زیست شناس نامی، سر فرانسیس کریک، سالها قبل در انتقاد از مبانی زیست شناسی فرگشتی از عبارت "انگاره محوری متعصبانه در زیست شناسی" استفاده کرد که هرچند منتقدان زیادی داشت، اما عبارتی جاودانه شد و پس از گذشت چند دهه، هنوز مورد مناقشه است. اما مفهوم عبارت فوق چیست؟
زیست شناس نامی، سر فرانسیس کریک، سالها قبل در انتقاد از مبانی زیست شناسی فرگشتی از عبارت "انگاره محوری متعصبانه در زیست شناسی" استفاده کرد که هرچند منتقدان زیادی داشت، اما عبارتی جاودانه شد و پس از گذشت چند دهه، هنوز مورد مناقشه است.
اما مفهوم عبارت فوق چیست؟
دانش ما از فرایندهای ژنتیکی با مطالعه سلولهای ساده پروکاریوتی شروع شد که در آن هر یک از ژنها برای تولید یک پروتیین بکار میرود. در فرایند بیان ژنی در یک باکتری، کدهای ژنتیکی از دی.ان.ای به آر.ان.ای انتقال یافته و سپس ریبوزومها به مولکول آر.ان.ای متصل شده و پروتیین تولید میشود.
انتقال اطلاعات در این فرایند یک طرفه میباشد: از دی.ان.ای به آر.ان.ای و سپس به پروتیین.
دانشمندان بسادگی تصور کردند که مشابه همین فرایند در ارگانیزمهای پر سلول یوکاریوتی اتفاق میافتد و هر ژن مسئول کد کردن یک پروتیین است که سر فرانسیس کریک آنرا انگاره جزمی زیست شناسی نامید.
از جمله اولین ارگانیزمهای پرسلولی که ژنوم آنها مورد مطالعه قرار گرفت مگس سرکه و کرم خاکی بودند.
تصور میکنید کدامیک ژنهای بیشتری دارند؟ مگس سرکه چون موجود پیچیده تری است؟
در کمال تعجب کرم خاکی ۱۹۰۰۰ ژن و مگس سرکه ۱۳۰۰۰ ژن دارد.
حال در مورد تعداد ژنهای انسان چه تصوری دارید؟
دانشمندان تصور میکردند که با پیچیده تر شدن یک ارگانیزم تعداد ژنها نیز بصورت خطی افزایش پیدا میکند و پیش بینی میکردند که انسان باید حدود صد يا صد و پنجاه هزار ژن داشته باشد.
اما توسعه تکنولوژی و توالی یابی ژنوم انسان نشان داد که ما چيزي حدود ۲۵۰۰۰ ژن داریم که با تعداد ژنهای موش و یا گیاه خردل تفاوت زیادی ندارد.
پس چگونه است كه اين تعداد اندك ژن براي توليد صدها هزار و شايد حتي ميليونها پروتيين مورد استفاده قرار ميگيرند؟
جواب اين است كه ژنهاي يوكاريوتها بسيار پيچيده تر از ژنهاي پروكاريوتها و چند بخشي ميباشند. قسمتهاي كوچكي از ژن كه اگزان ناميده ميشود براي كد كردن پروتيين مورد استفاده قرار ميگيرند.
بين هر دو اگزان رشته طويلي از نوكليوتيدها قرار دارد كه در فرايند بيان ژني حذف شده و براي پروتيين سازي مورد استفاده قرار نميگيرد. اين ناحيه از ژن انتران ناميده ميشود.
در بسياري از ژنها، بيش از ٪٩٥ طول ژن را انتران تشكيل ميدهد. براي مثال ژن ديستروفين را در نظر بگيريد كه دومين ژن طويل در انسان ميباشد. اين ژن يك پروتيين ضروري براي ماهيچه را كد ميكند و شامل دو ميليون و دويست هزار جفت پايه ميباشد. اين ژن داراي ٧٩ اگزان و ٧٨ انتران ميباشد و طول تنها يكي از انترانها ٤٠٠ هزار جفت نوكلئوتيد است.
براي اينكه تصوير خوبي از اندازه و شكل اين ژن بدست بياوريد، طنابي بطول ٣٠ متر را تصور كنيد كه ٧٩ لكه رنگي روي آن وجود دارد. پس از برش خوردن و حذف قسمتهاي سفيد، آنچه باقي ميماند تنها سی سانتيمتر طول دارد که شامل اگزانهای لازم برای تولید پروتیین است.
اما اگزانها در طي بيان ژن ميتوانند با ترتیبهای متفاوتي در كنار يكديگر قرار گرفته و پروتيين هاي متفاوتي بسازند که به آن بر خوردن اگزانی میگوییم. اگر تصور كنيم كه هر تركيبي از اين اگزانها بطور بالقوه ميتواند براي توليد يك پروتيين بكار آيد، پس با داشتن ٧٩ اگزان، اين ژن بالقوه ميتواند ده بتوان ١١٧ پروتيين مختلف توليد كند. البته اين يك فرض درست نيست و ميدانيم كه طبيعت اجازه نميدهد هر تركيبي از اگزانها در كنار يكديگر قرار گيرند ولي به يقين ميدانيم كه يك ژن در سلولهاي مختلف بدن و در فرايندهاي متفاوت، قادر است تعداد بيشماري پروتيين توليد كند و تفاوت موجودات پيچيده با موجودات ساده تر نه در تعداد ژن، بلكه در تعداد اگزانها و انترانها و توانايي بر زدن اگزانها ميباشد.
حال اجازه دهيد تعداد انترانها در چند ارگانيزم را با میزان پیچیدگی آنها مقايسه كنيم:
باكتري اي كولاي: انتران ندارد
خمير مايه: ٢٥٨ انتران
كرم خاكي: ٩٩٠٠٠ انتران
مگس سركه: ٤١٠٠٠ انتران
گياه خردل: ١١٤٠٠٠ انتران
موش: ١٧٨٠٠٠ انتران
انسان: ١٨٤٠٠٠ انتران
در خاتمه اجازه دهید اشاره ای کنم به موجوداتی که رکورد دار بزرگترین ژنوم میباشند. گیاهی با نام پاریس ژاپونیکا بزرگترین ژنوم شناخته شده در بین تمام موجودات را دارد که معادل صد و پنجاه میلیارد جفت پایه است.
در بین جانوران، ژنوم شش ماهی مرمری بزرگترین ژنوم شناخته شده است که صد و سی میلیارد جفت پایه دارد.
در مقام مقایسه، ژنوم انسانهای هوشمند تنها سه میلیارد و دویست میلیون جفت پایه دارد.
