التعدد الشكلي والأصول التطورية للكروموسومات المرافقة في البازيدوميكيت Tremella fuciformis

الحمض النووي الإضافي المخفي في فطر طبي شائع

يتبين أن Tremella fuciformis، الذي يُباع غالبًا باسم «فطر الثلج» أو «الأذن الفضية» في الحساء ومنتجات العناية بالبشرة، يخفي كمية مفاجئة من الحمض النووي الإضافي. هذه الكروموسومات الإضافية ليست ضرورية للبقاء الأساسي، لكنها تبدو وكأنها تشكل طريقة تطور الفطر ونطاق الأنواع الشريكة التي يمكنه التعايش معها. يساعد فهم هذه الإضافات الجينية على تفسير كيف تتكيّف الفطريات، وتكوّن علاقات متخصصة، وتتباين، مع انعكاسات على الزراعة والبيئة وزراعة الفطر.

لماذا بعض الكروموسومات اختيارية

تحمل معظم الكائنات مجموعات كروموسومات معيارية تشفر الآليات للحياة اليومية. ومع ذلك، تستضيف العديد من الفطريات أيضًا كروموسومات مرافقة—قطع صغيرة من الحمض النووي الإضافي قد توجد في بعض الأفراد وتغيب في آخرين. في مسببات أمراض المحاصيل، كثيرًا ما تحمل هذه الكروموسومات جينات تحدد أي النباتات يمكن للفطر إصابتها. ورغم ذلك، في المجموعة الكبيرة والمتنوعة من فطريات البازيدوميكيت، التي تشمل الفطريات المعتادة والخمائر، كانت هذه الكروموسومات الإضافية ضعيفة الاستكشاف. أتاح فطر الأذن الفضية للباحثين فرصة لتغيير هذا الوضع، لأنه سهل الجمع، ومهم تجاريًا، ويعتمد في الطبيعة والزرع على فطر شريك للحصول على التغذية.

بناء خرائط جينية كاملة لفطر الثلج

سلسَل الباحثون الجينومات الكاملة لـ 16 سلالة من Tremella fuciformis من مناطق مختلفة في الصين، شاملة معزلات برية وأنواع مزروعة. العديد من السلالات ثنائية النواة، ما يعني أن كل خلية تحمل نواتين مميزتين، لذا جمع الفريق 27 مجموعة جينومية أحادية المجموعة (haploid) منفصلة بالمجمل. ووجدوا أن أحجام الجينومات اختلفت بأكثر من ثلث بين السلالات، تتراوح من نحو 24 إلى أكثر من 32 مليون حرف حمض نووي. وقد ناتت هذه الاختلافات عن عاملين: عدد وحجم الكروموسومات المرافقة، ومقدار الحمض النووي التكراري المكدس في الكروموسومات الأساسية المشتركة بين كل السلالات. حمل كل جينوم 8–10 كروموسومات أساسية بالإضافة إلى 2–10 كروموسومات مرافقة، ليكون المجموع 108 كروموسومات مرافقة مصنفة في 15 مجموعة ذات علاقة.

سمات مميزة للحمض النووي الإضافي

بالمقارنة مع الكروموسومات الأساسية، كانت الكروموسومات المرافقة أصغر عمومًا، وممتلئة بكثافة أكبر بالعناصر القابلة للنقل (الحمض النووي المتحرك)، وكانت تحتوي على عدد أقل بكثير من الجينات لكل وحدة طول. كما أظهرت تشابهًا عاليًا في التسلسل عبر السلالات، لكن مع إعادة ترتيب بنيوي أكثر دراماتيكية: مقاطع انقلبت أو اندمجت أو انقسمت أو فُقدت تمامًا. تتغير كلٌّ من الكروموسومات الأساسية والمرافقة في عدد النسخ بشكل متكرر عندما يتحول الفطر بين صور تشبه الخميرة وأشكال خيطية. في إحدى السلالات التي فُحصت بالتفصيل، ارتفع أو انخفض عدد نسخ عدة كروموسومات، بما فيها المرافقة، عبر المستعمرات، ما يشير إلى أن توزيع هذه الكروموسومات أثناء انقسام الخلايا يتم بطريقة غير محكمة إلى حد ما.

مطابقة الكروموسومات الإضافية للشركاء الفطريين

عندما قارَن المؤلفون أي مجموعات الكروموسومات المرافقة ظهرت في أي سلالات، برز نمط واضح. انقسمت السلالات الست عشرة من Tremella إلى ثلاث مجموعات جينية رئيسية بناءً على جيناتها الأساسية، وحملت كل مجموعة مجموعة مميزة خاصة بها من الكروموسومات المرافقة. كما حدّدت هذه المجموعات أي السلالات تستطيع تكوين شراكة ناجحة مع الفطر المرافق Annulohypoxylon stygium، الذي يزود Tremella بالمغذيات اللازمة لتكوين الأجساد الثمرية. تفاوتت فعالية الاقتران طرديًا؛ فقد تشكلت الشراكات بفاعلية فقط مع معزولات A. stygium من نفس المجموعة. كانت أكبر الكروموسومات المرافقة في كل مجموعة موجودة دائمًا في السلالات القادرة على الارتباط بالفطر الشريك المطابق، ما يشير إلى دور لهذه الإضافات في خصوصية التعايش.

من أين أتت الكروموسومات الإضافية

لتتبع أصول هذه الكروموسومات المرافقة، سأَل الباحثون ما إذا كانت جيناتها تشبه تلك الموجودة على الكروموسومات الأساسية أو الجينات المتاحة في قواعد البيانات العامة. كان جزء صغير فقط من جينات الكروموسومات المرافقة له نظائر على الكروموسومات الأساسية، وكان معظم هؤلاء مضمَّنين داخل حمض نووي متحرك، ما يوحي بحدوث عمليات نسخ حديثة بدلاً من أصل مشترك قديم. عبر كل السلالات، افتقرت معظم الجينات الخاصة بالمرافقة إلى أقارب معروفين أو وظائف محدَّدة، وكانت العديد من أقرب التطابقات التي وُجدت تنتمي إلى أنواع أخرى في نفس الرتبة الفطرية الأوسع. أشارت تحليلات العناصر القابلة للنقل إلى أن تبادل الجينات بين الكروموسومات الأساسية والمرافقة بدأ قبل نحو مليون سنة، قبل أن تنفصل سلالات T. fuciformis الحديثة تمامًا، واستمر بعد ذلك.

ماذا يعني ذلك للفطريات والتطور

تكشف هذه النتائج أن فطر الثلج يحمل مجموعة ديناميكية من الكروموسومات الإضافية شديدة التفاوت، عرضة لإعادة الترتيب، وغنية بجينات غامضة. بدلاً من أن تكون بقايا مصغرة لكروموسومات عادية، يبدو أنها نشأت من سلالات فطرية غير محددة وربما تم دمجها لاحقًا في جينوم Tremella. مع مرور الوقت، ساعدت هذه الحزم الجينية المتنقلة على تحديد أي فطر شريك يمكن لكل سلالة من Tremella التعاون معه، بينما تواصل المكاسب والخسائر ضبط بيولوجيا الفطر. للمزارعين، يوحي هذا العمل بأن إدارة الكروموسومات المرافقة قد تؤثر يومًا ما على الغلة أو أداء السلالات. ولعلم التطور، يسلط الضوء على الكروموسومات المرافقة كوحدات ابتكار قوية وسريعة الحركة في الفطريات المعقدة.

الاستشهاد: Zhang, J., Tong, Q., Lin, F. et al. Polymorphism and evolutionary origins of accessory chromosomes in the basidiomycete Tremella fuciformis. Nat Commun 17, 3275 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70078-y

الكلمات المفتاحية: الكروموسومات المرافقة, Tremella fuciformis, التعايش الفطري, تطور الجينوم, العناصر القابلة للنقل