حمض نووي غريب قد يكون استوعب الميكروبات لمليارات السنين!
يبدو أن مجموعات غريبة من الجينات التكميلية الملقبة بالحمض النووي "Borgs" تشحن الميكروبات التي تمتلكها، ما يمنحها قدرة خارقة على استقلاب المواد في بيئتها بشكل أسرع من منافسيها.
ومن خلال معرفة المزيد عن الطريقة التي تستخدم بها الكائنات الحية هذه الحزم غير العادية من المعلومات خارج الصبغية، يأمل الباحثون في إيجاد طرق جديدة لهندسة الحياة للتخلص من انبعاثات الميثان بشكل كبير.
وفي أعقاب دراسة نشرت العام الماضي، واصل الباحثون تحليل تنوع تسلسل الميكروبات التي تتغذى على الميثان في هذه المستودعات الجينية غير العادية في محاولة لمعرفة المزيد عن تطور الحياة.
وسميت على اسم مخلوقات "ستار تريك" الفضائية التي تستوعب كائنات أخرى في عقل خلية جماعي، تؤدي عناصر الحمض النووي الغامضة هذه خدعة مماثلة من خلال امتصاص الجينات المفيدة من العديد من الكائنات الحية المختلفة على مدى فترات زمنية طويلة.
وتم اكتشاف هذه الجينات الوراثية في ميكروب يستهلك الميثان يسمى Methanoperedens، ويبدو أنها تمكنت من تحسين نفسها على مدى آلاف السنين لتضخيم قدرة الكائن الحي على امتصاص الميثان.
ويقول عالم البيئة كينيث ويليامز، من مختبر لورانس بيركلي الوطني في كاليفورنيا: "تخيل خلية واحدة لديها القدرة على استهلاك الميثان. الآن تضيف عناصر وراثية داخل تلك الخلية يمكنها أن تستهلك الميثان بالتوازي وتضيف أيضا عناصر وراثية تمنح الخلية سعة أكبر".
ويعتقد العلماء أن Borgs هي شكل من أشكال الحمض النووي المعروف باسم عنصر خارج الصبغيات (ECE). وتوجد هذه الحزم من المواد الجينية خارج كروموسومات الكائن الحي، وهي مزودة بأدوات تسمح بالتمثيل الجيني.
وعلى عكس ECEs الأخرى، فإن Borgs لها هيكل خطي وليس دائري. كما أنها أطول بكثير من المعتاد. وفي العينات المأخوذة من التربة الجوفية وطبقات المياه الجوفية ومجاري الأنهار، اكتشف الفريق 19 منطقة Borgs ECEs مميزة، بما في ذلك أربعة تسلسلات كاملة.
ومن خلال تحليل الجينوم المتقدم، تم الكشف عن أن Borgs تتطابق مع الكثير من جينات استقلاب الميثان في Methanoperedens نفسها. وفي الواقع، تمتلك بعض Borgs جميع الآليات المطلوبة للتهام الميثان بمفردها، بشرط أن تكون داخل خلية قادرة على التعبير عن جينات Borg.
ويفترض العلماء أن Borgs قد تكون شظايا متبقية من مجموعة واسعة من الميكروبات التي تمتصها Methanoperedens، على الرغم من أن كل ميكروب Methanoperedens لا يحتوي على Borgs. وأحد التفسيرات لذلك هو أن Borgs تعمل كمخازن للجينات الأيضية التي تكون مطلوبة فقط في أوقات محددة - مثل عندما يكون هناك الكثير من الميثان حولها.
وهذا يعني أن بعض ميكروبات Methanoperedens يمكنها تجاوز قدرتها الطبيعية على استهلاك الميثان، وذلك بفضل وجود Borgs. ولا يزال هناك الكثير لتفكيكه حول هذه الأجزاء الرائعة من الحمض النووي.
وتقول عالمة البيئة جيليان بانفيلد، من جامعة كاليفورنيا، بيركلي: "هناك دليل على أن أنواعا مختلفة من Borgs تتعايش أحيانا في نفس الخلية المضيفة Methanopreredens. وهذا يفتح إمكانية أن Borgs يمكن أن تنشر الجينات عبر الأنساب".
ويدرس الباحثون الآن عن كثب كيف يمكن أن تؤثر Borgs على العمليات البيولوجية (في طريقة تطور الخلايا) والجيولوجية (في الطريقة التي يتم بها التقاط غاز الميثان الإضافي من البيئة المحيطة).
ويتم إجراء العمل الميداني بالتوازي مع التحليل المختبري للكشف عن المزيد حول كيفية عمل Borgs غير العادية هذه، ولتتبع تاريخ يمكن أن يمتد إلى مليارات السنين.
ونشر البحث في مجلة Nature.
