DNA تاریک؛ ژن‌های مخفی نگرش ما به تکامل را تغییر خواهند داد

فناوری توالی دی‌ان‌ای به دانشمندان کمک می‌کند به سوالات چندصد ساله‌ی بشر در مورد حیوانات پاسخ دهند. ما با نقشه‌برداری ژنوم حیوان‌ها، به درک بهتری در مورد گردن دراز زرافه و طول زیاد مارها رسیدیم. توالی‌یابی ژنوم به ما کمک می‌کند تا دی‌ان‌ای حیوانات مختلف را بررسی و مقایسه کرده و دریابیم که چگونه هر یک به طرز منحصر به فردی تکامل یافته‌اند.

اما در برخی موارد با مسئله‌ای راز آلود رو‌به‌رو شدیم. برخی از ژنوم‌های یک حیوان فاقد ژن‌های خاص بودند؛ اما همان ژن‌ها در گونه‌های مشابه حاضر بوده و در حیات حیوان نقش داشته‌اند. این ژن‌های مفقود، دی‌ان‌ای تاریک نامیده می‌شوند. این مقوله می‌تواند نگرش ما به تکامل را تغییر دهد.

پژوهشگران در حال توالی‌یابی ژنوم گونه‌ای از موش‌های صحرایی بودند که در بیابان‌ها زندگی می‌کنند. آن‌ها می‌خواستند ژن‌های مربوط به تولید انسولین در این گونه را مطالعه کرده و علت حساس بودن این گونه به دیابت نوع ۲ را تشخیص دهند. اینجا بود که آن‌ها با پدیده‌ی دی‌ان‌ای تاریک روبه‌رو شدند. گروه پژوهشی به دنبال ژن Pdx1، ژن کنترل کننده ترشح انسولین بودند؛ اما این ژن و ۸۷ ژن اطراف آن غایب بودند. برخی از این ژن‌های گمشده برای حیات ضروری هستند و بدون آن‌ها حیوان نمی‌تواند به زندگی خود ادامه دهد. پرسش این است که آن‌ها کجا هستند؟

نخستین سرنخ به دست آمده به ماده‌ی شیمیایی موجود در بافت‌های بدن موش اشاره داشت که توسط ژن‌های گمشده ساخته می‌شود .تنها در صورتی که ژن‌های موردنظر در ژنوم موجود باشند، ماده‌ی شیمیایی موردنظر می‌تواند تولید شود؛ بنابراین می‌توانیم بگوییم آنها واقعاً گم نشده بوده‌اند؛ بلکه پنهان از دید ما پنهان بوده‌اند.

توالی دی‌ان‌ای این ژنها در مولکول‌های C و G، دو مولکول بنیادی از چهار مولکولی که دی‌ان‌ای را می‌سازند، بسیار غنی است.

می‌دانیم که توالی‌های غنی CG برای بعضی از فناوری‌های توالی‌یابی دی‌ان‌ای، مشکل ایجاد می‌کنند. بنابراین امکان دارد ژن‌هایی که ما به دنبال آنها هستیم غیر قابل تشخیص باشند تا اینکه گم شده باشد به همین دلیل ما توالی پنهان را دی‌ان‌ای تاریک نامیدیم. این نامگذاری با توجه به ماده‌ی تاریک صورت گرفت؛ ماده ای که تصور می‌کنیم ۲۵ درصد از جهان را تشکیل می‌دهد، اما نمی‌توانیم آن را تشخیص دهیم.

همه‌ی ژن‌های درگیر در این جهش، دی‌ان‌ای CG بسیار غنی‌ای دارند و تا حدی جهش یافته‌اند که با روش‌های معمول قابل شناسایی نیستند. جهش‌های زیاد، معمولا کارکرد ژن را از بین می‌برند؛ با این حال ژن‌های موش صحرایی نقش خود را علی‌رغم تغییر بسیار زیاد توالی دی‌ان‌ای ایفا می‌کنند. این وظیفه دشواری برای ژن‌ها است.

گونه‌ای از دی‌ان‌ای تاریک اخیرا در پرندگان پیدا شده است. پژوهشگران دریافتند که ۲۷۴ ژن از توالی ژنوم پرنده مفقود شده‌اند. این ژن‌ها، شامل ژن لپتین، هورمون مسئول تنظیم انرژی، هم می‌شود که دانشمندان سال‌ها است نتوانسته‌اند آن را پیدا کنند.

در این مورد هم، این ژن‌ها محتوای CG زیادی داشته و فراورده‌های آن‌ها در بافت بدن پرنده قابل تشخیص بود.

بسیاری از تعریف‌های ذکر شده در کتاب‌های مرجع، تکامل را در دو مرحله در نظر می‌گیرند: جهش ایجاد شده توسط انتخاب طبیعی. جهش دی‌ان‌ای پدیده‌ای معمول و فرایندی دنباله‌دار است و به‌طور تصادفی رخ می‌دهد. انتخاب طبیعی مشخص می‌کند که کدام جهش‌ها حفظ و کدام یک حذف شوند. معمولا این انتخاب براساس موفقیت بیشتر در تولید مثل ارزیابی می‌شود.

به‌طور خلاصه اختصار، جهش در دی‌ان‌ای یک ارگانیزم تغییر ایجاد می‌کند؛ انتخاب طبیعی در مورد حفظ یا حذف آن تصمیم می‌گیرد و بدین ترتیب جهت تکامل تعیین می‌شود.

احتمال جهش ژن‌ها در مناطق مشخصی از ژنوم بیشتر است. این امر به این معنا است که مکانیزم دست کم گرفته شده، می‌تواند بر جهت تکامل تاثیر بگذارد و انتخاب طبیعی تنها نیروی پیش برنده‌ی تکامل نیست.

تاکنون، دی‌ان‌ای تاریک در دو گونه‌ی متفاوت و مجزا از حیوانات دیده شده است. اما هنوز گستردگی آن مشخص نیست. آیا ژنوم همه‌ی حیوانات، دی‌ان‌ای تاریک دارد و اگر نه، چه چیز موش صحرایی و پرندگان را اینقدر خاص کرده است؟

هیجان انگیزترین معما این است که دی‌ان‌ای تاریک چه تاثیری بر تکامل حیوانات گذاشته است؟

در مثال موش صحرایی، نقطه‌ی جهش ممکن است حیوان را برای زندگی در صحرا سازگارتر کرده باشد. از سوی دیگر، جهش ممکن است آنقدر سریع رخ داده باشد که انتخاب طبیعی نتوانسته باشد هرچیزی مضری را حذف کند.

این امر به این معنا است که جهش‌های مضر ممکن است نگذارند موش صحرایی در خارج از محیط بیابانی خود، امکان بقا داشته باشد.

کشف چنین پدیده‌ی عجیبی سوال‌هایی در مورد چگونگی تکامل ژن‌ها و آنچه که ممکن است از توالی ژن‌ها حذف شده باشد، ایجاد می‌کند. شاید نیاز است که بار دیگر به عقب بازگردیم و نگاهی دقیق‌تر داشته باشیم.