هدف ما برداشتن گامی کوچک در راه نشر آگاهی ست
ما در وب سایت دانش آگاهی تلاش می کنیم گامی به سوی حقیقت برداریم،
تا تمام آنچه در دنیای علم به ما کمک خواهد کرد را با نثر و کلامی آسان در اختیار شما قرار دهیم!

فرگشت در مقیاس زمانی کوتاه، سریعتر به پیش می‌رود

فرگشت در مقیاس زمانی کوتاه، سریعتر به پیش می‌رود

ترجمه : امیر رحمانی تعداد بازدید : 1524
ترجمه : امیر رحمانی بازدید : 1524

فرگشت را در محدوده زمانی سالها و سده‌ها مورد مطالعه قرار دهید و درمی‌یابید که بسیار سریعتر از تغییراتی به پیش میرود که در محدوده زمانی طولانی، در حد دوره‌های زمین‌شناسی، رخ می‌دهند. باستانی‌ترین ویروسهای موجود بر روی سیاره ما، دانشمندان را اکنون قادر می‌سازند که ساعت فرگشتی را دقیقتر تنظیم کنند.


فرگشت در مقیاس زمانی کوتاه، سریعتر به پیش می‌رود
تصویر مربوط به مطلب فرگشت در مقیاس زمانی کوتاه، سریعتر به پیش می‌رود

فرگشت را در محدوده زمانی سالها و سده‌ها مورد مطالعه قرار دهید و درمی‌یابید که بسیار سریعتر از تغییراتی به پیش میرود که در محدوده زمانی طولانی، در حد دوره‌های زمین‌شناسی، رخ می‌دهند. باستانی‌ترین ویروسهای موجود بر روی سیاره ما، دانشمندان را اکنون قادر می‌سازند که ساعت فرگشتی را دقیقتر تنظیم کنند. 
در دهه ۵۰ میلادی یک زیست‌شناس فنلاندی متوجه چیزی غیرمعمول در فسیل اسب‌ها شد. هنگامی که شکل استخوان گونه‌هایی را مقایسه کرد که فقط چند نسل فاصله داشتند، او دریافت که تغییرات کوچک ولی مهمی به فراوانی رخ داده‌اند. اما در فسیل اسبهایی که چند میلیون سال از یکدیگر فاصله داشتند، تغییرات بسیار کمتری در مورفولوژی آنها قابل مشاهده بود. پژوهشهایی که متعاقباً و در پنجاه سال بعد انجام شد، نشان داد که پدیده‌های مشابهی بدفعات رخ داده‌اند. در میانه سالهای ۲۰۰۰، زیست‌شناس دیگری بنام سیمون هو پدیده مشابهی را در ژنهایی مشاهده کرد که مورد مطالعه قرار داده بود. مقایسه ژنوم پرنده‌ها و نخستیان فقط در بازه زمانی چند هزار ساله، نشان از جهشهای بسیار زیاد ولی کوچکی داشت. اما در محدوده زمانی چند میلیون سال، سرعت پیشروی ساعت فرگشتی بسیار کند و در حد خزیدن بود. 
غریزه‌اش در مقام یک زیست‌شناس فرگشتی به او می‌گفت که نرخ تغییرات کوتاه مدت باید صحیح باشند. ژنوم فقط در چند نقطه تغییر می‌کند که همانند پاشیدن کمی رنگ بر روی یک دیوار سفید است. اما اگر در طول زمان رنگهای بیشتری بر دیوار پاشیده شوند، بتدریج برخی رنگهای قبلی در زیر لایه‌های جدید محو و یا مخفی خواهند شد. فرگشت و انتخاب طبیعی نیز به گونه‌ای مشابه عمل می‌کنند. یک A در رشته دی‌ان‌ای ممکن بدفعات به G یا C تبدیل شود ولی بعد از چند میلیون سال،  تغییر آن به T ماندگار میشود و تغییرات دیگر حذف می‌شوند.
در مقام مقایسه میتوانید به نمودارهای تغییرات ارزش بازار سهام بنگرید. در محدوده‌های زمانی طولانی، تغییرات در ارزش سهام غالبا شیب ملایمی دارد.  اما اگر به همان نمودار از فاصله نزدیک نگاه کنید، نوسانات بسیار زیاد و شدیدی در محدوده زمانی کوتاه قابل مشاهده خواهند بود. 
این پدیده که نرخ #زمان_وابسته در تغییرات ژنوم خوانده می‌شود پیامدهای مهمی برای زیست‌شناسان دارد چرا که بسیاری از تخمینهای زمانی قبلی را زیر سؤال می‌برد. برای مثال اینکه در چه محدوده زمانی یوکاریوت‌ها از پروکاریوت‌ها انشقاق یافتند. هنگامی که نتایج این مطالعه منتشر شد، آه از نهاد بسیاری از دانشمندان برآمد. محققان حتی دقیقاً نمی‌دانند که زمان‌سنجی های خود را چگونه باید تنظیم مجدد کنند. در غیاب یک روش زمان‌سنجی مستحکم و قابل اطمینان، دانشمندان نمی‌توانند تاریخ‌های متفاوت را بدرستی با یکدیگر مقایسه کنند.
اخیرا یک دیرین-ویروس‌شناس بنام کاتزوراکیس از دانشگاه آکسفورد پدیده نرخ زمان-وابسته را بر روی فرگشت ویروسها اِعمال کرده است و نه تنها زمان پیدایش برخی از رِتروویروس‌ها را به نیم میلیارد سال قبل عقب برده است، بلکه حتی یک مدل ریاضی را بسط داده است که می‌تواند به زیست‌شناسان یاری رساند تا زمان‌های دقیق حوادث فرگشتی را با دقت بهتری تخمین بزنند.
سایر دانشمندان بسیار هیجانزده می‌باشند و این مدل ریاضی را با تئوری نسبیت انیشتین مقایسه می‌کنند، البته با این تفاوت که این یکی فقط برای ویروسها کاربرد دارد.
#کاتزوراکیس عمده فعالیت علمی خود را بر یافتن منشاء اچ‌آی‌وی و سایر #رتروویروس ها متمرکز کرده است که از یک تک رشته آر‌ان ای ساخته شده‌اند. نرخ جهشها در اچ‌آی‌وی بسیار بالاست که منطقی نیز بنظر می‌رسد. مولکولهای دورشته‌ای همانند دی‌ان‌ای دارای قابلیت غلط‌گیری می‌باشند و خطاهای حاصل از تقسیم را تا حدی می‌توانند اصلاح کنند. اما اچ‌آی‌وی و سایر ویروسها که آر‌ان‌ای تک رشته‌ای دارند قادر نیستند خطاها را اصلاح کنند و خطاها پشت سر هم رخ می‌دهند تا جایی که خطاهای انباشته شده به نقطه اشباع میرسند. بدین دلیل است که روشهای مرسوم برای ردیابی تاریخ رتروویروسها در چند میلیون سال قبل کاربرد ندارد.
کاتزوراکیس به تکنیک دیگری روی آورد. او بدنبال چیزی مشابه فسیلهای ویروسی در درون دی‌ان‌ای میزبان گشت. رترو-ویروسها غالباً یک کپی از مواد ژنتیکی خود را درون سلول میزبان بجای می‌گذارند. در اغلب موارد این داده‌ها با مرگ سلول میزبان از بین می‌رود. اما در موارد بسیار معدود، بلیط بخت آزمایی فرگشتی یک رتروویروس برنده می‌شود و بداخل ژنوم یک اسپرم یا سلول تخمک وارد شده و تا نسلهای متمادی و در امنیت کامل، درون دی‌ان‌ای میزبان جا خوش می‌کند. 
کاتزوراکیس از این یادگار ویروسی برای مطالعه منشاء باستانی رتروویروسها استفاده کرد و در کمال تعجب، با پدیده شگفت‌آوری برخورد کرد. نرخ دگرگونش این میراث رتروویروسها در بازه‌های زمانی طولانی مدت به صورت چشمگیری کاهش میابد تا بدانجا که با نرخ تغییرات در انسانها و سایر موجودات پیچیده تقریبا برابر می‌شود.
پس اگر ویروسها بسیار کندتر از آنچه قبلا پنداشته میشد فرگشت میابند، آنها باید بسیار قدیمی‌تر باشند. کاتزوراکیس بسراغ گروهی از باستانی‌ترین رتروویروسهایی که میشناسیم رفت. آنها که ویروس کَف‌مانند خوانده می‌شوند هر جانوری از میمون گرفته تا گاو را آلوده می‌کنند. اگر در ژن دو جانور متفاوت، ردپای ویروس کف‌مانند با توالی مشابهی یافت شود، نتیجه می‌گیریم که ویروس، جد مشترک آن دو جانور را قبل از واگرایی آلوده کرده است. این به ما اجازه می‌دهد که تاریخ حوادث فرگشتی یک گونه را بطور مستقل از نرخ جهشهای ژنوم آن گونه بدست آوریم. 
پژوهشگران در آزمایشگاه‌ها مبداء ویروسهای کَف‌مانند را تا ۱۰۰ میلیون سال قبل نیز ردیابی کردند. اما کاتزوراکیس نشانه‌هایی یافت که این ویروسها حتی خزندگان، دوزیستان و ماهیان را نیز بیش از ۱۰۰ میلیون سال قبل آلوده کرده‌اند. او برای اینکه نشان دهد رتروویروسها قدیمی‌تر از ۱۰۰ میلیون سال هستند نیازمند روشی بود که بتواند خود ویروسها را زمان‌یابی کند. اینجا بود که او بسراغ مقالات سیمون هو و پدیده نرخ زمان-وابسته رفت. او نشان داد که با افزایش محدوده زمانی، نرخ تغییرات فرگشتی ویروسها بصورت تصاعدی کاهش می‌یابد. پژوهشهایی که متعاقباً بر روی ۳۹۶ گونه مختلف ویروس انجام شد نشان داد که در تمام آنها، تغییرات با نرخ مشابهی در طی زمان کاهش میابد که مستقل از نوع ژنوم میزبان و استراتژی دونسخه شدن آن می‌باشد. 
کاتزوراکیس مدل ریاضی جدیدی را بسط داد که نشان می‌دهد پیدایش ویروسهای کَف‌مانند در محدوده زمانی ۴۶۰ تا ۵۵۰ میلیون سال قبل رخ داده است. پژوهش مستقل دیگری در دانشگاه آریزونا نتایج مشابهی داشته است. 
کارهای انجام شده توسط کاتزوراکیس و هو، ایده رایج قبلی که ساعت فرگشتی با نرخ یکسانی تیک می‌زند را با چالش جدی مواجه کرده است و نگرش ما از فرگشت مولکولی را بطور بنیادین تغییر داده است. نرخ تغییرات در ارگانیزمهای یکسان و در محدوده زمانی متفاوت بسیار متغیر می‌باشد و دانشمندان باید تاریخهای فرگشتی مربوط به گذشته‌های دور را مورد بازبینی قرار دهند. 

#Retrovirus. #Foamy_Virus
#time_dependant_rate_phenomenon
#Evolutionary_Clock



تمام حقوق نشر و استفاده از این مطلب براساس قانون حمایت حقوق مولفان، مصنفان و هنرمندان، متعلق به سایت دانش آگاهی می باشد، هرگونه باز نشر به هر روشی از کل یا بخشی از مطلب بدون ذکر منبع، مطابق قانون حمایت حقوق مولفان و مصنفان و هنرمندان، جرم بوده و قابل پیگیری می باشد.


Published Date : 4/9/2017

نظرات


ایمیل شما نمایش داده نمی شود
ایمیل
نام نمایشی
نظر
فرگشت در مقیاس زمانی کوتاه، سریعتر به پیش می‌رود
تصویر مربوط به مطلب فرگشت در مقیاس زمانی کوتاه، سریعتر به پیش می‌رود

فرگشت را در محدوده زمانی سالها و سده‌ها مورد مطالعه قرار دهید و درمی‌یابید که بسیار سریعتر از تغییراتی به پیش میرود که در محدوده زمانی طولانی، در حد دوره‌های زمین‌شناسی، رخ می‌دهند. باستانی‌ترین ویروسهای موجود بر روی سیاره ما، دانشمندان را اکنون قادر می‌سازند که ساعت فرگشتی را دقیقتر تنظیم کنند. 
در دهه ۵۰ میلادی یک زیست‌شناس فنلاندی متوجه چیزی غیرمعمول در فسیل اسب‌ها شد. هنگامی که شکل استخوان گونه‌هایی را مقایسه کرد که فقط چند نسل فاصله داشتند، او دریافت که تغییرات کوچک ولی مهمی به فراوانی رخ داده‌اند. اما در فسیل اسبهایی که چند میلیون سال از یکدیگر فاصله داشتند، تغییرات بسیار کمتری در مورفولوژی آنها قابل مشاهده بود. پژوهشهایی که متعاقباً و در پنجاه سال بعد انجام شد، نشان داد که پدیده‌های مشابهی بدفعات رخ داده‌اند. در میانه سالهای ۲۰۰۰، زیست‌شناس دیگری بنام سیمون هو پدیده مشابهی را در ژنهایی مشاهده کرد که مورد مطالعه قرار داده بود. مقایسه ژنوم پرنده‌ها و نخستیان فقط در بازه زمانی چند هزار ساله، نشان از جهشهای بسیار زیاد ولی کوچکی داشت. اما در محدوده زمانی چند میلیون سال، سرعت پیشروی ساعت فرگشتی بسیار کند و در حد خزیدن بود. 
غریزه‌اش در مقام یک زیست‌شناس فرگشتی به او می‌گفت که نرخ تغییرات کوتاه مدت باید صحیح باشند. ژنوم فقط در چند نقطه تغییر می‌کند که همانند پاشیدن کمی رنگ بر روی یک دیوار سفید است. اما اگر در طول زمان رنگهای بیشتری بر دیوار پاشیده شوند، بتدریج برخی رنگهای قبلی در زیر لایه‌های جدید محو و یا مخفی خواهند شد. فرگشت و انتخاب طبیعی نیز به گونه‌ای مشابه عمل می‌کنند. یک A در رشته دی‌ان‌ای ممکن بدفعات به G یا C تبدیل شود ولی بعد از چند میلیون سال،  تغییر آن به T ماندگار میشود و تغییرات دیگر حذف می‌شوند.
در مقام مقایسه میتوانید به نمودارهای تغییرات ارزش بازار سهام بنگرید. در محدوده‌های زمانی طولانی، تغییرات در ارزش سهام غالبا شیب ملایمی دارد.  اما اگر به همان نمودار از فاصله نزدیک نگاه کنید، نوسانات بسیار زیاد و شدیدی در محدوده زمانی کوتاه قابل مشاهده خواهند بود. 
این پدیده که نرخ #زمان_وابسته در تغییرات ژنوم خوانده می‌شود پیامدهای مهمی برای زیست‌شناسان دارد چرا که بسیاری از تخمینهای زمانی قبلی را زیر سؤال می‌برد. برای مثال اینکه در چه محدوده زمانی یوکاریوت‌ها از پروکاریوت‌ها انشقاق یافتند. هنگامی که نتایج این مطالعه منتشر شد، آه از نهاد بسیاری از دانشمندان برآمد. محققان حتی دقیقاً نمی‌دانند که زمان‌سنجی های خود را چگونه باید تنظیم مجدد کنند. در غیاب یک روش زمان‌سنجی مستحکم و قابل اطمینان، دانشمندان نمی‌توانند تاریخ‌های متفاوت را بدرستی با یکدیگر مقایسه کنند.
اخیرا یک دیرین-ویروس‌شناس بنام کاتزوراکیس از دانشگاه آکسفورد پدیده نرخ زمان-وابسته را بر روی فرگشت ویروسها اِعمال کرده است و نه تنها زمان پیدایش برخی از رِتروویروس‌ها را به نیم میلیارد سال قبل عقب برده است، بلکه حتی یک مدل ریاضی را بسط داده است که می‌تواند به زیست‌شناسان یاری رساند تا زمان‌های دقیق حوادث فرگشتی را با دقت بهتری تخمین بزنند.
سایر دانشمندان بسیار هیجانزده می‌باشند و این مدل ریاضی را با تئوری نسبیت انیشتین مقایسه می‌کنند، البته با این تفاوت که این یکی فقط برای ویروسها کاربرد دارد.
#کاتزوراکیس عمده فعالیت علمی خود را بر یافتن منشاء اچ‌آی‌وی و سایر #رتروویروس ها متمرکز کرده است که از یک تک رشته آر‌ان ای ساخته شده‌اند. نرخ جهشها در اچ‌آی‌وی بسیار بالاست که منطقی نیز بنظر می‌رسد. مولکولهای دورشته‌ای همانند دی‌ان‌ای دارای قابلیت غلط‌گیری می‌باشند و خطاهای حاصل از تقسیم را تا حدی می‌توانند اصلاح کنند. اما اچ‌آی‌وی و سایر ویروسها که آر‌ان‌ای تک رشته‌ای دارند قادر نیستند خطاها را اصلاح کنند و خطاها پشت سر هم رخ می‌دهند تا جایی که خطاهای انباشته شده به نقطه اشباع میرسند. بدین دلیل است که روشهای مرسوم برای ردیابی تاریخ رتروویروسها در چند میلیون سال قبل کاربرد ندارد.
کاتزوراکیس به تکنیک دیگری روی آورد. او بدنبال چیزی مشابه فسیلهای ویروسی در درون دی‌ان‌ای میزبان گشت. رترو-ویروسها غالباً یک کپی از مواد ژنتیکی خود را درون سلول میزبان بجای می‌گذارند. در اغلب موارد این داده‌ها با مرگ سلول میزبان از بین می‌رود. اما در موارد بسیار معدود، بلیط بخت آزمایی فرگشتی یک رتروویروس برنده می‌شود و بداخل ژنوم یک اسپرم یا سلول تخمک وارد شده و تا نسلهای متمادی و در امنیت کامل، درون دی‌ان‌ای میزبان جا خوش می‌کند. 
کاتزوراکیس از این یادگار ویروسی برای مطالعه منشاء باستانی رتروویروسها استفاده کرد و در کمال تعجب، با پدیده شگفت‌آوری برخورد کرد. نرخ دگرگونش این میراث رتروویروسها در بازه‌های زمانی طولانی مدت به صورت چشمگیری کاهش میابد تا بدانجا که با نرخ تغییرات در انسانها و سایر موجودات پیچیده تقریبا برابر می‌شود.
پس اگر ویروسها بسیار کندتر از آنچه قبلا پنداشته میشد فرگشت میابند، آنها باید بسیار قدیمی‌تر باشند. کاتزوراکیس بسراغ گروهی از باستانی‌ترین رتروویروسهایی که میشناسیم رفت. آنها که ویروس کَف‌مانند خوانده می‌شوند هر جانوری از میمون گرفته تا گاو را آلوده می‌کنند. اگر در ژن دو جانور متفاوت، ردپای ویروس کف‌مانند با توالی مشابهی یافت شود، نتیجه می‌گیریم که ویروس، جد مشترک آن دو جانور را قبل از واگرایی آلوده کرده است. این به ما اجازه می‌دهد که تاریخ حوادث فرگشتی یک گونه را بطور مستقل از نرخ جهشهای ژنوم آن گونه بدست آوریم. 
پژوهشگران در آزمایشگاه‌ها مبداء ویروسهای کَف‌مانند را تا ۱۰۰ میلیون سال قبل نیز ردیابی کردند. اما کاتزوراکیس نشانه‌هایی یافت که این ویروسها حتی خزندگان، دوزیستان و ماهیان را نیز بیش از ۱۰۰ میلیون سال قبل آلوده کرده‌اند. او برای اینکه نشان دهد رتروویروسها قدیمی‌تر از ۱۰۰ میلیون سال هستند نیازمند روشی بود که بتواند خود ویروسها را زمان‌یابی کند. اینجا بود که او بسراغ مقالات سیمون هو و پدیده نرخ زمان-وابسته رفت. او نشان داد که با افزایش محدوده زمانی، نرخ تغییرات فرگشتی ویروسها بصورت تصاعدی کاهش می‌یابد. پژوهشهایی که متعاقباً بر روی ۳۹۶ گونه مختلف ویروس انجام شد نشان داد که در تمام آنها، تغییرات با نرخ مشابهی در طی زمان کاهش میابد که مستقل از نوع ژنوم میزبان و استراتژی دونسخه شدن آن می‌باشد. 
کاتزوراکیس مدل ریاضی جدیدی را بسط داد که نشان می‌دهد پیدایش ویروسهای کَف‌مانند در محدوده زمانی ۴۶۰ تا ۵۵۰ میلیون سال قبل رخ داده است. پژوهش مستقل دیگری در دانشگاه آریزونا نتایج مشابهی داشته است. 
کارهای انجام شده توسط کاتزوراکیس و هو، ایده رایج قبلی که ساعت فرگشتی با نرخ یکسانی تیک می‌زند را با چالش جدی مواجه کرده است و نگرش ما از فرگشت مولکولی را بطور بنیادین تغییر داده است. نرخ تغییرات در ارگانیزمهای یکسان و در محدوده زمانی متفاوت بسیار متغیر می‌باشد و دانشمندان باید تاریخهای فرگشتی مربوط به گذشته‌های دور را مورد بازبینی قرار دهند. 

#Retrovirus. #Foamy_Virus
#time_dependant_rate_phenomenon
#Evolutionary_Clock



تمام حقوق نشر و استفاده از این مطلب براساس قانون حمایت حقوق مولفان، مصنفان و هنرمندان، متعلق به سایت دانش آگاهی می باشد، هرگونه باز نشر به هر روشی از کل یا بخشی از مطلب بدون ذکر منبع، مطابق قانون حمایت حقوق مولفان و مصنفان و هنرمندان، جرم بوده و قابل پیگیری می باشد.


Published Date : 4/9/2017

نظرات


ایمیل شما نمایش داده نمی شود
ایمیل
نام نمایشی
نظر
استفاده از مطالب سايت دانش آگاهی فقط برای مقاصد غیر تجاری و با ذکر منبع بلامانع است. کليه حقوق اين سايت به گروه دانش آگاهی تعلق دارد.