سازوكار ژن زامبي در فيلها
ترجمه: امير رحماني
فیلها بعد از آنکه قسمتی از ژنتیک بیاستفادهشان را به یک مکانیسم دفاعی منحصربهفرد برای مقابله با تومورهای علاجناپذیر تبدیل کردند، به حیواناتی عظیمالجثه فرگشت یافتند.
فیلها و سایر حیوانات بزرگ کمتر دچار سرطان میشوند و به نظر میآید به گونهای فرگشت یافتهاند كه از خودشان در مقابل این بیماری محافظت کنند. یک پژوهش جدید نشان میدهد که فیلها چگونه موفق شدند این مهم را به انجام برسانند: یک ژن قدیمی را که مدتها بود کاربردی نداشت، از گورستان وسیع ژنهای اسقاطی خود بازیافت کردند تا حساسیت سلول به تخریب دیانای را افزایش دهند و به این ترتیب توانستند تعداد سلولهای مستعد برای سرطانیشدن را کاهش دهند.
در جانداران پرسلولی، سلولها بهدفعات زیادی رشد کرده و تقسیم میشوند. در هر تقسیم، سلول تمام ژنوم خود را رونویسی میکند و ناخواسته چند خطا هم رخ میدهد که آن را موتاسیون مینامیم. برخی از این موتاسیونها ممکن است به سرطان منجر شوند. شاید تصور شود که حیوانات بزرگجثهتر یا آنها که عمر طولانی دارند، بیشتر در معرض ابتلا به سرطان هستند. اما هنگامی که محققان، گونههای مختلف جانوری با جثههای متفاوت را مقایسه میکنند، چنین چیزی مشاهده نمیشود. تعداد دفعات ابتلا به سرطان با تعداد سلولهای جانور یا طول عمر او متناظر نیست. در حقیقت نشان داده شد پستانداران بزرگ که بیشتر عمر میکنند، کمتر به سرطان دچار میشوند. گروهی از دانشمندان به سرپرستی جاشوا اسکیفمن، از دانشگاه یوتا، نشان دادند که ژنوم فیل حدود 20 نسخه اضافی از ژن پی۵۳ دارد که همچون توپخانهای برای سرکوب تومور سرطانی است. آنها پیشنهاد میکنند این نسخههای اضافی از ژن پی۵۳ ممکن است تا قسمتی مسئول ایجاد توانایی سرکوب سرطان در فیلها باشد. البته نسخههای اضافی از ژن پی۵۳ تنها منبع مقاومبودن فیلها نیستند. ژنتیکدان دیگری به نام وینسنت لینچ نشان داد که فیلها و
بستگان کوچکجثهشان، نظیر هیراکسها و آرمادیلوها، همچنین نسخههای مضاعفی از ژن الآیاف دارند که فاکتور بازدارنده لوکیمیا را کُد میکند. این پروتئین سیگنالدهنده غالبا با زادآوری و تولیدمثل مرتبط است و رشد سلولهای پایه در رویان را فعال میکند.
لینچ دریافت که بیشتر رونوشتهای ژن الآیاف در واقع شبهژنهایی قدیمی و بیفایده هستند که بهطور شانسی در ژنوم باقی ماندهاند. اما یک مورد استثنا وجود دارد که ژن الآیاف۶ است که برخلاف سایر ژنها، موتاسیونهای تصادفی در آن انباشته نشدهاند و نشان میدهد که انتخاب طبیعی آن را محفوظ داشته است. لینچ میگوید الآیاف۶ یک شبهژن است كه فرگشت مجدد یافته و کاربرد جدیدی پیدا کرده است. این ژن از مرگ به حیات بازگشته و اکنون در مرگ سلول نقش بازی میکند. به این علت است که لینچ آن را «ژن زامبی» میخواند.
فیلها در بین بستگان خود تنها گونهای هستند که ژن الآیاف۶ را دارند و این نشان میدهد که این ژن پس از انشعاب فیلها از گونههای همخانوادهاش فرگشت یافته است. لینچ و همکارانش با استفاده از تکنیک ساعت مولکولی نشان دادند که مبدأ ژن الآیاف۶ به حدود ۳۰ میلیون سال قبل بازمیگردد و این همان محدوده زمانی است که شواهد فسیلی نشان میدهد که فیلها در حال تکامل به جانورانی بزرگجثه بودند.
شاید این پرسش مطرح شود که چرا سایر گونههای نزدیک به فیلها ژن الآیاف۶ شان دچار فرگشت نشد؟ مگر نه این است که مقاومت به سرطان به نفع همه گونههاست؟ دلیل آن طبق نظر دانشمندان این است که کسب این مقاومت با ریسک بالایی همراه بوده است. هرچند الآیاف۶ سرطان را سرکوب میکند، اما اگر نسخههای اضافی ژن در هنگام رونویسی بهطور تصادفی روشن شوند، سلولهای سالم نیز کشته میشوند و عملا کار جانور تمام است. علاوه بر آن، به نظر میآید نوعی موازنه بین مکانیسمهای سرکوبکننده سرطان و قدرت باروری وجود دارد. پژوهشی که در سال ۲۰۰۹ انجام شد، نشان داد ژن الآیاف در جاگیری رویان در داخل رَحِم نقش دارد. هنگامی که یک مجموعه از ژنها نقش دوگانهای بر عهده دارند، نظیر قدرت باروری و سرکوب سرطان، محتمل است که دو کاربرد فوق در تقابل با یکدیگر قرار گیرند. این پدیده را دانشمندان آنتاگونیستیک پلیوتروپی مینامند.
این امکان وجود دارد که فیلها برای رفع مشکل آنتاگونیستیک پلیوتروپی، ژنهای مرتبط را دو نسخه کرده باشند تا هر نسخه از ژن یکی از کاربردها را به انجام برساند. دانشمندان اکنون در حال مطالعه والها و خفاشها هستند تا ببینند که مکانیسمهای سرکوب سرطان در این پستانداران چگونه عمل میکند. هرچند خفاشها جثه کوچکی دارند، اما برخی از انواع خفاش تا 30 سال نیز عمر میکنند که نشان میدهد احتمال دارد مکانیسمهای سرکوب سرطان را توسعه داده باشند.
www.quantamagazine.org
فیلها بعد از آنکه قسمتی از ژنتیک بیاستفادهشان را به یک مکانیسم دفاعی منحصربهفرد برای مقابله با تومورهای علاجناپذیر تبدیل کردند، به حیواناتی عظیمالجثه فرگشت یافتند.
فیلها و سایر حیوانات بزرگ کمتر دچار سرطان میشوند و به نظر میآید به گونهای فرگشت یافتهاند كه از خودشان در مقابل این بیماری محافظت کنند. یک پژوهش جدید نشان میدهد که فیلها چگونه موفق شدند این مهم را به انجام برسانند: یک ژن قدیمی را که مدتها بود کاربردی نداشت، از گورستان وسیع ژنهای اسقاطی خود بازیافت کردند تا حساسیت سلول به تخریب دیانای را افزایش دهند و به این ترتیب توانستند تعداد سلولهای مستعد برای سرطانیشدن را کاهش دهند.
در جانداران پرسلولی، سلولها بهدفعات زیادی رشد کرده و تقسیم میشوند. در هر تقسیم، سلول تمام ژنوم خود را رونویسی میکند و ناخواسته چند خطا هم رخ میدهد که آن را موتاسیون مینامیم. برخی از این موتاسیونها ممکن است به سرطان منجر شوند. شاید تصور شود که حیوانات بزرگجثهتر یا آنها که عمر طولانی دارند، بیشتر در معرض ابتلا به سرطان هستند. اما هنگامی که محققان، گونههای مختلف جانوری با جثههای متفاوت را مقایسه میکنند، چنین چیزی مشاهده نمیشود. تعداد دفعات ابتلا به سرطان با تعداد سلولهای جانور یا طول عمر او متناظر نیست. در حقیقت نشان داده شد پستانداران بزرگ که بیشتر عمر میکنند، کمتر به سرطان دچار میشوند. گروهی از دانشمندان به سرپرستی جاشوا اسکیفمن، از دانشگاه یوتا، نشان دادند که ژنوم فیل حدود 20 نسخه اضافی از ژن پی۵۳ دارد که همچون توپخانهای برای سرکوب تومور سرطانی است. آنها پیشنهاد میکنند این نسخههای اضافی از ژن پی۵۳ ممکن است تا قسمتی مسئول ایجاد توانایی سرکوب سرطان در فیلها باشد. البته نسخههای اضافی از ژن پی۵۳ تنها منبع مقاومبودن فیلها نیستند. ژنتیکدان دیگری به نام وینسنت لینچ نشان داد که فیلها و
بستگان کوچکجثهشان، نظیر هیراکسها و آرمادیلوها، همچنین نسخههای مضاعفی از ژن الآیاف دارند که فاکتور بازدارنده لوکیمیا را کُد میکند. این پروتئین سیگنالدهنده غالبا با زادآوری و تولیدمثل مرتبط است و رشد سلولهای پایه در رویان را فعال میکند.
لینچ دریافت که بیشتر رونوشتهای ژن الآیاف در واقع شبهژنهایی قدیمی و بیفایده هستند که بهطور شانسی در ژنوم باقی ماندهاند. اما یک مورد استثنا وجود دارد که ژن الآیاف۶ است که برخلاف سایر ژنها، موتاسیونهای تصادفی در آن انباشته نشدهاند و نشان میدهد که انتخاب طبیعی آن را محفوظ داشته است. لینچ میگوید الآیاف۶ یک شبهژن است كه فرگشت مجدد یافته و کاربرد جدیدی پیدا کرده است. این ژن از مرگ به حیات بازگشته و اکنون در مرگ سلول نقش بازی میکند. به این علت است که لینچ آن را «ژن زامبی» میخواند.
فیلها در بین بستگان خود تنها گونهای هستند که ژن الآیاف۶ را دارند و این نشان میدهد که این ژن پس از انشعاب فیلها از گونههای همخانوادهاش فرگشت یافته است. لینچ و همکارانش با استفاده از تکنیک ساعت مولکولی نشان دادند که مبدأ ژن الآیاف۶ به حدود ۳۰ میلیون سال قبل بازمیگردد و این همان محدوده زمانی است که شواهد فسیلی نشان میدهد که فیلها در حال تکامل به جانورانی بزرگجثه بودند.
شاید این پرسش مطرح شود که چرا سایر گونههای نزدیک به فیلها ژن الآیاف۶ شان دچار فرگشت نشد؟ مگر نه این است که مقاومت به سرطان به نفع همه گونههاست؟ دلیل آن طبق نظر دانشمندان این است که کسب این مقاومت با ریسک بالایی همراه بوده است. هرچند الآیاف۶ سرطان را سرکوب میکند، اما اگر نسخههای اضافی ژن در هنگام رونویسی بهطور تصادفی روشن شوند، سلولهای سالم نیز کشته میشوند و عملا کار جانور تمام است. علاوه بر آن، به نظر میآید نوعی موازنه بین مکانیسمهای سرکوبکننده سرطان و قدرت باروری وجود دارد. پژوهشی که در سال ۲۰۰۹ انجام شد، نشان داد ژن الآیاف در جاگیری رویان در داخل رَحِم نقش دارد. هنگامی که یک مجموعه از ژنها نقش دوگانهای بر عهده دارند، نظیر قدرت باروری و سرکوب سرطان، محتمل است که دو کاربرد فوق در تقابل با یکدیگر قرار گیرند. این پدیده را دانشمندان آنتاگونیستیک پلیوتروپی مینامند.
این امکان وجود دارد که فیلها برای رفع مشکل آنتاگونیستیک پلیوتروپی، ژنهای مرتبط را دو نسخه کرده باشند تا هر نسخه از ژن یکی از کاربردها را به انجام برساند. دانشمندان اکنون در حال مطالعه والها و خفاشها هستند تا ببینند که مکانیسمهای سرکوب سرطان در این پستانداران چگونه عمل میکند. هرچند خفاشها جثه کوچکی دارند، اما برخی از انواع خفاش تا 30 سال نیز عمر میکنند که نشان میدهد احتمال دارد مکانیسمهای سرکوب سرطان را توسعه داده باشند.
www.quantamagazine.org