اختبار يكشف فجوات ببيانات الحمض النووي لا يمكن تجاهلها

يُظهر اختبار إحصائي بسيط أنه على عكس الممارسة الحالية، فإن «الفجوات» داخل بروتين الحمض النووي ومحاذاة التسلسل المستخدمة بشكل شائع في علم الأحياء التطوري يمكن أن توفر معلومات مهمة حول بدائل النيوكليوتيدات (وحدات أساسية في بناء حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين وحمض نووي ريبوزي) والأحماض الأمينية بمرور الوقت. كما يمكن أن تكون النتائج ذات صلة خاصة لأولئك الذين يدرسون الأنواع ذات الصلة البعيدة، وذلك حسبما نشر موقع «phys.org» العلمي المتخصص.
وعلماء الأحياء الذين يدرسون التطور يفعلون ذلك من خلال النظر في كيفية تغير تسلسل الحمض النووي والبروتين بمرور الوقت. إذ يمكن أن تكون هذه التغييرات عبارة عن تغييرات في طول التسلسل (عند حذف نيوكليوتيدات معينة أو إضافتها في مواضع معينة) أو بدائل؛ حيث يتم استبدال نوع نوكليوتيد واحد بنوع مختلف عند نقطة معينة.
ولتوضيح هذا الأمر أكثر، قال جيف ثورن أستاذ العلوم البيولوجية والإحصاء بجامعة ولاية نورث كارولاينا المؤلف المشارك في البحث «فكر في تسلسل الحمض النووي وتطوره كجمل يتم نسخها بواسطة أشخاص مختلفين بمرور الوقت... بمرور الوقت سيتغير حرف في الكلمة؛ وهذا بديل. ويتوافق ترك أو إضافة أحرف أو كلمات مع عمليات الحذف أو الإدراج».
وعادة ما يؤدي المحللون الخطوة الأولى عند النظر في تغييرات الحمض النووي التطورية (بناء محاذاة تسلسلية). وهذا يعني معرفة كيفية توافق جميع التسلسلات مع بعضها البعض ثم محاذاة تلك المواضع المقابلة في أعمدة للمقارنة. وبسبب الاستبدالات والإدخال والحذف يمكن أن تختلف أنواع النوكليوتيدات داخل الأعمدة بين التسلسلات أو تكون غائبة تمامًا. وعندما لا يحتوي التسلسل على نيوكليوتيد مقابل يتم وضع فجوة بعمود المحاذاة لذلك التسلسل.
وفي ذلك يقول ثورن «بشكل تقليدي، عند استخدام محاذاة التسلسل لإجراء التحليلات يتم التعامل مع الفجوات داخل أعمدة المحاذاة على أنها بيانات مفقودة لا توفر أي معلومات حول الاستبدالات... وتاريخيًا، افترض مجتمع البحث أن مواقع الفجوات مستقلة عن عملية الاستبدال. ولكن ماذا لو كان هذا الافتراض غير صحيح؟».
من أجل ذلك، أنشأ ثورن وزملاؤه اختبارًا إحصائيًا بسيطًا لتقييم ما إذا كانت مواقع الفجوات مستقلة عن عملية استبدال الأحماض الأمينية. فاختبروا 1390 مجموعة مختلفة من محاذاة التسلسل، فوجدوا أنه في ثلثي المجموعات تقريبًا تم رفض الافتراض المعتاد للاستقلال بين مواقع الفجوة واستبدال الأحماض الأمينية.
ويوضح ثورن «أن أحد الاحتمالات هو أن مواقع الفجوة توفر معلومات مفيدة حول عملية استبدال الأحماض الأمينية... فإذا كان الأمر كذلك يجب على علماء الأحياء التطورية تطوير تقنيات أفضل لاستخراج هذه المعلومات».
بدوره، يقول تاي كون سيو عالم الأبحاث الرئيسي بمعهد كوريا للأبحاث القطبية المؤلف المشارك في البحث «في بعض الأحيان تكون أفضل تخميناتنا متحيزة... لا يوجد حل بسيط، ولكن نأمل أن تساعدنا هذه الدراسة في أن نكون مدركين للمخاطر المحتملة. نحن بحاجة إلى أن نكون على دراية بالمشكلات المتعلقة بالطرق الإحصائية التقليدية وأن نعمل على إصلاحها».