انتشار این مقاله


توالی‌یابی ژنوم ذرت باستانی؛ وحشی در برابر اهلی

توالی‌یابی ژنوم یک قطعه ذرت ۵۳۱۰ ساله، قدمی بزرگ در درک و تفسیر مراحل اهلی‌سازی این گونه و سایر گیاهان محسوب می‌شود. بنا بر اظهارات یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی از دانشمندان که به تازگی موفق به توالی‌یابی ژنوم یک گونه ذرت ۵۳۱۰ ساله شده‌اند؛ ذرتی (Zea mays) که بیش از ۵ هزارۀ قبل در نواحی مرکزی […]

توالی‌یابی ژنوم یک قطعه ذرت ۵۳۱۰ ساله، قدمی بزرگ در درک و تفسیر مراحل اهلی‌سازی این گونه و سایر گیاهان محسوب می‌شود.

بنا بر اظهارات یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی از دانشمندان که به تازگی موفق به توالی‌یابی ژنوم یک گونه ذرت ۵۳۱۰ ساله شده‌اند؛ ذرتی (Zea mays) که بیش از ۵ هزارۀ قبل در نواحی مرکزی مکزیک کشت می‌شده، نسبت به همتای غیراهلی خود به ذرت مدرن امروزی شباهت بیشتری داشته است.

این سوال همواره برای دانشمندان مطرح بوده است که اصلاً “چرا” و “چگونه” تمدن‌های باستانی ذرت را اهلی نمودند (Plant Domestication به فرآیند سازگار نمودن گونه‌های گیاهی جهت تأمین نیاز‌های انسانی اطلاق می‌شود، مشابه اهلی‌سازی حیوانات)، چرا که گونۀ غیراهلی (و یا وحشی) ذرت با نام تئوسینته (Teosinte) ارزش غذایی ناچیزی دارد. هر خوشۀ تئوسینته حاوی ۵ تا ۱۲ عدد دانه بوده و هر دانه را غلافی سخت احاطه می‌کند که باید پیش از مصرف دانه جدا شود.

اکنون، مطالعۀ ژنومیک ذرت محققان را به یافتن پاسخی برای این سوال قدیمی نزدیک‌تر کرده است.

دکتر ناتان ولز (Nathan Wales)، نویسندۀ ارشد مقاله، از “مورۀ تاریخ طبیعی دانمارک” (Natural History Museum of Denmark) در این باره می‌گوید:

در حدود ۹ هزار سال پیش در ناحیۀ مکزیک امروزی، مردم محلی شروع به جمع‌آوری و مصرف تئوسینته کردند. طی چندین هزار سال، زادگیری گزینشی (نوعی انتخاب طبیعی که از جانب انسان صورت می‌گیرد، به این ترتیب که افراد پرمحصول از یک جمعیت گیاهی انتخاب شده و بایکدیگر آمیزش داده می‌شوند) منجر به ایجاد تغییرات فیزیکی عدیده‌ای در ذرت وحشی شده و این گونۀ کم‌بازده را به ذرت امروزی تبدیل کرد. ذرت امروزی به قدری با اجداد وحشی خود تفاوت دارد که تا همین دو دهۀ اخیر، دانشمندان دربارۀ جد واقعی ذرت اتفاق نظر نداشتند.

یک شاخه ذرت ۵۳۱۰ ساله که از دره ته‌هوآکان مکزیک به دست آمده است. منبع: Scie-News
یک شاخه ذرت ۵۳۱۰ ساله که از دره ته‌هوآکان مکزیک به دست آمده است. منبع: Scie-News

دکتر ولز و همکارانش برای کسب درک روشن‌تری از تاریخچۀ گسترش ذرت، ژنوم یک شاخه ذرت ۵۳۱۰ ساله به نام Tehuacan162 را توالی‌یابی نمودند. این قطعه ذرت در دهۀ ۶۰ میلادی و در جریان حفاری درۀ ته‌هوآکان مکزیک (Tehuacan Valley) کشف شده بود.

ولز ادامه می‌دهد:

نمونه‌های باستان‌شناسی عموماً به دلیل فرآیند تجزیه و آلودگی‌های خاک، حاوی مقادیر متنباهی از DNA باکتریایی هستند. با این حال ۷۰ درصد از محتوای ژنتیکی Tehuacan162 متعلق به خود گیاه بود که ما را واقعاً شگفت‌زده کرد!

این شاخه ذرت باستانی برخلاف نیاکانش، هیچ‌گونه پوشش سختی در اطراف دانه‌های خود نداشت. با این حال، این شاخه با طولی کم‌تر از ۰/۸ اینچ (در حدود ۲ سانتی‌متر) بیش از ۱۰ برابر از ذرت امروزی کوتاه‌تر است. به علاوه، Tehuacan162 فقط ۸ ردیف دانه داشت که برابر با نصف این مقدار در ذرت مدرن است. این تفاوت‌های ظاهری محققان را مجاب کرد که محتوای ژنتیکی این گونه می‌تواند سرنخ‌هایی را از اجداد وحشی و فرآیند اهلی‌سازی ارائه دهد. جهت بهره‌برداری هرچه‌بیشتر از این نمونه باستانی، پژوهشگران از تکنیک پالئوژنومیک برش لبه (Cutting-Edge Paleogenomic Technique) استفاده کردند. محققان در ادامه DNA نمونه را از طریق روشی که امکان جداسازی قطعات بسیار کوتاه (Ultra-Short) را فراهم می‌کند، استخراج کرده و نهایت دقت را مبذول داشتند که هیچ‌گونه هدرروی در این زمینه صورت نگیرد. در نتیجه علاوه بر استخراج مقدار کافی DNA جهت توالی‌یابی ژنوم، مقداری هم نیز برای مشخص نمودن عمر این نمونه از طریق روش “تاریخ‌گذاری رادیوکربن” (Radiocarbon Dating) حفظ شد.

یکی از گویا‌ترین اینفوگرف‌هایی که زادگیری مصنوعی گیاه خردل وحشی را نشان می‌دهد. اکثر گونه‌های کلمی که ما امروزه مصرف می‌کند در اثر زادگیری انتخاب افرادی از جمعیت خردل وحشی با ویژگی‌های بارز متفاوت ایجاد شده است.
یکی از گویا‌ترین اینفوگرف‌هایی که زادگیری گزینشی گیاه خردل وحشی (Brassica Oleracea) را نشان می‌دهد. اکثر گونه‌های کلمی که ما امروزه مصرف می‌کنیم در اثر زادگیری گزینشی افرادی از جمعیت خردل وحشی با ویژگی‌های بارز متفاوت ایجاد شده است.

مقایسه‌های دقیق ژن‌به‌ژن مشخص نمود که انتخاب مصنوعی (زادگیری گزینشی) منجر به تغییر (و یا بهتر است بگوییم اصلاح) ژنتیکی این گیاه شده است؛ به گونه‌ای که این نمونه فاقد پوشش سخت دانه‌ای بوده و زمان گل‌دهی‌اش نیز متفاوت است. با این حال سایر ویژگی‌های ژنتیکی از جمله “میزان محتوای قندی دانه‌ها” و “پراکندگی دانه‌ها از گیاه مادر” تحت تأثیر انتخاب مصنوعی قرار نگرفته و مشابه این ویژگی‌ها در گونه‌های اجدادی بودند.

ولز در ادامۀ اظهاراتش چنین توضیح می‌دهد:

گیاهان وحشی معمولاً دانه‌های خود را در زمان مناسب رهاسازی می‌کنند، با این حال انسان از طریق انتخاب مصنوعی به گونه‌ای این ویژگی را در غلات تغییر داده است که با جلوگیری از پراکندگی دانه‌ها، امکان جمع‌آوری دانه‌ها را جهت مصرف انسانی فراهم آورده است. این حقیقت که Tehuacan162 هم‌چنان ژن مربوط به این ویژگی را حفظ کرده است، غیرمنتظره می‌باشد. یافته‌های ما تصویری کلی از تاریخچۀ ذرت و فرآیند اهلی‌سازی آن ارائه می‌کند. چنین مطالعاتی علاوه بر روشن‌سازی اهمیت غذایی فوق‌العادۀ ذرت در تمدن‌های باستانی نظیر مایا (Maya)، به بهبود ویژگی‌های ژنتیکی ذرت که از نظر تجاری مهم‌اند، کمک می‌کند.

میلاد شیرولیلو


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *