دکتر سید سلمان فاطمی

آیا تکامل و تغییرات ژنتیکی به میلیونها سال زمان نیاز دارد ؟

آیا ما در برابر ژن ها خود کاملا شکست خورده ایم یا عادتها و رفتارهای ما ميتواند بر ژن های ما تاثیر بگذارد ؟

و اگر اراده و رفتارهای ما بر ژن های ما موثر است ، چگونه میتوان با اراده خود، تغییرات ژنتیکی را به سوی مطلوبی برد، که باعث تغییرات مفید بیشتری بر زندگی ما شود ؟

انسانها هنوز در حال تکاملند و ما میتوانیم آن را ببینیم .

تغییرات کوچکی در عادتهای ما ، در کوتاه مدت میتواند ، از طریق انتخاب طبیعی ، بر فرکانس آللها و ژنهای ما موثر باشد . مثلا عادت سیگار کشیدن یا نکشیدن ، سبب میشود ، در کوتاه مدت و نه طی میلیونها سال ، ژنی در محیط ژنومي ما باقی بماند یا حذف شود !!

بسیاری از مردم گمان می کنند که تکامل به هزاران يا میلیونها سال زمان نیار دارد ولی بيولوژيستها میدانند که تکامل میتواند سریع اتاق بيفتد .

اکنون به کمک تکامل ژنومي محققان میتوانند تغییرات ژنتیکی در سطح جمعيت را دنبال کنند و این، تکامل در حال انجام امروز را ثابت میکند.

دو مطالعه در بيولوژي ژنوم نشان ميدهد چگونه ژنهای ما طی قرنها یا حتي دهه ها تغییر کرده است و نشان میدهد چگونه انگلیسیها از زمان روم باستان تا امروز ، بلندتر و بلوند تر شده اند و نشان ميدهد چگونه در آخرین نسل ، تاثیر یک ژن که باعث تمایل به سیگار کشيدن میشود ، کم شده است .

مولي پرزورسکي که یک زیست شناس تکامل در دانشگاه کلومبیا است ، میگوید :
( اينکه میتوان انتخاب طبيعي فعال را در حال حاضر هم مشاهده کرد، شگفت آور است )

مطالعات نشان میدهد که چگونه ژنوم انسان به سرعت، به صورت جزئی ولی معنادار، به شرایط جدید در محیط پاسخ میدهد .

او ادامه ميدهد که این مطلب در فهم تکامل ،بسیار موثر است .

زیست شناسان تکامل، بسیار بر نقش جهشهای تازه در تولید صفات جدید تمرکز کرده اند . همینکه یک جهش جدید بر پا شود ،این جهش درون جمعیت پخش میشود .

هر فردی دو کپی از هر ژن را حمل میکند ولی کپی ها میتواند مختصری بین افراد یا درون جامعه تغییر کند .

جهشها در یک کپی میتواند قد را بلند کند . اين جهشها در کپي و آللهاي دیگر ممکن است قد را کاهش دهد . اگر شرایط در حال تغییر ایجاد شود مثلا ميزان قد در افراد گوناگون، متفاوت باشد ، افراد بلند ، فرزندان بیشتری با کپيهاي متغیری خواهند داشت که بلندی را کد بندی میکند و این کپی های بیشتر در جامعه ، پخش میشود .

با اطلاعات وسیع ژنومي ،دانشمندان میتوانند این تغییرات تکاملی در فرکانس آللها را در طول زمان کوتاه ، پیگیری کنند .

جاناتان پريچارد از دانشگاه استانفورد در پالو التو کالیفرنیا با شمارش تغییرات تک باز (single-base) که در هر ژنوم مشاهده ميشود ، این بررسی را انجام داد . او نشان داد ، این تغییرات فردی نادر که در هر ژنوم بروز ميکند ( سينگلتون )، احتمالا اخیرا ایجاد شده اند زیرا آنها زمان لازم را نداشته اند تا درون جمعیت پخش شوند .

چون آللها در حین انتشار ، DNA مجاور را با خود حمل میکنند تعداد این سينگلتونها روي دی ان ای مجاور ، میتواند به عنوان ساعت مولکولی عمل کند . و نشان میدهد که فرکانس آلل،چقدر تغییر یافته است . ( الل (allele) در حقیقت ژن کنترل کننده ی یک صفت است که در یک جایگاه مشخص روی کروموزوم قرار گرفتهاست . آلل هایی که در جایگاه مشابه هم روی کروموزوم های همتا قرار گرفته اند یک صفت را کنترل می کنند. مثلا چروکیدگی یا صاف بودن دانه های یک گیاه را دو آللی که در جایگاه مشابه هم روی دو کروموزوم همتا قرار گرفته اند کنترل می کنند)

تیم پيچارد 3000 ژنوم را که به عنوان پروژه UK10k در انگلستان جمع آوری شده بود ،آنالیز کردند . برای هر آلل در هر ژنوم ، میزان تراکم سینگل تون (سینگل تون قسمتی از ژنوم است که مشابه و وابسته ای ندارد )،بر اساس تراکم موتاسيونهاي یکتا محاسبه شد .

هر چه انتخاب طبیعی ، بر آلل بیشتر باشد ، این آلل سریعتر پخش میشود و زمان کمتری وجود دارد تا سينگل تونها در نزدیکی آن تجمع کنند .

مطالعه میتواند انتخاب را در نسلی و زمانی کوتاه و محدود یعنی 100 نسل و یا حدود 2000 سال نشان دهد .

دانشجویان فارغ التحصیل استانفورد به نامهای ناتالی تليس و اوان بويل و زيو گائو، سینگل تونهاي نسبتا کمی را نزدیک آللهایی پیدا کردند که مقاومت به لاکتوز داشتند . و این ، صفتی است که افراد را قادر به تجزیه شیر میکند و برخی گیرنده های سیستم ایمنی را فعال میسازد .

در میان مردم انگلستان این آللها بسیار انتخابی هستند و بسیار سریع انتشار یافته اند . این تیم همچنین فهمیدند در موهای بلوند و چشمان آبی ، سينگل تون های کمتری در اطراف آللها وجود دارد و این نشان میدهد که این صفات طی 2000 سال گذشته خیلی سریع انتشار یافته اند .

@salmanfatemi

ژنهای موي روشن ممکن است منجر به پوستهای روشنتر شوند، این به بدن اجازه میدهد تا ویتامین دی بیشتری را در مناطق کم نور ، تولید کند .

یا انتخاب جنسی ممکن است عمل کند و منجر به ترجیح موی بلوند از طرف شریک جنسي بلوند گردد .

محققان دیگر از روش دیگر استفاده میکنند . محقق ژنتیک اسوانته پابو از موسسه ماکس پلانک در لايزپيک آلمان میگوید : (این رویکرد به نظر میرسد به پیامهای ظریفتر و مرسومتر انتخاب اجازه دهد تا شناسایی شوند . )

تیم پيچار

د همچنین ديدند انتخاب در صفات، نه فقط با ژن منفرد بلکه با تغییرات ریز در صدها ژن،کنترل ميشود . در ميان صفات ، قد و قطر دور سر نوزادان و اندازه لگن در زنان که برای تولد آن نوزادان حیاتی است ، نقش دارد .

با بررسی چگالی سینگل تونها بر بیش از چهار میلیون تفاوت دی ان اي، تیم پيچارد کشف کردند که انتخاب طبیعی هر سه صفت ، در طول زنجیره ژنومي ، اخیرا رخ داده است.

جوزف پيکرل که یک محقق ژنتیک در مرکز ژنوم نيويورک است از یک استراتژی متفاوت استفاده میکند تا تا انتخاب را زیر یک میکروسکوپ دقیق قرار دهد و او نشانه های تکامل را در زنجیره زندگی انسان مشخص ميکند .

او و پرزورسکي ژنوم 60000 اروپایی را که در کاليفرنیای شمالی کاريوتايپ شده بودند و 150000 فرد که در مطالعه ژنوم در انگلستان وارد شده بودند،دقیقا بررسی کرد .

آنها میخواستند بدانند آیا تفاوتهای ژنتیکی ، فرکانس آلل را در میان افراد با سنین مختلف تغییر میدهد يا نه . و این نشان دهنده انتخاب فعال در یک یا دو نسل است .

بيوبانک شامل تعداد خیلی کمی از افراد مسن بود ولی اطلاعاتی در مورد والدین شرکت کنندگان می گرفتند . به این ترتیب این تیم ، ارتباطات میان مرگهای والدي و این فرکانسهاي اللي را در فرزندان آنها بررسی میکردند .

در نسل والدین برای نمونه محققان دیدند که ارتباطی میان مرگ زودرس در مردان و وجود آلل گیرنده نیکوتین در فرزندان آنها و در نتیجه احتمالا وجود آلل این گیرنده ، در والدین آنها هم وجود دارد .

بسیاری از مردانی که در سال 1950 در انگلستان در جوانی ميمردند به بلوغ رسیده بودند و در این زمان بیشتر آنها روزی یک پاکت سیگار می کشیدند . در مقابل فرکانس آلل در زنان و کسانی که از شمال کاليفرنیا بودند ، با سن تغییر نمی کرد . زیرا در این گروهها میزان کمتری ، سیگاری قهار بودند و آلل بر میزان زنده ماندن آنها تاثیری نداشت.

پیکرل میگوید : (همانطور که عادت به سیگار کشیدن تغییر کرده است، فشار برای بیرون کشیدن آلل کاهش یافته است و فرکانس آن در مردان جوانتر بدون تغییر مانده است .)

پرزورسکی میگوید : پیشنهاد من آن است که ما به سمت کشف بیشتر تاثیرات محیط بر ژن برویم .

در حقیقت تیم پيکرل تغييرات دیگری را نشان دادند . آنها دیدند تعدادی از واريانهاي ژنتیکی که مرتبط با منس دیررس زنان بود ، در زنان با طول عمر بیشتر ، فراوانترند.این ژنها ممکن است ، مرگ را به تاخیر بیفکند .

پيکرل همچنین گزارش داد که فرکانس الل ApoE4 که مرتبط با بیماری آلزایمر است در افراد مسن تر کاهش می یابد ،زیرا ناقلین زودتر میمیرند .

ما ميتوانيم انتخاب را در کوتاهترین قاب زمانی در محدوده زندگی افراد ببینیم .

علائم انتخاب طبیعی در دوره های زمانی کوتاه ، همیشه قربانی فراز و نشیبهای آماری ميشود . پابو میگوید : (ولی این دو پروژه با هم کمک ميکند تا بتوانیم بفهمیم چه فاکتورهایی ميزان بقا و تولید مثل در انسانها را در جوامع امروز تعیین میکند . )

@salmanfatemi

http://www.sciencemag.org/…/humans-are-still-evolving-and-w…