التطور العضوي الجزء الثالث والعشرين وأقل عدد جينات لأبسط خلية

 

Holy_bible_1

 

بعد ان عرفنا ان بروتين لا يتكون في الطبيعة وايضا شريط نووي لا يتكون في الطبيعة وايضا كربوهيدرات لا يتكون في الطبيعة وايضا دهن لا يتكون في الطبيعة وكل هذا لا يتجمع معا لان غلاف الخلية لا يتكون في الطبيعة وأيضا هذا غير حي ولا يكون بقية الأعضاء المعقدة التي لا يمكن اختزال جزء منها ولا يمكن ان تتكون هذه الأعضاء تدريجيا لان عملها يحتاج ان تكون كاملة من البداية بل وتعمل معا.

وتكلمنا عن احتمالية تكوين اول كائن حي ينقسم ذاتيا وهو لو خلية بسيطة. وعرفنا ان هذا غير مقبول بالمرة أن يكون حدث بالتطور العشوائي التدريجي. وعرفنا ان هذه الخلية من التعقيد الضخم ما لا يمكن ان تكون بدأت الحياة بها 

وتكلمنا عن الفرق الضخم بين الخلايا ما قبل النواة والخلايا ذات النواة الحقيقية وتاكيد ان التطور التدريجي العشوائي لا ينتج هذه القفزة الضخمة. 

ندرس شيء هام جدا وهو مشروع اقل عدد من الجينات مطلوبة لاستمرار اي ابسط خلية نعرفها Minimum genes concept

لو نعتقد ان التطور هو حدث بالصدفة او بقوه غير معروفه كونت بعض البروتينات وتكلمت سابقا عن احتمالية تكوين بروتين فقط من 95 حمض اميني هو مستحيل بعلم الإحصاء وايضا تكلمت عن احتمالية تكوين جين واحد فقط بسيط وعرفنا ايضا انه غير مقبول علميا ان يتكون في الطبيعة. 

وفي هذا الملف اريد اشرح باختصار بعض الدراسات التي قام بها علماء متخصصين في الجينات التي تكلمت عن أقل عدد الجينات المطلوبة لأبسط خليه حيه. 

البداية كان من ادعاء من ناسا انها وجدت بقايا خلية متحجرة في حجم نانومتر فى الفضاء وبدا التساؤل هل ممكن هذا الحجم يحتوي على دي ان ايه او ار ان ايه وبالطبع اتضح انه لا يمكن وانتهى الامر ولكن بسببه بدأت الابحاث عن ما هو اقل عدد جينات ممكن تبدا بها حياة

ولتوضيح المعني اشبه الخلية الحية بسيارة (مع فرق التشبيه بالطبع) السيارة التي نراها هي وظيفتها الأساسية هي الانتقال من مكان الي اخر ولكن بها اشياء كثيره ومكونات كثيره في داخلها من مكونات جسم السيارة والابواب ومفاتيح وزجاج ووظائف كثيره ولكن كل هذه الوظائف الكثيرة كتسخين وتبريد الجو وفتح وقفل زجاج وإضاءات ومقاعد وتغطية وعدادات وغيرها الكثير رغم اهميتها ولكن هي لا تؤثر على الوظيفة الاساسية للسيارة وهي الانتقال. المكونات الاساسية هي المهمة فقط للوظيفة الاساسية اي الانتقال هي مثل مكونات الموتور لان لو ازيل جزء منها لن يعمل الموتور وايضا العجل لان بدول العجل لن تسير السيارة ومحول الحركة بمكوناته الكثيرة الذي ينقل حركة الموتور الي العجلات وايضا الشاسية بمكوناته الذي يربط هذا معا. 

فلو تكلمنا عن ابسط صور السيارة سنتكلم عن المكونات الأساسية التي بدونها لن تتحرك السيارة بمعني ممكن تخسر زجاج الباب او تخسر أضاءه أو مقاعد او غيرها وتستمر السيارة في السير ولكن لو خسرت اي مكون في المتور او العجل أو ما يربطهما لن تسير السيارة

إذا ابسط المكونات التي اتكلم عنها هي ما يجعل السيارة تؤدي وظيفتها الاساسية فقط اي تستمر في السير حتى لو فقدت المكونات الأخرى. بمعني ان كل هذه المكونات الاساسية يجب ان تكون موجودة من البداية معا في السيارة لكي تسير وبدونها لن تكون سيارة اصلا حتى لو لم يكن بها أي شيء أخر.

هكذا درس العلماء عدد الجينات المتعلقة بأهم الوظائف الحيوية لأبسط خلية. لان الخلية بها ألاف الجينات المعبرة بإنتاج بروتينات بالإضافة الي الجينات الاخرى التي تتحكم في بعض الوظائف ولكنهم عرفوا ما هي الجينات الأساسية المعبرة وبدون اي جين منهم الكائن ميت مباشرة ولكن بقية الجينات تفقد بسببها الخلية وظائف هامة ولكنها لن تموت مباشرة بل ستستمر وبخاصة لو وسط غذائي غنى وتنقسم ايضا. ايضا توضيح مثل حيوان ممكن يخسر شعره ولكنه حي وممكن يخسر رجل ولكنه حي لوجود طعام بجواره وممكن يخسر اذن او عين او انف او قدم او غيره ويستمر حي. ولكنه لا يقدر ان يخسر جزء في القلب او المخ او الجهاز الهضمي لأنه يموت مباشرة. 

ودرسوا هذا على الميكوبلازما Mycoplasma كمثال لأبسط كائن ينقسم ذاتيا به اقل عدد من الاكواد فبها دي ان ايه دائري عدد قوماعده 580,000 قاعده بها الجينات 482 جين ينتج بروتين و43 جين ينتج RNA. 

في البداية لمعرفة الجينات الاساسية لتعيش الخلية وضعوا خطة مقارنات بين جينات كائنات اولية ومعرفة الجينات المشتركة 

فقارنوا بين مايكوبلازما جنيتاليا M. genitalium وهي موجبة Gram positive وقارنوها مع جينات هوموفيلس انفلونزا H. influenza وهي سالبة Gram negative وبها 1743 جين ووجدوا بينهم مشترك 256 جين مشترك فقالوا ان هؤلاء الجينات الأساسية 

ولكن وجدوا كائنات اخري مهمة في الميكوبلازما بدونها تموت رغم انها غير موجودة في الانفلونزا وايضا جينات مهمة في الانفلونزا بدونها تموت رغم انها غير موجودة في الميكوبلازما

ولكن هذه ارقام غير دقيقة فلزيادة الدقة بدوا يقارنوا هذه الجينات للكائنين بجينات لكائنات اخري حتى وصلوا الي مقارنة جينات 13 جنس مختلف من الكائنات الأولية ومراقبة العوامل المشتركة

فوجدوا بهم 169 جين ولكن هم لا يكفوا لحياة اي خلية اي انهم عامل مشترك وليس جينات اساسية 

ولكن حتى العوامل المشتركة بدا الاختلاف عليها باعتبار انواع بسيطة اخرى من البكتيريا فوصلوا الي 220 جين مشترك

ولكن ايضا 220 لا يستطيع اي كائن ان يعيش بهم 

فوصل الي 310 ولكن وجد تداخلات اخرى وهذا سبب اختلاف في الاعداد كثيرة وكلهم لا يستطيع ابسط كائن مثل الميكوبلازما ان يعيش بهم 

فبدوا من طريق اخر عن طريق تعطيل جينات في الميكوبلازما نفسها لمعرفة ابسط عدد من الجينات تستطيع ان تعيش بهم الميكوبلازما

وفي البداية قالوا ان الجينات الاساسية عددها هو 265 الي 350 جين اساسي بدونهم لا تعيش لحظات ولا تنقسم (منهم 100 جين لا يعرفوا وظيفتهم لكن يعرفوا بالتجربة أنه لو فقد اي منهم يموت الخلية مباشرة)

The analysis suggests that 265 to 350 of the 480 protein-coding genes ofM. genitalium are essential under laboratory growth conditions, including about 100 genes of unknown function.

Hutchison Iii, C. A.; Peterson, SN; Gill, SR; Cline, RT; White, O; Fraser, CM; Smith, HO; Venter, JC (1999). "Global Transposon Mutagenesis and a Minimal Mycoplasma Genome". 

Science 10 December 1999: Vol. 286 no. 5447 pp. 2165-2169 DOI: 10.1126/science.286.5447.2165 

ومع استمرار الدراسات اكتشفوا ان جينات اخرى ايضا اساسية فارتفع الرقم الي 382 جين بنقص اي منهم لا يعيش الكائن. بمعني اخر أن ابسط صورة لأبسط كائن وحيد الخلية ينقسم ذاتيا لابد من بدايته في اول لحظة يكون حي فيها ان يكون به 382 جين وبدون اي منهم لا يمكن ان يبدا ويكون حي. وهذه الدراسة على الميكوبلازما التي يعتبروها ابسط محتوى جيني

اسماء بعض العلماء الذين اشتركوا في هذه الدراسة. 

Glass, John I.; Assad-Garcia, Nacyra; Alperovich, Nina; Yooseph, Shibu; Lewis, Matthew R.; Maruf, Mahir; Hutchison, Clyde A.; Smith, Hamilton O.; Venter, J. Craig (2006). "Essential genes of a minimal bacterium". Proceedings of the National Academy of Sciences 103 (2) 2006: 425–30.

 بدون هذه الجينات لا تنجو الخلية لحظات (مع ملاحظة انه يوجد جينات حتى الان لا يعرف العلماء وظيفتها مثل جينات تتحكم في جينات اخري وهكذا) وهذا ما يسمي مبدأ اقل عدد الجينات 

Minimum genes concept

وشكلها مع وضع علامات للجينات التي عطلوها وعاشت البكتيريا ولكن بشرط وسط غذائ غني جدا 

المربعات السوداء هو معطلات والجينات التي بدون مربعات هي الجينات الأساسية. ومعظمها جينات تنتج انزيمات وناقلات واشياء تستعين بها البكتيريا في البحث عن الطعام والاعتماد على صنف طعام لاستخراج بقية المواد الغذائية المطلوبة الغير متوفرة في البيئة حولها مثل هذه 

واستعاضوا عن هذا بوسط غذائي غني جدا لتكون البكتيريا لا تحتاج الي هذه الجينات.

مع كلاحظة انهم وجدوا شيء غريب ان بعض الجينات تقوم بوظيفتين وتعوض غياب جينات أخرى. وهذا يدل على الذكاء الفائق في كتابتها.

ظهرت فكرة بناء كود بدون هذه الجينات التي تم تعطيلها وهذ ما سأتكلم عن الأسبوع القادم عما يسمى اول خلية صناعية 

 

كل ما تكلمت عنه هذا هو في أبسط بكتيريا نعرفها ولكن اقل عدد من الجينات هي أكثر من هذا في كائنات بسيطة اخري مثل الاشيريشيا كولاي التي من 4288 جين معبر منهم 1617 جين معبر أساسي لو نقصوا جين لا تعيش 

Zhang, R.; Lin, Y. (2009). "DEG 5.0, a database of essential genes in both prokaryotes and eukaryotes". Nucleic Acids Research 37 (Database issue):

وملخص لبعضهم 

Organism	Essential Genes
Escherichia coli	1617
Haemophilus influenzae	642
Streptococcus pneumoniae	244
Mycoplasma genitalium	381
Vibrio cholerae	779
Staphylococcus aureus	653
Saccharomyces cerevisiae	1110

الذي فهمناه حتى الان نقطتين خطيرتين النقطة الأساسية الأولى منهم

كل كائن بسيط يوجد به جينات أساسية تختلف من جنس لأخر وتشترك في قلة تقريبا 169 وتختلف في أكثر من ألف جين في بعض الاجناس وهذا يوضح انهم لم يتطوروا من بعض والا وجدنا ان الجينات الأساسية ثابتة ويبنى عليها لان أي منها لا يصلح ان يفقد ولكن هذا يعني بوضوح علميا ان كل جنس تم تصميمه من قبل مصمم ذكي يعرف ما يحتاجه كل جنس من جينات أساسية وحتى لو اشتركت قله منهم هذا يشهد على المصمم المشترك

 

والمجد لله دائما