در رفتن بر اساس یک مطالعه جدید، بسیاری از بی مهرگان دریایی مدرن، از جمله اسفنج ها و چتر دریایی، کروموزوم هایی با همان ساختار باستانی دارند که 600 میلیون سال قبل از اجداد اولیه خود به ارث برده بودند. این کشف شگفت انگیز به وجود یک “تکامل محافظه کارانه” اشاره می کند که می تواند پیوندی کلیدی بین موجودات زنده مدرن، از جمله انسان، و اجداد دور آنها ایجاد کند.
به گفته فرارو، دانیل روسر، نویسنده اصلی این مطالعه، مارتیلا فوسکت براون، رئیس بخش زیست شناسی مولکولی و سلولی در دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس، گفت. این دلیل مهمی است که چرا ما می‌توانیم با مطالعه مگس‌های میوه، حشرات نماتد، چتر دریایی و سایر موجودات مشابه، درباره زیست‌شناسی انسان اطلاعات بیشتری کسب کنیم.»
تجزیه و تحلیل جدید پیش بینی می کند که اولین حیوانات چند سلولی ژن های خود را بر روی 29 جفت واحد کروموزوم باستانی حمل می کردند. بسیاری از این کروموزوم ها برای نیم میلیارد سال زنده مانده اند، قبل از اینکه حیوانات برای اولین بار در اقیانوس ها تکامل یافته و به اشکال غیرکلامی، از اسفنج گرفته تا حشرات و انسان تبدیل شوند. برای مقایسه، انسان در حال حاضر دارای 23 جفت کروموزوم و در مجموع 46 جفت کروموزوم است که حاصل دو کپی از زمان اولیه حیوانات و ادغام های متعدد و بازآرایی کروموزوم ها است.
این مطالعه توسط Daniel Roxar و Oleg Smakov از دانشگاه وین، اتریش، برای اولین بار موقعیت های کروموزومی ژن ها را در حیوانات مختلف مانند اسفنج، چتر دریایی، گوش ماهی و سایر انگل های آبزی مقایسه می کند. کروموزوم ها به ندرت آنها را در سازمان مطالعه می کنند. اگرچه این نوع تجزیه و تحلیل بر روی بسیاری از مهره داران از جمله مگس میوه و انسان انجام شده است، ژنوم اخیراً برای بی مهرگان مختلف در مقیاس کروموزومی شناسایی شده است.
تکامل محافظه کارانه
دانشمندان با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته‌تر برای شناسایی اینکه کدام ژن‌ها در زمان کنار هم قرار گرفتن کروموزوم‌ها به یکدیگر نزدیک‌تر هستند، در سال‌های اخیر شروع به اختصاص ژن‌ها به کروموزوم‌ها کرده‌اند، از جمله؛ نیزه فلوریدا (نوعی از موجودات دریایی کف مانند که آمفیکسوس نیز نامیده می شود)، گوش ماهی، اسفنج های آب شیرین و چتر دریایی سوزان. رخسار، سیماکوف و تیم آنها با شناسایی توالی کروموزومی پنجمین حیوان، Hydra vulgaris، گونه دیگری از cnidarian، این مجموعه را گسترش دادند.
“آنچه ما پیدا کردیم قابل توجه است. اگر این پنج گونه را مقایسه کنید، خواهید دید که طیف وسیعی از محافظت وجود دارد. در بسیاری از موارد، کروموزوم های کامل یا قطعات کروموزوم های بزرگ به هم چسبیده اند یک کروموزوم کامل در یک اسفنج می تواند با کروموزوم مطابقت داشته باشد. از یک چتر دریایی. “آنها دقیقاً به یک شکل سازماندهی نشده اند، اما در این مقیاس های بزرگتر، یک کروموزوم مانند کیسه ای از ژن ها رفتار می کند که در دوران پیش از کامبرین. حیوانات یکپارچگی خود را از ابتدا حفظ کرده اند.”
هنگامی که محققان در نمونه بی مهرگان خود کشف کردند که ژن ها در یک کروموزوم با هم زندگی می کنند، چیزی به نام synteny به معنای “روی یک رشته” است. بر همین اساس، وی پیش بینی کرد که این امر در مورد سایر بی مهرگان از جمله خارپشت دریایی و انواع حشرات و نرم تنان نیز صادق باشد. هنگامی که آنها به کروموزوم های این موجودات نگاه کردند، همان محافظت از DNA را در کروموزوم ها یافتند. به نظر می رسد که همه آنها به همان 29 جفت کروموزوم باز می گردند که در اجداد اولیه حیوانات وجود داشته است.
این موفقیت برای انسان و سایر نخاع چه معنایی دارد؟
چن زاکربرگ، زیست‌شناس در لارنس برکلی ملی و یکی از اعضای مؤسسه ژنوم مشترک، می‌گوید: آنها با هم مناسب به نظر می‌رسند. آزمایشگاه. قوطی کبریت آنها همیشه روی یک قطعه DNA با هم حرکت می کنند، بنابراین ساده ترین توضیح این است که اجداد قبل از این عبارت دارای 18 کروموزوم بوده اند.
رخسار و تیمش مدت‌ها بر این باور بودند که کروموزوم‌ها بیشتر از آنچه قبلا تصور می‌شد دوام می‌آورند. در طول 20 سال گذشته، او و تیمش توالی و ژنوم حیوانات مختلف از جمله فرشتگان دریایی، پلاکوزورها، گونه‌های مختلف اسفنج، شقایق‌های دریایی، اختاپوس، پروانه بلوط، زالو، لنگ و گرده‌افشان را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده‌اند. اگرچه ژنوم های اصلی اغلب پراکنده بودند، نشانه هایی از گروه های ژنی حفظ شده باستانی مرتبط با حیوانات مختلف وجود داشت. فناوری‌های جدیدی که تعیین همه کروموزوم‌ها را ممکن می‌سازد، اکنون این فرضیات اساسی را تأیید کرده‌اند.
این واقعیت که ژن‌های بی‌مهرگان مختلف، علی‌رغم میلیون‌ها سال تکامل مستقل، به‌طور شگفت‌انگیزی با هم سازگار هستند، ممکن است نشان‌دهنده این باشد که جهش ژن‌ها از کروموزوم‌ها بسیار دشوارتر از آن چیزی است که دانشمندان در مطالعه خود روی مهره‌داران مطالعه کرده‌اند. مجموعه‌های ژنی ممکن است دلایل ناشناخته‌ای برای زندگی مشترک داشته باشند. یک مثال شناخته شده ژن Hox است که تعیین می کند کدام قسمت از جنین یک حیوان سر و کدام دم را تشکیل می دهد. همه این ژن ها در اکثر بی مهرگان روی یک کروموزوم منفرد گروه بندی می شوند و این خوشه بندی برای شکل گیری آنها در طول تکامل مهم است. رخسار گفت: خوشه‌بندی عملکردی این ژن‌ها ممکن است یک استثنا باشد، اما تاکنون هیچ مدرکی مبنی بر ارتباط واقعی خوشه‌های یافت شده در تحقیقات اخیر وجود ندارد.
به نظر می رسد که این حفاظت از کروموزوم ها در مورد بی مهرگان از بین رفته است، زیرا در ابتدای عبارت تکامل، کل ژنوم دو بار در اصل و نسب تکرار شد، که منجر به یک عبارت فک افکنده شد، گروهی که شامل پستانداران، پرندگان می شود. خزندگان، دوزیستان و بیشتر ماهی ها. . در طول این کپی های بزرگ، یک سری از بازآرایی های کروموزومی ژنوم اولین عبارت فک را تشکیل داد که در نهایت باعث تولد انسان شد. رخسار و همکاران با ردیابی گروه‌هایی از ژن‌ها هنگام حرکت از کروموزوم به کروموزوم دیگر با تکامل جمله اول. موفق به غلبه بر تقسیم مهره داران و بی مهرگان و پیوند کروموزوم های اولین حیوانات به مهره داران معاصر شد. نتیجه این است که اکنون می‌توانیم انسان‌ها را 600 میلیون سال پیش ردیابی کنیم.
جالب اینجاست که وقتی این پروتوکروموزوم های باستانی را تخمین می زنیم و آنها را روی “درخت زندگی” مرتب می کنیم، می توانیم پیش بینی های جدیدی نیز انجام دهیم. در واقع، برخلاف فیزیک یا شیمی، ما معمولاً نمی‌توانیم چنین پیش‌بینی‌هایی را در زیست‌شناسی انجام دهیم، اما اکنون، به لطف این کشف، به یک معنا قابل دستیابی است، زیرا ما اکنون اطلاعاتی در مورد تقریباً تمام ژنوم حیوانات داریم.
منبع: scitechdaily
ترجمه: مصطفی جرفی-فرارو
