کشف تبادل پنهانی DNA میان انگل‌های مرگبار لیشمانیا

پژوهشگران در یک مطالعه بین‌المللی جدید دریافته‌اند که انگل‌های لیشمانیا عامل بیماری‌های خطرناک و ناتوان‌کننده لیشمانیوز، برخلاف تصور رایج تنها از طریق تکثیر غیرجنسی و کلون‌سازی گسترش نمی‌یابند بلکه به‌طور گسترده مواد ژنتیکی خود را با یکدیگر مبادله می‌کنند. این کشف می‌تواند نگاه دانشمندان به نحوه تکامل، سازگاری و گسترش این انگل‌ها را به‌طور اساسی تغییر دهد.

به گزارش sciencedaily، نتایج این پژوهش که با مشارکت متیو دبلیو براون (Matthew W. Brown) زیست‌شناس دانشگاه ایالتی می‌سی‌سی‌پی انجام شده است، در نشریه معتبر آکادمی ملی علوم آمریکا (PNAS) منتشر شده است. این مطالعه بر روی انگل‌های تک‌سلولی جنس Leishmania متمرکز بوده که به گروه تریپانوزوماتید‌ها تعلق دارند و از طریق گزش حشرات ناقل به انسان و سایر میزبانان منتقل می‌شوند.

بیماری لیشمانیوز تهدیدی جهانی

انگل‌های لیشمانیا عامل بیماری لیشمانیوز هستند؛ مجموعه‌ای از بیماری‌های انگلی که می‌توانند از زخم‌های پوستی مزمن تا عفونت‌های شدید احشایی را دربرگیرند. این بیماری در بسیاری از مناطق جهان، به‌ویژه مناطق گرمسیری و نیمه‌گرمسیری مشاهده می‌شود و سالانه صد‌ها هزار نفر را درگیر می‌کند.

به دلیل پراکندگی جغرافیایی گسترده این انگل‌ها و توانایی آنها در آلوده کردن میزبان‌های مختلف درک نحوه تکامل و تغییرات ژنتیکی آنها برای ردیابی شیوع بیماری توسعه روش‌های پیشگیری و طراحی درمان‌های موثر اهمیت فراوانی دارد.

شواهدی از تبادل ژنتیکی گسترده

براون که استاد زیست‌شناسی در دانشگاه ایالتی می‌سی‌سی‌پی است در بخش تحلیل داده‌های ژنتیکی و تفسیر الگو‌های تکاملی این پژوهش مشارکت داشته است.

وی گفت: درک نحوه تبادل مواد ژنتیکی در این انگل‌ها نگاه ما را به تکامل و قابلیت سازگاری آنها به‌طور بنیادی تغییر می‌دهد. یافته‌های ما نشان می‌دهد که این موجودات انگلی به‌راحتی مواد ژنتیکی را میان خود مبادله می‌کنند و این فرآیند در واقع یکی از مهم‌ترین نیرو‌های شکل‌دهنده تکامل آنها محسوب می‌شود؛ موضوعی که پیامد‌های مهمی برای پویایی بیماری و راهبرد‌های کنترل آن در سراسر جهان دارد.

رد یک باور قدیمی

برای دهه‌ها تصور می‌شد که جمعیت‌های لیشمانیا عمدتا از طریق تولیدمثل غیرجنسی و کلون‌سازی گسترش می‌یابند اما نتایج مطالعه جدید نشان می‌دهد تبادل ژنتیکی میان این انگل‌ها بسیار رایج‌تر از آن چیزی است که پیش‌تر تصور می‌شد.

پژوهشگران برای بررسی میزان این تبادل ژنتیکی یک روش جدید تعیین تیپ ژنتیکی چندجایگاهی (Multilocus Typing) در سطح کل جنس لیشمانیا طراحی کردند. آنها با استفاده از ۲۷ نشانگر ژنتیکی ۲۵۴ نمونه از گونه‌های مختلف لیشمانیا در مناطق موسوم به جهان قدیم را مورد بررسی قرار دادند.

این نمونه‌ها به ۱۱ گونه مختلف تعلق داشتند و از جمعیت‌هایی با پراکندگی جغرافیایی وسیع جمع‌آوری شده بودند؛ موضوعی که امکان مقایسه الگو‌های ژنتیکی در میان گونه‌ها و مناطق مختلف را فراهم کرد.

۷۲ درصد نمونه‌ها دارای نشانه‌های دورگه‌زایی بودند

تحلیل داده‌ها نشان داد که میزان بالایی از ناهمگنی ژنتیکی (Heterozygosity) و تنوع آللی در میان نمونه‌ها وجود دارد؛ نشانه‌ای از اینکه ژنوم این انگل‌ها صرفا از نسلی به نسل دیگر کپی نمی‌شود.

بر اساس نتایج حدود ۷۲ درصد از نمونه‌های بررسی‌شده دارای شواهدی از دورگه‌زایی ژنتیکی بودند. این دورگه‌زایی هم میان گونه‌های مختلف (Interspecific Hybridization) و هم درون یک گونه (Intraspecific Hybridization) مشاهده شد.

علاوه بر این پژوهشگران توالی‌یابی کامل ژنوم ۲۴ نمونه منتخب را نیز انجام دادند که نتایج حاصل از آن‌یافته‌های به‌دست‌آمده از تحلیل چندجایگاهی را تایید کرد.

تاریخچه تکاملی پیچیده‌تر از آنچه تصور می‌شد

بررسی‌ها نشان داد بسیاری از انگل‌های لیشمانیا دارای تبار موزاییکی هستند؛ به این معنا که بخش‌های مختلف ژنوم آنها از دودمان‌های والدینی متفاوت به ارث رسیده است.

به گفته پژوهشگران تاریخچه تکاملی این انگل‌ها دیگر شبیه یک درخت ساده با شاخه‌های مشخص نیست بلکه بیشتر به شبکه‌ای پیچیده از تبادل‌های ژنتیکی شباهت دارد که در آن ژن‌ها به‌طور مداوم میان جمعیت‌ها و گونه‌های مختلف جابه‌جا می‌شوند.

دانشمندان معتقدند این قابلیت می‌تواند به انگل‌ها در سازگاری با محیط‌های جدید فرار از سیستم ایمنی میزبان و حتی ایجاد مقاومت در برابر دارو‌ها کمک کند.

ارتباط با پژوهش‌های گسترده‌تر درباره تکامل حیات

این مطالعه با دیگر تحقیقات متیو براون در زمینه منشا موجودات پیچیده از اجداد میکروبی ارتباط دارد. او سال گذشته نیز در پروژه‌ای بین‌المللی مشارکت داشت که نتایج آن در نشریه Nature منتشر شد.

در آن پژوهش دانشمندان موفق به شناسایی موجودی جدید با نام Solarion arienae شدند و علاوه بر معرفی یک شاخه زیستی جدید، یک ابرگروه ناشناخته از یوکاریوت‌ها را نیز توصیف کردند؛ کشفی که درک دانشمندان از مراحل اولیه تکامل حیات پیچیده روی زمین را گسترش داد.