ცხოველში ქრომოსომების რაოდენობის ცვლილებას ბუნებაში, ევოლუციის გზით, მილიონობით თაობა სჭირდება. თუმცა, ახლახან, მეცნიერებმა იგივე ცვლილებები ლაბორატორიაში, შედარებით თვალის დახამხამებაში განახორციელეს.
ახალი მეთოდი ღეროვან უჯრედებს და გენების რედაქტირებას იყენებს და წარმოადგენს დიდ მიღწევას. მკვლევართა ჯგუფი იმედოვნებს, რომ მისი საშალებით უფრო მეტს გაარკვევენ იმის შესახებ, რა გავლენა შეიძლება ჰქონდეს ქრომოსომების გადალაგებას დროთა განმავლობაში ცხოველის ევოლუციაზე.
მშობლებისგან მემკვიდრეობით გადმოცემული ჩვენი გენები სწორედ ქრომოსომებშია მოთავსებული, უჯრედში, ცილისა და დნმ-ის ამ ხვეულებში; ერთობლივად, სწორედ ისინი განსაზღვრავენ იმას, თუ ვინ ვართ ჩვენ.
ისეთ ძუძუმწოვრებში, როგორებიც არიან თაგვები და ჩვენ, ადამიანები, ქრომოსომები, როგორც წესი, დაწყვილებულია. არსებობს გამონაკლისები სქესეობრივი უჯრედების სახით.
როგორც წესი, გაუნაყოფიერებელი ემბრიონული ღეროვანი უჯრედები საუკეთესო საწყისი წერტილია დნმ-ზე სამუშაოდ. სპერმის უჯრედების მიერ მიწოდებული ქრომოსომების დამატებითი კრებულის არარსებობა უჯრედებს მნიშვნელოვან ნაბიჯს ართმევს „მოლაპარაკებებში“ იმის შესახებ, თუ რომელი ქრომოსომა გახდება აქტიური რათა სხეულის მშენებლობაში საკუთარი საქმე გააკეთოს.
ამ პროცესს აღბეჭდვას უწოდებენ და ინჟინრებისთვის დაბრკოლებას წარმოადგენდა გენომის მოზრდილი ნაჭრების რესტრუქტურიზაციაში.
„გენომური აღბეჭდვა ხშირად იკარგება, რაც იმას ნიშნავს, რომ ჰაპლოიდ ემბრიუნულ ღეროვან უჯრედში ქრება ინფორმაცია იმის შესახებ, თუ რომელი გენი უნდა იყოს აქტიური; ეს კი ზღუდავს მათ პლურიპოტენტურობას და მათ გენეტიკურ ინჟინერიას“, — ამბობს ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის ბიოლოგი ლი-ბინ ვანგი.
მისი განცხადებით, ცოტა ხნის წინ მათ აღმოაჩინეს, რომ სამი აღბეჭდილი რეგიონის ამოშლით, უჯრედში შეიძლება შეიქმნას სტაბილური სპერმის მსგავსი აღბეჭდვის მახასიათებელი.
ამ სამი ბუნებრივად აღბეჭდილი რეგიონის გარეშე, შესაძლებელი გახდა ქრომოსომების ხანგრძლივი შერწყმა. ექსპერიმენტებში, მკვლევრებმა ორი სხვადასხვა ორიენტაციით ერთმანეთს შეურწყეს ორი საშუალო ზომის ქრომოსომა (4 და 5) და ორი ყველაზე დიდი ქრომოსომა (1 და 2); შედეგად კი მიიღს სამი სხვადასხვა განლაგება.
მე-4 და მე-5 ქრომოსომების შერწყმა ყველაზე წარმატებული იყო თაგვების შთამომავლებზე გადაცემული გენეტიკური კოდის თვალსაზრისით, მიუხედავად იმისა, რომ გამრავლება ჩვეულებრივზე უფრო ნელი იყო.
1-ელის და მე-2-ის ერთმა შერწყმამ თაგვების შთამომავლები არ წარმოქმნა, სხვებმა კი წარმოქმნა შთამომავლები, რომლებიც იყვნენ უფრო ნელები, დიდები და გაცილებით შფოთიანები, ვიდრე მე-4 და მე-5 ქრომოსომების შერწყმის შედეგად გაჩენილები.
მკვლევართა განცხადებით, ნაყოფიერების ვარდნა იმაზეა დამოკიდებული, თუ როგორ განცალკევდება ქრომოსომები ჩამწკრივების შემდეგ, რაც ჩვეულებრივ არ ხდება. ეს აჩვენებს, რომ ქრომოსომული გადაწყობა გადამწყვეტია რეპროდუქციული იზოლაციისთვის — სახეობათა საკვანძო ნაწილისთვის, რომლის საშუალებითაც ისინი განვითარებას და ცალკე მდგომობას ახერხებენ.
„ლაბორატორიის თაგვებმა ხელოვნური გამრავლების ასწლიანი პერიოდის შემდეგაც შეინარჩუნეს სტანდარტული 40-ქრომოსომიანი კარიოტიპი, ანუ ორგანიზმის ქრომოსომათა სრული სურათი“, — ამბობს ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის ბიოლოგი ჟი-კუნ ლი.
მისი განცხადებით, გრძელვადიან პერსპექტივაში ხშირია ქრომოსომების გადალაგებით გამოწვეული კარიოტიპის ცვლილებები. მღრღნელებს მილიონ წელიწადში 3,2 – 3,5 გადალაგება აღენიშნებათ, პრიმატებს კი 1,6.
ამ კონტექსტით, იშვიათი ნახტომები ქრომოსომულ გადაწყობაში, ჩვენს წინაპრებს ევოლუციური გზების მართვაში დაეხმარა. მაგალითად, ქრომოსომები, რომლებიც გორილებში დღემდე ცალკე დგას, ადამიანის გენომში ერთად არის შეწყვილებული.
ამ ტიპის ცვლილებები რამდენიმე ათასწლეულში ერთხელ შეიძლება მოხდეს. მიუხედავად იმისა, რომ ახალ კვლევაში, ლაბორატორიაში განხორციელებული გენეტიკური რედაქტირებები შედარებით მცირე მასშტაბის იყო, შედეგი ის არის, რომ მათ შეიძლება დრამატული ეფექტები ჰქონდეს ექსპერიმენტში მონაწილე ცხოველებზე.
რაიმეს გადაჭრით თქმა ჯერ ძალიან ადრეა, ყველაფერს რომ თავი დავანებოთ, ეს ამ სახის პირველი სამეცნიერო ექსპერიმენტი იყო, მაგრამ ერთ მშვენიერ დღეს, მან შეიძლება ადამიანში არასწორად განლაგებული ამ ცუდად ფორმირებული ქრომოსომების შესწორების საშუალება მოგვცეს. ცნობილია, რომ ინდივიდებში ქრომოსომების შერწყმამ და გადალაგებამ შეიძლება ჯანმრთელობის პრობლემები გამოიწვიოს, მათ შორის, ლეიკემია ბავშვებში.
„ექსპერიმენტულად ვაჩვენეთ, რომ ქრომოსომული გადალაგების მოვლენა სახეობათა ევოლუციის უკან მდგომი წამყვანი ძალაა და მნიშვნელოვანია რეპროდუქციული იზოლაციისთვის; გვთავაზობს ძუძუმწოვრებში დნმ-ის ფართომასშტაბიანი ინჟინერიის პოტენციურ გზას“, — ამბობს ლი.
კვლევა ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
