Language
Country/Area
No result found
وراء عملية التحول: كيف تمتص البكتيريا الحمض النووي بذكاء وتحسن قدرتها على البقاء؟
بدأت دراسة القدرات الطبيعية في عام 1928، عندما اكتشف العالم فريدريك جريفيث أن البكتيريا المسببة للأمراض الميتة يمكن أن تغير النمط الجيني للبكتيريا غير الضارة.
بعد اكتشاف جريفيث في عام 1928، أكد أوزوالد أفيري وآخرون في عام 1944 أن "عامل التحويل" هذا كان الحمض النووي النقي، وبالتالي كشفوا أن الحمض النووي هو الناقل للمعلومات الوراثية الخلوية.
آليات امتصاص الحمض النوويفي المختبر، يقدم العلماء عادة الحمض النووي الغريب، والذي غالبًا ما يكون عبارة عن جزء أو بلازميد معدّل وراثيًا. تستخدم الخلايا آليات محددة لنقل هذه الأحماض النووية إلى داخل الخلية. بعد دخول الحمض النووي إلى الخلية، يمكن أن يتحلل إلى نيوكليوتيدات لاستخدامه في تكرار الحمض النووي أو وظائف أيضية أخرى. وبدلاً من ذلك، قد يتم إعادة دمجه في جينوم الخلية بواسطة إنزيمات إصلاح الحمض النووي؛ وإذا أدى هذا الدمج إلى تغيير النمط الجيني للخلية، تعتبر الخلية متحولة.
في العديد من البكتيريا ذات الكفاءة الطبيعية، ترتبط خيوط خارجية محددة بالحمض النووي مزدوج السلسلة وتنقله عبر مجمع بروتيني متعدد المكونات.
تنظيم القدرة
في الثقافات المعملية، غالبًا ما تكون القدرات الطبيعية منظمة بشكل صارم وغالبًا ما تكون ناجمة عن نقص العناصر الغذائية أو الظروف البيئية المعاكسة. ومع ذلك، فإن إشارات التحريض المحددة والآليات التنظيمية تختلف اختلافًا كبيرًا بين الأنواع المختلفة. اكتشف العلماء بعض عوامل النسخ التي يمكنها تنظيم تكوين القدرة، مثل sxy (المعروف أيضًا باسم tfoX). في البكتيريا القادرة على تكوين الجراثيم، عادة ما تتطابق الظروف التي تحفز تكوين الجراثيم مع الظروف التي تحفز الكفاءة. لذلك، فإن الثقافات التي تحتوي على خلايا مكونة للأبواغ سوف تحتوي في كثير من الأحيان أيضًا على خلايا كفؤة.
الوظائف التطورية وعواقب القدرات
تنقسم المقترحات الرئيسية للوظائف التطورية للقدرات الطبيعية حالياً إلى ثلاث فئات بشكل عام: المزايا الانتقائية التي تؤثر على التنوع الجيني؛ وامتصاص الحمض النووي كمصدر للنيوكليوتيدات؛ والمزايا الانتقائية في إصلاح الحمض النووي التالف عن طريق إعادة التركيب المتماثل.
وقد اقترحت بعض الدراسات أن التحول البكتيري قد يلعب دورًا مشابهًا للسلوك الجنسي في الكائنات الحية العليا في زيادة التنوع الجيني، إلا أن هذا الرأي يواجه أيضًا بعض الصعوبات النظرية.
هناك فرضية أخرى مفادها أن الحمض النووي يعمل كمصدر للغذاء، حيث أن الخلايا التي تتناول الحمض النووي تتمكن من الوصول إلى النيوكليوتيدات التي يتكون منها ذلك الحمض النووي، والتي تعتبر ضرورية لتخليق الحمض النووي والحمض النووي الريبي.
فرضية إصلاح تلف الحمض النوويفي البكتيريا، تكون مشكلة تلف الحمض النووي أكثر وضوحًا أثناء فترات الإجهاد، وخاصة الإجهاد التأكسدي في ظل ظروف الازدحام أو المجاعة. ولذلك، فإن بعض البكتيريا تحفز الكفاءة تحت هذه الضغوط، وهو ما يدعم أيضاً الفرضية القائلة بأن التحول يساعد على إصلاح الحمض النووي. أظهرت التجارب أن الخلايا التي تم علاجها بتلف الحمض النووي لديها معدل بقاء أعلى إذا تعرضت للتحول مقارنة بالخلايا التالفة التي لم يتم تحويلها.
نقل الجينات الأفقي
وفي حين أن هذه القدرة قد توفر فوائد طويلة الأمد للبكتيريا، فمن الممكن أيضا في بعض الحالات أن تمنح المقاومة أو مزايا أخرى من خلال تركيبات جينية مختلفة. وتظهر الطبيعة المعقدة للجينوم بوضوح قدرة البكتيريا على تمكين النقل الجيني الأفقي، مما يساعد على زيادة التنوع الجيني وبالتالي يدعم عملية التطور الخاصة بها.
في مواجهة بيئة سريعة التغير، كيف تتمكن البكتيريا من استغلال هذه القدرة بذكاء لتحقيق الاستقرار لنفسها والتكيف مع العالم الخارجي؟
