قورباغه‌ آفریقایی: پیچیدگی جدید در تفکیک جنسی کشف شد!

تنوع غیرمنتظره در فرآیندهای ژنتیکی قورباغه‌های کلاو دار آفریقایی

محققان دانشگاه مک‌مستر تنوع غیرمنتظره‌ای در فرآیندهای ژنتیکی تعیین جنسیت قورباغه‌های کلاو دار آفریقایی کشف کرده‌اند. این کشف مهم در میان قورباغه‌هایی که یکی از پرمطالعه‌ترین دوزیستان جهان هستند، صورت گرفته است. یک تحلیل ژنومی نشان داده است که در ۱۱ گونه از این قورباغه‌ها، در مجموع هشت کروموزوم جنسی مختلف وجود دارد. بسیاری یا همه این کروموزوم‌ها ممکن است شامل ژن‌های منحصر به فرد و تازه تکامل‌یافته‌ای باشند که باعث تمایز جنسی نر یا ماده می‌شوند. پیش از این، محققان تنها از وجود سه کروموزوم جنسی مختلف در این قورباغه‌ها آگاه بودند.

بن اوانز، استاد گروه زیست‌شناسی و نویسنده اصلی مطالعه‌ای جدید در نشریه زیست‌شناسی مولکولی و تکامل، می‌گوید: “در این قورباغه‌ها، ما تنوع فوق‌العاده‌ای حتی در میان گونه‌های نزدیک به هم کشف کرده‌ایم که به ما این امکان را می‌دهد که بررسی کنیم چگونه مسائلی مانند تعیین جنسیت به سرعت تکامل می‌یابند.” اوانز این تحقیق را با همکارانی از جمهوری چک، فرانسه، ایالات متحده و آفریقای جنوبی انجام داده است.

قورباغه‌های کلاو دار آفریقایی به عنوان یک مدل ارگانیسم برای تحقیقات بیولوژیکی استفاده می‌شوند، زیرا رابطه تکاملی نزدیکی با انسان‌ها دارند و توسعه اولیه آنها به صورت خارجی انجام می‌شود، که این امر مشاهده و دستکاری فرآیندهای بنیادی را تسهیل می‌کند. این قورباغه‌ها در آفریقای زیر صحرایی یافت می‌شوند و در آب‌های آرام یا راکد زندگی می‌کنند. آنها به خاطر بدن‌های صاف، اندام‌های صوتی که می‌توانند زیر آب صدا تولید کنند و ناخن‌هایی که در سه انگشت اول پاهای عقبی دارند و برای پاره کردن غذا استفاده می‌کنند، شناخته شده‌اند.

تحقیقات جدید درباره کروموزوم‌های جنسی در قورباغه‌ها

در این مطالعه، پژوهشگران مکان‌های جدید کروموزوم‌های جنسی را شناسایی کردند که این موضوع باعث شگفتی آن‌ها شد. نظریه‌های موجود نشان می‌دادند که ژن‌های تعیین‌کننده جنس معمولاً در نواحی از ژنوم که نرخ پایین‌تری از بازترکیب وجود دارد، شکل می‌گیرند. بازترکیب به تبادل مواد ژنتیکی در هر والد اشاره دارد که ترکیب‌های جدیدی از ویژگی‌ها را در نسل‌های بعدی ایجاد می‌کند. اما در این مطالعه، آن‌ها دریافتند که این ژن‌های تازه تکامل‌یافته تقریباً به‌طور جهانی در نواحی با نرخ بالای بازترکیب قرار دارند. این یافته‌ها سوالاتی را درباره چگونگی و چرایی تکامل پایه‌های ژنتیکی ویژگی‌های بیولوژیکی بسیار مهم، مانند تمایز جنسی، به‌وجود می‌آورد و همچنین نحوه ظهور ژن‌ها و عملکردهای ژنتیکی جدید را مورد بررسی قرار می‌دهد.

اوونز توضیح می‌دهد: “اگر همین آزمایش‌ها را در گروه‌های قدیمی‌تری مانند بیشتر پستانداران یا تمام پرندگان انجام دهید، متوجه می‌شوید که کروموزوم‌های جنسی آن‌ها همگی یکسان هستند.” او ادامه می‌دهد: “اما این گروه از قورباغه‌ها – در تضاد شدید – تنوع فوق‌العاده‌ای دارند.” او می‌گوید: “بسیار محتمل است که ژن‌های جدید بارها در این قورباغه‌ها به‌وجود آمده‌اند تا تمایز جنسی را تنظیم کنند و به‌عنوان یک کلید روشن-خاموش یا کلید نر-ماده در بالای زنجیره توسعه عمل کنند.”

در سال ۲۰۱۵، اوونز – که بیش از دو دهه به مطالعه قورباغه‌های آفریقایی پرداخته است – رهبری تیمی را بر عهده داشت که شش گونه جدید را کشف کرده و یکی دیگر را به فهرست گونه‌های شناخته‌شده اضافه کرد. این کار اطلاعات بنیادی را برای تحقیقات بعدی، از جمله مطالعه جدید، فراهم کرد.