمكننا فهم ما قد يفعلونه.

يتمثل أحد المضاعفات في أن نسخ الجينات الكاذبة يُظهر "خصوصية نوع الخلية والتعبير الديناميكي" - مما يعني أنه يمكن نسخها فقط في أماكن معينة في أوقات معينة. هذا هو السبب الأكثر عدم افتراض أن عدم وجود دليل على وظيفة الجين الزائف هو دليل على أن الجين الزائف ليس له وظيفة! من المحتمل جدًا أن يكون فعالاً في نوع خلية أو موقف لم نتحقق فيه بشكل صحيح حتى الآن. على حد تعبيرهم ، "يمكن القول إن استخدام المقايسات غير المناسبة لتحليل الجينات الكاذبة قد أعاق توضيح أدوارها البيولوجية." لكنهم يأملون: "النهج القائمة على كريسبر ، المطبقة بعناية ، لديها القدرة على إحداث ثورة في قدرتنا على تشريح وظائف الجينات الكاذبة." وخلصوا إلى أن الوقت قد حان للتوقف عن استبعاد الجينات الكاذبة من التحليلات الكيميائية الحيوية والبدء في استخدام التقنيات التي يمكنها تحديد وظائفها:

يعد استخدام التعريف الليبرالي للجينات الكاذبة أمرًا جذابًا لأنه يبسط التحليلات الجينومية.يؤدي هذا النهج ، غالبًا دون علم الباحث ، إلى توحيد تصنيف الجينات الكاذبة - أي استبعادها عن طريق الراحة في الدراسات الوظيفية. تعتبر العديد من المناطق الآن "جينات ميتة" يحتمل أن تقوم بتشفير عناصر منظمة رابطة الدول المستقلة ، و RNAs غير المشفرة والبروتينات التي لها تأثيرات في بيولوجيا الإنسان وصحته. وفقًا لذلك ، فإن تحديد وظائف الجينات الزائفة المفترضة يتطلب السعي النشط من خلال إدراجها في الشاشات الوظيفية وتحليلات البيانات الجينومية والنسخية والبروتينية. مع الابتكارات في التسلسل طويل القراءة والمنهجيات المستندة إلى CRISPR التي يسهل الوصول إليها الآن ، تم حل القيود التكنولوجية التي كانت وراء الاستبعاد من التحقيق الوظيفي إلى حد كبير.

وإلى أن نطور ونطبق هذه التقنيات لوضع الجينات الكاذبة في الاختبار المناسب ، فإن افتراض أنها خردة عديمة الوظيفة لا مبرر له على الإطلاق. وليس من الصعب التكهن بما ستكون عليه النتيجة. كما لاحظ أيالا وبالاكيرف ، "غالبًا ما تظهر الجينات الكاذبة التي تم التحقيق فيها بشكل مناسب أدوارًا وظيفية". أو كما تلاحظ هذه الورقة الجديدة ، "حيثما تمت دراسة الجينات الكاذبة بشكل مباشر ، غالبًا ما يكون لها أدوار بيولوجية قابلة للقياس الكمي."


السالمونيلا التيفية والسالمونيلا بارايفي أ

كينيث إي ساندرسون. راندال إن جونستون ، في علم الأحياء الدقيقة الطبية الجزيئية (الإصدار الثاني) ، 2015

جينوم السالمونيلا: فقدان الجينات الوظيفي ، الجينات الكاذبة

الجينات الكاذبة هي أليلات الجينات الطبيعية التي أصبحت غير وظيفية بسبب تراكم الطفرات على سبيل المثال ، قد تحتوي منطقة ترميز البروتين على كودون توقف سابق لأوانه ، أو طفرة انعطاف ، أو حذف داخلي أو إدخال متعلق بالتسلسل الطبيعي. نتيجة لذلك ، من المتوقع أن يكون الجين الكامل الطول والمتوقع أن يكون له وظيفة طبيعية في معظم السلالات غير وظيفي في السلالات ذات الجين الكاذب. جينوم س. التيفي ، الذي يقتصر مضيفه على البشر والذي يسبب المرض الجهازي حمى التيفوئيد ، يحتوي على أكثر من 200 جين كاذب [23] ، بينما س. التيفيموريوم ، وهو طبيب عام مضيف يسبب التهاب المعدة والأمعاء ، يحتوي فقط على 25 جينًا كاذبًا ([22] الجدول 71.2). عادة ما توجد الجينات الكاذبة في تلك المجموعة من الجينات الخاصة بالتيفي ، أو تلك الخاصة بـ السالمونيلا (أي أنها عادة ما تكون في الجينوم الإضافي). العديد من متواليات الترميز السليمة تشارك في وظائف الفوعة أو نطاق المضيف الذي يحتوي على أليلات طبيعية في سلالات ذات نطاق مضيف واسع مثل س. التيفيموريوم [22] عبارة عن جينات خادعة في س. Typhi ، المقيد في نطاق مضيفه. وبالمثل ، فإن المصلين الآخرين من السالمونيلا مثل س. Paratyphi A ، الذي له أيضًا نطاق عائل مقيد ويسبب مرضًا غزويًا حادًا ، يحتوي أيضًا على أعداد كبيرة من الجينات الكاذبة S. س. التيفية [34،35]. العديد من الجينات التي هي جينات خادعة في س. Typhi و / أو س. يُفترض أن يكون لـ Paratyphi A دور في الفوعة المعوية ، ويتوافق فقدانها مع حقيقة أن هذه السيروفرات نادراً ما تسبب الإسهال. عشرون من الجينات الخادعة مشتركة فيما بينها س. Typhi و س. Paratyphi A يقوم بترميز البروتينات المفرزة أو المعرضة للسطح ومن المحتمل جدًا أن تكون هذه الجينات الكاذبة قد ساهمت بشكل مشترك في أنماط مماثلة من تفاعل المضيف لهذين السيروفريين [35]. يوجد 149 جينة خادعة في س. Paratyphi C ، الذي يقتصر أيضًا على البشر ويسبب مرضًا يشبه الحمى المعوية [36]. تظهر أيضًا السيروفار التي تقتصر على مضيفين بخلاف البشر أعدادًا كبيرة من الجينات الكاذبة على سبيل المثال ، س. يحتوي Gallinarum ، الذي يقتصر مضيفه على الطيور ، على 309 جينات خادعة (الجدول 71.2). لقد لوحظ تدهور الجينوم ، بسبب تكوين الجينات الكاذبة وأنواع أخرى من التغيير الجيني ، على نطاق واسع في أجناس أخرى من البكتيريا ، خاصة في المواقف التي تطورت فيها بكتيريا متخصصة مضيفة من بكتيريا مضيفة عامة. هولت وآخرون. [35] استشهد بالدراسات التي ترتبط فيها أعداد كبيرة من الجينات الكاذبة بتطوير تخصص العائل في المتفطرة الجذامية (الكائن المسبب للجذام) ، من ريكتسيا (الكائن المسبب للتيفوس) و البورديتيلة السعال الديكي (الكائن المسبب للسعال الديكي ، أو السعال الديكي). يقترح أن تقييد س. Typhi و س. إن نظيرتي التيفي A و C إلى النمو في البشر يرجع ، على الأقل جزئيًا ، إلى الطفرات لتكوين الجينات الكاذبة مع ما يترتب على ذلك من فقدان القدرة على النمو في مجموعة واسعة من العوائل. وهكذا يبدو أن تخصص العائل في كثير من الحالات هو نتيجة فقدان وظيفة الجين ، وليس لاكتساب الوظيفة [23 ، 34 - 36].


الكنز المخفي في & # 8220 DNA غير المرغوب فيه & # 8221

الحمض النووي المشفر للبروتين ، أو الجينات "الوظيفية" ، يمثل فقط ما يصل إلى 2٪ في الجينوم البشري. حتى وقت قريب ، تمت الإشارة إلى نسبة 98٪ المتبقية باسم "DNA غير المرغوب فيه" لميزة عدم الترميز المفترضة. يشير الاسم نفسه إلى أن الحمض النووي غير المرغوب فيه عديم الفائدة ويمكن تجاهله. ومع ذلك ، فقد أظهر المزيد من الأبحاث أن الحمض النووي غير المرغوب فيه قد يكون في الواقع أمرًا حاسمًا في وظائف الجينوم لدينا. على سبيل المثال ، هل تساءلت يومًا عن سبب نشوء الخلايا النجمية وخلايا الكبد البشرية من نفس البويضة المخصبة ، وتحمل نفس المعلومات الجينية تمامًا ، ومع ذلك فهي تختلف اختلافًا كبيرًا في تطورها وتشكلها ووظائفها؟ في حين أن جزءًا من السبب يكمن في علم التخلق ، حيث يتم تنظيم التعبير الجيني عن طريق التعديل اللاجيني مثل مثيلة الحمض النووي ، كان بعض الباحثين أيضًا يبحثون عن أدلة في ما يسمى بالحمض النووي غير الهام. نتيجة لذلك ، تم تحديد & # 8220pseudogenes & # 8221 ، وتم الكشف عن أدوارها المتنوعة في الحفاظ على بيولوجيا الخلية الطبيعية.

بحكم التعريف ، الجينات الكاذبة هي أجزاء من الحمض النووي تحمل تشابهًا عاليًا في التسلسل مع الجينات الوظيفية المقابلة لها ، ولكنها فقدت بعضًا أو كل وظائفها. بالمقارنة مع نطاق البحث الجيني الوظيفي ، فإن البحث على الجينات الكاذبة لا يزال في مهده. ومع ذلك ، هناك أسباب تجعلك تأخذ الجينات الكاذبة على محمل الجد في بحثك.


الانتماءات

معهد ماتر للأبحاث ، جامعة كوينزلاند ، مبنى TRI ، Woolloongabba ، كوينزلاند ، أستراليا

سيث دبليو شيثام وأمبير جيفري جيه فولكنر

معهد الدماغ في كوينزلاند ، جامعة كوينزلاند ، بريسبان ، كوينزلاند ، أستراليا

كلية التكنولوجيا الحيوية وعلوم الجزيئات الحيوية ، جامعة نيو ساوث ويلز ، سيدني ، نيو ساوث ويلز ، أستراليا

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

مساهمات

S.W.C. و M.E.D. ساهم في جميع جوانب المقال. ج. راجع المخطوطة.

المؤلفون المراسلون


الجينات الكاذبة والأصول - بقلم ل. جيمس جيبسون

الجينات الكاذبة هي تسلسلات DNA تشبه الجينات الوظيفية ولكن يبدو أنه ليس لها أي غرض. تم استخدام وجود جينات زائفة إيتا غلوبين مماثلة في البشر والشمبانزي كحجة للأصل المشترك لكلا النوعين. تتكون الحجة من جزأين: أن متواليات الجينات الزائفة ليس لها وظيفة في الواقع ، وأن الله لن يخلق متواليات غير وظيفية مماثلة في البشر والشمبانزي. الحجة الأخيرة هي حجة لاهوتية وتشبه العديد من الحجج اللاهوتية الأخرى التي تم اقتراحها وتم التخلي عنها لاحقًا. لا ينبغي الاعتماد على الحجج اللاهوتية ما لم يدعمها الكتاب المقدس جيدًا.

الحجة القائلة بأن الجين الزائف إيتا غلوبين ليس له وظيفة تتوافق مع معظم البيانات ، على الرغم من عدم إثبات عدم وجود وظيفة. يتم اقتراح الوظيفة المحتملة من خلال موقع الجين الزائف والاختلافات في مدى الاختلاف في متواليات & ldquointronic & rdquo و & ldquoexonic & rdquo. لم يتم استبعاد احتمال أن يوفر الجين الزائف إيتا غلوبين موقع ارتباط لجزيء مشارك في تنظيم الجينات. في الوقت الحاضر ، تتلاءم الأدلة المستمدة من الجينات الكاذبة بشكل معقول مع التفسير التطوري ، لأولئك الذين يختارون القيام بهذا التفسير. ومع ذلك ، هناك الكثير حول تشغيل الجينوم بشكل عام ، وتسلسل الجينات الزائفة على وجه الخصوص ، وهو أمر غير مفهوم جيدًا. يتم إحراز تقدم سريع في فهم كيفية عمل الجينوم ، ومن المعقول أن نتوقع فهمًا أكبر لمعنى الجينات الخادعة.

المقدمة

لطالما جادل المؤيدون وعلماء الطبيعة حول ما إذا كانت الطبيعة تقدم دليلاً على التصميم. ادعى العديد من المؤمنين أن الطبيعة مصممة بحيث يمكن للمرء أن يستنتج وجود المصمم. ادعى بعض المؤمنين بقوة أن الطبيعة تكشف عن مصمم هو الخالق الذي أعلنه الله في الكتاب المقدس. تم وصف العديد من الأمثلة على التصميم الظاهري ، بدءًا من الخصائص غير العشوائية للكون إلى الآلية المعقدة للخلية الحية. بالنسبة للمؤمن ، تتحدث هذه الميزات بوضوح عن وجود خالق ذكي خلق هدفًا في الاعتبار.

استجاب علماء الطبيعة بحجج خاصة بهم. إحدى الحجج الشائعة حاليًا هي الادعاء بأن العديد من الميزات في الطبيعة لم يتم تصميمها جيدًا. من المؤكد أن هذا التصميم السيئ يشير إما إلى مصمم أدنى أو لا يشير إلى مصمم على الإطلاق. تم اقتراح العديد من الأمثلة على التصميم السيئ المزعوم (على سبيل المثال ، Miller 1994). ربما يكون أحد أصعب الأمثلة التي يشرحها المؤمنون هو وجود تسلسلات معينة من الحمض النووي تُعرف باسم الجينات الكاذبة. سوف تستكشف هذه الورقة بعض خصائص الجينات الزائفة وعلاقتها بالحجة المؤيدة أو المعارضة للتصميم.

ما هي علم النفس؟

تتكون الجينات الهيكلية العادية من تسلسلات الحمض النووي التي تحتوي على معلومات مشفرة لصنع جزيء بروتين معين. تتضمن المعلومات إشارة البدء ، والترميز لتسلسل الأحماض الأمينية اللازمة لتكوين البروتين ، وإشارة التوقف. تم العثور على إشارات إضافية تنظم توقيت نشاط الجين بجوار الجين ، وغالبًا أيضًا على مسافة ما منه. غالبًا ما يتم تقسيم تسلسل ترميز الأحماض الأمينية إلى أجزاء تُعرف باسم & ldquoexons ، & rdquo والتي تفصل بينها سلاسل فاصلة تُعرف باسم & ldquointrons. & rdquo الجينات الكاذبة هي تسلسلات الحمض النووي التي تبدو مشابهة للجينات الوظيفية ، ولكنها تحتوي على عيوب مهمة تجعلها تبدو غير قادرة على القيام بذلك. إنتاج بروتين عامل (Proudfoot 1980). قد تشمل عيوب الجينات الخادعة عدم وجود كودون بدء ، ووجود إشارات توقف إضافية ، وعناصر تنظيمية مرافقة غير طبيعية أو غائبة. يُعتقد أن الطفرات في الجينات الكاذبة محايدة ، وبالتالي فهي خالية من الانتقاء. كان أول تقرير عن الجين الكاذب في عام 1977 (Jacq، Miller & amp Brownlee 1977). منذ ذلك الوقت ، تم وصف عدد كبير من الجينات الكاذبة في البشر ومجموعة متنوعة من الأنواع الأخرى. تم استخدام العيوب المفترضة للجينات الخادعة كحجة مفادها أن الطبيعة سيئة التصميم للغاية بحيث تعزو وجودها إلى خلق خاص بواسطة مصمم خارق (Miller 1994).

يُعرف نوعان من الجينات الكاذبة: الجينات الكاذبة غير المعالجة والجينات الكاذبة المعالجة. تم العثور على الجينات الخادعة المعالجة في كروموسومات مختلفة من نظيراتها الوظيفية. يطلق عليهم & ldquoprocessed & rdquo لأنهم يظهرون وكأنهم نسخ معدلة من الجينات النشطة. فهي تفتقر إلى الإنترونات (تسلسلات المباعدة داخل الجين) وبعض التسلسلات التنظيمية الموجودة أمام الجين ، وغالبًا ما تنتهي في سلسلة من الأدينينات ، وتحيط بها التكرارات المباشرة. (& ldquo التكرارات المباشرة & rdquo ترتبط بالعناصر الوراثية المنقولة ، والتي قد تلعب في بعض الحالات دورًا في إدخال الجين الزائف في الكروموسوم.) قد تكون الجينات الخادعة المُعالجة نسخًا كاملة من تسلسل الترميز ، أو قد تكون نسخًا غير مكتملة ، أو قد تحتوي على تسلسلات مُدرجة إضافية . يبدو أنها موجودة فقط في الثدييات (Vanin 1985). يُعتقد أن الجينات الخادعة المُعالجة قد نشأت في عملية من ثلاث خطوات. الخطوة الأولى هي نسخ رسالة الحمض النووي إلى نسخة من الحمض النووي الريبي. ثم يتم تحرير الإنترونات من هذا النص لإنتاج جزيء مرسال RNA (mRNA). أخيرًا ، يتم نسخ mRNA مرة أخرى إلى كروموسوم في عملية تسمى النسخ العكسي (انظر Vanin 1985 للمراجعة ، انظر Tchenio et al 1993 للحصول على مثال). يبدو أن عائلة L1 من تسلسلات الحمض النووي المتكررة نتيجة لهذه العملية (Jurka 1989).

عادة ما توجد الجينات الخادعة غير المعالجة داخل مجموعات من متواليات وظيفية مماثلة على نفس الكروموسوم (Harris et al. 1984). عادة ما يكون لديهم & ldquointrons & rdquo وتسلسلات تنظيمية مرافقة تشبه الجين الوظيفي. كما هو الحال مع الجينات الخادعة المعالجة ، فإن التعبير عن الجين الزائف غير المعالج يتم منعه عمومًا عن طريق أكواد الإيقاف. تم تفسير العديد من الاختلافات الأخرى على أنها عمليات حذف وإدخال وطفرات نقطية. قد يتم أو لا يتم إنتاج نسخة مقطوعة من الرنا المرسال. توجد الجينات الكاذبة غير المعالجة في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. يُعتقد أنها نشأت عن ازدواج الجينات ، مما أدى إلى إنتاج نسخة إضافية من الجين. يمكن للنسخة الإضافية ، التي لا تكون ضرورية ، أن تتراكم الطفرات دون الإضرار بالكائن الحي. توجد أمثلة على الجينات الخادعة غير المعالجة في عائلات جينات ألفا غلوبين وبيتا غلوبين (على سبيل المثال ، انظر Hardison & amp Miller 1993 والمراجع الواردة فيهما).

الحجة من الأخطاء المشتركة

عندما تتم مقارنة جينات البروتينات المكافئة في أنواع مختلفة ، فغالبًا ما يتبين أنها تختلف في التسلسل. بشكل عام ، كلما كان النوعان أكثر تشابهًا من الناحية التصنيفية ، كلما كان التشابه أكثر في تسلسل الحمض النووي الخاص بهما ، بشكل عام ولأنزيمات معينة. تحدث الاستثناءات ، ولكن يمكن التعرف على النمط العام بسهولة. تم اقتراح تفسرين لنمط التشابه الملحوظ في التسلسلات الجزيئية.

أحد تفسيرات التشابه في التسلسل هو أنها موروثة من سلف تطوري. تتشابه الجينات لأن كلاهما موروث من سلف مشترك. تُعزى الاختلافات في التسلسل إلى تراكم الطفرات منذ أن تباعدت الأنواع عن سلفها المشترك. التفسير الثاني ، المتناقض ، هو أن أوجه التشابه في التسلسل ترجع إلى التصميم المشترك لوظيفة مماثلة. قد تعكس اختلافات التسلسل الاختلافات الوظيفية ، مثل التي قد تكون مطلوبة لوظيفة البروتين في بيئات التمثيل الغذائي المختلفة ، أو الوظيفة التنظيمية في الخلفيات الجينية المختلفة. يبدو من غير المحتمل أن تكون أوجه التشابه في التسلسل ناتجة عن الصدفة ، ولكن تم تفسير بعضها بهذه الطريقة (على سبيل المثال ، Djian & amp Green 1992).

من المتوقع وجود أوجه تشابه في التسلسلات الوظيفية لنفس البروتين في الكائنات الحية المختلفة ، نظرًا لأنها تؤدي وظائف متشابهة ، ولكن ماذا عن أوجه التشابه في التسلسلات ، مثل الجينات الكاذبة ، التي يبدو أنه ليس لها وظيفة؟ يُعتقد أن الجينات الكاذبة هي نسخ معيبة من الجينات الوظيفية. لقد قيل (ماكس 1987 ، جيلبرت 1993 ، ميلر 1994) أن أفضل تفسيرات للجينات الزائفة التي يتقاسمها نوعان أو أكثر هي نتيجة الأصل المشترك ، على افتراض أن المصمم الذكي لن يخطئ مرارًا وتكرارًا في تكوين الجينات. هذا يمكن أن يسمى & ldquoargument من الأخطاء المشتركة. & rdquo

تكشف مقارنة تسلسل الحمض النووي من البشر والشمبانزي والثدييات الأخرى عن عدد كبير من الجينات الخادعة المشتركة المتشابهة في التسلسل وكذلك في العلاقة الموضعية مع الجينات الأخرى. يوجد العديد من أوجه التشابه بين البشر والشمبانزي ، ويُفسَّر ذلك على أنه يشير إلى سلالة مشتركة حديثة بين البشر والشمبانزي (جيلبرت 1993). أفضل مثال معروف للجين الزائف المشترك هو جين إيتا غلوبين (psi beta globin) ، وهو أحد أعضاء عائلة جين بيتا غلوبين.

عائلة BETA GLOBIN و (ETA GLOBIN) PSEUDOGENE في البشر

تتكون جزيئات الهيموغلوبين البشري من مجموعتين من البروتينات ، تنتجها جينات ألفا غلوبين وجينات بيتا غلوبين. تحدث كل من جينات بيتا غلوبين وألفا غلوبين في & ldquofamilies & rdquo من النسخ غير المتطابقة. تقع عائلة جين بيتا غلوبين على الذراع القصيرة للكروموسوم البشري 11 (11p15.5) ، بالقرب من جين الأنسولين (Lalley et al. 1989).

توجد عائلة من جينات alpha globin أيضًا في الثدييات ، ولكنها تقع على كروموسوم مختلف (16p13).

تتكون مجموعة جينات بيتا غلوبين من خمسة جينات وظيفية متشابهة إلى حد ما وجين كاذب واحد. يتم ترتيب الجينات الوظيفية الخمسة على الكروموسوم في تسلسل يتوافق مع تسلسل توقيت وظائف كل منها أثناء النمو والتطور. الجين الأول في السلسلة هو الجين & ldquoepsilon globin & rdquo ، والذي يساعد على تكوين جزيئات الهيموجلوبين في وقت مبكر من التطور الجنيني. يُطلق على الجينين الثاني والثالث اسم & ldquogamma-G & rdquo و & ldquogamma-A. & rdquo يساعدان في تكوين جزيئات الهيموغلوبين لاحقًا أثناء نمو الجنين. الجين الزائف & ldquoeta globin & rdquo هو التالي في التسلسل ، يليه الجين & ldquodelta & rdquo globin الذي يتم إنتاجه بمعدل منخفض عند البالغين. الجين الأخير في السلسلة هو الجين & ldquobeta & rdquo globin ، الذي ينتج معظم الجين بيتا غلوبين البالغ ، ويعطي اسم عائلة الجينات. عندما تصبح جينات الغلوبين البالغة وظيفية ، يتم إيقاف جينات الجنين. حقيقة أن تسلسل الجينات على الكروموسوم يطابق تسلسل نشاطها في الكائن الحي النامي يبدو من غير المحتمل أن يكون نتيجة للصدفة ، ويمكن بسهولة تفسيره على أنه نتيجة للتصميم الذكي.

يتسم تسلسل إيتا غلوبين بعدة خصائص للجينات الكاذبة. إنه يشبه الأعضاء الآخرين في عائلة جين بيتا غلوبين ، ولكنه يشبه إلى حد كبير جين جاما-أ غلوبين. ومع ذلك ، هناك بعض الاختلافات المهمة. بالمقارنة مع جين جاما-أ غلوبين ، يفتقر الجين الزائف إيتا غلوبين إلى كودون البدء (AUG) في الموضع المناسب. كما أن لديها العديد من أكواد التوقف الإضافية التي من المتوقع أن تمنع إنتاج أي بروتين. لم يتم تحديد نسخة mRNA أو منتج بروتيني ، ويبدو أنه لا يتم إنتاج أي منها. لا يُعرف أي عيب طبي يمكن عزو فقدان هذا الجين الزائف. باختصار ، لا يرتبط تسلسل eta globin بأي وظيفة أو عيب معروف ، ويبدو أنه غير قادر على إنتاج جزيء مفيد.

تم العثور على عائلة جين بيتا غلوبين أيضًا في الثدييات الأخرى. تمت مقارنة تسلسل جين جاما-أ غلوبين البشري والجينات الزائفة إيتا غلوبين من البشر والعديد من الأنواع الأخرى (Chang & amp Slightom 1984). يحتوي جين جاما-أ غلوبين البشري على ثلاثة إكسونات (أجزاء من الحمض النووي ترمز للأحماض الأمينية) من 92 و 223 و 129 نيوكليوتيدًا ، على التوالي ، لما مجموعه 444 نيوكليوتيد. تختلف & ldquoexons & rdquo للجين الزائف eta globin البشري عن تسلسل exon لجين غلوبين gamma-A في 29 و 38 و 43 موضعًا من النوكليوتيدات ، على التوالي ، بفارق إجمالي قدره 24.8٪. يحتوي جين جاما-أ غلوبين على اثنين من الإنترونات ، من 122 و 877 قاعدة ، على التوالي. هذه تختلف عن متواليات & ldquointron & rdquo للجين الزائف eta globin بنسبة 46-79٪ و 72-94٪ على التوالي (تختلف الأرقام الخاصة بي إلى حد ما عن تلك الخاصة بـ Goodman et al. 1984 ، ربما بسبب مشاكل في محاذاة التسلسلات). تتشابه exons gamma-A-globin و pseudogene & ldquoexons & rdquo مع بعضها البعض أكثر مما هو متوقع من التسلسلات العشوائية ، في حين أن متواليات & ldquointronic & rdquo مختلفة تمامًا بحيث لا يمكن استنتاج أي علاقة بينها.

مقارنات من نظرية إي تي إيه جلوبين في البشر وغيرهم من الأعداء

ترتيب عائلة جين بيتا غلوبين في الرئيسيات الأخرى مشابه جدًا لتلك الموجودة في البشر (Harris et al. 1984). البشر والشمبانزي والغوريلا لديهم نفس عدد جينات بيتا غلوبين مرتبة في نفس التسلسل. في الشمبانزي ، توجد مجموعة بيتا غلوبين على الكروموسوم 9 ، وهو ما يعادل الكروموسوم البشري 11 (Lalley et al. 1989). يمتلك البابون ترتيبًا مشابهًا ، لكن جين دلتا غلوبين يبدو غير وظيفي ، ويصنف على أنه جين زائف. يمتلك قرد بومة العالم الجديد جينًا واحدًا من جاما غلوبين ، مع جين ثانٍ محتمل جزئيًا (Meireles et al. 1995) ، لكن ترتيب الجينات هو نفسه كما في البشر. هذا ينطبق أيضًا على galago (& ldquobush baby & rdquo Hardison & amp Miller 1993). من بين غير الرئيسيات ، يمتلك الأرنب جينًا واحدًا فقط من جاما غلوبين ، لكنه يفتقر إلى الجين الزائف إيتا غلوبين ، بينما يبدو أن جين دلتا غلوبين هو جين زائف.

تتشابه تسلسلات الحمض النووي لإكسونات الجين الزائف إيتا غلوبين في البشر والشمبانزي والغوريلا. يختلف الحمض النووي الخارجي للشمبانزي إيتا غلوبين عن الجين الزائف إيتا غلوبين البشري في ستة مواضع للنيوكليوتيدات وعن الجين الزائف الغوريلا المقابل في سبعة مواضع. أحد هذه الاختلافات يحتوي الحمض النووي الخارجي للجين الزائف للغوريلا على ثلاثة اختلافات عن البشر وسبعة عن الشمبانزي. هذا يعني أن متواليات الشمبانزي والغوريلا إيتا غلوبين إكسون كلاهما أكثر تشابهًا قليلاً مع الجين البشري الزائف من بعضهما البعض.

من الواضح أن أجزاء & ldquoexon & rdquo من الجينات الزائفة eta globin في البشر والشمبانزي والغوريلا متشابهة للغاية. لا يتضمن أي من اختلافاتهم أيًا من أكواد الإيقاف الثمانية في الجينات الخادعة. توجد العديد من أكواد البدء المحتملة (AUG) ، وأحد الاختلافات في الشمبانزي ينتج كودون بدء إضافي محتمل في exon الثاني. ومع ذلك ، لا يكفي أي من هذه لدعم وظيفة ترميز البروتين.

فرضية مضاعفة الجينات

إذا كان للتطور أن يحدث ، يجب بطريقة ما إنتاج جينات جديدة. التفسير الأكثر شيوعًا لتطور الجينات الجديدة هو أنها تم تعديلها من نسخ إضافية من الجينات الموجودة. يُعرف هذا التفسير بفرضية تكرار الجينات (Ohno 1970). وفقًا لهذه الفرضية ، يمكن تكرار الجينات الوظيفية عن طريق الخطأ. لا يحتاج الكائن الحي إلى الجين المكرر. قد تخضع نسختا الجين للاختيار حتى تعاني إحداهما من طفرة معيقة ، مثل إشارة التوقف المبكرة. يؤدي هذا إلى تعطيل الجين بحيث لا يكون له أي وظيفة ، ولم يعد خاضعًا للانتقاء الطبيعي. لقد أصبح جينًا زائفًا ، وجميع الطفرات اللاحقة محايدة. بمرور الوقت ، تتراكم الطفرات في الجين الكاذب. في النهاية ، وفقًا للنظرية ، قد تنتج الطفرات العشوائية جينًا جديدًا بوظيفة جديدة (على سبيل المثال ، انظر Long & amp Langley 1993).

على الرغم من أن فرضية الازدواج الجيني مقبولة على نطاق واسع ، إلا أنها لا تخلو من بعض الصعوبات النظرية والتجريبية. بافتراض أن الجين الأصلي قد تم تحسينه عن طريق الانتقاء ، فمن المحتمل أن تؤدي الطفرات في منطقة الترميز للجين المضاعف قبل حدوث طفرة معيقة إلى إنتاج جزيئات بروتينية رديئة. من المرجح أن يتم اختيار الأفراد الذين لديهم جين واحد ينتج منتجات بروتينية رديئة. يجب أن يكون انتشار الجين المضاعف صعبًا في ظل هذه الظروف.

يمكن تقليل هذه المشكلة إذا دمرت الطفرات وظيفة نسخة الجين الإضافية في وقت مبكر من تاريخها. ومع ذلك ، لا يوجد سوى ثلاثة أكواد توقف ، في حين أن هناك 61 كودونًا للأحماض الأمينية. قد يتوقع المرء أن تكون الطفرات التي تؤدي إلى تدمير الوظيفة أقل شيوعًا من تلك التي تؤدي إلى إنتاج بروتينات مختلفة ، والتي يمكن توقع أن يكون معظمها أدنى. قد يعارض الاختيار أيضًا صيانة الجين الزائف ، لأنه قد يحتفظ بنشاط كافٍ لتعطيل الأنشطة الخلوية الطبيعية. يشتبه في تورط بعض الجينات الكاذبة في إحداث أمراض معينة (على سبيل المثال ، Wedell & amp Luthman 1993 ، Brakenhoff et al. 1994) ، مما يؤدي إلى الاختيار السلبي ضدها. وبالتالي ، فإن إنشاء وصيانة الجين الزائف عن طريق تكرار الجينات قد يتطلب تسلسلًا خاصًا للأحداث.

قام Walsh (1995) بحساب الشروط النظرية التي يعتقد أنها ضرورية لإثبات وجود الجين الكاذب في مجموعة سكانية ، بافتراض أن الجين الكاذب نشأ بشكل عشوائي عن طريق الطفرة. يتطلب التأسيس نسبة عالية من الطفرات المواتية ، وعددًا كبيرًا من الأفراد المتكاثرون في السكان ، ومعامل اختيار مرتفع.

يبدو من المشكوك فيه أن هذه الحسابات يمكن أن تفسر تواتر الجينات الزائفة في الأنواع الحية ، ويفضل تفسير آخر.

مشكلة أخرى لفرضية الازدواج الجيني هي أن وجود نسخ مكررة من الجين لا يسمح بالضرورة لإحدى النسخ بالانحراف عن النسخ الأخرى. على سبيل المثال ، توجد سبع نسخ من & ldquoEnhancer of split & rdquo الجين في ذبابة الفاكهة، ولكن يبدو أنه لا أحد منهم حر في التحور (ماير وآخرون 1993). & ldquoduplicated النُسخ & rdquo ليست إضافية ، ولكن يبدو أن جميعها مطلوبة. تحدث العديد من الجينات في نسخ متعددة تظل متشابهة مع بعضها البعض بدلاً من التشعب. تم تفسير ذلك على أنه عملية تُعرف باسم التحويل الجيني ، حيث يتم & ldquoconverted & rdquo تسلسل واحد من الحمض النووي أثناء النسخ لمطابقة تسلسل آخر. قد يؤدي هذا إلى الحفاظ على التشابه بين عدة نسخ من التسلسل. تُعرف الحالة التي تحافظ فيها نسخ متعددة من التسلسل على تشابه تسلسل وثيق باسم & ldquoconcerted evolution & rdquo (على سبيل المثال ، Moore et al. 1993). يميل التطور المنسق إلى منع تباعد الجينات المضاعفة ، مما يمثل مشكلة لفرضية تكرار الجينات. مشكلة أخرى مع فرضية الازدواج الجيني هي أن الأنواع الرباعية الصبغية لديها عدد أقل بكثير من الجينات الخادعة مما هو متوقع (Larhammar & amp Risinger 1994).

على الرغم من بعض الصعوبات في عزو تطور المعلومات الجديدة من تكرار الجينات ، يبدو أن هناك دليلًا على حدوث ازدواجية الجينات. تم وصف مثال واضح على الازدواج الجيني المتوازي في الذباب (في مينوتي وآخرون 1991).

جينات بيتا غلوبين وفرضية مضاعفة الجينات

يُعتقد أن الجين الزائف إيتا غلوبين نشأ عن طريق تكرار جين جاما-أ غلوبين ، بسبب التشابه في تسلسلها. كلا الجينين موجودان في جميع الرئيسيات المدروسة. قد يكون لدى الثدييات الأخرى واحد أو آخر من الجينين. على سبيل المثال ، جينات غاما غلوبين ، ولكن ليس إيتا غلوبين ، توجد في الأرانب الماعز جينات إيتا غلوبين ولكن ليس جينات غاما غلوبين (Hardison & amp Miller 1993) لا يحتوي الأبوسوم على أي منهما (Goodman et al. 1987).

سيكون من المفيد مراجعة التفسير التطوري لتوزيع جينات إيتا غلوبين في الثدييات. التفسير المقترح هو أن السلف المشترك للجرابيات والثدييات المشيمية يفتقر إلى كلا الجينين. بعد الاختلاف التطوري للجرابيات ، تشكل جين جاما غلوبين عن طريق مضاعفة جين موجود في عائلة بيتا غلوبين. في وقت لاحق ، ولكن قبل إشعاع أوامر الثدييات المشيمية ، تشكل جين eta globin من مضاعفة جين جاما غلوبين. ويقدر أن هذه الازدواجية الجينية المفترضة الثانية حدثت قبل 140 مليون سنة على الأقل (Harris et al. 1984). يجب أن تكون جينات جاما وإيتا موجودة في مشيمة الأسلاف ، ولكن يُفترض أن جاما فقدت بواسطة الماعز وفقدت إيتا من قبل الأرانب.

وفقًا لهذا السيناريو ، يجب أن يكون جين eta وظيفيًا في البداية ، لأنه يعمل في الماعز. إنه غير وظيفي في جميع الرئيسيات ، وهو ما يتم تفسيره على أنه يعني أنه كان بالفعل غير فعال في الرئيسيات الأسلاف. وفقًا لمارتن (1993) ، ربما نشأت الرئيسيات في أواخر العصر الطباشيري ، ربما قبل 70 إلى 80 مليون سنة. يشير هذا التفسير إلى أن الجين الزائف إيتا غلوبين قد تم الحفاظ عليه لأكثر من 70 مليون سنة دون أن يتم تحويله إلى جين جديد مفيد ودون أن يتم التخلص منه. يبدو استمرار تسلسل الحمض النووي غير الوظيفي في سلالة كاملة لفترة زمنية طويلة مفترضة أمرًا رائعًا في سياق فرضية الازدواج الجيني.

يُعتقد أن جين جاما غلوبين قد تضاعف للمرة الثانية ، مما أدى إلى إنتاج جينات A-gamma و G-gamma. لدى البشر والقردة وقرود العالم القديم وبعض قرود العالم الجديد جينات جاما غلوبين وظيفية. الثدييات الأخرى ، بما في ذلك الجلاجوس ، أبراغ الأبراج والأرانب ، لديها جين جاما غلوبين واحد فقط (Hayasaka et al. 1993 ، Hardison & amp Miller 1993). لتفسير ذلك ، يُفترض أن جين جاما غلوبين قد خضع لتكرار ثانٍ بعد تباعد القردة والتارسير. يشير التفسير الحالي للسجل الأحفوري للرئيسيات (Martin 1993) إلى أن القردة والقردة تباعدا خلال العصر الباليوسيني ، ربما قبل 60 مليون سنة. يبدو من اللافت للنظر أن كلا النسختين من الجين المضاعف يمكن أن تظلا وظيفتين لمدة 60 مليون سنة إذا اعتمد التطور على الازدواج الجيني لمصدر المعلومات الجينية الجديدة.

الإمساك اللاهوتي في الحجة من الأخطاء المشتركة

هناك عدة عوامل يجب أخذها في الاعتبار عند تفسير تشابه تسلسل الحمض النووي في الجينات الزائفة إيتا غلوبين. تم تقديم الحجة القائلة بأن أوجه التشابه في الجينات الزائفة لإيتا غلوبين هي دليل مقنع على الأصل المشترك. تستند هذه الحجة بالكامل تقريبًا إلى افتراضين: أن الجينات الزائفة إيتا غلوبين ليس لها وظيفة وأن الله لن يخلق متواليات مماثلة لا تعمل في أنواع منفصلة. وبالتالي يجب فحص هذه الافتراضات بعناية.

إن الحجة القائلة بأن الله لن يتصرف بطريقة معينة هي حجة لاهوتية ، وبالكاد يمكن أن يعالجها العلم. تعتمد صحة مثل هذه الحجة على نوع الله الذي يتم افتراضه. إن نوع الله المعني بالنسبة لمعظم المشاركين في هذا النقاش هو الله الذي أعلن نفسه في الكتاب المقدس. السؤال إذن هو: ماذا تقول الكتب المقدسة حول ما إذا كان الله سيخلق هياكل أو تسلسلات الحمض النووي التي لا نجد فائدة لها في الكائنات غير ذات الصلة؟ لم يتم تناول هذا الموضوع في الكتاب المقدس ، وتركنا دون إجابة. يمكننا أن نفترض أن الله لن يفعل شيئًا كهذا ، لكن هذا الموقف لن يستند إلى أي دليل بخلاف افتراضاتنا ، مهما بدت معقولة.

الحجة اللاهوتية الأخرى التي تم تقديمها ضد بعض أفعال الله المقترحة هي أن الله لن يخدعنا بالتصرف بطرق معينة. هذا يعادل الادعاء بأن فهمنا للطبيعة يمكن الوثوق به ليكشف بدقة عن أنشطة الله و rsquos. هذه الحجة خطيرة بشكل خاص لأنها تضع العقل البشري فوق الوحي الإلهي. تنص الكتب المقدسة بوضوح على أن الله لا يخدعنا ، لكنها توضح أيضًا أننا عرضة بشكل طبيعي لتقديم استنتاجات خاطئة. تكشف الأسفار المقدسة حقيقة التاريخ. عندما يخبرنا الله في الكتاب المقدس أنه خلق بطريقة معينة ، فلا داعي للخداع بما نعتقد أنه مظاهر على عكس ذلك. يجب أن تعلمنا تجربتنا هذا القدر.

إن الحجة القائلة بأننا نستطيع معرفة ما سيفعله الله أو لا يفعله لم تكن جيدة تاريخيًا. في أوقات مختلفة ، قيل أن الله سيخلق فقط مدارات دائرية تمامًا للكواكب ، أو أن الله سيخلق فقط أنواعًا كاملة لا تحتاج إلى التكيف مع الظروف المتغيرة ، أو أن الله لن يسمح للإنسان بتلويث الفضاء. لم ينج أي من هذه الحجج. يجب أن تستند الادعاءات حول أنشطة God & rsquos إلى الكتاب المقدس.

الافتراض العلمي في الحجة من الظواهر المشتركة

الافتراض الثاني الذي تقوم عليه الحجة من الأخطاء المشتركة هو أن الجينات الزائفة المشتركة ، في هذه الحالة ، الجينات الزائفة إيتا غلوبين المشتركة ، ليس لها وظيفة. هل تم إثبات أن هذه التسلسلات ليس لها وظيفة؟

من الصعب استبعاد أي احتمال لإنتاج بولي ببتيد يعتمد ببساطة على تسلسل الترميز. تُعرف الأمثلة التي يتم فيها تغيير رسالة الحمض النووي الظاهرة عن طريق تحرير الحمض النووي الريبي ، أو قراءة تغيير الإطار أو تخطي أجزاء من التسلسلات (Benhar & amp Engelbert-Kulka 1993 ، Dietz et al. 1993 ، Gesteland et al. 1992 ، Landweber & amp Gilbert 1993). ومع ذلك ، يبدو أن الأدلة المتاحة تشير إلى أن الجين الزائف إيتا غلوبين لا يرمز لأي بروتين. لم يتم تحديد نسخة RNA أو منتج بروتيني. يحتوي كل من الثلاثة & ldquoexons & rdquo على كودون توقف واحد على الأقل في كل من الإطارات الثلاثة والقراءة. هو في & ldquoexon rdquo و. أكواد البدء المحتملة هذه ليست كافية لوظيفة تشفير البروتين. ومع ذلك ، قد تنتج بعض الجينات الكاذبة كميات صغيرة من عديد الببتيدات في أنسجة معينة (Weinshank وآخرون. 1991 ، Bristow وآخرون. 1993 ، Misra-Ress ، Cooke & amp Liebhaber 1994) ، لذلك من الصعب استبعاد احتمال أن تسلسل eta globin قد ينتج بولي ببتيد.

تأتي خيوط الحمض النووي في أزواج مكملة. قد يتساءل المرء عما إذا كان شريط الحمض النووي المكمل للجين الزائف قد يكون له بعض الوظائف ، ولكن يبدو أنه لا توجد معلومات متاحة بخصوص هذا.

لا يبدو أن الجين الزائف إيتا غلوبين يعمل في البنية الصبغية. يتم تنظيم الكروموسومات في حلقات متصلة في قواعدها بمادة نووية تسمى غالبًا السقالة النووية. توجد المناطق المرتبطة بالسقالة داخل مجموعة جينات بيتا ، وتقع إحداها بالقرب من الجين الزائف إيتا غلوبين (Jarman & amp Higgs 1989). ومع ذلك ، يبدو أن المنطقة المرتبطة بالسقالة ليست ضمن تسلسل الجين الزائف نفسه ، مما يجعل من غير المحتمل أن يعمل تسلسل الجين الزائف في البنية الصبغية.

يتم تقديم ملاحظة أن الجين الزائف إيتا غلوبين غير مرتبط بأي عيب جيني معروف كحجة أخرى لافتقاره إلى الوظيفة. من المعروف أن العديد من تشوهات الهيموغلوبين بيتا غلوبين معروفة ، ولكن لا يرتبط أي منها على وجه التحديد بجين إيتا غلوبين الزائف (Stamatoyannopoulos & amp Nienhuis 1994). يتم تفسير ذلك على أنه يدعم التأكيد على أن الجين الزائف ليس له وظيفة. ومع ذلك ، فإن هذه الحجة ضعيفة للغاية. يمكن أن تحدث نفس النتيجة لطفرات قاتلة. لن يتم ملاحظة أي أفراد معيبين لأنهم لا يعيشون لفترة كافية ليتم ملاحظتهم. تم الإبلاغ عن الأفراد الذين يعانون من خلل في تسلسل الجينات الزائفة ، ولكن تم إرجاع الهيموجلوبين غير الطبيعي إلى الأجزاء المحذوفة خارج تسلسل الجينات الزائفة. سيكون من المفيد معرفة ما إذا كان الأفراد الطبيعيون موجودون بدون تسلسل الجينات الزائفة. ما لم يتوفر مزيد من المعلومات ، لا يمكن إثبات الحجة القائلة بأن الجين الزائف إيتا غلوبين ليس له أي تأثير على الصحة.

إن احتمال أن يكون للجينات الخادعة بعض الوظائف يستحق المزيد من الاستكشاف. يُعتقد أن بعض الجينات الخادعة تعمل كمصادر للمعلومات لإنتاج التنوع الجيني (Fotaki & amp Iatrou 1993، Wedell & amp Luthman 1993) ، ربما تنطوي على عملية مشابهة للتحويل الجيني. يُعتقد أن متواليات الجينات الزائفة يتم نسخها إلى جينات وظيفية ، مما ينتج عنه متغيرات من التسلسل الوظيفي. تم الإبلاغ عن هذه الظاهرة عدة مرات. تتضمن بعض الأمثلة الغلوبولين المناعي للفئران (Selsing et al. 1982) والطيور (Reynaud et al. 1989) ، وجينات هيستون الفأر (Liu et al. 1987) ، وفي جينات غلوبين الحصان (Flint et al. 1988) وبيتا البشرية جينات الغلوبين (فولرتون وآخرون 1994). الدور المحتمل للجين الزائف إيتا غلوبين في تحويل الجينات غير معروف.

لم يتم فهم تنظيم جينات الغلوبين بشكل كامل ، ولكن تم تحديد العديد من المواقع التنظيمية وعوامل البروتين (Stamatoyannopoulos & amp Nienhuis 1994). كل من جينات بيتا غلوبين الخمسة الوظيفية لها منطقة محفز خاصة بها تشارك في تنظيم الجينات. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على منطقة التحكم في الموضع (LCR) في منطقة عدة آلاف من القواعد المنبع من الجين لـ epsilon globin ، وهو أول ما يتم التعبير عنه.

لا يوجد دليل على أن الجين الزائف إيتا غلوبين يعمل في تنظيم الجينات لعائلة جينات بيتا غلوبين (Engel 1993). ومع ذلك ، فقد تم اقتراح هذا الاحتمال (Goodman et al. 1984 ، انظر أيضًا Vanin et al. 1980). الترتيب الكروموسومي لجينات بيتا غلوبين في تسلسل يتوافق مع توقيت نشاطها مذهل. يبدو أن موقع الكروموسومات يلعب دورًا مهمًا في تنظيم جين بيتا غلوبين (ديلون وآخرون 1991).

حقيقة أن الجين الزائف إيتا غلوبين يقع بين جينات الجنين والبالغ يشير إلى أنه يمكن أن يلعب دورًا في تبديل الجينات وإيقاف تشغيل جينات جاما الجنينية وتشغيل جين بيتا البالغ. هناك دليل على أن التحول الجيني في جينات بيتا غلوبين البشرية يعتمد بطريقة ما على التسلسل الموجود بين الجينات الجنينية والبالغ (Townes et al. 1991) ، على الرغم من أنه من غير المعروف ما إذا كان تسلسل eta globin نفسه متورطًا. بعض الجينات الكاذبة لها دور في تنظيم الجينات (Singh & amp Brown 1991، Assinder et al. 1993، Koonin، Bork & amp Sander 1994). مثل هذا الدور يمكن أن ينطوي على التنافس على البروتينات التنظيمية ، وإنتاج جزيئات الحمض النووي الريبي إشارة ، أو ربما آلية أخرى (على سبيل المثال ، انظر Enver وآخرون 1991).

يأتي اقتراح آخر للوظيفة المحتملة للجين الزائف إيتا غلوبين من مقارنة متواليات & ldquonon-وظيفية & rdquo في البشر والشمبانزي. تتضمن التسلسلات غير الوظيفية في هذه الحالة إنترونات جين أ-جاما والجين الزائف إيتا غلوبين بأكمله. قد يتوقع المرء معدل طفرة مماثل في جميع المتواليات غير الوظيفية. يمكننا اختبار ذلك من خلال مقارنة مدى الاختلاف بين مناطق مختلفة من التسلسلات غير الوظيفية. تختلف الإنترونات البشرية والشمبانزي A-gamma في 23 من 999 موضعًا (2.3٪). تختلف eta globin & ldquointrons & rdquo عن 16 من 999 موضعًا (1.6٪). تختلف & ldquoexons & rdquo في الجين الزائف eta globin في 6 فقط من 444 موضعًا (1.35٪). تختلف الأرقام الخاصة بإنترونات A-globin وإكسونات eta globin بأكثر من الثلث. يمكن تفسير ذلك على أنه بسبب الاختلافات في معدل الطفرات ، ولكن هذا من شأنه أن يقوض الحجة القائلة بأن الاختلافات في التسلسلات غير الوظيفية هي دالة للوقت (فرضية الساعة الجزيئية). يبدو من المنطقي أن نشك في أن الطفرات في الجين الزائف eta globin & ldquoexons & rdquo مقيدة ، ربما لأن لها بعض الوظائف التي لم يتم اكتشافها بعد (راجع مناقشة ذبابة الفاكهة Adh locus في سوليفان وآخرون. 1994).

الافتراض الآخر للحجة من الأخطاء المشتركة هو أنه لا يمكن أن تنشأ بشكل مستقل ، ولكن يجب أن تكون موروثة من سلف مشترك. على الرغم من أن التقارب والتوازي من المشاكل الشائعة في الدراسات المورفولوجية (على سبيل المثال ، Carroll & amp Currie 1991) ، يبدو أنه من غير المحتمل أن تحدث تغييرات النوكليوتيدات المتطابقة بشكل مستقل. ومع ذلك ، هناك بعض الأدلة على أن تغييرات النوكليوتيدات قد لا تكون عشوائية. تم تحديد الطفرات و ldquohotspots & rdquo (على سبيل المثال ، Hardison et al. 1991) ، وتم استنتاج أحداث تكرار الجينات المستقلة (Menotti ، Starmer & amp Sullivan 1991).

هل علم النفس و ldquoJUNK DNA و rdquo؟

لقد كان يعتقد أن نسبة صغيرة فقط من أكواد الحمض النووي للبروتينات. تشير التقديرات النموذجية إلى أن 3٪ من الجينوم متورط. الاكتشافات الحديثة (Wilson et al. 1994) تشير إلى رقم أقرب إلى 30٪. ما هي وظيفة الجزء المتبقي؟ ستكون هناك حاجة إلى كمية كبيرة من الحمض النووي لتنظيم الجينات ، لكن هذا لا يزال يترك جزءًا مهمًا من الحمض النووي بوظيفة غير معروفة. تم استدعاء جزء الحمض النووي بدون وظيفة ظاهرة & ldquojunk DNA. يُعتقد أن الحمض النووي غير المرغوب فيه يشمل التسلسلات المتداخلة (الإنترونات) ، والحمض النووي الساتلي (جزء الحمض النووي التكراري للغاية) ، والتسلسلات المتكررة ، والجينات الزائفة.

مع زيادة معرفة الجينوم ، تم اكتشاف وظائف لبعض التسلسلات التي يعتقد أنها & ldquojunk & rdquo (Nowak 1994). على سبيل المثال ، تعمل الإنترونات في ربط نصوص exons معًا. هذا يقيد أنواع التغييرات التي يمكن أن تتحملها تسلسلات intronic. تحتوي بعض الإنترونات على تسلسلات تشفير تنتج منتجات جينية وظيفية (انظر Doolittle 1993 للمراجعة). يبدو أن الحمض النووي للأقمار الصناعية متورط في البنية الصبغية ، خاصة في نهايات (التيلوميرات) ونقاط التعلق (السنتروميرات) للكروموسومات. يبدو أن الحمض النووي المتكرر له تأثيرات غير مفهومة جيدًا. يبدو أن بعض الأمراض مرتبطة بالتسلسلات المتكررة (انظر مادوكس 1994). لوحظ مؤخرًا أن التسلسلات المتكررة يبدو أن لها خاصية ترتيب جينومي مميزة لنوع من كود المعلومات (Flam 1994) ، على الرغم من أن الاختبار المستخدم لهذا يبدو اختبارًا ضعيفًا. ثبت أن بعض الجينات الخادعة المفترضة يتم نسخها بشكل متواضع أو انتقائي (على سبيل المثال ، Yaswen et al. 1992 ، Imai et al. 1993 ، Vazeux ، le Scanf & amp Fandeur 1993) ، مما قد يشير إلى بعض الوظائف. قائمة تسلسل الحمض النووي التي ليس لها تأثير على الكائن الحي قد تناقصت باطراد مع زيادة المعرفة بعمل الجينوم. هذا يذكرنا بتاريخ الأعضاء الأثري ، حيث كان الافتقار الواضح للوظيفة هو في الواقع الافتقار إلى المعرفة بما كانت عليه الوظيفة. لا يزال هناك الكثير عن الجينات الكاذبة غير مفهومة (سوليفان وآخرون 1994).

بالنظر إلى الماضي ، يبدو من المعقول تمامًا توقع أن يكون لمعظم تسلسلات الحمض النووي ، وكذلك الأعضاء ، بعض الوظائف. يبدو أن إحدى قواعد الطبيعة هي أن الهياكل غير المفيدة تميل إلى الضياع. هذا لا يعني أن جميع تسلسلات الحمض النووي يجب أن يكون لها وظيفة. قد تساهم أخطاء النسخ والعبور غير المتكافئ والتبديل التخريبي في تراكم تسلسلات الحمض النووي عديمة الفائدة. قد تكون العديد من الجينات الكاذبة بالفعل عبارة عن دنا خردة. ومع ذلك ، فإن الحجة القائلة بأن تسلسلات DNA معينة يجب ألا يكون لها وظيفة لأننا اكتشفنا أي وظيفة لها هي حجة من الصمت. لاستنتاج أن الجينات الكاذبة هي خردة ، فإن الحمض النووي يبدو سابقًا لأوانه.

الملخص و الاستنتاج

الجينات الكاذبة هي تسلسلات DNA تشبه الجينات الوظيفية ولكن يبدو أنه ليس لها أي غرض. تم استخدام وجود جينات زائفة إيتا غلوبين مماثلة في البشر والشمبانزي كحجة للأصل المشترك لكلا النوعين. تتكون الحجة من جزأين: أن متواليات الجينات الزائفة ليس لها وظيفة في الواقع ، وأن الله لن يخلق متواليات غير وظيفية مماثلة في البشر والشمبانزي. الحجة الأخيرة هي حجة لاهوتية ، وتشبه العديد من الحجج اللاهوتية الأخرى التي تم اقتراحها وتم التخلي عنها لاحقًا. لا ينبغي الاعتماد على الحجج اللاهوتية إلا إذا كانت مدعومة جيدًا من قبل الكتاب المقدس.

الحجة القائلة بأن الجين الزائف إيتا غلوبين ليس له وظيفة تتوافق مع معظم البيانات ، على الرغم من عدم إثبات عدم وجود وظيفة. يتم اقتراح الوظيفة المحتملة من خلال موقع الجين الزائف والاختلافات في مدى الاختلاف في متواليات & ldquointronic & rdquo و & ldquoexonic & rdquo. لم يتم استبعاد احتمال أن يوفر الجين الزائف إيتا غلوبين موقع ارتباط لجزيء مشارك في تنظيم الجينات. في الوقت الحاضر ، تتلاءم الأدلة المستمدة من الجينات الكاذبة بشكل معقول مع التفسير التطوري ، لأولئك الذين يختارون القيام بهذا التفسير. ومع ذلك ، هناك الكثير حول تشغيل الجينوم بشكل عام ، وتسلسل الجينات الزائفة على وجه الخصوص ، وهو أمر غير مفهوم جيدًا. يتم إحراز تقدم سريع في فهم كيفية عمل الجينوم ، ومن المعقول أن نتوقع فهمًا أكبر لمعنى الجينات الخادعة.

شكر وتقدير

يود المؤلف أن يشكر العديد من المراجعين لتعليقاتهم واقتراحاتهم المفيدة.

استشهد الآداب

Assinder SJ ، De Marco P ، Osborne DJ ، Poh CL ، Shaw LE ، Winson MK ، Williams PA. 1993. مقارنة بين الأليلات المتعددة لـ xylS التي تحملها TOL plasmids pWW53 و pDK1 وآثارها على علاقتها التطورية. مجلة علم الأحياء الدقيقة العامة 139 (3): 557-568.

Benhar I، Engelbert-Kulka H. 1993. تغيير الإطار في التعبير عن الإشريكية القولونية trpR يحدث الجين عن طريق تجاوز جزء من تسلسل الترميز الخاص به. الخلية 72: 121-130.

Brakenhoff RH ، Henskens HA ، van Rossum MW ، Lubsen NH ، Schoenmakers JG. 1994. تفعيل الجين الزائف جاما E-crystallin في إعتام عدسة العين البشري الوراثي الذي يشبه Coppock. علم الوراثة الجزيئية البشرية 3: 279-283.

Bristow J ، Gitelman SE ، Tee MK ، Staels B ، Miller WL. 1993. نسخ وفير خاص بالغدة الكظرية للإنسان P450c21A & ldquopseudogene. & rdquo Journal of Biological Chemistry 268: 12919-12924.

كارول RL ، كوري PJ. 1991. الإشعاع المبكر للزواحف ديابسيد. في: Schultze H-P، Trueb L، editors. أصول المجموعات العليا من رباعيات الأرجل. إيثاكا ولندن: Comstock Publishing Associates ، ص 354-424.

تشانغ لاي ، سلايتوم جيه إل. 1984. العزلة وتحليل تسلسل النوكليوتيدات للجين الزائف من نوع غلوبين بيتا المأخوذ من الإنسان والغوريلا والشمبانزي. مجلة البيولوجيا الجزيئية 180: 767-784.

ديتز HC وآخرون. 1993. تخطي exons المكونة في الجسم الحي الناجم عن طفرات لا معنى لها. Science 259: 680-683.

Dillon N ، Fraser P ، Hanscombe O ، Greaves D ، Lindenbaum M ، Whyatt D ، Strouboulis J ، Hurst J ، Grosveld F. 1991. تنظيم تبديل جاما-غلوبين الإنسان إلى بيتا-غلوبين في الفئران المعدلة وراثيًا. في: Stamatoyannopoulos G، Nienhuis AW، محررون. تنظيم تبديل الهيموجلوبين. وقائع المؤتمر السابع حول تبديل الهيموجلوبين ، إيرلي ، فيرجينيا ، 8-11 سبتمبر 1990. بالتيمور ولندن: مطبعة جونز هوبكنز ، ص 34-44.

دجيان بي ، جرين هـ. 1992. جين إينفولوكرين لقرود العالم القديم وغيرها من الرئيسيات العليا: التشابك العصبي والتوازي الناتج عن نفس آلية تغيير الجينات. البيولوجيا الجزيئية والتطور 98: 417-432.

دوليتل RF. 1993. مجيء وذهاب نوكليازات موجبة وإنترونات متنقلة. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (الولايات المتحدة الأمريكية) 90: 5379-5381.

دريك جي دبليو. 1969. معدلات المقارنة للطفرات العفوية. طبيعة 221: 1132.

إنجل دينار. 1993. التنظيم التنموي لنسخ جين بيتا غلوبين البشري: هل هو تغيير في الولاءات؟ الاتجاهات في علم الوراثة 9: 304-309.

Enver T، Raich N، Ebens A، Josephson B، Nakamoto B، Constantini F، Papayannoupoulou TH، Stamatoyannopoulos G. 1991. آليات مستقلة وتنافسية لتبديل الهيموجلوبين البشري. في: Stamatoyannopoulos G، Nienhuis AW، محررون. تنظيم تبديل الهيموجلوبين. وقائع المؤتمر السابع حول تبديل الهيموجلوبين ، إيرلي ، فيرجينيا ، 8-11 سبتمبر 1990. بالتيمور ولندن: مطبعة جونز هوبكنز ، ص 3-15.

Flam F. 1994. تلميحات للغة في الحمض النووي غير المرغوب فيه. Science 266: 1320.

فلينت J ، تايلور صباحا ، كليج جي بي. 1988. هيكل وتطور موضع الحصان زيتا غلوبين. مجلة البيولوجيا الجزيئية 199: 427-437.

Fotaki ME، Iatrou K. 1993. الجينات الزائفة لمشيم عثة الحرير: السمات المميزة للتطور الجيني عن طريق تكرار التسلسل وتحويل الجينات. مجلة التطور الجزيئي 37: 211-220.

فولرتون إس إم ، هاردينج آر إم ، بويس إيه جيه ، كليج جي بي. 1994. التحليل الجيني الجزيئي والسكان لتنوع تسلسل الأليلات في موقع بيتا غلوبين البشري. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (الولايات المتحدة الأمريكية) 91: 1805-1809.

جيستلاند RF ، وايس آر بي ، وأتكينز جيه إف. 1992. إعادة الترميز: إعادة برمجة فك الشفرة الجينية. Science 257: 1640-1641.

جيلبرت ج. 1993. بحثًا عن سفر التكوين والجينات الزائفة. الطيف 22: 10-21.

غودمان م ، كوب بف ، تشيلوسنياك ي ، فايس مل. 1984. جين إيتا غلوبين: تاريخه التطوري الطويل في عائلة جينات بيتا غلوبين للثدييات. مجلة البيولوجيا الجزيئية 180: 803-823.

Goodman M ، Czelusniak J ، Koop BF ، Tagle DA ، Slightom JL. 1987. Globins: دراسة حالة في السلالة الجزيئية. ندوة كولد سبرينج هاربور حول علم الأحياء الكمي 52: 875-890.

Hardison R، Miller W. 1993. استخدام محاذاة التسلسل الطويل لدراسة تطور وتنظيم مجموعات جينات غلوبين في الثدييات. علم الأحياء الجزيئي والتطور 10: 73-103.

Hardison R ، Krane D ، Vandenbergh D ، Cheng JF ، Mansberger J ، Taddie J ، Schwartz S ، Huang XQ ، Miller W. 1991. التسلسل والتحليل المقارن لمجموعة جينات غلوبين التي تشبه ألفا الأرنب يكشف عن وضع سريع للتطور في منطقة G + C الغنية بجينومات الثدييات. مجلة البيولوجيا الجزيئية 222: 233-249.

Harris S، Barrie PA، Weiss ML، Jeffreys AJ. 1984. جين الرئيسيات psi beta 1. مجلة البيولوجيا الجزيئية 180: 785-801.

Hayasaka K ، Skinner CG ، Goodman M ، Slightom JL. 1993. جينات جاما-غلوبين وتتابعاتها المرافقة في الرئيسيات: النتائج مع متواليات النوكليوتيدات لقرد كابوتشين وأبغض. علم الجينوم 18: 20-28.

Imai K ، و Nakamura M ، و Yamada M ، و Asano A ، و Yokoyama S ، و Tsuji S ، و Ginns EI. 1993. نسخة جديدة من جين زائف للجلوكوسيريبروسيداز البشري في خلايا مرض غير جوشر. الجين 136: 365-386.

جاك سي ، ميلر جونيور ، براونلي جي جي. 1977. هيكل الجين الكاذب في DNA 5S لـ Xenopus laevis. الخلية 12: 109-120.

جرمان أ ف ب ، هيجز د. 1989. مواقع التعلق بالسقالة النووية في مجمعات جينات ألفا وبيتا غلوبين البشرية. في: Stamatoyannopoulos G، Nienhuis AW، محررون. تبديل الهيموغلوبين. الجزء ب: الآليات الخلوية والجزيئية. نيويورك: Alan R. Liss، Inc.، p33-45.

Jeffreys AJ، Royle NJ، Wilson V، Wong Z. 1988. معدلات الطفرات العفوية لأليلات الطول الجديدة في مواضع مفرطة التكرار الترادفية في الحمض النووي البشري. Nature 332: 278-281.

Jurka J. 1989. بنية الفصيلة الفرعية وتطور عائلة L1 البشرية للتتابعات المتكررة. مجلة التطور الجزيئي 29: 496-503.

Koonin EV، Bork P، Sander C. 1994. فكرة جديدة مرتبطة بالـ RNA في مثبطات كلية القدرة لإنهاء الترجمة ، بروتينات الريبوسوم وإنزيم تعديل الريبوسوم؟ بحوث الأحماض النووية 22: 2166-2167.

Lalley PA و Davisson MT و Graves JAM و O & rsquoBrien SJ و Womack JE و Roderick TH و Creau-Goldberg N و Hillyard AL و Doolittle DP و Rogers JA. 1989. تقرير لجنة المسح المقارن. علم الوراثة الخلوية وعلم الوراثة الخلوية 51: 503-532.

Landweber LF، Gilbert W. 1993. تحرير RNA كمصدر للتنوع الجيني. طبيعة 363: 178-182.

Larhammar D، Risinger C. 1994. لماذا يوجد عدد قليل جدًا من الجينات الزائفة في الأنواع الرباعية الصبغية؟ الاتجاهات في علم الوراثة 10: 418-419.

ليو تي جيه ، ليو إل ، مارزلوف دبليو إف. 1987. جينات هيستون الفأر H2A و H2B: أربعة جينات وظيفية وجين كاذب يخضع لتحول جيني مع جين وظيفي وثيق الصلة. أبحاث الأحماض النووية 15: 3023-3039.

لونغ إم ، لانجلي سي إتش. 1993. الانتقاء الطبيعي وأصل جينغوي ، وهو جين وظيفي خيمري معالج في ذبابة الفاكهة. Science 260: 91-95.

مادوكس ج. 1994. جينات التكرار الثلاثية تثير تساؤلات. طبيعة 368: 685.

ماير د ، مارتي بي إم ، شيفر دبليو ، يونج واي ، بريس أ. 1993. ذبابة الفاكهة تحديات التطور تفترض التكرار في E (spl) مركب الجينات. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (الولايات المتحدة الأمريكية) 90: 5464-5468.

مارتن آر دي. 1993. أصول الرئيسيات: سد الفجوات. Nature 363: 223-233.

ماكس إي. 1987. أخطاء مسروقة وعلم الوراثة الجزيئي. الخلق / التطور 6 (رقم XIX): 34-45.

مينوتي آر إم ، ستارمر دبليو تي ، سوليفان دي تي. 1991. توصيف هيكل وتطور منطقة Adh ذبابة الفاكهة هيدي. علم الوراثة 127: 355-366.

Meireles CMM، Schneider MPC، Sampiao MIA، Schneider H، Slightom JL، Chiu CH، Neiswanger K، Gumucio DL، Czelusniak J، Goodman M. 1995. مصير جين غاما غلوبين الزائدة عن الحاجة في المجموعة الأتيلية لقرود العالم الجديد: الآثار المترتبة فيما يتعلق بالتعبير الجيني للجنين غلوبين. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (الولايات المتحدة الأمريكية) 92: 2607-2611.

ميلر كر. 1994. Life & rsquos grand design. مراجعة التكنولوجيا (يناير / فبراير) ص 25-32.

Misra-Press A، Cooke NE، Liebhaber SA. 1994. التضفير البديل المعقد يعطل جزئيًا الجين المشيمي البشري الشبيه بجسم الماموتروبين (hCS-L). مجلة الكيمياء البيولوجية 269: 23220-23229.

Moore LA ، Tidyman WE ، Arrizubieta MJ ، Bandman E. 1993. العلاقة التطورية لجينات سلسلة الميوسين الثقيلة للطيور والثدييات. مجلة التطور الجزيئي 36: 21-30.

مورتون بي آر ، كليج إم تي. 1993. نقطة ساخنة لتحول الحمض النووي للبلاستيدات الخضراء وتحويل الجينات في منطقة غير مشفرة بالقرب من rbcL في عائلة العشب (Poaceae). علم الوراثة الحالي 24: 357-365.

نيل جي في. 1989. معدلات الطفرات البشرية. الجينوم 31: 1104.
Nowak R. 1994. كنوز التعدين من & ldquojunk DNA. & rdquo Science 263: 608-610. Ohno S. 1970. التطور عن طريق الازدواج الجيني. نيويورك: Springer-Verlag. Proudfoot N. 1980. الجينات الكاذبة. طبيعة 286: 840-841.

رينو سي إيه ، دهان أ ، أنكيز الخامس ، ويل جي سي. 1989. يعمل التحويل المفرط الجسدي على تنويع جين VH الفردي للدجاج مع حدوث نسبة عالية في المنطقة D. الخلية 59: 171-183.

رود سي جيه ، داستون دس ، كاسباري دبليو جيه. 1990. معدلات الطفرات العفوية في خلايا الثدييات: تأثير معدلات النمو التفاضلية وتأخر النمط الظاهري. علم الوراثة 126: 435-442.

Selsing E ، Miller J ، Wilson R ، Storb U. 1982. تطور جينات الغلوبولين المناعي للفأر lambda. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (الولايات المتحدة الأمريكية) 79: 4681-4685.

سينغ م ، براون جي جي. 1991. قمع عقم الذكور السيتوبلازمي بواسطة الجينات النووية يغير التعبير عن منطقة جينية جديدة للميتوكوندريا. الخلية النباتية 3: 1349-1362.

Stamatoyannopoulos G، Nienhuis AW. 1994. تبديل الهيموجلوبين. في: Stamatoyannopoulos G ، Nienhuis AW ، Majerus PW ، Varmus J ، المحررين. الأساس الجزيئي لأمراض الدم. فيلادلفيا: شركة دبليو بي ساندرز ، ص 107-155.

Sullivan DT، Starmer WT، Curtiss SW، Menotti RM، Yum J. 1994. تطور جزيئي غير عادي لجين زائف Adh في ذبابة الفاكهة. علم الأحياء الجزيئي والتطور 11: 443-458.

Tchenio T، Segal-Bendirdjian E، Heidmann T. 1993. توليد الجينات الكاذبة المعالجة في خلايا الفئران. مجلة EMBO 12: 1487-1497.

Townes TM و Ryan TM و Caterina JJ و Pawlik KM و Palmiter RD و Brinster RL و Behringer RR. 1991. تنظيم جين غلوبين الإنسان في الفئران المعدلة وراثيا. في: Stamatoyannopoulos G، Nienhuis AW، محررون. تنظيم تبديل الهيموجلوبين. بالتيمور: مطبعة جونز هوبكنز ، ص 16-33.

Vanin EF، Goldberg GI، Tucker PW، Smithies O. 1980. الجين الزائف المرتبط بألفا غلوبين الفأر يفتقر إلى التسلسلات المتداخلة. طبيعة 286: 222-226.

Vanin EF. 1985. الجينات الكاذبة المصنعة: الخصائص والتطور. المراجعة السنوية لعلم الوراثة 19: 253-272.

Vazeux G، le Scanf C، Fandeur T. 1993. جين RESA-2 الخاص بـ المتصورة المنجلية يتم نسخها في عدة عزلات مستقلة. العدوى والمناعة 61: 4469-4472.

والش جي بي. 1995. كم مرة تطور الجينات المضاعفة وظائف جديدة؟ علم الوراثة 139: 421-428.

Wedell A، Luthman H. 1993. الستيرويد 21 هيدروكسيلاز (P450c21): أليل جديد وانتشار الطفرات من خلال الجين الكاذب. علم الوراثة البشرية 91: 236-240.

وينشانك آر إل ، أدهم إن ، ماتشي إم ، أولسن إم إيه ، برانشيك تي إيه ، هارتيج بي آر. 1991. الاستنساخ الجزيئي وتوصيف مستقبلات الدوبامين عالية التقارب (D1beta) وجينها الزائف. مجلة الكيمياء البيولوجية 266: 22427-22435.

ويلسون R + 55 مؤلفًا. 1994. 2.2 ميغا بايت من تسلسل النوكليوتيدات المتجاورة من الكروموسوم الثالث من C. ايليجانس. Nature 368: 32-38.

Yaswen P ، Smoll A ، Hosoda J ، Parry G ، Stampfer MR. 1992. يُظهر منتج البروتين لجين شبيه بالكالموديولين البشري intronless تعبيرًا خاصًا بالأنسجة ويقلل الوفرة في الخلايا المحولة. نمو الخلايا والتمايز 3: 335-345.

مقالات ذات صلة

الانفجار الكمبري وشك داروين - بقلم ل. جيمس جيبسون

إذا قبل المرء أدلة الانفجار الكمبري بالقيمة الاسمية ، فإن نظرية التطور الداروينية مزورة. ليس من المستغرب أن يحاول أنصار التطور تفسير الانفجار الكمبري على أنه قطعة أثرية ، بسبب عدم اكتمال السجل الأحفوري. ومع ذلك ، هناك تفسير للانفجار الكمبري يتوافق مع البيانات. يمكن للكائن الذكي أن يولد المعلومات الجينية اللازمة لمجموعة متنوعة من أنواع الجسم في وقت قصير.


فحص الذكريات من وجهات نظر التطور والخلق

تُعرَّف الجينات الزائفة ، التي تسمى الجينات المزيفة ، بأنها مناطق تشبه الجينات من الحمض النووي لا ترمز إلى منتج وظيفي وليس لها أي واجب. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات الحديثة أن هذه الجينات لها واجبات وقد تلعب دورًا في أمراض بعض الأمراض إذا تم تطويرها.

تُعرف الجينات الزائفة بالمناطق الشبيهة بالجينات التي تنتج عن ازدواجية الجين الموجود في الجينوم. لسنوات عديدة ، كان يُعتقد أن هذه الجينات هي مناطق "DNA غير المرغوب فيه" بدون أي مهام. استخدم العلماء المؤيدون للتطور الجينات الخادعة كدليل على التطور. وفقًا لهؤلاء العلماء ، يجب القضاء على الطفرة الضارة التي تعطل نشاط الجين من المجتمع من خلال الانتقاء الطبيعي ، ومع ذلك تظهر الجينات الكاذبة كاستثناء لها لأن الجين الكاذب يُنظر إليه على أنه نسخة من جين موجود في هذه الحالة ، لن يتم القضاء على الطفرة الضارة التي تحدث في إحدى النسخ الإضافية لأن النسخة الأخرى من الجين تعمل بالفعل. وبالتالي ، سيتم نقل الطفرة في النسخة الإضافية إلى الأجيال القادمة. يُزعم أنه إذا كان لدى أي نوعين نفس الجينات الخادعة وإذا كانت تلك الجينات الكاذبة تحتوي على نفس الطفرات الضارة ، فإنها تأتي من سلف مشترك. تعتبر مشاركة المتواليات والطفرات غير الوظيفية دليلاً على التطور.

ثم يتبادر إلى الذهن السؤال التالي: "لماذا تستخدم الخلايا التي يحكمها مبدأ الحد الأدنى من الطاقة الكثير من الطاقة لنقل تلك الجينات المقلدة ، التي ليس لها وظيفة ، إلى الجيل التالي؟". لأنه ، وفقًا للخليقة ، لا يوجد مكان للجينات التي لا هدف لها في الخلق الكامل. يجب أن يكون للجينات الكاذبة أيضًا غرض الخلق. في الواقع ، أظهرت الدراسات الجزيئية الحديثة أن الجينات الكاذبة ، التي يُعتقد أنه ليس لها دور لسنوات عديدة ، لها مهام مختلفة مثل تنظيم استقرار الرنا المرسال والتعبير الجيني.

لا يختلف دور الجينات الكاذبة عن البنى المتماثلة الأخرى في الطبيعة. كل هذا يعكس حقيقة أن الخالق يستخدم نفس "المسودة" أو "الشكل الفني" بشكل متكرر عندما يبني كائنات حية مختلفة. في هذه الحالة ، من واجب العلماء أن يبحثوا ويكشفوا عن الهندسة والتناغم العظيمين في الخلق.

الحمض النووي ، أي حمض الديوكسي ريبونوكلييك ، هو المادة الوراثية التي تحمل المعلومات اللازمة للحيوية والأنشطة البيولوجية لجميع الكائنات الحية وبعض الفيروسات.الجين هو منطقة الحمض النووي التي تسمح بإنتاج منتج وظيفي مثل عديد الببتيد أو الحمض النووي الريبي. [1] تعد منطقة الجين ، والمنطقة التنظيمية التي تسمى المحفز ، وكودون الإنهاء الذي ينهي النسخ ضروريين لمنتج وظيفي يتشكل من منطقة الحمض النووي في كائن حقيقي النواة. بعد نسخ منطقة الجين من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي الأولي مع جميع الأجزاء ، تتم إزالة المناطق التي لن تتم ترجمتها ، مثل المحفز وكودون الإنهاء والإنترون ومنطقة المحسن إن وجدت. أخيرًا ، يتم ضم مناطق exon ويتم تكوين mRNA الناضج. ثم يتم إرساله إلى الريبوسومات لتكوين الأحماض الأمينية. [2]

يُعتقد أن هذه المناطق الشبيهة بالجينات ناتجة عن ازدواج الجين الموجود في البداية ولكنه فقد وظيفته لاحقًا نتيجة الحذف أو الإدراج أو تغيير الإطار الذي يمنع التعبير عن الجين أو تراكم الطفرات التي تشكل وقف الكودون قبل الوقت العادي.

ظهرت الجينات الكاذبة لأول مرة في عام 1977 عندما ظهر جاك وآخرون. ذكرت أن هناك منطقة في تسلسل الحمض النووي الجيني لـ Xenopus laevis، (الضفدع الأفريقي المخالب) وهو متماثل مع الجين الذي يكرر الحمض النووي الريبي 5S ، وهذا لا ينسخ. [3] في وقت لاحق ، تم إثبات أن هذه المجموعات ، التي لم يحدث نسخها ، موجودة في العديد من الكائنات الحية من بدائيات النوى إلى حقيقيات النوى. [4] من المعروف أن الجينوم البشري يحتوي على ما يقرب من 20000 جينة خادعة. [5] على الرغم من أن هذه الجينات الكاذبة تظهر تماثلًا عاليًا في التسلسل كجينة أسلاف ، إلا أنها تعتبر بقايا الجينات التي تظهر التماثل لأنها فقدت بطريقة ما القدرة على النسخ.

تسمى هذه الجينات بالجينات الكاذبة ، "الجينات الزائفة" ، بناءً على الادعاء بأن هذه المناطق ليس لها وظيفة. [6] ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات الحديثة أن هذه الجينات لها واجبات وقد تلعب دورًا في أمراض بعض الأمراض إذا تم تطويرها. [7]

تنقسم الجينات الكاذبة إلى ثلاث مجموعات وفقًا لآلية التكوين (الشكل 1):

يُعتقد أن الجينات الكاذبة الوحدوية تشكلت من خلال تعطيل آليات النسخ والترجمة التي تمكن الجين من تكوين منتج وظيفي من خلال تراكم الطفرات العشوائية في الجين السلفي. يطلق بعض العلماء على الجينات الخادعة في هذه المجموعة نفايات تطورية أو جينات أحفورية. تحدث هذه الجينات الكاذبة عندما تفقد نسخة واحدة من جين السلف وظيفتها.[8]

تحدث الجينات الكاذبة المضاعفة نتيجة ازدواجية جين الأسلاف. ومع ذلك ، نتيجة لأخطاء الازدواجية التي تحدث أثناء هذه الازدواجية ، أو تعطيل معززات ومحفزات الجين ، أو تغيير تغير الإطار وتشكيل كودون الإيقاف المبكر ، تضيع قدرة الجين على النسخ. من المحتمل أن تتجمع هذه الجينات الكاذبة حول نفس الكروموسوم مثل الجين السلفي وبالقرب منه.[9]

أما بالنسبة للجينات الخادعة المعالجة ، فيُعتقد أنها تتشكل عندما يتحول الرنا المرسال الذي يتشكل نتيجة لنسخ الجين السلفي إلى الحمض النووي الريبي (cDNA) مع إنزيم النسخ العكسي ويدخل في الجينوم مرة أخرى. نظرًا لأن هذه الجينات الكاذبة تتكون من mRNA ناضجة ، فإنها لا تحتوي على إنترونات ويمكن أيضًا أن تتواجد في مناطق بعيدة عن جين الأسلاف.[10]

شكل 1: آلية تكوين الجينات الكاذبة أ. الجينات الكاذبة الوحدوية ، ب. الجينات الكاذبة المكررة ، ج الجينات الكاذبة المعالجة.[11]

وجهة نظر التطور

وفقًا لوجهة نظر التطور ، يتم القضاء على الطفرات التي تعطل نشاط الجين من المجتمع من خلال الانتقاء الطبيعي. ومع ذلك ، يعتبر تكرار الجينات استثناء لأنه حتى إذا حدثت طفرة في النسخة المكررة ، فلن يحدث الانتقاء الطبيعي لأن النسخة الأخرى تعمل بالفعل ويمكن أن تلبي احتياجات الكائن الحي. أي أن الجين المضاعف الذي يحتوي على الطفرة يمكن أن ينتقل إلى أجيال أخرى. الجينات المعيبة التي تسببها الطفرات الضارة في نسخ إضافية تسمى أيضًا الجينات الكاذبة. بمعنى آخر ، إذا تم العثور على أي جينات خادعة في أي نوعين وإذا كانت هذه الجينات الكاذبة قد تشكلت نتيجة لنفس الطفرات الضارة ، فإنها تظهر كدليل على أنها تأتي من سلف مشترك. وفقًا لهذا الرأي ، يتم تعريف مشاركة التسلسلات والأخطاء غير الوظيفية على أنها تطور. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر متواليات الجينات الكاذبة "أحافير" جينومية في جينومات النبات والحيوان.

في دراسة ، قارن أوتا ونيشيكيمي تسلسل الجينات الزائفة GULOP للإنسان وإنسان الغاب والشمبانزي والجرذان وماكاك. في نهاية الدراسة ، تم العثور على 4 قواعد فقط مختلفة بين الجينات الزائفة GULOP التي تحتوي على حوالي 120 نيوكليوتيد للإنسان والشمبانزي. هذا الاختلاف هو 8 نيوكليوتيدات بين الإنسان وإنسان الغاب (الشكل 2). بناءً على هذه النتيجة ، اقترحوا أن الشمبانزي كان أقرب إلى الإنسان ، باختصار ، الشمبانزي ، الذي نسميه القرود ، لديه جينوم قريب من البشر بدلاً من إنسان الغاب الآخر. في الواقع ، وفقًا لهذه الدراسة ، فإن الحيوان الذي نتشارك معه أكثر الجينات الكاذبة هو الشمبانزي. يتم رسم صورة عامة توضح أن الجينات المشتركة والجينات الخادعة تنخفض كلما انتقلت إلى الثدييات والزواحف والأسماك الأخرى.[12]

الشكل 2: مقارنة تسلسل الجينات الزائفة لـ GULOP للجرذ والإنسان والشمبانزي وإنسان الغاب والمكاك.[13]

وجهة نظر الخلق

كل شيء في الخلايا وفي الجسم الحي يتم قياسه وحسابه بشكل كبير ، ويتم تنفيذه وفقًا لخطة وجدول زمني. يتم تحضير هذه المواد غير الضرورية والإضافية والنفايات لاستخدامها في مكان آخر عن طريق تحطيم الذرات في الخلية.

وفقًا للمعلومات الواردة أعلاه ، فإن هذه الجينات الكاذبة في العديد من المجموعات الحية تدخل نفسها في الحمض النووي ويتم نقلها من جيل إلى جيل. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يتبادر إلى الذهن السؤال التالي:لماذا تستخدم الخلايا التي يحكمها مبدأ الحد الأدنى من الطاقة الكثير من الطاقة لنقل تلك الجينات المقلدة ، التي ليس لها وظيفة ، إلى الجيل التالي؟”. [14]

ومع ذلك ، لا توجد بنية زائدة وفائضة في الخلية ، ولا حتى ذرة ، فكل شيء في الخلايا وفي الجسم الحي يتم قياسه وحسابه بشكل كبير ، ويتم تنفيذه وفقًا لخطة وجدول زمني. يتم تحضير هذه المواد غير الضرورية والإضافية والنفايات لاستخدامها في مكان آخر عن طريق تحطيم الذرات في الخلية.

للجينات الكاذبة العديد من الوظائف المختلفة ، مثل تنظيم الرنا المرسال ، وزيادة التنوع الجيني ، وتقليل أو زيادة التعبير الجيني.

نحن بحاجة إلى العودة قليلاً لفهم حالة الحمض النووي غير المرغوب فيه التي تعتبر غير وظيفية. تم الإبلاغ منذ سنوات عديدة أن 3٪ فقط من الحمض النووي كانت ضرورية ، وأن الـ 97٪ المتبقية كانت غير علمية و "غير ذات أهمية". اعتقد علماء الأحياء أن الحمض النووي فقد وظيفته من خلال التطور.

وبالمثل ، زُعم في الماضي أن أكثر من 80 من الهياكل والأعضاء في البشر عبارة عن أعضاء وأنسجة أثرية غير ضرورية. بعد ذلك ، تم اعتبار تسلسل الحمض النووي ، الذي لا نعرف واجبه ، غير مهم.

ومع ذلك ، وفقًا للعلماء الذين يتبنون وجهة نظر الخلق ، لا يمكن لأي شيء أن يكون بلا هدف في كائن حي تم تصميمه وخلقه بشكل مثالي. كل ما تم إنشاؤه يجب أن يكون له غرض. وحقيقة أنه لم يتم إثباته بعد لا يغير هذه الحقيقة.

لا تختلف الجينات الكاذبة عن الهياكل المتماثلة الأخرى في الطبيعة. كل هذا يعكس حقيقة أن الخالق يستخدم نفس "المسودة" أو "الشكل الفني" بشكل متكرر عندما يبني كائنات حية مختلفة.

في هذه الحالة ، يجب التحقق من سبب وجود الجينات الخادعة وما هي وظائفها. في واقع الأمر ، أظهرت الدراسات الحديثة أن الجينات الكاذبة ليست جينات عديمة الهدف وبلا وظيفة ولكن لها دور خطير في تنظيم التعبير عن الجينات. [15]

للجينات الكاذبة العديد من الوظائف المختلفة ، مثل تنظيم الرنا المرسال ، وزيادة التنوع الجيني ، وتقليل أو زيادة التعبير الجيني. على سبيل المثال ، يعمل جين Oct4 ، الذي يحتوي على أكثر من جين كاذب ، كعامل نسخ في الخلايا الجذعية ، وأحد الجينات الكاذبة لهذا الجين ، وهو الإفراط في التعبير عن Oct4P ، يمنع تمايز الخلايا الجذعية الوسيطة. [16]

تم إجراء دراسة تتضمن تقنيات المعلوماتية الحيوية ودراسات تجريبية على أساس الجينوم بواسطة تشان وآخرون في عام 2103. في هذه الدراسة ، تمت مقارنة الجينات الخادعة والجينات المستهدفة وesiRNAs باستخدام قواعد البيانات ، ووجد أن جين PPM1K ، وهو أمر حيوي لبقاء الخلية وتطور الأعضاء. ، يقوم بتشفير esiRNA في الجين الكاذب ، وأن esiRNAs تنظم التعبير عن العديد من الجينات بما في ذلك جين NEK8 ، المرتبط بنمو الخلايا السرطانية.

أظهرت الدراسات التجريبية التي أجريت على 41 زوجًا من أنسجة خلايا الكبد والأنسجة الطبيعية أن الجين الزائف PPM1K في الأنسجة السرطانية انخفض بشكل ملحوظ مقارنة بالأنسجة الطبيعية بينما زاد تعبير NCR8.[17]

في دراسة واسعة النطاق أجريت في عام 2012 ، تمت دراسة 13 نوعًا مختلفًا من السرطان و 293 عينة من الأنسجة وتم تحديد نشاط 2082 نوعًا خادعًا مختلفًا متعلقًا بالسرطان.[18]

من المستحيل على أي عالم أو اتحاد عالمي من العلماء اختبار كل أزواج قواعد الحمض النووي واحدة تلو الأخرى لأن تشغيل الحمض النووي ينطوي على العديد من العمليات المعقدة المختلفة. لاستنتاج أن تسلسل الحمض النووي ليس له وظيفة ، من الضروري اختبار كل زوج أساسي. إنها طريقة سهلة للهروب لاستدعاء تسلسل الحمض النووي "الحمض النووي غير المرغوب فيه ، الحمض النووي المزيف"فقط لأننا لا نعرف واجبها.

يتكون الجينوم البشري من حوالي 3 مليارات زوج من قواعد الحمض النووي. هذا الرمز الجزيئي الطويل مسؤول عن تحول الخلايا التي يتكون منها جسم الإنسان إلى خلية بالغة من الزيجوت ، وهو تطور يستمر لعقود. تم تكليف الحمض النووي بمهمة التحكم في جميع الأنظمة الحيوية للكائن الحي وإدارتها ، وله بنية معقدة للغاية.

من الواضح أنه من المستحيل على أي عالم أو اتحاد عالمي من العلماء اختبار كل أزواج قواعد الحمض النووي واحدة تلو الأخرى لأن عملية الحمض النووي تنطوي على العديد من العمليات المعقدة المختلفة. لاستنتاج أن تسلسل الحمض النووي ليس له وظيفة ، من الضروري اختبار كل زوج أساسي. إنها طريقة سهلة للهروب من تسمية تسلسل الحمض النووي "DNA غير المرغوب فيه والحمض النووي المزيف" لمجرد أننا لا نعرف واجبه.

بدلاً من ذلك ، يجب أن ننظر إلى الجينوم من منظور المشاركة الواسعة والهندسة الحيوية المذهلة ، وبالنظر إلى أنه لا يوجد شيء بلا هدف في الخلق ، يجب أن نعمل بجدية أكبر لاكتشاف الأشياء المجهولة في ضوء العلم.

[1] واتسون دينار ، كريك إف إتش. التركيب الجزيئي للأحماض النووية هيكل للحمض النووي ديوكسيريبوز. طبيعة سجية. 1953171 (4356): 737-8.
[2] كاساب م. الجنرال إفاديسينين كونترول. في: Kasap H ، محرر. Tibbi Biyoloji ve Genetik. أضنة: نوبل كيتاب إيفي 2010. ص. 231-8.
[3] جاك ، سي ، ميلر ، جي آر ، وأمبير براونلي ، جي جي (1977). بنية الجينات الكاذبة في DNA 5S لـ Xenopus laevis. الخلية ، 12 (1) ، 109-120.
[4] Li، W.، Yang، W.، & amp Wang، X.J (2013). الجينات الكاذبة: العناصر الوظيفية الزائفة أم الحقيقية ؟. مجلة علم الوراثة والجينوميات، 40 (4) ، 171-177
[5] Han ، Y. J. ، Ma ، S.F ، Yourek ، G. ، Park ، Y.D ، & amp Garcia ، J.G. (2011). يعزز الجين الزائف المنسوخ لـ MYLK تكاثر الخلايا. مجلة FASEB ، 25 (7) ، 2305-2312.
[6] Sönmez، D.، Göğebakan، B.، Ecevit، H.، Ataç، L.، Küçük، M.U، & amp İzmirli، M. (2016). Sahte İsmini Haketmeyen Genler Psödogenler. مصطفى كمال Üniversitesi Tıp Dergisi، 7 (25).
[7] توتار ، واي (2012). الجينات الكاذبة. علم الجينوم المقارن والوظيفي ، 2012.
[8] زانج ، زد.د. ، فرانكش ، أ ، هانت ، ت. ، هارو ، ج. ، & أمبير ؛ جيرستين ، إم. (2010). تحديد وتحليل الجينات الكاذبة الوحدوية: الخسائر الجينية التاريخية والمعاصرة في البشر والرئيسيات الأخرى. بيولوجيا الجينوم، 11 (3) ، R26.
[9] Sönmez et al.، 2016 المرجع نفسه.
[10] Xiao-Jie، L.، Ai-Mei، G.، Li-Juan، J.، & amp Jiang، X. (2015). الجينات الزائفة في السرطان: وظائف حقيقية وتوقيع واعد. مجلة علم الوراثة الطبية ، 52 (1) ، 17-24.
[11] Sönmez et al.، 2016. المرجع نفسه.
[12] أوهتا ، واي. ، وأمبير نيشيكيمي ، م. (1999). بدائل النوكليوتيدات العشوائية في الجين الرئيسي غير الوظيفي لـ L-gulono-γ-lactone oxidase ، الإنزيم المفقود في التخليق الحيوي لحمض الأسكوربيك. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - الموضوعات العامة ، 1472 (1) ، 408-411.
[13] Ohta and Nishikimi، 1999. المرجع نفسه.
[14] بينك آر سي ، ويكس ك ، كالي دي بي ، بانش إي كيه ، جاكوبس إل ، كارتر د. الجينات الكاذبة: وظيفية زائفة أو منظمات رئيسية في الصحة والمرض؟ Rna. 201117 (5): 792-8.
[15] توتار ، واي (2012). المرجع نفسه.
[16] Lin H ، Shabbir A ، Molnar M ، Lee T. الوظيفة التنظيمية للخلايا الجذعية بوساطة التعبير عن فأر جديد Oct4 الجين الزائف. الكيمياء الحيوية والبيوفيزيائية تبحث في الاتصالات. 2007355 (1): 111-6.
[17] تشان ، دبليو إل ، يو ، سي واي ، يانغ ، دبليو كيه ، هونج ، إس واي ، تشانغ ، واي إس ، تشيو ، سي سي ،. & أمبير تشانغ ، جي جي (2013). يولد الجين الكاذب المنسوخ ψPPM1K سيرنا الذاتية لقمع نمو الخلايا السرطانية في سرطان الخلايا الكبدية. بحوث الأحماض النووية ، 41 (6) ، 3734-3747.
[18] كاليانا سوندارام ، س ، كومار سينها ، سي ، شانكار ، س ، روبنسون ، دي آر ، وو ، واي م ، كاو ، إكس. ،. & amp Iyer ، M. K. (2012). الجينات الكاذبة المعبر عنها في المشهد النسخي للسرطانات البشرية. الخلية، 149 (7) ، 1622-1634.


شاهد الفيديو: كذبة الأصل لدى الخليجيين التي كشفها الDNA (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Chlodwig

    شكرا لتفسير. لم أكن أعلم أنه.

  2. Brad

    لطالما أردت أن أسألك ، المؤلف ، أين تعيش؟ بمعنى المدينة؟ إذا لم يكن سيكيت :)

  3. Lansa

    انت تبالغ.

  4. Tygozahn

    إنه لأمر مؤسف أنني لا أستطيع التحدث الآن - لا بد لي من المغادرة. لكنني سأعود - سأكتب بالتأكيد ما أفكر فيه في هذه المسألة.



اكتب رسالة