علم الآثارعلم الجينات والوراثةعلم النبات

القبض على عمليات تهجين لذُرَة قديمة

تقدّم‭ ‬كيزان‭ ‬ذُرَة‭ ‬مكسيكيّة‭ ‬عمرها‭ ‬خمسة‭ ‬آلاف‭ ‬عام‭ ‬لقطة‭ ‬وراثية‭ ‬مُفصّلة‭ ‬من‭ ‬الحبوب‭ ‬المُهجّنة‭ ‬جزئيّا‭. ‬

بقلم‭: ‬جيسيكا‭ ‬بودي

ترجمة‭: ‬آية‭ ‬علي

 


لم‭ ‬يكن‭ ‬من‭ ‬السهل‭ ‬عمل‭ ‬وجبة‭ ‬من‭ ‬التيوزنتيه‭  Teosinte‭- ‬الغلالة‭ ‬التي‭ ‬كانت‭ ‬سلف‭ ‬الذرة‭ ‬القديمة‭. ‬كان‭ ‬حجم‭ ‬كل‭ ‬كوز‭ ‬أصغر‭ ‬من‭ ‬إصبعك‭ ‬الصغير،‭ ‬ويحتوي‭ ‬على‭ ‬اثنتي‭ ‬عشرة‭ ‬حبّة‭ ‬فقط،‭ ‬مغطّاة‭ ‬بأغلفة‭ ‬قاسية‭ ‬كالصخر‭. ‬لكن‭ ‬في‭ ‬مثال‭ ‬ساطع‭ ‬على‭ ‬التهجين،‭ ‬تحوّل‭ ‬الناس‭ ‬في‭ ‬المكسيك‭ ‬وغرب‭ ‬الولايات‭ ‬المتحدة‭ ‬منذ‭ ‬تسعة‭ ‬آلاف‭ ‬السنة‭ ‬من‭ ‬التيوزنتيه‭ ‬إلى‭ ‬الذرة‭ ‬متعددة‭ ‬الحبوب،‭ ‬والتي‭ ‬تُطعم‭ ‬اليوم‭ ‬مئات‭ ‬الملايين‭ ‬حول‭ ‬العالم‭. ‬وقد‭ ‬حدّد‭ ‬الباحثون‭ ‬بالفعل‭ ‬حفنة‭ ‬من‭ ‬الجينات‭ ‬المسؤولة‭ ‬عن‭ ‬هذا‭ ‬التحوّل‭ (‬Science‭, ‬2‭ ‬June 2006‭, ‬p‭. ‬1318‭).‬

تظهر‭ ‬الآن‭ ‬دراسات‭ ‬الحمض‭ ‬النووي‭ ‬القديم‭ ‬المنشورة‭ ‬من‭ ‬قبل‭ ‬مجموعتي‭ ‬بحث‭ ‬مستقلّتين‭ ‬ما‭ ‬كان‭ ‬يحدث‭ ‬في‭ ‬مراحل‭ ‬المتوسطة‭ ‬من‭ ‬التهجين‭ ‬الجيني‭ ‬للنبات‭ ‬منذ‭ ‬خمسة‭ ‬آلاف‭ ‬عام‭. ‬وتكشف‭ ‬اللقطة‭ ‬بدقة‭ ‬كيف‭ ‬تغيرت‭ ‬الجينات‭ ‬عبر‭ ‬الزمن‭ ‬وذلك‭ ‬بسبب‭ ‬اختيار‭ ‬أجيال‭ ‬من‭ ‬البشر‭ ‬للنباتات‭ ‬ذات‭ ‬الصفات‭ ‬التي‭ ‬يفضّلونها‭. ‬ويقول‭ ‬مايكل‭ ‬بليك‭ ‬Michael‭ ‬Blake‭ – ‬عالم‭ ‬الأنثروبولوجيا‭ ‬من‭ ‬جامعة‭ ‬كولومبيا‭ ‬البريطانية‭ ‬University‭ ‬of‭ ‬British‭ ‬Columbia‭ ‬في‭ ‬فانكوفر،‭ ‬كندا‭ ‬والذي‭ ‬لم‭ ‬يشارك‭ ‬في‭ ‬العمل‭: ‬“تزيد‭ ‬هذه‭ ‬النتائج‭ ‬من‭ ‬وضوح‭ ‬ما‭ ‬نعرفه‭ ‬عن‭ ‬تلك‭ ‬الفترة‭ ‬المبكّرة‭. ‬ولهذه‭ ‬النتائج‭ ‬آثار‭ ‬ضمنية‭ ‬تؤثر‭ ‬في‭ ‬فهمنا‭ ‬للتطورات‭ ‬اللاحقة‭ ‬في‭ ‬تهجين‭ ‬الذرة،‭ ‬ومساعدتنا‭ ‬على‭ ‬معرفة‭ ‬اختيارات‭ ‬الناس‭ ‬في‭ ‬ذلك‭ ‬الوقت‭.‬”

لقد‭ ‬جاءت‭ ‬اللمحات‭ ‬الأولى‭ ‬من‭ ‬تهجين‭ ‬الذرة‭ ‬في‭ ‬تسعينات‭ ‬القرن‭ ‬الماضي‭ ‬عندما‭ ‬نقّب‭ ‬عالم‭ ‬الآثار‭ ‬الأمريكيّ‭ ‬المرموق‭ ‬ريتشارد‭ ‬ماكنيش ‭ ‬Richard‭ ‬MacNeish‭ ‬في‭ ‬كهوف‭ ‬وادي‭ ‬تهوتان‭ ‬المكسيكيّ؛‭ ‬مركز‭ ‬الزراعة‭ ‬المبكرة‭ ‬في‭ ‬أمريكا‭ ‬الوسطى‭. ‬وقد‭ ‬وجد‭ ‬في‭ ‬البيئة‭ ‬المظلمة‭ ‬الجافة‭ ‬هناك‭ ‬كيزان‭ ‬ذرة‭ ‬ضئيلة‭ ‬ومحفوظة‭ ‬جيّدا،‭ ‬تعود‭ ‬إلى‭ ‬ما‭ ‬قبل‭ ‬خمسة‭ ‬الآف‭ ‬وثلاثمئة‭ ‬سنة‭ ‬تقريبا،‭ ‬كانت‭ ‬تضم‭ ‬خمسين‭ ‬حبة‭ ‬فقط،‭ ‬مقارنة‭ ‬بالألف‭ ‬حبة‭ ‬الموجودة‭ ‬في‭ ‬الأكواز‭ ‬الحديثة‭. ‬

وبعد‭ ‬مرور‭ ‬ستين‭ ‬عاما‭ ‬على‭ ‬ظهور‭ ‬أدوات‭ ‬السلسلة‭ ‬الوراثية‭ ‬الحديثة؛‭ ‬يرغب‭ ‬جان‭ ‬فيليب‭ ‬فيلي‭ ‬كالسادا‭ ‬Jean‭ ‬Philippe‭ ‬Vielle‭-‬Calzada‭ ‬من‭ ‬مركز‭ ‬البحوث‭ ‬والدراسات‭ ‬العليا‭ ‬Center‭ ‬for‭ ‬Research‭ ‬and‭ ‬Advanced‭ ‬Studies‭ ‬في‭ ‬المختبر‭ ‬الوطني‭ ‬للجينوم‭ ‬للتنوع‭ ‬البيولوجي‭ ‬National‭ ‬Laboratory‭ ‬of‭ ‬Genomics‭ ‬for‭ ‬Biodiversity‭ ‬في‭ ‬إيراباتو‭ ‬بالمكسيك‭ ‬هو‭ ‬وزملاؤه‭ ‬بمعرفة‭ ‬أي‭ ‬من‭ ‬الجينات‭ ‬كان‭ ‬المهجّنون‭ ‬القدماء‭ ‬يختارونها‭ ‬بغير‭ ‬قصد‭. ‬لكنه‭ ‬قلِق‭ ‬من‭ ‬أن‭ ‬تكون‭ ‬عينات‭ ‬ماكنيش‭ ‬الموجودة‭ ‬في‭ ‬المتاحف‭ ‬الآن‭ ‬قد‭ ‬أصابها‭ ‬الضرر‭ ‬بسبب‭ ‬المعالجة‭ ‬أو‭ ‬التخزين‭ ‬غير‭ ‬اللائق‭. ‬لذا‭ ‬قرر‭ ‬هو‭ ‬وفريقه‭ ‬العودة‭ ‬إلى‭ ‬الكهوف‭ ‬في‭ ‬وادي‭ ‬تهواكان‭. ‬وقد‭ ‬توفي‭ ‬ماكنيش؛‭ ‬لكن‭ ‬إحدى‭ ‬طالباته‭ ‬السابقات،‭ ‬آنجل‭ ‬جارسيا‭ ‬كوك‭ ‬Angel Garcia Cook،‭ ‬قامت‭ ‬بدور‭ ‬الدليل‭. ‬يقول‭ ‬فيلي‭ ‬كالسادا‭: ‬“كانت‭ ‬لديه‭ ‬جميع‭ ‬الخرائط‭. ‬كان‭ ‬يعرف‭ ‬أين‭ ‬يحفر‭. ‬لقد‭ ‬عاد‭ ‬معنا‭ ‬وهو‭ ‬في‭ ‬عمر‭ ‬73،‭ ‬وحينما‭ ‬ذهب‭ ‬لأول‭ ‬مرة‭ ‬كان‭ ‬عمره‭ ‬21‭ ‬عاما‭.‬”

اكتشف‭ ‬الفريق‭ ‬عدة‭ ‬عينات‭ ‬جديدة‭ ‬في‭ ‬كهف‭ ‬سان‭ ‬ماركوس‭ ‬تعود‭ ‬إلى‭ ‬نحو‭ ‬5000‭ ‬سنة‭. ‬بعد‭ ‬ذلك‭ ‬قاموا‭ ‬بتطبيق‭ ‬سَلْسَلَة‭ ‬عامة‭ ‬Shotgun‭ ‬sequencing‭ ‬على‭ ‬ثلاثة‭ ‬أكواب‭ ‬ذرة،‭ ‬مستخرجين‭ ‬الحمض‭ ‬النووي‭ ‬ومفكّكينه‭ ‬إلى‭ ‬أجزاء‭ ‬صغيرة‭ ‬لإجراء‭ ‬السَلْسَلَة‭. ‬بعد‭ ‬ذلك‭ ‬أعادت‭ ‬برامج‭ ‬الحاسوب‭ ‬تجميع‭ ‬قصاصات‭ ‬الحمض‭ ‬النووي‭ ‬هذه،‭ ‬معيدين‭ ‬في‭ ‬النهاية‭ ‬بناء‭ ‬35‭ ‬٪‭ ‬من‭ ‬جينوم‭ ‬الذُرَة‭ ‬القديم‭.‬

حدد‭ ‬فريق‭ ‬فيلي‭ ‬كالسادا‭ ‬ثمانية‭ ‬جينات‭ ‬تؤثر‭ ‬في‭ ‬الصفات‭ ‬الأساسية‭ ‬بحسب‭ ‬ما‭ ‬كتبوا‭ ‬في‭ ‬وقائع‭ ‬الأكاديمية‭ ‬الوطنية‭ ‬للعلوم‭ ‬Proceedings of the National Academy of Sciences‭ ‬ هذا‭ ‬الأسبوع‭. ‬فقد‭ ‬حملت‭ ‬الأكواز‭ ‬المُتغيّرات‭ ‬Variants‭ ‬الحديثة‭ ‬للجين‭ ‬tb1‭ ‬التي‭ ‬تُبسِّط‭ ‬تفرّع‭ ‬النبات‭ ‬وذلك‭ ‬من‭ ‬أجل‭ ‬تسهيل‭ ‬الحصاد،‭ ‬والجين‭ ‬tb2‭ ‬الذي‭ ‬ساعد‭ ‬على‭ ‬زيادة‭ ‬محتوى‭ ‬النشا‭ ‬وحلاوة‭ ‬الحبات‭. ‬لكن‭ ‬الأكواز‭ ‬كانت‭ ‬تحمل‭ ‬المتغيّر‭ ‬التيوزنتي‭ ‬للجين‭ ‬tga1‭ ‬الذي‭ ‬يحصر‭ ‬الحبّات‭ ‬في‭ ‬تلك‭ ‬الأغلفة‭ ‬القاسية؛‭ ‬علامة‭ ‬على‭ ‬أنّ‭ ‬التهجين‭ ‬كان‭ ‬جزئيّا‭ ‬فقط‭.‬

وفي‭ ‬الوقت‭ ‬نفسه،‭ ‬اكتشف‭ ‬عالم‭ ‬الآثار‭ ‬ناثان‭ ‬ويلز‭ ‬Nathan‭ ‬Wales‭ ‬من‭ ‬جامعة‭ ‬كوبنهاغن‭ ‬University‭ ‬of‭ ‬Copenhagen‭ ‬هو‭ ‬وزملاؤه‭ ‬عينات‭ ‬ماكنيش‭ ‬الأصلية‭ ‬المخزّنة‭ ‬لمدة‭ ‬ستين‭ ‬عاما‭ ‬في‭ ‬متحف‭ ‬بأندوفر‭ ‬بماساشوستس‭. ‬وقد‭ ‬قام‭ ‬مع‭ ‬وزملاؤه‭ ‬بإجراء‭ ‬سلسلة‭ ‬عامة‭ ‬لجينوم‭ ‬كوز‭ ‬الذرة‭ ‬البالغ‭ ‬عمرها‭ ‬5300‭ ‬عام‭ ‬التي‭ ‬تعرف‭ ‬بـ‭ ‬Tehuacan162‭.‬

كان‭ ‬فريق‭ ‬ويلز‭ ‬قادرا‭ ‬على‭ ‬سَلسَلة‭ ‬21‭ ‬٪‭ ‬من‭ ‬جينوم‭ ‬هذا‭ ‬الكوز،‭ ‬وقد‭ ‬أكّدت‭ ‬نتائجهم‭ ‬عمل‭ ‬فرق‭ ‬كالسادا‭ ‬وتمّمته‭. ‬وقد‭ ‬حمل‭ ‬كوز‭ ‬المتحف‭ ‬كذلك‭ ‬المتغيرات‭ ‬الحديثة‭ ‬للجينين‭  ‬tb1و‭ ‬tb2‭ ‬كما‭ ‬هو‭ ‬مذكور‭ ‬في‭ ‬مجلة‭ ‬كورنت‭ ‬بيولوجي‭ ‬Current Biology‭ ‬الأسبوع‭ ‬الماضي‭. ‬لكن‭ ‬كوز‭ ‬الذرة‭ ‬Tehuacan162قد‭ ‬حمل‭ ‬كذلك‭ ‬بديلا‭ ‬أكثر‭ ‬حداثة‭ ‬للجين‭ ‬tga1‭ ‬الذي‭ ‬حرّر‭ ‬الحبات‭ ‬من‭ ‬قشرتها‭ ‬الصلبة‭ ‬ممّا‭ ‬جعلها‭ ‬أسهل‭ ‬في‭ ‬الأكل‭. ‬كما‭ ‬وجد‭ ‬فريق‭ ‬ويلز‭ ‬جينا‭ ‬تيوزنتيّا‭ ‬لم‭ ‬يره‭ ‬الفريق‭ ‬المكسيكي،‭ ‬وهو‭ ‬الجين‭ ‬zagl1‭ ‬الذي‭ ‬يجعل‭ ‬الحبات‭ ‬تسقط‭ ‬من‭ ‬على‭ ‬الكوز‭ ‬بسهولة‭ ‬كبيرة‭. ‬وهذا‭ ‬مفيد‭ ‬للنباتات‭ ‬البرّية‭ ‬التي‭ ‬تنشر‭ ‬بذورها،‭ ‬لكنه‭ ‬مثير‭ ‬لإحباط‭ ‬البشر‭ ‬الذين‭ ‬يحاولون‭ ‬حصادها‭. ‬يقول‭ ‬الباحثون‭ ‬إن‭ ‬هذه‭ ‬الاختلافات‭ ‬قد‭ ‬تعكس‭ ‬حقيقة‭ ‬أن‭ ‬كوز‭ ‬الذرة‭  Tehuacan162‭ ‬قد‭ ‬جاء‭ ‬من‭ ‬مجموعة‭ ‬مختلفة‭ ‬من‭ ‬الذرة،‭ ‬ويظهر‭ ‬أن‭ ‬التهجين‭ ‬كان‭ ‬لا‭ ‬يزال‭ ‬قيد‭ ‬التطوير‭ ‬في‭ ‬الوادي‭. ‬

لقد‭ ‬انصدم‭ ‬فيلي‭ ‬كالسادا‭ ‬من‭ ‬تشابه‭ ‬نتائج‭ ‬الفريقين،‭ ‬فقد‭ ‬قال‭: ‬“أنا‭ ‬مندهش‭ ‬حقا‭ ‬من‭ ‬رؤية‭ ‬التقارب‭ ‬بين‭ ‬النتائج،‭ ‬هذا‭ ‬الشيء‭ ‬غير‭ ‬مألوف‭ ‬في‭ ‬علم‭ ‬الوراثة‭ ‬القديم،‭ ‬إذ‭ ‬من‭ ‬الصعب‭ ‬الحصول‭ ‬على‭ ‬نتائج‭ ‬جيّدة‭ ‬من‭ ‬الحمض‭ ‬النووي‭ ‬القديم،‭ ‬وهذا‭ ‬مشجّع‭.‬”

يوافق‭ ‬روبرت‭ ‬هارد‭ ‬Robert‭ ‬Hard‭- ‬عالم‭ ‬الآثار‭ ‬من‭ ‬جامعة‭ ‬تكساس‭ ‬University‭ ‬of‭ ‬Texas‭ ‬في‭ ‬سان‭ ‬أنطونيو‭ – ‬قائلا‭: ‬“من‭ ‬اللافت‭ ‬للنظر‭ ‬كيف‭ ‬أن‭ ‬هذه‭ ‬الدراسات‭ ‬تدعم‭ ‬بعضها‭ ‬البعض،‭ ‬وهذا‭ ‬مؤشّر‭ ‬جيّد‭ ‬على‭ ‬أن‭ ‬بإمكان‭ ‬السلسلة‭ ‬في‭ ‬المستقبل‭ ‬أن‭ ‬تزودنا‭ ‬بمزيد‭ ‬من‭ ‬التفاصيل‭.‬”‭ ‬وكما‭ ‬يقول‭ ‬بلاك‭: ‬“من‭ ‬المهم‭ ‬حقا‭ ‬أن‭ ‬ندرك‭ ‬أهمّية‭ ‬التحولات‭ ‬في‭ ‬الذرة،”‭ ‬مضيفا‭ ‬أن‭ ‬معرفة‭ ‬الكيفيّة‭ ‬التي‭ ‬ساعدت‭ ‬بها‭ ‬بعض‭ ‬الصفات‭ ‬الذرة‭ ‬على‭ ‬التكيف‭ ‬مع‭ ‬الجفاف‭ ‬والمرض‭ ‬في‭ ‬الماضي‭ ‬يمكن‭ ‬أن‭ ‬تساعد‭ ‬على‭ ‬حفظها‭ ‬من‭ ‬الكوارث‭ ‬في‭ ‬المستقبل‭.‬

ساهمت‭ ‬ليزي‭ ‬ويد‭ ‬Lizzie Wade‭ ‬بجانب‭ ‬من‭ ‬هذا‭ ‬التقرير‭.‬


The‭ ‬©2016‭ ‬American Association for the advancement of Sciences‭. ‬All right reserved‭.‬

http://www.sciencemag.com

الوسوم
اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق