منوعات

هؤلاء الرافعات من جميع المهن هم أيضًا أساتذة: تساعد دراسة الخميرة في الإجابة على سؤال بيولوجي قديم

وتشير النتائج إلى أن العوامل الداخلية – وليس الخارجية – هي المحركات الرئيسية للاختلاف في أنواع الكربون التي يمكن أن تتناولها الخميرة، ولم يجد الباحثون أي دليل على أن التنوع الأيضي، أو القدرة على تناول أطعمة مختلفة، يصاحبه تبادل. خارج. وبعبارة أخرى، بعض الخمائر هي جاك لجميع المهن وتتقن كل تجارة.

في دراسة تاريخية تعتمد على واحدة من أكثر مجموعات البيانات الجينومية شمولاً على الإطلاق، يقدم فريق بقيادة علماء من جامعة ويسكونسن-ماديسون وجامعة فاندربيلت إجابة محتملة لواحد من أقدم الأسئلة حول التطور: لماذا تكون بعض الأنواع عامة؟ وغيرهم من المتخصصين.

بقيادة كريس تود هيتينجر، أستاذ علم الوراثة في جامعة ويسكونسن ماديسون، وأنتونيس روكاس، أستاذ علم الأحياء في جامعة فاندربيلت، قام الباحثون برسم خرائط للأنماط الجينية والشهية والبيئات لأكثر من 1000 نوع من الخمائر، وبالتالي بناء شجرة عائلة تلقي الضوء على كيفية هذه الخمائر. تطورت الفطريات وحيدة الخلية على مدى 400 مليون سنة الماضية.

ونشرت النتائج في 26 أبريل في المجلة علمتشير إلى أن العوامل الداخلية – وليست الخارجية – هي المحرك الرئيسي للاختلاف في أنواع الكربون التي يمكن أن تتناولها الخميرة، ولم يجد الباحثون أي دليل على أن التنوع الأيضي، أو القدرة على تناول أطعمة مختلفة، يؤدي إلى التنازلات. . وبعبارة أخرى، بعض الخمائر هي جاك لجميع المهن و سادة كل منهما.

يقول هيتنجر: “لقد فاجأنا الأمر حقًا”. “يجب أن يكون المتخصصون أفضل في مصادر الكربون التي يتخصصون فيها. أما العموميون، إذا أكلوا كل شيء، فلا ينبغي أن يكونوا جيدين فيه. وهذا ليس ما يحدث كما نرى.”

هذه الورقة هي نتاج مشروع دام عقدًا من الزمن لإنشاء قاعدة بيانات شاملة ترسم العلاقة بين الجينومات وسمات الخميرة، وهي مجموعة من الأنواع متنوعة وراثيًا مثل جميع الحيوانات. تعد مجموعة البيانات الجينومية هي الأكثر شمولاً التي تم تجميعها على الإطلاق لمثل هذه المجموعة القديمة والمتنوعة.

يقول هيتينجر، الباحث في مركز أبحاث الطاقة الحيوية في البحيرات الكبرى والذي يدرس استقلاب الخميرة، إنه بالإضافة إلى تعميق فهمنا للتنوع البيولوجي، يمكن لقاعدة البيانات أن تساعد الباحثين على تحديد أو إنشاء المزيد من الخميرة الفعالة في تحويل السكريات النباتية إلى وقود حيوي وبدائل أخرى للحفريات الوقود. .

قطاعات عديدة، وشهوات متنوعة

ابتداءً من عام 2015، قام فريق هيتنجر بتسلسل الجينومات ودراسة التمثيل الغذائي لكل الأنواع المعروفة تقريبًا لمجموعة من الخمائر ذات الصلة البعيدة بالخمائر. خميرة الخمرالمعروفة باسم خميرة الخباز.

لقد اختاروا هذه المجموعة بسبب المجموعة الواسعة من الأنواع التي تم تحديدها ونظامها الغذائي المتنوع للغاية من الكربون.

يقول هيتنجر: “لدينا العديد من الفروع، بعضها قريب من بعضها البعض، والبعض الآخر متباعد”. “ببساطة، لديك العديد من الفرص لاستكشاف نفس المسارات التطورية أو مسارات مشابهة. يمكننا أن نرى السمات التي تم اكتسابها أو فقدانها عشرات المرات.”

ما لم يعرفوه هو كيفية ارتباط الأنواع.

بعد جمع البيانات، استخدم الباحثون أدوات التعلم الآلي لتحديد الجينات المرتبطة بالسمات، بما في ذلك نطاق الموارد التي يمكن للكائن الحي استخدامها أو الظروف التي يمكنه تحملها – وهو مفهوم معروف تحت اسم “اتساع المجال”.

مثل الكائنات الحية الأخرى، تطورت بعض الخمائر لتصبح متخصصة – مثل الكوالا، التي تأكل أوراق الكينا فقط – في حين أن البعض الآخر متخصصون، مثل الراكون، الذين سيأكلون أي شيء تقريبًا.

لقد حاول العلماء تفسير سبب وجود كل من العموميين والمتخصصين منذ أن اقترح تشارلز داروين نظريته عن التطور في عام 1859.

يقول هيتنجر: “انتشرت هذه الأفكار في زمن داروين، وبعد فترة وجيزة، عندما بدأ الناس في التركيز على البيئة كأساس لكيفية عمل الانتقاء الطبيعي”.

وقد اقترح العلماء نموذجين رئيسيين لتفسير هذه الظاهرة.

يقترح أحدهم أن المتخصصين في جميع المهن ليسوا أسيادًا لأي منها، مما يعني أنهم قادرون على تحمل نطاق أوسع من الظروف أو مصادر الغذاء، لكنهم ليسوا مهيمنين مثل المتخصصين في مجال معين.

النظرية الأخرى هي أن مجموعة من العوامل الداخلية والخارجية تسبب اختلافات متخصصة.

على سبيل المثال، يمكن للكائنات الحية أن تكتسب جينات تسمح لها بصنع إنزيمات يمكنها تحليل أكثر من مادة واحدة، مما يوسع نطاق الأطعمة التي يمكنها تناولها. وعلى العكس من ذلك، فإن الفقدان العشوائي للجينات بمرور الوقت يمكن أن يؤدي إلى ضيق الحنك.

وبالمثل، يمكن للبيئات أن تمارس ضغطًا انتقائيًا على السمات. وبالتالي، فإن الموطن الذي يحتوي على مصدر واحد أو اثنين فقط من مصادر الغذاء أو درجات حرارة ثابتة من شأنه أن يفضل المتخصصين، في حين أن العموميين قد يكون أداؤهم أفضل في بيئة ذات نطاق أوسع من الطعام أو الظروف.

عندما يتعلق الأمر باستقلاب الخميرة، لم يجد فريق هيتنجر أي دليل على وجود حل وسط.

يقول هيتنجر: “إن الأطباء العامين أفضل في كل مصدر للكربون يمكنهم استخدامه”. “يستطيع الاختصاصيون أيضًا استخدام مصادر نيتروجين أكثر من المتخصصين في الكربون. لم أكن أتوقع هذه العلاقة على الإطلاق.”

وأظهرت البيانات أيضًا أن العوامل البيئية تلعب دورًا محدودًا فقط.

كان هذا أيضًا مفاجئًا، كما تقول المؤلفة المشاركة دانا أوبولينت، التي بدأت المشروع كباحثة ما بعد الدكتوراه في جامعة ويسكونسن ماديسون، وهي الآن أستاذة مساعدة في علم الأحياء (WC1) في جامعة فيلانوفا.

يقول أوبولينتي: “قد تتوقع العثور على متخصصين بشكل رئيسي في الأصناف المستأنسة، لكن هذا ليس هو الحال”. “يمكنك أن تجد عموميين ومتخصصين في التربة والزهور، وهم موجودون في كل مكان وفي نفس الأماكن.”

ويحذر هيتنجر من أن هناك حدودًا لما يمكن استنتاجه من البيانات. من الممكن أن تكون المفاضلات موجودة في الأنواع التي لم تتم دراستها. والتجارب المعملية المستخدمة لقياس النمو الأيضي لا يمكنها محاكاة الظروف الموجودة في التربة، أو لحاء الأشجار، أو أحشاء الحشرات حيث تعيش الخمائر في الطبيعة.

تعمل شركة Opulente حاليًا على جمع المزيد من البيانات حول هذه البيئات الطبيعية، والتي يمكن أن تكشف عن تأثير بيئي أقوى على مدى هذا المجال.

يقول أوبولينتي: “إذا كان لدينا المزيد من البيانات، فمن الممكن طرح المزيد من الأسئلة”.

كما أن الدراسة لا تشرح لماذا، إذا لم تكن هناك مقايضة، ليست كل الخمائر عامة.

أحد التفسيرات المحتملة هو أن الجينات غالبًا ما تختفي أثناء التطور، وطالما أنها ليست ضرورية للبقاء، فإن الطفرة يمكن أن تنتقل وتسيطر على السكان. يمكن أن يتطور المتخصصون باستمرار من الحالة العامة من خلال هذه العملية.

يقول هيتنجر: “لست متأكدًا من أننا أجبنا على هذا السؤال بعد”.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى