معمای قطعاتی به نام “ماده‌ی تاریک” ژنوم (رشته‌های طولانی و مارپیچی از DNA بدون هیچ گونه عملکرد خاص) که بیش از یک دهه می‌شود ذهن دانشمندان را برآشفته بود، توسط گروهی از محققان حل شد.
سؤال این جا بود که چرا این توالی‌های DNA بدون عملکرد، باید در طیفی وسیع از جانوران آن هم به صورت کاملاً یکسان حفظ شده باشند. با حذف برخی از این عناصر “محافظت‌شده”، پاسخ حاصل شد: این توالی‌ها با تنظیم بیان ژن‌های کدکننده‌ی پروتئین، تکوین مغز را هدایت می‌کنند.
این نتایج که روز هجدهم ژانویه در ژورنال Cell منتشر شد، شاید به درک بهتری از بیماری‌های عصبی، مثل آلزایمر کمک کند. همچنین این فرضیه که همه‌ی عناصر شدیداً محافظت‌شده برای ادامه‌ی حیات ضروری اند، راستی‌آزمایی شد؛ ولی با این وجود، اطلاعات کمی درباره‌ی عملکرد بسیاری از آن‌ها در دست است.
“همه می‌گفتند، ما باید تا دانستن کار آن‌ها برای انتشار صبر کنیم. الان باید به آن‌ها بگویم که ۱۴ سال طول کشید تا بفهمیم آن‌ها چه کار می‌کنند”. این اضهار نظر یا به نوعی درد دل متخصص ژنتیک، Gill Bejerano در دانشگاه استنفورد است؛ کسی که چهارده سال پیش عناصر حفاظت‌شده را کشف کرد.
وقتی که هیچ اتفاقی نمی‌افتد
بژرانو و همکارانش وقتی اصطلاح عناصر حفاظت‌شده را برای اولین بار به کار بردند که مشغول مقایسه‌ی ژنوم انسان با ژنوم موش، موش صحرایی و مرغ بودند. آن‌ها متوجه شدند ۴۳۱ رشته از DNA به طور غیرقابل باوری بین این گونه‌ها یکسان است. این چیزی شگفت‌آور بود؛ چون جهش‌های DNA چیزی نیست که ژن را حتی بین دو نسل در یک گونه راحت بگذارد، حال آن که این گونه‌ها از ۲۰۰ میلیون سال پیش به طور مستقل تکامل یافته‌اند.
ژن‌هایی که پروتئین کد می‌کنند، تمایل دارند جهش‌های نسبتاً کمتری داشته باشند؛ چون اگر پروتئین مربوطه دچار اختلال شده و جانور قبل از تولیدمثل بمیرد، ژن‌های جهش‌یافته تکامل نخواهند یافت. بر اساس این قاعده، برخی از کسانی که در ژنتیک دستی بر آتش دارند پیشنهاد کردند که انتخاب طبیعی به شکل مشابهی جهش‌های عناصر حفاظت‌شده را از دور خارج می‌کند. حتی اگر این توالی‌ها پروتئین هم کد نکنند، دانشمندان فهمیدند که کارشان آنقدر مهم است که اختلال را تحمل نمی‌کنند.
ولی این فرضیه در سال ۲۰۰۷ مانعی بر سر راه خود می‌دید؛ زمانی که گروهی از محققان گزارش کردند با از کار انداختن چهار عنصر حفاظت‌شده در موش‌ها، هیچ اتفاقی در آن‌ها نیافتاده و تولیدمثل نرمالی دارند. این اتفاق شوکه‌کننده بود؛ موش‌ها باید می‌مردند.
نگاهی دقیق‌تر
دنیل دیکل، متخصص ژنتیک به همراه همکارانش، با استفاده از ابزار اصلاح ژنی کریسپر به مقابله با این مشکل رفته است. آن‌ها چهار عنصر حفاظت‌شده را به تنهایی و در ترکیب‌های مختلفی در موش‌ها حذف کردند. این عناصر در مناطقی از DNA قرار داشتند که حاوی ژن‌های مهمی در رشد مغز نیز می‌باشند. باز هم نتایج قبلی تکرار شد؛ موش‌ها سالم به نظر می‌رسیدند. ولی این بار مغز موش‌ها مورد مطالعه قرار گرفت؛ آن‌ها کشف کردند که چندین ناهنجاری به وجود آمده است.
موش‌هایی که برخی توالی‌ها را ندارند، به طور غیرعادی سلول‌های مغزیشان کمتر است. این مشاهدات در پیشرفت بیماری آلزایمر نیز صورت گرفته است. حذف یکی دیگر از این عناصر حفاظت‌شده، موجب اختلالاتی در قسمتی از مغز پیشین شد که در شکل‌گیری حافظه نقش دارد؛ مانند اتفاقی که در صرع رخ می‌دهد. اصولاً این بخش باید مثل یک تیغه باشد، ولی در این موش‌ها زیاد تیز نبود!
او پیشنهاد می‌کند که این نقائص شناختی، موش‌ها را در حیات وحش به خطر خواهد انداخت. بنابراین، تغییراتی که در این مناطق حفاظت‌شده به وجود می‌آید، در جمعیت گسترش نخواهد یافت؛ چون جانورانی که متحمل چنین تغییراتی شده‌اند، شانس کمتری برای تولید مثل خواهند داشت.
مطالعات بیشتر احتمالاً روی این موضوع متمرکز خواهد شد که بیماری آلزایمر، سایر اشکال زوال عقل، صرع یا دیگر اختلالات عصبی شامل جهش‌هایی در این توالی‌های غیرکدکننده می‌شوند یا نه. با این که عملکرد بسیاری دیگر از توالی‌های حفاظت‌شده هنوز معلوم نیست ولی بژرانو مطمئن است که بقیه هم اثبات خواهد شد. ولی هنوز معمای این سطح از حفاظت ژنی (تا ۱۰۰ درصد) حل نشده است. زیست‌شناسی اغلب چیز صد درصدی ندارد. اسرار هنوز سر جای خود باقی اند.
