ما هي الساعة الجُزَيْئِيَّة Molecular Clock ؟


الساعة الجزيئية
الساعة الجزيئية (بالإنجليزية: Molecular clock) هي تقنية تحليل وراثية تعتمد على فرضية أن الطفرات في جينوم الكائنات الحية تحدث في تتابع وبنمط منتظم على الفترات الطويلة من الزمن. وتعتمد بالتالي كطريقة رياضية لتقدير الزمن الذي انفصل فيه نوعان عن سلفيهما أثناء التاريخ التطوري.

الاكتشاف
يرجع اكتشاف مفهوم الساعة الجزيئية لإميل زوكرلاند (Emile Zuckerkandl) ولينوس پولينڤ (Linus Pauling)، في سنة 1962، عندما لاحظ كل منهما أن عدد لاختلافات في تسلل الأحماض الأمينية في صبغ الهيموڤلوبين (و هو پروتين ينقل الأكسجين في الكريات الحمراء) المنتمية لتحدرات حيوانية مختلفة له علاقة مباشرة بقدم الفترة التي حدث فيها الانفصال عن أسلافها، كما هو مقدر من السجل الأحفوري.







في الـ 40 سنة التي مضت، البيولوجيون التطوريون كانوا يتحققون في إمكانية أن بعض التغيرات التطورية تحدث بطريقة مشابهة للساعة (clock-like). خلال ملايين السنين، الطفرات قد تتكدس في إمتداد الـ DNA بوتيرة منتظمة. على سبيل المثال، الجين الذي يُشَفِّر للبروتين alpha-globin (مركب للهيموجلوبين) يختبر تغيرات قواعد (base) بوتيرة 56 تغير لكل زوج قواعد لكل مليار سنة (هذا العدد هو للتغيرات التي تؤثر على بُنية البروتين). إذا كانت هذه الوتيرة يعتمد عليها، يمكن إستعمال الجين كساعة جُزَيْئِيَّة (molecular clock).

عندما يتصرف إمتداد DNA مثل ساعة جُزَيْئِيَّة، تصبح أداة قوية لتقدير التاريخ الذي حدث فيه إنفصال النسل (lineage-splitting) إلى إثنين. على سبيل المثال، تصور أن مقطع DNA موجود في نوعين إثنين يختلف بـأربعة قواعد (bases) كما هو مبين في الصورة المتحركة و نعرف أن مقطع الـ DNA هذا يتغير بوتيرة قاعدة واحدة كل 25 مليون سنة. ذلك يعني أن نُسْخَتَيْ الـ DNA الإثنتين تختلفان بـ 100 مليون سنة من التطور و أن سلفهما المشترك عاش 50 مليون سنة مضت. بما أن كل نسل (lineage) إختبر تطوره الخاص، النوعان يجب أن يكونا تحدّرا من سلف مشترك عاش على الأقل منذ 50 مليون سنة مضت.

هذه التقنية تم إستعمالها للتحقيق في العديد من المسائل المهمة، بما ي ذلك أصل الإنسان الحديث، تاريخ إنفصال الإنسان/الشيمبانزي، و تاري الإنفجار الكمبري.

إستعمال الساعة الجزيئية لتقدير تاريخ الإنفصال يعتمد على طرق أخرى للتأريخ. من أجل حساب الوتيرة التي يتغير فيها إمتداد للـ DNA، يجب على البيولوجيون أن يستعملوا تواريخ مقدّرة من تقنيات تأريخ أخرى نسبية (relative) و مُطْلَقَة (absolute)


Explaining the Imperfection of the Molecular Clock of Hominid Mitochondria
Eva-Liis Loogväli, 1 , 2 , * Toomas Kivisild, 1 , 3 Tõnu Margus, 4 and Richard Villems 1 , 2
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/art...tool=pmcentrez