۹ حقیقت خارق‌العاده در مورد ژنتیکی که شاید ندانید

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، ما راه درازی را برای درک ژنتیک پیموده‌ایم. برای مثال دریافته‌ایم که دئوکسی‌ریبونوکلیک اسید یا همان دیان‌ای(DNA)، مولکولی است که به عنوان «طرح اولیه حیات» عمل می‌کند.

سفر ما برای درک ژنتیک ما را بسیار فراتر از رمزگشایی ساختار اصلی دی‌ان‌ای است و ما را به سوی بررسی فرآیندهای انجام‌داده‌سازی، تاثیر بر تغییرات ژنتیکی و مکانیزم‌های پیچیده بر بیان ژن هدایت کرده است.

در ادامه نگاهی به برخی از حقایق جالب در مورد ژنتیک می‌اندازیم. از دی‌ان‌های ویروسی گرفته تا ردیابی جهش در سوابق فسیلی، حقایقی که شما را به این فکر فرو می‌برد که چه مواردی هنوز وجود دارد که درباره ژنتیک نمی‌دانید.

حدود 9.9 درصد از دی‌ان‌ای انسان‌ها یکسان است

از نظر ساختاری، دی‌ان‌ای یک پلیمر شیمیایی دو رشته بسیار طولانی است که یک مارپیچ دوتایی را می‌سازد و مانند یک پلکان مارپیچی ظریف هم تنیده شده است.

واحدهای سازنده دی‌ان‌ای، نوکلئوتیدها هستند که متشکل از یک گروه فسفات، یک مولکول قند(دئوکسی ریبوز) و یک مورد از چهار پایه نیتروژنی موجود یعنی آدنین(A)، تیمین(T)، سیتوزین(C) یا گوانین(G) هستند.

این پایه‌ها به شیوه‌های خاص جفت می‌شوند یعنی آدنین با تیمین و سیتوزین با گوانین و سپس دو رشته را به هم مرتبط می‌کنند.

ویژگی شگفت انگیز دیان‌ای در ظرفیت حمل اطلاعات آن نهفته است. تو این پایه‌های نیتروژنی دستورالعمل‌های ژنتیکی را رمزگذاری می‌کند و رشد، عملکرد و ویژگی‌های هر موجود زنده را دیکته می‌کند.

همه‌ها در ۹۹.۹ درصد از ترکیب ژنتیکی با همه مشترک هستند و این نکته را نشان می‌دهند که ما انسان‌ها چقدر شبیه انسان‌ها هستند.

در حالی که اکثریت قریب به اتفاق دی‌ان‌های ما یکسان است، تفاوت‌های جزئی در زمینه سلامت فرد می‌تواند تأثیر زیادی داشته باشد.

دی‌ان‌ای انسان دارای سه میلیارد جفت نوکلئوتید است

کد ژنومی انسان در مارپیچ دوگانه دی‌ان‌ای، دنباله‌ای از چهار باز(A، T، G، و C) است که به طور همزمان با نظمی خاص مرتب شده‌اند.

یک کپی از ژنوم انسان دارای سه میلیارد جفت باز دی‌ان‌های است. این بازها در 23 جفت کروموزوم توزیع شده‌اند که ساختارهای نخبگانی هستند که در هسته سلولی پیدا می‌شوند و اطلاعات ژنتیکی را می‌سازند.

در این جفت کروموزم‌ها هر مورد از یکی از والدین به ارث می‌رسد. هر کروموزوم دارای هزاران ژن است که صفات یک فرد مانند رنگ چشم، گروه خونی و سایر موارد را تعیین می‌کند.

حدود ۸ ساعت طول می‌کشد تا یک سلول دیانای خود را تکثیر کند

ساختارسازی دی‌ان‌ای یک فرآیند سلولی است که در آن مارپیچ دوگانه دی‌ان‌ای باز می‌شود و رشته‌های مکمل جدید سنتز می‌شوند. این فرآیند رونویسی دقیق از اطلاعات ژنتیکی را تضمین می کند.

تکثیر دی‌ان‌ای به روشی نیمه محافظه‌کارانه اتفاق می‌افتد، به طوری که یک رشته به عنوان رشته پیشرو به طور مداوم سنتز می‌شود در حالی که رشته‌های دیگر با عنوان رشته پیرو به صورت قطعات کوتاهی با باز شدن مارپیچ سنتز می‌شوند و در نتیجه قطعات کوتاهی به نام می‌شوند. «قطعات اکازاکی» ایجاد می‌شود. سپس این قطعات به هم متصل می شوند و به یک مولکول دیان تبدیل می شوند.

این پروسه انجام می‌شود، از مبداسازی تا زمانی که کل مولکول دی‌ان‌ای تشکیل‌سازی شود، جلوی می‌رود و دو مولکول دی‌ان‌ای یکسان می‌شود.

کل پروسه حدود هشت ساعت طول می‌کشد و طی آن یکپارچگی سه میلیارد جفت باز است که ژنوم انسان را تشکیل می‌دهد حفظ می‌شود.

حدود پنج تا هشت درصد از دیان‌های شما ویروس است

این مورد ممکن است شبیه به یک داستان علمی تخیلی به نظر برسد، اما نگران نباشید. این دیانای بیگانه نیست.

در طول دوره‌های توسعه، ویروس‌ها مواد ژنتیکی خود را در ژنوم انسان ادغام کرده‌اند و موزاییکی از قطعات دی‌ان‌ای ویروس‌هایی که در بین ژن‌های ما پراکنده‌اند، به جای گذاشته‌اند.

این ویروس‌های بقایایی تحت عنوان رتروویروس‌های درون‌زای انسانی (HERVs) شناخته می‌شوند، حدود هشت درصد از ژنوم انسان را تشکیل می‌دهند. بقایای آسیب‌هایی هستند که میلیون‌ها سال پیش تصمیم نخست‌های ما را درگیر کرده‌اند.

بر خلاف ژنتیکی ویروس‌های معمولی، برخی از رتروویروس‌های درون‌زای انسان‌ها در سلول‌های زایا را به دست آوردند و به عضو دائمی در ژنوم اجداد انسان تبدیل شدند. این عوامل جدا از این که بقایای ژنتیکی هستند، در تنظیم بیان ژن، رشد جنینی و حتی دفاع در برابر ویروس های جدید نقش ایفا می‌کنند.

تحقیقات جدید نشان داده است که ژن‌های رترویروس‌های درون‌زا هنوز در بافت‌های سالم فعال هستند. در میان آن‌ها، HML-2، که جدیدترین گروه فعال به شمار می‌رود، فعالیت‌های ژنوم انسان را حتی در درمان‌های ویروسی را نشان داد.

وجود این ویروس‌های باستانی در بافت‌های سالم نشان می‌دهد که آنها تاریخچه پیچیده‌ای دارند.

تنها چند گرم از دی‌ان‌های می‌تواند کل جهان را در خود ذخیره کند

بع متعاق باه قنکه دبن‌حای تماموهههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههتيييييييه هه اِین بررایههه دده باقند.

ما می‌توانیم دو بیت را در هر نوکلئوتید رمزگذاری کنیم، به این معنی است که یک گرم دی‌ان‌ای می‌تواند ۴۵۵ اگزابایت را ذخیره کند. برای درک بهتر این موضوع باید گفت که تنها ۱۷۷.۶۳ گرم دی‌ان‌ها برای ذخیره ۷۹ زتابایت کافی است. این مقدار برابر با کل مقدار تولید شده در جهان در سال ۲۰۲۱ است.

در مقایسه با هارد دیسک‌های معمولی، دی‌ان‌ای هزار برابر تراکم ذخیره‌سازی بیشتری دارد در حالی که ۱۰۸ برابر یا ۱۰۰ میلیون بار انرژی کمتری مصرف می‌کند.

با وجود این، جایگزینی مانند هزینه‌های بالا، کم مکانیزم‌های نوشتن و دی‌ان‌ای از سرعت بخشیدن به جهش‌ها باعث می‌شوند که استفاده از ابزارهای ذخیره‌سازی مولکولی با چالش‌هایی باشد.

از آن چیزی که فکر می کنم، آسان تر است

دی‌ان‌ای را می‌توانم از هر موجود زنده‌ای استخراج کنم. به طور مثال بافت‌های گیاهی، سلول‌های حیوانی، جوامع میکروبی و نمونه‌هایی از محیط‌های مانند یا آب گزینه‌هایی هستند که می‌توانند از آن‌ها دیان‌های خاکی را انجام دهند. به عنوان مثال، علوم پزشکی قانونی دیان‌ها را از مو، خون، بزاق و سایر مایعات بدن می‌سازند تا افراد را با دقت تشخیص دهند.

نتایجی که در یک مطالعه جدید در دانشگاه فلوریدا نشان داده شده است، دیانان را می‌توان از محیط‌هایی که ممکن است انجام داد. این تحقیق بر روی سرطان‌های ویروسی در میان لاک پشت‌های دریایی، نمونه‌های دی‌ان‌ای محیطی(eDNA) را از آب، خاک و هوا استخراج کرد.

بررسی‌های جهش‌های ژنتیکی را شناسایی کنند و حتی اجداد ژنتیکی جمعیت‌های محلی را تعیین کنند و پتانسیل دی‌ان‌ای محیطی را برای مطالعات نشان‌دهنده ژنتیکی.

دوقلوه های همسان اثر انگشت یکسانی ندارند

این تصور که دوقلوه های همسان دارای اثر انگشت یکسان هستند، یک تصور غلط رایج است. به هر حال شباهت ژنتیکی، دوقلوهای همسان دارای اثر متمایزی هستند.

علت این موضوع تداخل بین عوامل ژنتیکی و تاثیرات محیطی در طول رشد جنین است.

اثر انگشت در هفته دهم بارداری که عوامل ژنتیکی بر الگوی کلی تاثیر می‌گذارند شروع به رشد می‌کنند. با این حال، ایجاد خطوط فردی در رویدادها و تأثیرات تصادفی در رحم است.

در طول رشد جنین، دوقلوها شرایط منحصر به فرد از جمله تغییرات در قرار گرفتن در معرض مایع آمنیوتیک و فعل و انفعالات دیواره رحم را تجربه می‌کنند. این شرایط متمایز به شکل‌گیری اثر متفاوت کمک می‌کند.

با توجه به اطلاعات ژنتیکی مشترک، تنش‌ها، موقعیت‌ها و جریان خون‌ها که هر یک از دوقلوها با آن می‌تواند باعث ایجاد تفاوت‌های ظریف اما قابل تشخیص در اثر انگشت آنها شود.

جهش‌ها را می‌توان از طریق سوابق فسیلی ردیابی کرد

ردیابی جهش‌ها از طریق سوابق فسیلی، پنجره‌های به تاریخ نمایش‌های زنده باز می‌کند.

پیشرفت‌ها در زیست‌شناسی مولکولی و ژنتیکی این امکان را فراهم می‌کند که دی‌انای باستانی را بررسی و تحلیل کند و در مورد تغییرات ژنتیکی و جهش‌هایی که در نتیجه‌های زمانی زمین‌شناسی رخ داده، برسند انجام شود.

با مقایسه مواد ژنتیکی موجودات باستانی با همتایان مدرن آن‌ها، محققان می‌توانند جهش‌هایی را که در طول زمان روی هم انباشته شده و شناسایی کنند.

سوابق فسیلی به عنوان یک ابزار قدرتمند برای درک تغییرات ژنتیکی که حیات را بر روی زمین داده است، عمل می‌کند که شکل‌های دگرگونی‌ها را به نمایش می‌گذارد.

امتداد دی‌ان‌ای انسان از زمین تا پلوتو

اگر پیچیدگی‌های رشته‌های دی‌ان‌های یک انسان‌ها می‌شوند و به صورت رشته‌ای دنبال باز تصمیم می‌گیرند، می‌توانند فاصله بین زمین تا پلوتو را ۱۷ بار طی کنند و بازگردند.

اگر بخواهید از یک سلول جدا کنید، این سلول به اندازه‌ی حیرت‌آور شش فوت (1.8 متر) امتداد می‌یابد.

اگر این به تمام دیان‌های موجود در بدن انسان تعمیم داده شود، رشته به دست آمده 107.83 میلیارد کیلومتر (67 میلیارد مایل) خواهد بود که مسافتی معادل حدود 150 هزار سفر و برگشت به ماه، یا 17 بار رفت و برگشت خواهد داشت. زمین به پلوتو است.

انتهای پیام