پس از چهار دهه، تیمی از پژوهشگران موسسه ماکس پلانک و دانشگاه نیویورک موفق به حل معمای سانترومرهای ریز مخمر شدند. سانترومرها، نواحی از DNA هستند که نقش حیاتی در جداسازی درست کروموزومها هنگام تقسیم سلولی دارند. اما در مخمر نان (Saccharomyces cerevisiae) این ناحیه بهشکل غیرعادی کوچک و دقیق است، موضوعی که زیستشناسان را دههها متحیر کرده بود.
پارادوکس سانترومر
سانترومرها در همه موجودات زنده وظیفه یکسانی دارند، اما از نظر ساختار بسیار متفاوتند. برخی موجودات دارای توالیهای تکراری بزرگ هستند، در حالی که مخمر از نسخههای بسیار کوچک به نام "سانترومر نقطهای" استفاده میکند. این تنوع شگفتانگیز، همراه با سرعت بالای تکامل سانترومرها، "پارادوکس سانترومر" نامیده میشود. اکنون محققان به رهبری آندرهآ موساچیو از موسسه ماکس پلانک و جف بوکه از دانشکده پزشکی گراسمن دانشگاه نیویورک، اولین توضیح مکانیکی برای این پدیده را ارائه دادهاند.
کشف سانترومر "پیشنقطهای"
محققان با مطالعه گونههای مرتبط مخمر، سانترومرهایی را کشف کردند که به نظر میرسد مراحل میانی تکاملی بین سانترومرهای بزرگ و سانترومرهای ریز امروزی هستند. این ساختارها که "پیشنقطهای" نامیده شدهاند، حاوی قطعاتی از رتروترانسپوزونها هستند؛ همان "ژنهای جهنده" که زمانی DNA بیاستفاده یا انگلی تلقی میشدند. به گفته ماکس هاس، نویسنده اول مقاله، این یافته نشان میدهد که چگونه تکامل از قطعات DNA به ظاهر بیاهمیت، ماشینآلات ضروری کروموزومی ساخته است.
از زباله ژنومی تا هسته مرکزی کروموزوم
کشف جدید نشان میدهد که رتروترانسپوزونها مواد خام اولیه را فراهم کردهاند و با گذشت زمان، انتخاب طبیعی آنها را به سانترومرهای نقطهای امروزی تبدیل کرده است. این فرآیند یکی از دراماتیکترین نمونههای تغییر تکاملی در سطح DNA محسوب میشود. پژوهشگران معتقدند این یافته معمای ۴۰ ساله را حل میکند و نشان میدهد که چگونه DNA "خودخواه" میتواند رام شده و به بخشی جداییناپذیر از سازمان کروموزوم تبدیل شود.
اهمیت برای علم و آینده
سانترومرهای مخمر اولین سانترومرهایی بودند که توالی DNA عملکردی آنها شناسایی شد (کار کلارک و کربن در دهه ۱۹۸۰)، اما نحوه تکامل آنها تاکنون ناشناخته مانده بود. این کشف نه تنها به سوالی دیرینه پاسخ میدهد، بلکه راه را برای درک بهتر تکامل DNA و احتمالاً طراحی کروموزومهای مصنوعی در آینده هموار میکند. جزئیات کامل این تحقیق در مجله معتبر Cell منتشر شده است.
