نقشه ژنتیكی پرواز: پستانداران چگونه تكامل یافتند تا در هوا شناور بمانند؟

نقشه ژنتیكی پرواز: پستانداران چگونه تكامل یافتند تا در هوا شناور بمانند؟علوم پایه و مهندسیعلمیپنج‌شنبه ۱۳ اردیبهشت ۱۴۰۳ - ۱۸:۴۰مطالعه 3 دقیقهغزل امیریتبلیغاتتبلیغاتتبلیغاتمحققان در مطالعه‌ای جدید، با بررسی بال‌پوست كیسه‌داران و شناسایی ژنی حیاتی، راز ظهور توانایی پرواز در طول تكامل برخی پستانداران را آشكار كرده‌اند .

تبلیغاتمردم برای توصیف امور غیرممكن می‌گویند «وقتی خوك‌ها پرواز می‌كنند». اما حتی اگر بیشتر پستانداران در تمام عمرشان به‌طور كامل روی زمین زندگی كرده باشند، توانایی پرواز بارها و بارها در طول تكامل پستانداران، در گونه‌هایی از خفاش‌ها گرفته تا سنجاب‌های پرنده، تكامل یافته است .

اما پستانداران چگونه تكامل یافتند تا پرواز كنند؟ گروهی از محققان به رهبری دانشگاه پرینستون و كالج پزشكی بیلور در آمریكا، در مطالعه‌ای كه به‌تازگی در مجله‌ی نیچر منتشر شده است، اساس ژنومی و تكاملی «بال‌پوست» را توضیح داده‌اند .

بال‌پوست، غشای پوستی نازك و انعطاف‌پذیری است كه فاصله‌ی میان دست و پاهای برخی گونه‌های پستانداران را می‌پوشاند و به آن‌ها امكان می‌دهد در هوا اوج بگیرند.به‌گزارش سای‌تك‌دیلی، دكتر ریكاردو مالارینو، استادیار زیست‌شناسی مولكولی در پرینستون و نویسنده‌ی همكار مطالعه، می‌گوید: «به‌طور دقیق نمی‌دانیم كه از دیدگاه مولكولی و ژنتیكی، چگونه ویژگی‌ها و سازگاری‌های جدید سرچشمه می‌گیرند .

ما می‌خواستیم بررسی كنیم كه چگونه یك نوآوری تكاملی به وجود می‌آید.»گروه محققان برای درك بهتر تكامل بال‌پوست، روی كیسه‌داران متمركز شدند. دلیل انتخاب كیسه‌داران این است كه توانایی شناور ماندن (گلاید كردن) بارها و بارها با تغییرات تشریحی مشابه، در كیسه‌دارانی با رابطه‌ی تنگاتنگ، مانند بادپر شكری دیده شده است .

بادپر شكری كیسه‌داری چنان كوچك است كه در جیب جا می‌شود و به عنوان یك حیوان خانگی عجیب‌و‌غریب، بسیار محبوب است.كپی لینكدرك توانایی گلاید از منظر ژنتیكیمحققان كالج بیلور با توالی‌یابی ژنوم ۱۵ گونه از كیسه‌داران، توالی‌های دی‌ان‌ای را در هر دو گونه‌های پروازی و بستگان غیرپروازی آن‌ها، تعیین كردند .

مقایسه‌ی توالی‌ها، تكامل سریع‌تری را در نزدیكی ژنی به نام Emx2 آشكار كرد.ژن Emx2 با استفاده از نقشه‌ای ژنتیكی كه در همه‌ی پستانداران وجود دارد، بال‌پوست را به وجود آورده استدكتر ارز لیبرمن آیدن، استاد ژنتیك مولكولی و انسانی در بیلور و نویسنده‌ی همكار مطالعه، می‌گوید: «جالب اینجاست كه به نظر نمی‌رسد توالی ژن در جایی رخ داده باشد كه مرتبط‌ترین تغییرات در آن به وجود می‌آید .

در عوض، تغییرات كلیدی در توالی‌های دی‌ان‌ای كوتاهی به نام «افزاینده‌ها» رخ می‌دهد كه در نزدیكی ژنوم قرار دارند. افزاینده‌های در‌حال تغییر، نحوه و مكان فعالیت ژن Emx2 را در بدن تغییر می‌دهند و باعث تكامل پرواز می‌شوند .

»كپی لینكساز‌و‌كار‌های تكاملی و رویكردهای تجربیخورخه مورنو، دانشجوی تحصیلات تكمیلی در آزمایشگاه مالارینو و نویسنده‌ی اول مطالعه، می‌گوید درك تغییرات اساسی كه در سطح ژنومیك رخ می‌دهد تا این‌گونه صفات همگرا را ظاهر كند، دارای اهمیت است .

زیرا می‌تواند به ما بگوید كه آیا تكامل، مسیر كمترین مقاومت را هدف قرار داده است یا خیر. نتیجه یكسان است، اما مسیرهای متفاوتی برای رسیدن به آن وجود دارد.بیشتر بخوانیدبلندپروازترین پرنده دنیا كدام پرنده است؟5 روز پیشمطالعه '2ربات دایناسور راز تكامل بال‌های پرندگان را آشكار می‌كند20 بهمن 02مطالعه '4محققان در مرحله‌ی بعدی، قصد داشتند كه ایده‌ها را آزمایش كنند .

آن‌ها برای انجام این كار، از منحصربه‌فردترین ویژگی كیسه‌داران، یعنی كیسه‌ی آن‌ها استفاده كردند.دكتر الگا دودچنكو، استادیار ژنتیك مولكولی و انسانی در بیلور و نویسنده‌ی همكار مقاله، می‌گوید بچه كانگوروهای كیسه‌دار، در مراحل رشد بسیار زودتری نسبت به پستانداران معمولی متولد می‌شوند .

به جای اینكه رشد در شكم مادر ادامه یابد، آن‌ها به داخل كیسه‌ی او می‌خزند و تا زمانی كه آماده شوند تا مستقل از مادر به زندگی ادامه بدهند، همان‌جا می‌مانند. این حقیقت كه آن‌ها دقیقاً در كیسه قرار می‌گیرند، مطالعه‌ی چگونگی تأثیر ژن‌های فردی مانند Emx2 بر رشد كیسه‌داران را بسیار آسان‌تر می‌كند .

محققان نشان دادند كه ژن Emx2، با استفاده از نقشه‌ای ژنتیكی كه احتمالاً در همه‌ی پستانداران وجود دارد، بال‌پوست كیسه‌داران را به وجود آورده است. به عنوان مثال، ژن Emx2 در پوست هر دو طرف بدن موش‌ها و بادپرهای شكری فعال است، اما در بادپر شكری، برای مدت طولانی‌تری بیان شده است .

دودچنكو خاطرنشان می‌كند: «با اصلاح افزاینده‌های حیاتی ژن Emx2، گونه‌ها یكی پس از دیگری از این برنامه‌ی جهانی بهره برده‌اند تا توانایی شناور ماندن در هوا را به‌دست آورند.» این خبر برای خوك‌هایی كه امید دارند روزی به آسمان برسند، بسیار دلگرم‌كننده است .