في أواخر الصيف، عندما تمتد حقول الذرة عالياً تحت الشمس، تتحرك النباتات برفق في الرياح. تهمس أوراقها مثل صفحات تتقلب، صفاً بعد صف، عبر المناظر الطبيعية التي شكلتها الزراعة والزمن. على مدى قرون، كانت هذه الحقول تغذي المجتمعات والاقتصادات، حيث تم نسج حصادها الذهبي في إيقاعات الحياة اليومية للبشر.
ومع ذلك، تحت الشكل المألوف لكل نبات يكمن عالم أقل وضوحًا بكثير - هيكل متعدد الطبقات من الجينات والجزيئات والتعليمات المكتوبة في عمق الخلية.
داخل كل نبات ذرة، يطوي الحمض النووي وينفتح بدقة متناهية. يحمل التعليمات التي توجه كيفية نمو النبات، ومتى يزهر، وكيف يستجيب للجفاف أو الحرارة أو الأمراض. لقد تم دراسة الكثير من هذا النص الجيني لعقود، لكن العديد من آلياته الأعمق لا تزال مخفية جزئيًا، مثل فصول من كتاب لا يزال العلماء يتعلمون كيفية قراءته.
الآن، اكتشف الباحثون في جامعة ولاية فلوريدا تفاصيل جديدة حول كيفية عمل الحمض النووي داخل الذرة، مما يوفر رؤى جديدة حول الآلات المعقدة التي تتحكم في نشاط الجينات في واحدة من أهم المحاصيل في العالم.
ركز الفريق على كيفية تنظيم أقسام الحمض النووي للذرة داخل نواة الخلية وكيف يؤثر هذا الترتيب على الجينات التي تصبح نشطة. بدلاً من أن توجد كسلسلة خطية بسيطة من المعلومات، يتم طي الحمض النووي في هيكل ثلاثي الأبعاد حيث يمكن أن تتفاعل المناطق الجينية البعيدة مع بعضها البعض.
تشكل هذه التفاعلات شبكة ديناميكية داخل النواة، مما يجلب التسلسلات التنظيمية والجينات بالقرب من بعضها البعض حتى عندما تكون بعيدة على طول سلسلة الحمض النووي.
باستخدام أدوات جينومية متقدمة، قام الباحثون برسم خريطة لهذه التفاعلات عبر الكروموسومات في الذرة. كشفت أعمالهم عن أنماط غير معترف بها سابقًا في كيفية تواصل مناطق الحمض النووي، مما يبرز العناصر التنظيمية التي تساعد في التحكم في تعبير الجينات خلال تطور النبات.
في جوهرها، تعمل أجزاء من الجينوم كأطراف بعيدة في محادثة، تتداخل عبر الفضاء النووي للتأثير على متى يتم تشغيل جينات معينة أو تظل صامتة.
تعتبر هذه الرقصة التنظيمية ضرورية لحياة النبات. يعتمد نمو ورقة، وتكوين حبة، واستجابة النبات للإجهاد البيئي جميعها على التوقيت الدقيق لنشاط الجينات. إذا تغير تسلسل التفعيل، يمكن أن يتغير تطور النبات بطرق دقيقة أو دراماتيكية.
تقدم الذرة مشهدًا غنيًا بشكل خاص لمثل هذه الأبحاث. جينومها كبير ومعقد، مليء بالتسلسلات المتكررة والعناصر التنظيمية التي تجعلها تحديًا وكشفًا للعلماء الذين يدرسون وراثة النباتات.
من خلال رسم خريطة لهذه التفاعلات الجديدة للحمض النووي، أضاف فريق جامعة ولاية فلوريدا طبقة أخرى من الفهم حول كيفية التحكم في جينات الذرة. قد تساعد النتائج أيضًا الباحثين في تحديد الميزات الجينية التي تؤثر على الصفات المهمة للزراعة، بما في ذلك الغلة، والقدرة على التحمل، والتكيف مع الظروف البيئية المتغيرة.
في المشهد الأوسع لعلم النبات، تساهم مثل هذه الاكتشافات في جهد متزايد لفهم ليس فقط تسلسل الحمض النووي ولكن تنظيمه المكاني - الهيكل ثلاثي الأبعاد الذي يشكل كيفية عمل الجينات داخل الخلايا الحية.
في الوقت الحالي، تظل حقول الذرة نفسها دون تغيير. لا تزال الأوراق تهمس في الرياح، وتستمر الحبوب في تطورها البطيء على طول كل أذن.
لكن داخل تلك النباتات، يكشف العلماء تدريجياً الأنماط الأعمق للغة الجينية التي توجه نموها.
يبلغ باحثو جامعة ولاية فلوريدا أن التفاعلات الجديدة المرسومة للحمض النووي في الذرة تكشف عن آليات تنظيمية إضافية تتحكم في تعبير الجينات، مما يوسع الفهم العلمي لكيفية عمل جينوم المحصول.
تنويه بشأن صورة الذكاء الاصطناعي تم إنشاء هذه الصورة باستخدام الذكاء الاصطناعي لتوضيح الموضوع ولا تمثل صورًا حقيقية.
تحقق من المصدر
Phys.org ScienceAlert أخبار جامعة ولاية فلوريدا نبات Nature Plants العالم
نُشر بواسطة Banx Network. هذا المقال جزء من برنامج الوسائط اللامركزية من Banx، مدعومًا برمز BXE على شبكة XRP Ledger.
