أدلة التطور

ينتقل بعد ذلك الى حجته التالية وهي ان نظام Protein Targeting داخل الخلايا هو نظام معقد وغير قابل للإختزال، ويشرح ذلك على ان نقل بروتين معين الى مكانه الصحيح مثل الميتوكوندريا او الشبكة الإندوبلازمية يحتاج إلى وجود Signal sequence فيه المكان الذي سيذهب اليه البروتين بالضبط، وناقل بروتيني يتعرف على العنوان او المكان Signal Recognition Particle او اختصاراً SRP، ومستقبل غشائي بوابي يسمح له بالمرور SRP Receptor او اختصاراً SR. ويدعي ان غياب اي جزء من هذه الأجزاء يعني دمار الوظيفة بالكامل وبالتالي يعني نظام معقد غير قابل للإختزال. ولكن في الحقيقة هذا الإدعاء عند البحث البسيط خلفه ينهار تماماً وبكل بساطة، وقد تم دحضه بالفعل بتجربة واحدة، ولكن قبل ان نصل الى التجربة دعونا اولاً نقيم هذا الإدعاء نظرياً. نبدأ اولاً بSignal sequences، والتي هي اصلاً تسلسلات عشوائية تماماً ومتدهورة Highly degenerate، ليس لها نمط او تتابع محدد من الأحماض الأمينية، بل تتطلب فقط وجود امتداد كاره للماء طوله 12-30 حمض أميني قادر على تشكيل حلقة ألفا كارهة للماء. فحتى لو ظهرت طفرة عشوائية في بقعة عشوائية في اي بروتين عشوائية جعلته كاره للماء، سيتم التعرف عليه في الخلية على انه Signal sequence.[42][43] وثانياً، ليس كل الأجزاء ضرورية اصلاً، وجود SRP اساساً غير ضروري وهنالك العديد من المسارات البديلة الموجودة في الخلية.[44]

بل ونجد مثلاً في 2015 تجربة علمية مباشرة على تطور السوط البكتيري:[41] قام فيها العلماء بحذف جين FleQ وهو جين اساسي في تكوين السوط البكتيري فنتجت بكتيريا لا تمتلك اي سوط، وهي في الأصل كانت تمتلك سوط طبيعي يعتمد على عدة جينات منها FleQ. قام العلماء بوضع البكتيريا في ضغط انتقائي قوي جداً للغذاء يجبرهم على الحاجة للحركة وخلال 96 ساعة فقط (اربع ايام) تطور سوط جديد كلياً وسأشرح الأمر بالتفصيل حتى لا يستطيع احد التهرب. في البداية تم تعطيل جين FleQ وهذا أدى الى حذف السوط، ومن ثم تم وضع البكتيريا في ضغط انتقائي شديد للغذاء مما يؤدي الى حاجتها للحركة ومن ثم تركو البكتيريا وانتظروها. في العشيرة AR2S: ظهرت طفرة في جين ntrB حيث تم استبدال الحمض Thr97 بالحمض Pro97 وهذا ادى الى تكون سوط بكتيريا بسيط ينتج حركة بطيئة، ولكن السوط كان غير مرصود تماماً في هذه المرحلة. في العشيرتين AR2F وPf0-2xF: حصلت طفرة في جين ntrC اسمها R442C قامت هذه الطفرة بتعطيل وظيفة الجين الأساسية وهي تمثيل وتنظيم النيتروجين، وتم توجيهها كمنظم لبناء السوط، في هذه المرحلة تحديداً كان السوط مرصوداً بوضوح تحت المجهر. فهذا دليل مباشر مرصود لتطور السوط، وحتى لو اعترض وقال ان هذا ليس تطوراً كاملاً من الصفر، فهذا في اسوأ الأحوال يثبت وجود اعادة التوظيف Exaptation ما يعني انه ليس مصطلحاً لامعاً براقاً اخترعه التطوريون ليجعلو علم الأحياء التطورية يبدو علمياً.

حتى ولو إدعى ان هذه مجرد افتراضات لا يوجد عليها دليل وأن هذا مجرد اختراع او وهم او اي إدعاء ليحاول ان يهرب من التسلسل الدقيق لتطور السوط البكتيري بشكل تدريجي، فالمشكلة تبقى موجودة، لأن مجرد القدرة على التنبؤ بوجود تسلسل تدريجي صحيح لا يكون النظام فيه معطلاً ويكون وظيفياً في كل المراحل، فهذا لوحده يعني ان هناك احتمالية او إمكان ان يكون قد تطور تدريجياً وهذا المطلوب اثباته.

مصدر الصورة: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0700266104

ليكتمل السوط البكتيري بالكامل بشكل المعروف اليوم من خطوات دقيقة متدرجة وبسيطة كل منها يضيف جزء إضافي يصبح ضرورياً للوظيفة النهائية، والتي كما وضحت يمكن تبسيطها اصلاً، فالوظيفة النهائية نفسها ليست معقدة بشكل غير قابل للإختزال، ولا حتى الوظيفة النصفية منها (المشابهة لنظام T3SS) فلا يمكن ان يكون السوط البكتيري سواء بشكله شديد التعقيد او شكله البسيط او شكله الأبسط الشبيه بT3SS نظاماً معقداً بشكل غير قابل للإختزال.

12- نشوء واصل بروتيني Hook-filament junction بين الخطاف والخيط ونشوء الخيط نفسه: نشأت وصلة Hook-filament junction من بروتينات Flgl وFlgK بين الخيط والخطاف، ونشأ منها الخيط نفسه من بروتين FliC، تطورت بروتينات الوصل من تضاعف بروتينات القضيب وبروتين الخيط من تضاعف بروتينات الخطاف.[39][40]

11- نشوء حلقتي P وL: حلقات P-ring وL-ring تتكون من بروتينات Flgl وFlgH على الترتيب، ونشأت لتكون حاملاً للقضيب اثناء عبوره من الغشاء الخارجي. وهذه الحلقات نشأت من مسار Sec غير fT3SS.

10- نشوء الخطاف: من خلال تضاعف داخلي في جين FlgE طال حوالي 160 حمضاً امينياً إلى طرفه N، أدى هذا الى تكون الخطاف من بروتين اكثر مرونة.[37] هناك علاقة تطورية واضحة بين كل من بروتينات القضيب وبروتينات الخطاف، حيث ان الأطراف C وN تحتفظ بشدة على تكرار Heptad الكارهة للماء وتشكل طية حلزونية لولبية coiled-coil.[38]

9- نشوء القضيب: القضيب هو عمود ينقل عزم الدوران من المحرك الى الخطاف والخيط، ويتكون من اربع بروتينات أساسية: FlgB, FlgC, FlgF, FlgG بالإضافة الى بروتين الخطاف FlgE، وهي كلها بروتينات قصيرة تكونت من تضاعف تسلسل سلفي أدى الى تطورها كلها لاحقاً.[36]

توضيح: الورقة الأخيرة لم تخضع لمراجعة الأقران لذا الإستشهاد بها هنا ضعيف، ومع ذلك فأنا لا احتاجها في اثباتي اصلا، لأن التفاصيل نفسها مذكورة بتفصيل أقل في التي تسبقها (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.22.604496v1)

8- نشوء كل من المحرك Motor والعضو الثابت Stator: في هذه المرحلة تحول نظام الإفراز الى محرك دوراني حقيقي، كما ذكرت الMotor والStator تتكون من معقدات MotAB يعني MotA وMotB وتسمى bacterial flagellar ion transporters إختصارا FIT، وتشترك مع معقدات أخرى ExbBD وTolQR تسمى bacterial generic ion transporters اختصاراً GIT.[34] والتي بدورها تكونت اصلاً من معقدات شبيهة بGIT.[35]

7- زيادة الكفاءة: حتى هذه اللحظة عمل النظام ككل بكفاءة ضعيفة جداً لأنه كان يعتمد كلياً على القوة الدافعة التي تنتج عن اندفاع البروتون وحدها، وهذا بوضوح يعني كفاءة قليلة جداً. فمن أجل هذه المشكلة تكون المعقد FliHIJ من البروتينات Flil, FliH, FliJ، والذي يعمل بالشكل التالي:[31][32][33] - يلتقط المعقد FliH2l البروتين المراد إفرازه الى الخارج - ينقله الى الحلقة C-ring وحلقة FlhAC مع البروتين FliJ الذي يعمل كوسيط - يرتبط المعقد FliHIJ مع منصة ارساء FlhAC-FlhBC لتدفع البروتين المطلوب الى الدخول الأولي في البوابة (التي تفرزه الى خارج الخلية) - تنتج الطاقة الكيميائية المشتقة من تحلل ATP (من البروتين Flil كما ذكرنا قبل قليل) تغييراً يطلق البروتين المطلوب الى داخل البوابة - التحلل المائي لATP يحول البوابة الى وضع عالي الكفاءة بشدة قوة دافعة أيونية تُخرِج البروتين المطلوب الى خارج الخلية يزيد المعقد الجديد FliHIJ من كفاءة نظام الإفراز بشكل واضح جداً وعملي، وهو ما سهّل اكتمال السوط لاحقاً.

6- نشوء الحلقة C-ring: نشأت الحلقة C-ring من بروتينات FliG, FliM, FliN التي نشأت بدورها من تضاعف بروتينات أخرى سلفية، لتكمل 24 بروتيناً في النظام وهي البروتينات الأساسية الموجودة في كل السياط البكتيرية. أضافت الحلقة C-ring قدرة التحكم في اتجاه الدوران وارتبطت بالبوابة او المسام التي تخرج منها الإفرازات.[30]

5- ارتبط المعقد الناشئ FliP5Q4R1 بنظام ATP Synthase وتحديداً F-type ATP Synthase لمد الإفرازات بالطاقة.

4- تشكل نظام الإفراز الكامل: بعد تشكل كل من FliF, FliQ, FliR, FliP تندمج هذه البروتينات مع الغشاء بالتتابع لتشكب مسام بنيوي بتعقيد FliP5Q4R1، يحاط هذا المركب المعقد بوحدة FlhB وحلقة FlhA تساعية nonameric، يتيح هذا التحول للنظام القدرة الكاملة على افراز مكونات داخلية الى الخارج (مثل نظام الإفراز T3SS).[29] وقد تكون هذه هي النقطة التي تفرع منها كل من السوط البكتيري والT3SS الى انواع بكتيريا مختلفة، لأن نظام الT3SS نفسه قد تطور من نظام أصلي لإفراز المكونات الداخلية الى الخارج والذي تطور لاحقاً ليصبح virulence factors. وهذه هي النقطة المشتركة المثالية بين كل من السوط والT3SS.

3- نشوء الحلقة MS: تطورت حلقة MS-ring والتي تتكون من تكرارات بروتين FliF لتستخدم كل من الحلقة C-ring وATPase في السيتوبلازم لتشكل مركب معقد قادر على تصدير بروتينات الخطاف الى الخارج عبر المسام المركزية.[27] بروتين FliF نفسه تطور من دمج وتوظيف بروتينات غشائية قديمة مثل SctJ وSpoIIIAG.[28]

2- تكون نفق بروتيني: تكون نفق بروتيني عبر الغشاء الداخلي حيث تجمعت البروتينات (التي ستكون لاحقاً كل من الخطاف والخيط) من الداخل الى الخارج، فتكون اقدم البروتينات هي الأقرب لغشاء السيتوبلازم حتى الأحدث التي تكون هي الأبعد عنه، متشكلة عبر الغشاء الداخلي ثم ممتدة الى الخارج في شكل خطاف وخيط.[25] البروتينات التي تجمعت لتشكل النفق الأولي هي بروتينات غشائية صغيرة وهي FliR, FliQ, FliP وFlhB، والتي تطورت اصلاً من virulence factors موجودة في بكتيريا أخرى من بروتينات Spa24, Spa9, Spa29 وSpa40 على الترتيب، ما يعني ان هناك عائلة بروتينية سلفية كبرى تطورت منها تراكيب الغشاء الخلوي.[26]