كروموسومات الحيوانات تسلك «طرقًا تطورية» أحادية الاتجاه

تبدو كروموسومات الحيوانات وكأنها لا تستكشف جميع الترتيبات الممكنة بحرية، بل تتطور عبر مسارات محددة تترك وراءها آثارًا يصعب محوها. وفي دراسة قادها باحثون من جامعة فيينا، استخدم العلماء إطارًا أطلقوا عليه «طوبولوجيا الجينوم التطورية» لمقارنة 5,821 جينومًا على مستوى الكروموسومات، تمثل 4,454 نوعًا موزعة على 19 شعبة حيوانية. وتشير الخريطة الناتجة إلى أن كثيرًا من الجينومات الحالية ما زال يحتفظ بملامح تنظيمية يمكن إرجاعها إلى سلف حيواني عاش قبل أكثر من 600 مليون سنة.

النتيجة الأساسية: لتطور الكروموسومات اتجاه

غالبًا ما توصف إعادة ترتيبات الكروموسومات بأنها تغييرات في بنية الجينوم، لكن الإطار الجديد يلفت الانتباه إلى أن بعض هذه التغييرات يترك بصمة دائمة. فعندما تندمج وحدات كروموسومية موروثة من الأسلاف وتختلط جيناتها، لا يعود من الممكن للتطور أن يعكس العملية ببساطة ويستعيد الترتيب السابق.

وتمنح هذه اللاعكسية تطور الجينوم نوعًا من «الذاكرة الاتجاهية». فبدلًا من التحرك عشوائيًا في فضاء بنية الكروموسومات، تميل السلالات الحيوانية إلى اتباع مجموعة محدودة من المسارات، وصفها الباحثون بأنها «طرق تطورية».

كيف يصنع «الاندماج مع الاختلاط» مسارات أحادية الاتجاه؟

في حدث «الاندماج مع الاختلاط»، تلتحم كروموسومان، ثم تختلط المحتويات الجينية التي كانت مرتبطة سابقًا بكل واحد منهما. ومع حدوث إعادة ترتيبات لاحقة، تصبح الحدود الأصلية بين الوحدتين أقل وضوحًا بمرور الوقت. لذلك تصبح استعادة الترتيب الأول بدقة شبه مستحيلة.

وتفسر هذه العملية كيف يمكن لتطور الكروموسومات أن يكون مرنًا ومقيدًا في الوقت نفسه. فالسلالات قادرة على اكتساب بنيات جينومية جديدة، لكن بعض التغييرات يغلق خلفها طرقًا معينة ولا يتيح العودة إليها. وهكذا يتشكل تاريخ متشعب، تعتمد فيه الترتيبات اللاحقة جزئيًا على تغييرات لا يمكن التراجع عنها حدثت في مراحل سابقة.

لماذا تظهر المجموعات الحيوانية في مناطق مختلفة من الخريطة الجينومية؟

تضع خريطة طوبولوجيا الجينوم السلالات الحيوانية الكبرى في مناطق متميزة من فضاء بنية الكروموسومات. وتبدو مجموعات مثل الإسفنج الزجاجي والبعوض وديدان الأرض متباعدة لأن تاريخ كروموسوماتها اتبع مسارات مختلفة من الاندماج والاختلاط. لذلك تعكس ترتيباتها الحالية مسارات خاصة بكل سلالة، لا شبكة واحدة من التغييرات القابلة للعكس بحرية.