کاوشی شگفت‌انگیز: رمزگشایی ژن لاک‌پشت‌ها در تکامل آب‌پرده‌داران

تحقیقات جدید درباره ساختار ژنوم لاک‌پشت‌های گردن‌پنهان

دانشمندان دانشگاه UAB و دانشگاه ایالت آیووا موفق به تولید مجموعه‌های ژنومی از دو گونه لاک‌پشت گردن‌پنهان شده‌اند که تا کنون منتشر نشده بودند. نتایج این تحقیق، که ساختار سه‌بعدی جدیدی از ژنوم را در گروه فیلوژنتیکی خزندگان، پرندگان و پستانداران نشان می‌دهد، به توسعه استراتژی‌های مؤثرتر حفاظت از لاک‌پشت‌ها و مطالعه تکامل ژنوم و سازمان‌دهی کروموزومی مهره‌داران کمک خواهد کرد.

این مطالعه به رهبری محققان آورا رویز-هررا (UAB) و نیکول والنزولا (دانشگاه ایالت آیووا) انجام شده و با مشارکت پژوهشگران مؤسسه زیست‌شناسی تکاملی (CSIC-UPF) و کالج ارلهم صورت گرفته است. این تحقیق که در نشریه Genome Research منتشر شده، نقش مهم کروماتین، که ساختار سه‌بعدی است که ماده ژنتیکی درون هسته سلول در آن تا می‌شود و بسته‌بندی می‌شود، را در تنظیم عملکرد ژن و تأثیر آن بر تکامل و گونه‌زایی مورد تأکید قرار می‌دهد.

محققان با ترکیب تکنیک‌های توالی‌یابی و بیان ژن، مجموعه‌های جدیدی (بدون مدل مرجع قبلی) از ژنوم کامل دو گونه لاک‌پشت کریپتودیران، که به طور معمول به آن‌ها لاک‌پشت‌های گردن‌کوتاه گفته می‌شود، تولید کردند. این دو لاک‌پشت نمایانگر دو خط‌نسلی هستند که در آن‌ها کروموزوم‌های جنسی به طور مستقل تکامل یافته‌اند: یکی با کروموزوم‌های XX/XY، که نوع آن در انسان‌ها و سایر پستانداران وجود دارد، و دیگری با کروموزوم‌های ZZ/ZW که در پرندگان و پروانه‌ها مشاهده می‌شود.

علاوه بر این، پژوهشگران یک شکل جدید از کروماتین سه‌بعدی را در هر دو خط‌نسل شناسایی کردند: فراتر از رویدادهای ادغام/تفکیک در ژنوم‌های خطی، آن‌ها یک الگوی تا شدن کروموزومی را شناسایی کردند که امکان تعاملات مرکز کروموزومی و تلومر را فراهم می‌کند. این کشفیات سرنخ‌های جدیدی درباره ساختار کروماتین سه‌بعدی در آمینیوت‌ها، گروه فیلوژنتیکی که خزندگان، پرندگان و پستانداران در آن قرار دارند، ارائه می‌دهد.

تحقیقات جدید در مورد ژنوم لاک‌پشت‌ها و تأثیر آن بر علم زیست‌شناسی

نیکول والنزولا، پژوهشگر در دپارتمان بوم‌شناسی، تکامل و زیست‌شناسی ارگانیسم‌ها در دانشگاه ایالت آیووا، می‌گوید: “ما پیشنهاد می‌کنیم که الگوی متفاوتی که در لاک‌پشت‌ها مشاهده شده، از یک حالت نیا آمینیوت موجود ناشی می‌شود که با پیکربندی هسته‌ای مشخص شده و ارتباطات گسترده‌ای بین کروموزوم‌های آن وجود دارد. این ارتباطات در طول بازآرایی خطی ژنوم در لاک‌پشت‌ها و سایر مهره‌داران حفظ شده است.” او همچنین تأکید می‌کند: “این یافته‌ها دانش ما را درباره تکامل کروموزوم‌های جنسی گسترش می‌دهد و پایه‌ای محکم برای تحقیقات آینده در زمینه تکامل ژنوم و سازماندهی کروموزوم‌ها در مهره‌داران فراهم می‌کند.”

مدل کلیدی برای تحقیقات علمی

پژوهشگران در این مقاله اشاره می‌کنند که مطالعه ژنوم لاک‌پشت‌ها اطلاعات حیاتی را فراهم می‌کند که می‌تواند درک ما از زیست‌شناسی و تکامل را متحول کند. با توجه به طول عمر و مقاومت آن‌ها در برابر بیماری‌ها، لاک‌پشت‌ها مدل منحصر به فردی برای مطالعات علمی از بیومدیکین تا حفاظت از گونه‌ها ارائه می‌دهند. رمزگشایی از ژنوم آن‌ها می‌تواند به شناسایی ژن‌های مسئول این ویژگی‌ها کمک کند و به پیشرفت پزشکی انسانی، به ویژه در زمینه‌های پیری و مقاومت در برابر بیماری‌ها، یاری رساند.

علاوه بر این، ژنوم لاک‌پشت‌ها پنجره‌ای منحصر به فرد به سوی تکامل ارائه می‌دهد: این گونه‌های خزنده بیش از ۲۵۰ میلیون سال وجود داشته‌اند و در طول رویدادهای انقراض جمعی زنده مانده و به محیط‌های متنوعی سازگار شده‌اند. مطالعه DNA آن‌ها به درک بهتر مکانیسم‌های سازگاری و بقای آن‌ها کمک می‌کند که برای حفاظت از خود لاک‌پشت‌ها و سایر گونه‌ها حیاتی است.

اولین مجموعه‌های ژنوم لاک‌پشت‌ها بیش از یک دهه پیش منتشر شد. از آن زمان، دوازده مجموعه ژنوم از خانواده لاک‌پشت‌ها گزارش شده است که نه مورد از آن‌ها توالی ژنیشان شناسایی شده است. آروئرا رویز-هررا نتیجه‌گیری می‌کند: “مجموعه‌های جدید تولید شده اکنون به این فهرست اضافه شده و اهمیت منابع ژنومی با کیفیت بالا را برای پیشرفت زیست‌شناسی تکاملی و توسعه‌ای نشان می‌دهد.”