علم الجينوم البيئي

يُعدّ علم جينوم المناظر الطبيعية أحد الاستراتيجيات العديدة المُستخدمة لتحديد العلاقات بين العوامل البيئية والتكيف الجيني للكائنات الحية استجابةً لهذه العوامل، مثل المناخ والتربة. ^{[ 1 ]} يجمع علم جينوم المناظر الطبيعية بين جوانب من علم بيئة المناظر الطبيعية ، وعلم الوراثة السكانية ، وعلم وراثة المناظر الطبيعية . ويتناول الأخير كيفية تأثير خصائص المناظر الطبيعية على بنية التجمعات السكانية وتدفق الجينات للكائنات الحية عبر الزمان والمكان. ويختلف مجال علم جينوم المناظر الطبيعية عن علم وراثة المناظر الطبيعية في أنه لا يركز على العمليات الجينية المحايدة، بل يأخذ في الاعتبار، بالإضافة إلى العمليات المحايدة مثل الانحراف الوراثي وتدفق الجينات، العمليات التكيفية بشكل صريح، أي دور الانتقاء الطبيعي . ^{[ 2 ]}

يستخدم علم جينوم السكان اختبارات القيم الشاذة لتحديد التباين الجيني، والتي تعتمد على تحديد التباين الجيني العالي في التجمعات السكانية. ^{[ 1 ]} مع ذلك، يمكن الكشف عن أشكال أكثر دقة من التباين الجيني في علم جينوم البيئة. إضافةً إلى ذلك، لا تهدف اختبارات القيم الشاذة إلى تحديد ضغوط الانتقاء من البيئة المحلية التي تسببت في التباين الجيني، ولا تُسهّل هذه العملية. ^{[ 1 ]} على النقيض من ذلك، يهدف علم جينوم البيئة إلى تحديد التغيرات في الجينوم الناتجة مباشرةً عن العوامل البيئية المحلية.

يُعدّ علم جينوم المناظر الطبيعية مجالًا حديثًا نسبيًا، وقد أُتيح بفضل التطورات التكنولوجية الحديثة في رسم الخرائط الجينية. علم الجينوم هو دراسة الجينوم، أي مجموعة جميع الجينات في كائن حي واحد. يستخدم علم جينوم المناظر الطبيعية تقنية قادرة على رصد ما بين 5 إلى 20 علامة جينية في وقت واحد، ^{[ 3 ]} بينما تطورت التكنولوجيا بحيث أصبحت قادرة الآن على رسم خريطة جينوم كامل، بما في ذلك أنواع إضافية من العلامات الجينية. يحلل علم جينوم المناظر الطبيعية العلامات التكيفية، بينما يحلل علم جينوم المناظر الطبيعية العلامات المحايدة فقط. ^{[ 3 ]} بدأ مجال علم الجينوم بالنمو في سبعينيات القرن الماضي عندما اكتشف إيه إم ماكسام و دبليو جيلبرت تقنية جديدة، ^{[ 4 ]} واستمر في التقدم مع مشروع الجينوم البشري الذي حظي باعتراف واسع . كان تطبيق التكنولوجيا والاستراتيجيات المستخدمة في علم الجينوم على علم جينوم المناظر الطبيعية هو ما أدى إلى نشأة مجال علم جينوم المناظر الطبيعية. ^{[ 3 ]}

يستفيد علم جينوميات المناظر الطبيعية من عدة مجالات دراسية. يُستخدم تحليل الارتباط البيئي لربط العمليات التكيفية والمؤشرات الجينية بالعوامل البيئية المحلية. ^{[ 5 ]} ويتم ذلك غالبًا باختيار عامل بيئي واحد، مثل ملوحة المياه أو الارتفاع. ثم تُقارن البيانات المتصلة لهذا العامل مع بيانات التعدد الشكلي الجيني لكائن حي يعيش في نفس الزمان والمكان، ويمكن بعد ذلك إجراء تحليل البيانات للكشف عن الارتباطات المحتملة. ^{[ 1 ]}

يُعد تسلسل الجينات ضروريًا أيضًا لتحديد المؤشرات الجينية التي سيتم دراستها بالارتباط مع العوامل البيئية.

أتاح علم جينوم المناظر الطبيعية فرصةً لدراسة الآثار المحتملة لتغير المناخ بناءً على كيفية استجابة الكائنات الحية لتغيرات درجات الحرارة والمناخ. فعلى سبيل المثال، درس الباحثون عدة مجموعات من أشجار العرعر الأسود، ووجدوا من خلال علم جينوم المناظر الطبيعية أنها شديدة التكيف مع تغيرات درجات الحرارة وخطوط العرض. ^{[ 6 ]} ولهذا الأمر دلالات مهمة، إذ يمكن أن يساعد الباحثين على التنبؤ بكيفية تفاعل العرعر الأسود مع تغير المناخ في المستقبل. ^{[ 6 ]} وبالتزامن مع الأبحاث التكميلية حول الدور البيئي للعرعر الأسود، يُمكن أيضًا التنبؤ بكيفية تغير البيئة المحيطة بمجموعات العرعر الأسود.