رد انسان از 600 میلیون سال پیش زده شد! - هاست لینوکس

به گزارش هاست لینوکس، بر اساس یک مطالعه تازه، بسیاری از بی مهرگان دریایی امروزی، از جمله اسفنج ها و چتر دریایی، کروموزوم هایی با همان ساختار باستانی دارند که بیش از 600 میلیون سال پیش از اجداد اولیه خود به ارث برده بودند. این یافته شگفت انگیز نشان از وجود تکامل محافظه کارانه دارد که می تواند یک پیوند کلیدی بین موجودات زنده امروزی، از جمله انسان ها، با اجداد بسیار دورشان فراهم می نماید.

به گزارش هاست لینوکس، نویسنده ارشد این مطالعه، دانیل رخسار، رئیس مارتللا فوسکت براون در گروه زیست شناسی مولکولی و سلولی دانشگاه کالیفرنیا برکلی، گفت: این دستاورد نو بر این نکته تأکید می نماید که حتی در چیزی به میزان کروموزوم ها، حیوانات مختلف شبیه یکدیگر هستند. این یکی از دلایلی مهمی است که ما می توانیم با مطالعه موجوداتی مانند مگس های میوه، کرم های نماتد، چتر دریایی و دیگر جانداران مشابه، در خصوص زیست شناسی انسان اطلاعات بیشتری بدست بیاوریم.

تجزیه و تحلیل نو پیش بینی می نماید که اولین حیوانات چند سلولی، ژن های خود را در 29 جفت واحد کروموزومی باستانی حمل می کردند. از آنجایی که اولین حیوانات در اقیانوس ها پدید آمدند و به بی مهرگان مختلف، از اسفنج گرفته تا کرم تا انسان تکامل یافتند، بسیاری از این کروموزوم ها برای نیم میلیارد سال دست نخورده به جای مانده اند. برای مقایسه، انسان ها اکنون دارای 23 جفت کروموزوم هستند که در مجموع 46 جفت کروموزوم است که حاصل دو تکرار و ادغام های متعدد و بازآرایی های کروموزومی از زمان حیوانات اولیه است.

این مطالعه که به وسیله دنیل رخسار و اولگ سیماکوف از دانشگاه وین در اتریش انجام شد، اولین موردی است که موقعیت کروموزومی ژن های موجود در حیوانات مختلف مانند اسفنج، چتر دریایی، گوش ماهی و سایر بی مهرگان آبزی را با هم مقایسه می نماید و تغییرات استنباط شده و نادر در سازمان کروموزوم آن ها را مورد مطالعه قرار می دهد. اگرچه این نوع تجزیه و تحلیل برای مگس های میوه و بسیاری از مهره داران از جمله انسان اجرا شده است، اما اخیراً ژنوم در مقیاس کروموزومی برای بی مهرگان مختلف نیز معین شده است.

تکامل محافظه کارانه

با استفاده از تکنیک های پیشرفته تر برای شناسایی اینکه کدام ژن ها در هنگام جمع شدن کروموزوم به یکدیگر نزدیک هستند، دانشمندان در چند سال گذشته آغاز به تخصیص ژن ها به کروموزوم ها در چندین بی مهره از جمله؛ نیزه فلوریدا (یک نوع موجود دریایی کف مانند که به نام آمفیوکسوس نیز شناخته می گردد)، ماهی گوش، اسفنج آب شیرین و چتر دریایی آتشین، کردند. رخسار، سیماکوف و تیم آن ها این مجموعه را با معین توالی های کروموزومی حیوان پنجم، یعنی هیدرا Hydra vulgaris که نوع دیگری از cnidarian است، توسعه دادند.

رخسار می گوید: آنچه ما پیدا کردیم قابل توجه است؛ اگر این پنج گونه را با یکدیگر مقایسه کنید، متوجه می شوید که حفاظت گسترده ای وجود دارد. در بسیاری از موارد، کروموزوم های کامل یا قطعات بزرگ کروموزوم در کنار هم مانده اند. یک کروموزوم کامل در یک اسفنج ممکن است با کروموزوم یک چتر دریایی مطابقت داشته باشد. آن ها دقیقاً به یک شکل سازماندهی نشده اند، اما در این مقیاس های طولانی مدت، یک کروموزوم مانند کیسه ای از ژن ها رفتار می نماید که یکپارچگی خود را از ابتدای پیدایش حیوان در دوران پیش از کامبرین حفظ نموده است.

هنگامی که محققان در نمونه بی مهرگان خود کشف کردند که ژن ها تمایل دارند در یک کروموزوم با هم باقی بمانند، چیزی که با عنوان synteny به معنای روی یک رشته نامیده می گردد. بر همین اساس آن ها پیش بینی کردند که همین امر باید در خصوص سایر بی مهرگان از جمله خارپشت دریایی و انواع کرم ها و نرم تنان نیز صادق باشد. هنگامی که آن ها به کروموزوم های این موجودات نگاه کردند، به حفاظت مشابهی از DNA در سراسر کروموزوم ها پی بردند. به نظر می رسید که همه به همان 29 جفت کروموزومی که در اجداد اولیه حیوانات وجود داشتند، بازمی گردند.

این دستاورد برای انسان و سایر مهره داران چه معنایی دارد؟

چان زاکربرگ بیولوژیست و عضو موسسه ژنوم مشترک در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، گفت: اگر آمفیوکسوس را با گوش ماهی و سپس نمایندگان بسیاری از مهره داران مختلف مقایسه کنید، می بینید که 18 گروه مختلف از ژن ها وجود دارد که به نظر می رسد همواره به هم می چسبند. آن ها همواره با هم بر روی یک قطعه DNA حرکت می نمایند، و بنابراین ساده ترین تفسیر این است که 18 کروموزوم در جد پیش مهره داران وجود داشته است.

رخسار و تیمش مدت هاست باور داشتند که کروموزوم ها بیش از آنچه که قبلاً تصور می شد، حفظ می شوند. در طول 20 سال گذشته، او و گروهش توالی یابی و ژنوم های حیوانات مختلف، از جمله سرپیچ دریایی، پلاکوزوآر، گونه های مختلفی از اسفنج، شقایق دریایی، اختاپوس، کرم بلوط، زالو، لیمپت و کرم چندشاهی را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده اند. اگرچه ژنوم های اولیه اغلب تکه تکه شده بودند، با این وجود نشانه هایی از وجود گروه های ژنی حفاظت شده باستانی وجود داشت که در حیوانات مختلف به هم مرتبط بودند. اکنون فن آوری های نوتر که امکان معین کل کروموزوم ها را فراهم می نماید، این فرضیه های اولیه را تایید نموده است.

این واقعیت که ژن های بی مهرگان مختلف به رغم صد ها میلیون سال تکامل مستقل، به طور شگفت انگیزی هنوز هم در کنار هم قرار می گیرند، می تواند نشان دهد که پرش ژن ها در میان کروموزوم ها بسیار سخت تر از آن چیزی است که دانشمندان از مطالعات خود بر روی مهره داران فرض می کردند. ممکن است دلایل ناشناخته ای وجود داشته باشد که چرا مجموعه هایی از ژن ها اینگونه کنار هم باقی می مانند. یکی از نمونه های معروف، ژن های Hox است که معین می نماید کدام بخش جنین حیوان سر را تشکیل می دهد و کدام دم. این ژن ها همه در یک کروموزوم و در بیشتر بی مهرگان جمع شده اند و این خوشه بندی برای استقرار آن ها در طول تکامل مهم است. رخسار گفت: خوشه بندی عملکردی این ژن ها ممکن است یک استثنا باشد، با این حال، هنوز هیچ مدرکی مبنی بر اینکه خوشه های یافت شده در مطالعه اخیر از نظر عملکردی مرتبط هستند، وجود ندارد.

به نظر می رسد این حفظ کروموزوم ها در خصوص بی مهرگان متوقف شده، زیرا در اوایل تکامل مهره داران، کل ژنوم دو بار در دودمان منتهی به مهره داران آرواره دار تکرار شد، گروهی که شامل پستانداران، پرندگان، خزندگان، دوزیستان و بیشتر ماهی ها می گردد. در طول این تکرار های بزرگ، یک سری از سازماندهی مجدد کروموزومی، ژنوم اولین مهره داران آرواره دار را شکل داد که در نهایت باعث پیدایش انسان شد. رخسار و همکارانش با ردیابی گروه هایی از ژن ها در حین حرکت از کروموزوم به کروموزوم دیگر با تکامل اولین مهره داران، توانستند از تقسیم مهره دار-بی مهرگان عبور نموده و اولین کروموزوم های جانوری را با مهره داران معاصر متصل نمایند. نتیجه این بود که اکنون ما می توانیم رد انسان را از 600 میلیون سال قبل نیز بزنیم.

یکی از چیز های جالب این است که وقتی این پروتوکروموزوم های باستانی را استنتاج کنیم و آن ها را روی درخت زندگی سازماندهی کنیم، می توانیم پیش بینی های نوی را نیز انجام دهیم. در واقع، بر خلاف فیزیک یا شیمی، ما معمولاً نمی توانیم چنین پیش بینی هایی را در زیست شناسی انجام دهیم، اما اکنون و به لطف این یافته، به یک معنا چنین چیزی دست یافتنی است، زیرا اکنون اطلاعاتی در خصوص تقریباً همه ژنوم های حیوانات داریم.

منبع: scitechdaily

ترجمه: مصطفی جرفی-هاست لینوکس