الباحثون يكتشفون سر تعرّض محار اللؤلؤ للأمراض المعدية

في اليابان، يعتبر محار اللؤلؤ (Pinctada fucata) من أكثر الحيوانات التي يتم استزراعها مائياً أهمية. يستخدم اللؤلؤ الذي يتشكّل عند دخول المواد المهيّجة الصغيرة داخل الجزء الرخوي في المحار في صناعة المجوهرات في جميع أنحاء العالم. يعتبر رائد الأعمال والمزارع والتاجر كوكيتشي ميكيموتو (Kokichi Mikimoto) على نطاق واسع أول شخص يصنع اللآلئ المستزرعة منذ 130 عاماً. وإرثه لا يزال مستمراً. في عام 2019، بلغ سعر الغرام الواحد من اللؤلؤ نحو 5810 دولارات (850 ألف ين). وارتفعت أسعاره بشكل مستمر مع انتشاره في العالم.

تأثر قطاع اللؤلؤ بالأمراض التي تصيب المحار

مع ذلك، تأثر قطاع اللؤلؤ المستزرع كثيراً خلال العقدين المنصرمين بسبب الأمراض الناجمة عن الفيروسات التي تصيب المحار وظاهرة تحمل اسم المد الأحمر(الانتشار المؤذي لنوع أو أكثر من أنواع العوالق أو الطحالب النباتية). انخفض إنتاج اللؤلؤ الياباني الشهير من أكثر 68 ألف كيلوغرام سنوياً في أوائل تسعينيات القرن الماضي إلى نحو 20 ألف كيلوغرام سنوياً فقط اليوم.

قام فريق من الباحثين بسلسلة جينوم عالي الجودة على مستوى الكروموسومات لمحار اللؤلؤ لتعلم المزيد عن مورثات المحار على أمل اكتشاف سلالات أكثر مقاومة للأمراض. لخص الفريق النتائج الجديدة في دراسة نُشرت بتاريخ 9 نوفمبر/ تشرين الثاني 2022 في مجلة أبحاث الحمض النووي (DNA Research).

قال العالم في وحدة الجينوم البحرية في معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا ومؤلف الدراسة الجديدة، تاكيشي تاكوتشي (Takeshi Takeuchi)، في بيان صحفي: "إن إنشاء جينوم محار اللؤلؤ إنجاز مهم للغاية"، وأضاف: "الجينومات هي مجموعة جميع مورثات الكائن الحي، والتي يعتبر الكثير منها ضرورياً لبقائه. ومن خلال سلسلة جينوم المحار، يمكننا إجراء العديد من التجارب والإجابة عن الأسئلة المتعلقة بمناعة المحار وطريقة تشكّل اللؤلؤ".

سلسلة جينوم المحار ودورها في مكافحة الأمراض

تعود جهود العلماء إلى عام 2012، عندما نشر تاكوتشي وزملاؤه جينوماً أولياً لمحار اللؤلؤ الياباني. كان هذا الجينوم واحداً من أوائل الجينومات التي تم تجميعها لأحد أنواع الرخويات. وفي السنوات العشر التي تلت ذلك، استمر الباحثون في سلسلة الجينوم لإيجاد جينوم أعلى جودة يتم تجميعه على مستوى الكروموسومات.

يتكون جينوم المحار من 14 زوجاً من الكروموسومات (أي 28 كروموسوماً في المجمل). ويرث الكائن نصفها من الأب والنصف الآخر من الأم. تحمل الكروموسومات من كل زوج مورثات متطابقة تقريباً، ولكن يمكن أن تكون هناك اختلافات دقيقة بينها. بالإضافة إلى ذلك، فإن تنوّع المورثات في الجينوم يفيد بقاء هذه الكائنات.

عادةً، عندما تتم سلسلة جينوم ما، تندمج أزواج الكروموسومات مع بعضها. لا تتسبب هذه العملية بأي مشكلة عادة عند سلسلة جينومات الحيوانات في الظروف المخبرية، وذلك لأن المعلومات الوراثية الموجودة في أزواج الكروموسومات تكون متطابقة تقريباً. ولكن مورثات الحيوانات البرية مثل المحار والموجودة في هذه الأزواج تختلف بشكل أكبر عن بعضها. وتتسبب هذه الاختلافات بفقدان بعض المعلومات الوراثية عند اندماج الكروموسومات.

للمرة الأولى: سلسلة جينوم أحد أنواع اللافقاريات البحرية

في الدراسة الجديدة، قام الفريق بتسلسل مجموعتي الكروموسومات بشكل مستقل بدلاً من دمجها. وقد تكون هذه هي المرة الأولى التي يقوم العلماء فيها بسلسلة جينوم أحد أنواع اللافقاريات البحرية بهذه الطريقة. احتوى الجينوم المسلسل على جميع كروموسومات المحار البالغ عددها 28 كروموسوماً. وكشف الباحثون عن وجود اختلافات كبيرة بين كروموسومين ينتميان إلى زوج واحد، وهو الزوج رقم 9. تؤدي العديد من المورثات الموجودة في هذا الزوج أدواراً متعلقة بالمناعة.

قال تاكوتشي: "يعتبر اكتشاف الاختلاف بين المورثات التي تنتمي إلى نفس الزوج مهماً لأن هذه المورثات يمكنها التعرف على أنواع مختلفة من الأمراض المعدية".

وفقاً لتاكوتشي، عندما يتم استزراع المحار، عادة ما تنتج سلالة تتمتع بنسبة بقاء أعلى أو قادرة على تشكيل لألئ أجمل. يمكن أحياناً تزويج فردين ينتميان لنفس السلالة. ولكن يؤدي ذلك إلى تقليل التنوع الوراثي. وجد الباحثون في الدراسة الجديدة أن هذا التنوع الوراثي بالغ الضرورة انخفض بشكل كبير بعد 3 دورات متتالية من التوالد الداخلي (أي تزاوج الأفراد من نفس السلالة).

يمكن أن تتأثر مناعة المحار إذا انخفض التنوّع الوراثي في مناطق الكروموسوم التي تحتوي على المورثات المتعلقة بالمناعة. مثل الكروموسوم رقم 9 في محار اللؤلؤ. قال تاكوتشي: "من الضروري للغاية الحفاظ على التنوع الوراثي في جماعات الحيوانات المستزرعة".

سيساعد هذا النوع من الدراسات قطاع استزراع المحار في تجنّب التوالد الداخلي بشكل أكثر كفاءة حتى تتمكن أجهزة المناعة الخاصة بمحار اللؤلؤ من مقاومة العوامل الممرضة التي يزداد انتشارها.