این فرآیند مستلزم تکثیر کامل دی‌ان‌ای ارگانیسم است که منجر به ایجاد چهار مجموعه کروموزوم به جای دو کروموزوم معمولی می‌شود.

به نقل از آی‌ای، طی میلیون‌ها سال، این ژنوم‌های تکراری می‌توانند به عدد دو برگردند، اما نه قبل از اینکه به ژن‌ها اجازه تنوع داده و عملکردهای جدید را توسعه دهند.

تیم تحقیقاتی بر این باور است که این مکانیسم، پیچیدگی و تنوع باورنکردنی را که در گیاهان، حیوانات و سایر موجودات در طول تاریخ تکامل مشاهده می‌شود، پرورش داده است.

شکستن کد تکامل

این طرح تحقیقاتی بین‌المللی که با 5.3 میلیون پوند در طول چهار سال تأمین می‌شود، شامل محققانی از چندین مؤسسه معتبر از جمله دانشگاه باث(Bath)، دانشکده علوم زیستی ادینبرو(Edinburgh) و مؤسسه ولکام سنگر(Wellcome Sanger) است.

این مطالعه داده‌های ژنتیکی گونه‌های مختلف از جمله ماهیان، گیاهان، قارچ‌ها و موجودات تک‌سلولی را تجزیه و تحلیل خواهد کرد.

«تکثیر کل ژنوم» یک مزیت تکاملی اساسی را ارائه می‌دهد و به ژن‌ها اجازه می‌دهد نقش‌های جدیدی را ایفا کنند که به طور بالقوه منجر به ظهور صفات و سازگاری‌های منحصر به فرد می‌شود.

پروفسور دن مک‌کوئین(Dan Macqueen) رهبر این پروژه، بر اهمیت این تکثیرها در شکل دادن به مسیر زندگی در سیاره ما تأکید می‌کند و می‌گوید: تکثیر کل ژنوم یک جنبه اصلی اما اغلب اشتباه درک شده از روایت تکاملی برای بسیاری از گونه‌هاست. هدف ما این است که بینش‌های مهمی را در مورد چگونگی تأثیر این رویدادها بر زندگی روی زمین آشکار کنیم.

دکتر جیمز کلارک(James Clark) از دانشگاه باث بر جنبه گیاهی این پروژه نظارت دارد. هدف تحقیق او ترسیم مسیرهای تکامل ژنوم در گیاهان پس از تکثیر است.

تغییر دی‌ان‌ای و تغییر شکل حیات

دکتر جیمز کلارک توضیح داد: ژنوم‌های گیاهی بیشتر از ژنوم حیوانات دو برابر می‌شوند. ما بر این باوریم که این فرآیند به نام «دوباره‌سازی»(rediploidization) کمک قابل ‌توجهی به توسعه اشکال مختلف گیاهی از جمله گل‌ها و تنوع در گروه‌های گیاهی پر جنب و جوش مانند علف‌ها داشته است.

دکتر کلارک همچنین علاقه مند به تعیین کمیت این است که تکثیر کل ژنوم چگونه می‌تواند با تنوع گونه‌ها مرتبط باشد.

وی افزود: با مشخص کردن موارد تکثیر ژنوم و فرآیند دوباره‌سازی مجدد متعاقب آن، امیدواریم مشخص کنیم که آیا این رویدادها منجر به افزایش گونه‌ها یا ظهور اشکال جدید گیاهی شده است یا خیر.

پروفسور مارک بلکستر(Mark Blaxter) از مؤسسه ولکام سنگر به ارتباط تکثیر کل ژنوم با تکامل(فرگشت) انسان اشاره می‌کند. او گفت: تجزیه و تحلیل ژنوم انسان نشان می‌دهد که اجداد ما نه تنها یک، بلکه دو دور تکثیر کل ژنوم را تجربه کرده‌اند.

وی افزود: این رویدادها به احتمال زیاد تنوع ژنتیکی لازم برای پیشرفت‌های تکاملی قابل توجه را فراهم کردند. اکنون می‌دانیم که این دو برابر شدن مواد ژنتیکی یک اتفاق رایج در تمام اشکال حیات است.

این پروژه از داده‌های ژنومی پیشرفته و فناوری‌های پیشرفته توالی‌یابی برای بررسی اهمیت این رویدادهای تکراری در سراسر درخت تکاملی استفاده خواهد کرد.

پروفسور بلکستر توضیح داد: این جایزه جدید شورای تحقیقات علوم زیستی و بیوتکنولوژیکی(BBSRC) به ما اجازه می‌دهد تا از قابلیت‌های استثنایی توالی‌یابی ژنوم خود در مؤسسه ولکام سنگر برای ارائه ژنوم‌های مرجع برای گونه‌های حیاتی استفاده کنیم.

وی افزود: این کار بنیادی برای درک الگوها و فرآیندهای مرتبط با دو برابر شدن ژنومی بسیار مهم است و بر تلاش‌های گسترده‌تر ما در پروژه درخت زندگی داروین استوار است که هدف آن تعیین توالی همه گونه‌ها در بریتانیا و ایرلند است.

در حالی که محققان این مأموریت بلندپروازانه را برای درک مفاهیم تکثیر کل ژنوم آغاز می‌کنند، امیدوارند تا بر روی پرده غنی تاریخ تکامل و فرآیندهای پیچیده‌ای که حیات را شکل داده‌اند، نور بتابانند.