وجد الباحثون الآلاف من تسلسلات الحمض النووي غير المعروفة في جينوم الثدييات

قد تُؤدي دراسة مقارنة شاملة لجينومات 29 نوعًا من الثدييات إلى مراجعة مبادئ عمل وتنظيم الجينوم البشري. وقد تمكن العلماء من رصد "المادة المظلمة" الجينية بشكل مباشر، والتي طالما كان وجودها موضع شك. وخلصت دراسات سابقة قارنت الحمض النووي البشري والحمض النووي للفأر، بشكل غير مباشر، إلى وجود عدد كبير من التسلسلات التنظيمية التي لا تُشفّر البروتينات نفسها، بل تتحكم في نشاط جينات أخرى. ولكن، على عكس المنظمات المعروفة والمُحددة مسبقًا، ظل وجودها مجرد فرضيات. ولذلك أُطلق عليها اسم "المادة المظلمة": لا بد أنها موجودة في مكان ما، ولكن لم يتمكن أحد من رصدها.

نجح فريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (الولايات المتحدة الأمريكية)، بالتعاون مع زملاء من مراكز علمية عالمية أخرى، في تحقيق ذلك. لمدة خمس سنوات، عملوا على تسلسل ومقارنة جينومات 29 من الثدييات المشيمية، بما في ذلك البشر والفيلة والأرانب والخفافيش، وغيرها. لعشرين منها، تم الحصول على تسلسل الحمض النووي الجينومي لأول مرة. في البداية، اهتم العلماء بتلك التسلسلات التي لا تتغير كثيرًا من نوع لآخر. وكان التحفظ الشديد في هذه المناطق هو ما دفعهم إلى الشك في التسلسلات التنظيمية.

وهذه هي النتيجة: عُثر على 10,000 تسلسل محفوظ للغاية يؤثر بشكل مباشر على نشاط الجينات، وأكثر من 1,000 تسلسل يُشكل أساسًا لتخليق الحمض النووي الريبوزي التنظيمي ذي البنية المعقدة. كما اكتشف العلماء 2.7 مليون موقع - أهداف محتملة للتفاعل مع عوامل النسخ التي تحدد مكان وزمان عمل الجين. بالإضافة إلى ذلك، عُثر على 4,000 تسلسل ترميز جديد يحتوي على معلومات حول البروتينات. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من قراءة الجينوم البشري بالكامل، إلا أن وظائف العديد من تسلسلات الحمض النووي لا تزال غير واضحة. عند التعامل مع جينوم واحد فقط، يكاد يكون من المستحيل تحديد الموقع الذي يُشفر البروتين، وأي موقع يؤدي وظيفة تنظيمية. ولكن بالمقارنة مع الجينومات الأخرى، فإن هذه المهمة قابلة للحل تمامًا.

تمكن الباحثون من تتبع تطور الثدييات على مدى 100 مليون سنة على المستوى الجزيئي. وينعكس تكيف الكائن الحي مع الظروف البيئية المتغيرة في تحولات تنظيم الجينوم، وفي نشاط تلك "المادة المظلمة" (التي لم تعد "مظلمة"). على سبيل المثال، أصبح من الممكن الآن معرفة الجينات التي تُكوّن إنسانًا من قرد. في السابق، كان هناك حوالي 200 جين منها؛ بعضها كان مسؤولًا عن نمو الدماغ وبنية الأطراف. أما اليوم، فقد ارتفع عدد هذه التسلسلات في الحمض النووي إلى 1000.

على الطب أيضًا أن يواجه عصرًا جديدًا. يرتبط عدد كبير من الأمراض بطفرات مباشرة في منطقة ترميز الحمض النووي (DNA): هذه الطفرات تُلحق الضرر ببنية البروتينات نفسها. بل إن عددًا أكبر من الأمراض يُسببه اختلال في تنظيم نشاط الجينات - عندما تبدأ البروتينات في التوليف في أماكن غير مناسبة، أو في أماكن غير مناسبة، أو بالكميات المطلوبة. لذا، ومع خريطة جديدة ومفصلة وموسعة للعناصر التنظيمية في الجينوم، سيتسنى تحديد السبب الحقيقي للعديد من الأمراض.