האבולוציה אינה אקראית כפי שחשבו בעבר

פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


מחקר פורץ דרך מצא שהאבולוציה אינה בלתי צפויה כפי שחשבו בעבר, מה שיכול לאפשר למדענים לחקור אילו גנים יכולים להיות שימושיים להתמודדות עם סוגיות בעולם האמיתי כמו עמידות לאנטיביוטיקה, מחלות ושינויי אקלים.

פרסומת

המחקר, המתפרסם ב- הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים (PNAS), מערערת על האמונה ארוכת השנים בדבר אי-החיזוי של האבולוציה, ומצאה כי המסלול האבולוציוני של הגנום עשוי להיות מושפע מההיסטוריה האבולוציונית שלו, ולא נקבע על ידי גורמים רבים ותאונות היסטוריות.

את המחקר הובילו פרופסור ג'יימס מקינרני וד"ר אלן ביבן מבית הספר למדעי החיים באוניברסיטת נוטינגהאם, וד"ר מריה רוזה דומינגו-סאנאנס מאוניברסיטת נוטינגהאם טרנט.

"ההשלכות של המחקר הזה הן לא פחות ממהפכניות", אמר פרופסור מקינרני, המחבר הראשי של המחקר. "על ידי הדגמה שהאבולוציה אינה אקראית כפי שחשבנו פעם, פתחנו את הדלת למגוון של אפשרויות בביולוגיה סינתטית, ברפואה ובמדעי הסביבה."

הצוות ביצע ניתוח של הפנגנום – קבוצת הגנים השלמה במין נתון, כדי לענות על שאלה קריטית האם האבולוציה ניתנת לחיזוי או האם הנתיבים האבולוציוניים של הגנומים תלויים בהיסטוריה שלהם ולכן אינם ניתנים לחיזוי כיום.

באמצעות גישת למידת מכונה המכונה יער אקראי, יחד עם מערך נתונים של 2,500 גנומים שלמים ממין חיידק בודד, הצוות ביצע כמה מאות אלפי שעות של עיבוד מחשב כדי להתמודד עם השאלה.

לאחר הזנת הנתונים למחשב בעל הביצועים הגבוהים שלהם, הצוות יצר תחילה "משפחות גנים" מכל אחד מהגנים של כל גנום.

"בדרך זו, נוכל להשוות כמו-עם-דומה על פני הגנום", אמר ד"ר דומינגו-סאנאנס.

לאחר זיהוי המשפחות, הצוות ניתח את הדפוס של האופן שבו משפחות אלו היו נוכחות בגנומים מסוימים ונעדרות באחרים.

"מצאנו שמשפחות גנים מסוימות מעולם לא הופיעו בגנום כאשר משפחת גנים אחרת מסוימת כבר הייתה שם, ובמקרים אחרים, גנים מסוימים היו תלויים מאוד בהיותה משפחת גנים אחרת".

למעשה, החוקרים גילו מערכת אקולוגית בלתי נראית שבה גנים יכולים לשתף פעולה או יכולים להיות בקונפליקט זה עם זה.

"האינטראקציות הללו בין גנים הופכות את היבטי האבולוציה לצפויים במידת מה, ויתרה מכך, יש לנו כעת כלי המאפשר לנו לבצע את התחזיות הללו", מוסיפה ד"ר דומינגו-סאנאנס.

ד"ר ביבן אמר: "מהעבודה הזו, אנחנו יכולים להתחיל לחקור אילו גנים "תומכים" בגן עמידות לאנטיביוטיקה, למשל. לכן, אם אנחנו מנסים לחסל עמידות לאנטיביוטיקה, נוכל לכוון לא רק לגן המוקד, אלא גם אנחנו יכולים מכוונים גם לגנים התומכים שלו.

"אנחנו יכולים להשתמש בגישה הזו כדי לסנתז סוגים חדשים של מבנים גנטיים שיכולים לשמש לפיתוח תרופות או חיסונים חדשים. הידיעה של מה שאנחנו יודעים עכשיו פתחה את הדלת לשורה שלמה של תגליות אחרות."

ההשלכות של המחקר הן מרחיקות לכת ועשויות להוביל ל-

  • עיצוב גנום חדש – המאפשר למדענים לעצב גנומים סינתטיים, לספק מפת דרכים למניפולציה צפויה של חומר גנטי.
  • מאבק בהתנגדות לאנטיביוטיקה — הבנת התלות בין גנים יכולה לעזור לזהות את 'הגסט התומך' של הגנים המאפשרים עמידות לאנטיביוטיקה, וסוללת את הדרך לטיפולים ממוקדים.
  • הפחתת שינויי אקלים – תובנות מהמחקר עשויות לתת מענה לתכנון של מיקרואורגניזמים שהונדסו ללכידת פחמן או לגרוע מזהמים, ובכך לתרום למאמצים להילחם בשינויי האקלים.
  • יישומים רפואיים – יכולת הניבוי של אינטראקציות גנים עשויה לחולל מהפכה ברפואה המותאמת אישית על ידי מתן מדדים חדשים לסיכון למחלה וליעילות הטיפול.



קישור לכתבת המקור – 2024-01-08 19:58:01

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר