أكبر استنساخ في العالم هو مرج "خالدة" تبلغ مساحته 77 ميلًا مربعًا من الأعشاب البحرية
جزء من أحد مروج الأعشاب البحرية التي تشكل أكبر استنساخ في العالم. كل شفرة تنتمي إلى نفس النبات.
يبلغ عمر المصنع الضخم حوالي 4500 عام ولكن يمكن أن يستمر في التوسع إلى أجل غير مسمى.
اكتشف العلماء أكبر استنساخ في العالم في أستراليا: شبكة ضخمة من مروج الأعشاب البحرية تغطي أكثر من 77 ميلاً مربعاً (200 كيلومتر مربع). شبكة المروج هي في الواقع نبتة واحدة تقوم باستنساخ نفسها باستمرار لما يقرب من 4500 عام.
وجد الباحثون هذا الاستنساخ الهائل أثناء دراسة التنوع الجيني للأعشاب البحرية في خليج القرش ، وهو جسم محمي من المياه الضحلة في غرب أستراليا. لقد تعلموا أن جميع مروج المنطقة تقريبًا من الحشائش الشريطية بوسيدون ( Posidonia australis ) متطابقة وراثيًا. وكشف مزيد من التحليل أنه على عكس الأعشاب البحرية الأخرى في المنطقة ، والتي تتكاثر جنسيًا ، فإن P. australis تقوم في الواقع باستنساخ نفسها من خلال شبكة تحت الأرض من الجذور المتفرعة.
يمتد استنساخ P. australis لمسافة 112 ميلاً (180 كم) من النهاية إلى النهاية - وإن كان ذلك ببضع بقع - "مما يجعله أكبر مثال معروف على استنساخ في أي بيئة على الأرض " ، كما كتب الباحثون في الدراسة ، والتي نُشر على الإنترنت في 31 مايو في مجلة Proceedings of the Royal Society B. إنها تقزم صاحب الرقم القياسي السابق: استنساخ من عشب البحر Posidonia oceanica في غرب البحر الأبيض المتوسط ، والذي يمتد حوالي 9 أميال (15 كم).
قالت كبيرة الباحثين إليزابيث سينكلير ، عالمة الأحياء التطورية في جامعة غرب أستراليا ، لـ Live Science: "إنه نبتة واحدة" تمكنت من النمو دون انقطاع. وأضاف سنكلير أنه إذا ظل دون إزعاج ، يمكن أن يستمر الاستنساخ العملاق في التوسع إلى أجل غير مسمى ، مما يجعله خالدة عمليا.
التوسع النسيلي
وجد الباحثون أن استنساخ P. australis كان يتوسع من خلال عملية تُعرف باسم "الامتداد الجذري الأفقي" ، حيث ينتج النبات فرعًا متطابقًا وراثيًا عبر جذع تحت الأرض ، أو جذمور ، والذي يطور بعد ذلك جذوره وجذعه. عند النظر إليها من السطح - في هذه الحالة ، قاع البحر الرملي - تبدو كتل الأعشاب البحرية كعينات منفصلة ، ولكنها على المستوى الجيني هي نفس النبات.
هذه هي نفس العملية التي ولدت Pando ، غابة من أشجار الحور الرجراج ( Populus tremuloides ) في ولاية يوتا والتي هي في الواقع مجرد شجرة واحدة ضخمة ومترابطة.
قال سنكلير إنه في حين أن مروج P. australis لا تشكل مرجًا واحدًا غير منقطع ، إلا أنه لا يزال من الممكن اعتبارها نباتًا واحدًا. وأضافت أن "نباتات الأعشاب البحرية يمكن أن تتفتت بمرور الوقت إذا كان هناك ضرر أو اضطراب ، لكن الشظايا لا تزال متطابقة وراثيا". كتب الباحثون في الدراسة أنه من المحتمل أن مروج P. australis كانت متصلة بشكل كامل في يوم من الأيام وربما تكون مجزأة بسبب رعي الحيوانات البحرية أو موجات الحرارة الشديدة.
استنادًا إلى حجم وعمر مروج P. australis ، يشك الباحثون في أن الاستنساخ ينمو بمعدل حوالي 6 إلى 14 بوصة (15 إلى 35 سم) سنويًا. قد لا يبدو هذا كثيرًا ، لكنه معدل سريع إلى حد ما عند مقارنته بنمو مروج الأعشاب البحرية المستنسخة الأخرى ، وفقًا لما ذكره مؤلفو الدراسة.
 |
| لقطة جوية لجزء من الساحل في خليج القرش. البقع الداكنة كلها أعشاب بحرية. |
قال سنكلير ، نظريًا ، يمكن أن يستمر الاستنساخ في النمو إلى أجل غير مسمى ، "طالما لم يتم إزعاجها ولا تتغير البيئة بسرعة كبيرة." وأضافت أن الظروف شبه البكر في خليج القرش ، والتي تم تصنيفها في عام 1991 كمنطقة تراث عالمي من قبل منظمة الأمم المتحدة للتربية والعلم والثقافة (اليونسكو) ، تعني أن P. australis ظلت غير مضطربة نسبيًا طوال حياتها.
ازدواجية الجينوم
يعتقد الباحثون أن جزءًا آخر من قصة نجاح P. australis يمكن أن يُعزى إلى قوة وراثية عظمى غير عادية بين النباتات تمكنهم من عمل نسخة إضافية من الجينوم الخاص بهم ، مما يضاعف كمية الحمض النووي التي يمكنهم استخدامها للتكيف مع التغيرات الشديدة في الظروف البيئية.
معظم الكائنات الحية على الأرض ثنائية الصبغيات ، مما يعني أن حمضها النووي يحتوي على زوج واحد من الكروموسومات . ومع ذلك ، هذا ليس هو الحال بالنسبة لكل كائن حي. تحتوي بعض الكائنات الحية ، مثل ذكور أنواع معينة من النحل ، على دنا يتكون من كروموسومات مفردة مفردة ، وتعرف هذه الكائنات باسم monoploids. تحتوي بعض الكائنات الحية ، المعروفة باسم polyploids ، على اثنين أو أكثر من أزواج الكروموسومات.
يمكن للنباتات ثنائية الصبغيات أن تتطور بسرعة إلى تعدد الصبغيات عن طريق مضاعفة عدد الكروموسومات التي تمتلكها - وهي عملية تُعرف باسم تكرار الجينوم الكامل ، أو تعدد الصبغيات. يعتقد الباحثون أن هذا هو ما حدث لـ P. australis .
هناك طريقتان يمكن أن يصبح فيهما النبات ثنائي الصيغة الصبغية متعدد الصيغ الصبغية. يمكن أن يحدث ذلك عندما يتكاثر نوعان منفصلان ولكنهما قريبان من بعضهما البعض. بدلاً من الجمع بين الحمض النووي الأبوي كما يفعل الهجين القياسي ، يحصل الأبناء متعدد الصيغ الصبغية على نسخة كاملة من الحمض النووي لكل من الوالدين. هذا هو المعروف باسم allopolyploidy. يمكن أيضًا أن تظهر Polyploids عندما يتكاثر فردان من مجموعات منفصلة من نفس النوع ، ويحصل النسل على مجموعتي الحمض النووي الكامل. هذا هو المعروف باسم autopolyploidy. في كلتا الحالتين ، تكون العملية عشوائية تمامًا ويصبح النسل نوعًا جديدًا تمامًا لأنه غير قادر على التكاثر مع أفراد آخرين من أنواع آبائهم.
في حالة P. australis ، قرر الباحثون أن عشب البحر الذي يتم استنساخه ذاتيًا من المحتمل ظهوره عن طريق الصبغ الذاتي من سلف ثنائي الصبغيات والذي من المحتمل أن يكون قد انقرض منذ ذلك الحين.
قال سنكلير إن النباتات متعددة الصيغ الصبغية تعتبر أحيانًا "طريق مسدود تطوري" لأن العديد منها عقيم ، مما يعني أنها لا تستطيع التكاثر عن طريق الاتصال الجنسي. هذا يحد من قدرة النباتات على التحور ، وهو جزء أساسي من نظرية التطور . ومع ذلك ، فإن التحول إلى متعدد الصيغ الصبغية يمكن أن يكون بمثابة فرصة أخيرة للنباتات التي تواجه الانقراض بسبب التغيرات البيئية الشديدة.
قال سنكلير: "إن الجمع بين جينومين مختلفين ضاعف بشكل أساسي التنوع الجيني في النبات ، ومن المحتمل أن يزيد من قدرته على تحمل مجموعة واسعة من الظروف البيئية".
الظروف المتغيرة
حتى قبل حوالي 8500 عام ، كان خليج القرش في الواقع فوق مستوى سطح البحر وجزءًا من أستراليا القارية. لكن ارتفاع مستوى سطح البحر الناجم عن نهاية العصر الجليدي الأخير ، أحدث عصر جليدي انتهى منذ حوالي 12000 عام ، أدى إلى غمر هذا الجزء من القارة. تم غمر الموطن البحري الذي تم إنشاؤه حديثًا بأنواع جديدة ، مثل الأعشاب البحرية.
 |
| صورة القمر الصناعي لخليج القرش في غرب أستراليا التقطت في نوفمبر 2004 بواسطة القمر الصناعي تيرا التابع لناسا. |
ومع ذلك ، فقد كان خليج القرش بيئة غير مستقرة للغاية في ذلك الوقت بسبب مياهه الضحلة. اليوم ، يبلغ متوسط عمق خليج القرش حوالي 30 قدمًا (9 أمتار) عبر المنطقة بأكملها البالغ عددها 8880 ميلًا مربعًا (23000 كيلومتر مربع) ، لكنها كانت أقل عمقًا منذ حوالي 4500 عام عندما ظهر P. australis . المحيطات الضحلة أكثر عرضة للتقلبات الشديدة في درجات الحرارة والملوحة بسبب قلة المياه لتوزيع الحرارة والمعادن وتعميمها. كما أن نظمها البيئية أكثر عرضة للاضطراب والأضرار الناجمة عن العواصف الاستوائية من بيئات أعماق البحار.
في الدراسة ، اقترح الباحثون أنه إذا أصبح P. australis متعدد الصيغ الصبغية قبل نوع من الاضطرابات البيئية الشديدة خلال هذه الفترة الأكثر اضطرابًا ، فهذا يعطي P. australis ميزة على سابقاتها ثنائية الصيغة الصبغية ، والتي لم تكن قادرة على البقاء على قيد الحياة مهما حدث تغيير.
لا يزال Shark Bay يواجه ظروفًا قاسية اليوم إلى حد ما. يمكن أن تتراوح درجات الحرارة السنوية بين 63 و 86 درجة فهرنهايت (17 و 30 درجة مئوية) ، والماء مالح للغاية. تعني ضحالة الخليج أيضًا أنه معرض لخطر موجات الحرارة المتزايدة القوة الناجمة عن تغير المناخ ، ومن المحتمل أن يكون عرضة للتلف من الأعاصير. ومع ذلك ، فإن البيئة أكثر استقرارًا مما كانت عليه عندما ظهرت P. australis لأول مرة.
من المحتمل أن تستمر P. australis في الازدهار في المنطقة لآلاف السنين بفضل قدرتها على التكيف مع التغيرات البيئية. قال سنكلير إن أنواع الأعشاب البحرية المحلية الأخرى التي تستمر في التكاثر الجنسي ، وهي باهظة الثمن وتتطلب الكثير من المساحة المتاحة لنمو النباتات الجديدة ، قد تكون أقل مرونة. وأضافت أنه بدون الحاجة إلى التنافس على الفضاء أو تحويل الطاقة للتكاثر ، كانت P. australis حرة في استنساخ نفسها بوتيرة ثابتة والسيطرة على النظام البيئي المحلي.