جلبک‌های موجود در چشمه‌های حرارتی و دیگر محیط‌های با شرایط زیستی سخت و انتقال ژن های باکتری به یوکاریوت‌ها از مباحثی بوده است که در طول تاریخ بحث‌های زیادی در مورد آنها صورت گرفته است: آیا یوکاریوت‌ها، موجودات با هسته سلولی ،حالت تقویت شده تکامل ژنهای منتقل شده از باکتری‌ها می‌باشد؟ ژنوم برخی از جلبک‌های قرمز ،یوکاریوت تک سلولی، نشان می‌دهد که پاسخ این سوال “بله” است. حدود ۱ درصد از ژنهای آنها دارای ریشه های خارجی دارند و به نظر می‌رسد که ژنهای قرض گرفته شده به جلبک‌ها کمک می‌کنند تا با شرایط سخت محیطی خود سازگار شوند.
این تحقیق جدید که هفته‌ی پیش در bioRxiv منتشر شد، پرسر و صداترین منتقدان این نظریه را که یوکاریوسیت‌ها به طور منظم DNAهای سودمندی از باکتری‌ها دریافت می‌کنند، متقاعد نمی‌کند؛ با این حال، حمایت اکثریت دانشمندان را به همراه داشته است. اندرو روگر، متخصص ژنتیک پروتیست در دانشگاه Dalhousie کانادا می‌گوید: “این گروه مورد قانع کننده‌ای از انتقال افقی ژن به یوکاریوسیت‌ها فراهم آورده‌اند”.
مقاله مرتبط: دانشمندان برای نخستین بار انتقال عرضی ژن را مشاهده کردند
تعداد زیادی از مطالعات ژنومی نشان داده‌اند که پروکاریوت‌ها ،باکتری‌ها و آرکی‌ها، آزادانه ژن‌ها را در میان گونه‌های خود تغییر می‌دهند که تکامل آنها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. براساس توالی اولیه ژنوم انسان احتمال داده می‌شود که گونه ما نیز ریشه‌هایی از ژنهای میکروبی را در خود دارند. اما تحقیقات بیشتر نشان دادند که چنین ژن‌هایی که در ژنوم مهره‌داران دیده می‌شود، اغلب آلودگی‌های آزمایشگاهی هستند که در کار توالی‌یابی اختلال ایجاد کرده‌اند.
در سال ۲۰۱۵، پس از آنالیز میلیون‌ها توالی پروتئینی از بسیاری از گونه ها، ویلیام مارتین که یک زیست‌شناس در دانشگاه دوسلدورف (UD) آلمان می‌باشد؛ به همراه همکارانش به این نتیجه رسیدند که انتقال ژن های باکتری به یوکاریوت‌ها مقدار قابل توجهی نبوده و محدود می‌باشند. مارتین معتقد است که هرگونه انتقالی که صورت گرفته، به صورت اپیزودیک و در اوایل تکامل یوکاریوت‌ها اتفاق افتاده است. همانطور که باکتری‌هایی را که در نهایت تبدیل به اندام‌هایی مانند میتوکندری یا کلروپلاست شده‌اند، وارد داخل خود کرده‌اند. مارتین در این مورد می‌گوید که اگر ژن های باکتری به طور مداوم در حال ورود به یوکاریوت‌ها باشند و در داخل نیز مورد استفاده قرار گیرند، بایستی یک الگوی درختی از چنین انباشته شدن ژن در داخل رده یوکاریوتی قابل تشخیص باشد، اما هم‌چین چیزی در آنها دیده نمی‌شود.
دباشیش باتتاکاریا (Debashish Bhattacharya) ،یک ژنوم شناس تکاملی در دانشگاه راتگرز نیوبرانزویک در نیوجرسی و آندراس وبر ، زیست شناس گیاه در دانشگاه UD، با نگاهی دقیق‌تر مورد احتمالی انتقال ژن های باکتری به یوکاریوت که مارتین به چالش کشید، مورد بررسی قرار دادند. توالی اوليه ژنوم از دو گونه جلبک قرمز که Cyanidiophyceae نامیده می‌شود، نشان داد که تا ۶% DNA آنها منشاء پروکاريوتيکی دارد. این به اصطلاح سختی دوست‌ها که در چشمه‌های آب گرم اسیدی و حتی داخل سنگ زندگی می‌کنند، نمی‌توانند DNA اضافی را حفظ کنند. به همین خاطر به نظر می‌رسد که آنها فقط ژنهای مورد نیاز برای زنده ماندن را حفظ می‌کنند. Bhattacharya می‌گوید:
“هنگامی که ما یک ژن باکتریایی پیدا می‌کنیم، می‌دانیم که این ژن عملکرد مهمی دارد؛ مگر اینکه باقی نمانده و حذف شود”.
او و وبر به تکنولوژی جدیدتر روی آوردند که قطعه‌های طولانی DNA را تجزیه می‌کرد. ۱۳ ژنوم جلبک قرمز مورد مطالعه شامل ۹۶ ژن خارجی بودند که تقریباً همه‌ی آنها بین توالی‌های DNA ژنهای جلبکی نرمال قرار گرفته بودند؛ و بعید است که به طور تصادفی در آزمایشگاه یافت شده باشند. جرالد شونکنکت (Gerald Schoenknecht) که یک فیزیولوژیست گیاهی در دانشگاه ایالت اوکلاهما می‌گوید:
“در نهایت، این استدلال که ژنهای منتخب منتقل شده همگی آلودگی محسوب می‌شوند؛ باید منسوخ شود.”
ژنهای منتقل شده به نظر می‌رسد که باعث می‌شوند تا جلبک را قادر به تحمل و یا سم زدایی فلزات سنگین کنند، یا به آنها در تغذیه از محیط زیست کمک می‌کنند و در نهایت به آنها در تحمل درجه حرارت بالا و سایر شرایط استرس‌زا کمک می‌کنند. جرالد شونکنکت می‌گوید:
“با به دست آوردن ژن های باکتری سختی دوست، این جلبک‌های قرمز را با محیط‌های با شرایط زیستی سخت، بیشتر و شدیدتر سازگار کرده‌اند.”
مارتین می‌گوید که شواهد جدید او را قانع نکرده است.
“آنها تلاش قابل ستایشی برای یافتن دقیق چیزی که من آن را [انتقال افقی ژن به یوکاریوت‌ها] می‌نامم انجام داده‌اند، ولی چنین چیزی پیدا نکرده‌اند”. ادعای سایرین مبنی بر این است که انتقال ژن به یوکاریوت‌ها بسیار نادر است، و فشار برای خلاص شدن از شر مهم‌ترین ژنهای قرضی فوق‌العاده بالا می‌باشد، همانطور که مارتین انتظار دارد، آن ژنهای انتقال یافته احتمالاً با گذشت زمان انباشته نمی‌شوند.
البته، راجر می‌گوید:
“آنچه در جلبک قرمز اتفاق می‌افتد ممکن است در حیوانات نیز مانند انسان‌ها رخ ندهد.”
مقاله مرتبط: جهش‌های ژنتیکی یکسان، فنوتیپ‌های متفاوت؛ علت چیست؟
حک گذاری ژنومی و الگوی توارث بیماری‌ها
انسان‌ها و دیگر یوکاریوت‌های چندسلولی، از جمله گیاهان، دارای سلول‌های مخصوص تولید مثل مانند اسپرم یا تخم مرغ یا سلول‌های بنیادی هستند و تنها ژن های باکتری که توسط این سلول‌ها برداشته می‌شود؛ می‌توانند منتقل شوند.
علیرغم گفته‌های قبلی، تعدادی از پژوهشگران در زمینه حشرات می‌گویند که شاهد چنین انتقالات ژنی بوده‌اند. جان مک کچون (John McCutcheon) که متخصص زیست شناسی در دانشگاه ایالتی مونتانا بوده و در مورد اشکالات مواد غذایی بررسی می‌کند، یکی از این افراد می‌باشد. او می‌گوید:
من بیشتر از این که بپرسم” آیا ژن های باکتریایی وجود دارند” بیشتر در این مورد تحقیق می‌کنم که “چگونه کار می‌کنند.”
او می افزاید، ” جلبک قرمز یک مورد بسیار روشن است.”
