تیمی از دانشمندان موفق به رمزگشایی کد ژنتیکی یک پروانه نادر معروف به پروانه آبی اطلس شدهاند و نشان دادهاند که این پروانه رکورد تعداد کروموزومهای جهان را در بین موجودات چند سلولی دارد.
به گزارش جماران به نقل از مجله علمی: این حشره کوچک که در کوههای مراکش و شمال شرقی الجزایر زندگی میکند، در مقایسه با خویشاوندانش که تنها ۲۳ یا ۲۴ جفت کروموزوم دارند، ۲۲۹ جفت کروموزوم دارد.
رمزگشایی کد ژنتیکی به معنای خواندن دستورالعملهای نوشته شده در DNA و تبدیل آنها به محصولاتی است که در داخل سلول عمل میکنند، اغلب پروتئینها.
این فرآیند با رونویسی ژن از DNA به یک مولکول واسطه به نام RNA پیامرسان آغاز میشود. سپس این مولکول در داخل کارخانههای سلول، به نام ریبوزومها، به زنجیرهای از اسیدهای آمینه ترجمه میشود که پروتئینها از آنها ساخته میشوند.
پروتئینها عملکردها و ویژگیهای یک سلول را تعیین میکنند، از رنگ چشم و شکل مو گرفته تا فرآیندهای بیولوژیکی پیچیده.
این مطالعه که در مجله Current Biology منتشر شده است، توسط محققانی از موسسه سنگر در بریتانیا و موسسه زیستشناسی تکاملی در اسپانیا انجام شده است. این اولین نقشه کامل ژنوم این پروانه نادر است.
باور غالب در زیستشناسی تکاملی این بود که موجودات زنده با چنین تعداد زیادی کروموزوم، با تکثیر چندین باره کل مجموعه کروموزومهای خود، یعنی از طریق کپیهای متوالی از مواد ژنتیکی، به این حالت دست یافتهاند. با این حال، این مطالعه نشان داد که حقیقت کاملاً متفاوت است.
مکانهای قطعهبندی
مشخص شد که این تعداد عظیم کروموزومها از طریق تکثیر به وجود نیامدهاند، بلکه از طریق یک فرآیند قطعهبندی تدریجی ایجاد شدهاند. کروموزومهای بزرگ در طول یک دوره تقریباً 3 میلیون ساله به واحدهای کوچکتر تقسیم شدهاند، که از نظر تکاملی دوره نسبتاً کوتاهی است.
دانشمندان این موضوع را با این جمله توضیح دادند که مکانهای قطعهبندی در مناطقی از DNA که کمتر فشرده شدهاند، رخ دادهاند و به ماده ژنتیکی اجازه میدهند بدون از دست دادن قابل توجه اطلاعات ژنتیکی، قطعه قطعه شود.
بنابراین، پروانه توانست تعداد کروموزومهای خود را به سطح بیسابقهای دو برابر کند و همزمان یکپارچگی کد ژنتیکی خود را حفظ کند.
انسانها ۴۶ کروموزوم دارند که در ۲۳ جفت مرتب شدهاند، نیمی از پدر و نیمی از مادر. این تعداد، ثبات ژنتیکی را در طول نسلها حفظ میکند. با این حال، اعداد در بین سایر موجودات زنده بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، سگها ۷۸ کروموزوم دارند، در حالی که گربهها فقط ۳۸ کروموزوم، اسبها ۶۴ کروموزوم و مرغها ۷۸ کروموزوم دارند. از سوی دیگر، قورباغه راه راه آفریقایی ۷۲ کروموزوم دارد که نتیجه تکثیر ژنوم در گذشته است.
نویسنده اصلی، راجر ولا، محقق در موسسه زیستشناسی تکاملی، گفت: "ما شاهد تقسیم کروموزوم در سایر گونههای پروانه بودهایم، اما هرگز به این وسعت نبوده است. این نشان میدهد که دلایل بیولوژیکی مهمی برای این گونه وجود دارد که این الگو را اتخاذ کند."
اگرچه چنین تغییر کروموزومی رادیکالی معمولاً مضر فرض میشود، پروانه آبی اطلس میلیونها سال زنده مانده است، اما اکنون در معرض خطر تغییرات اقلیمی و تخریب زیستگاه طبیعی خود، از جمله جنگلهای سرو و چرای بیش از حد دام قرار دارد.
محققان خاطرنشان کردند که افزایش تعداد کروموزومها فقط یک تجمل ژنتیکی نیست؛ بلکه ممکن است مزایای تکاملی مهمی نیز داشته باشد. ارگانیسمی که تعداد کروموزومهای بیشتری دارد، ماده ژنتیکیاش به واحدهای کوچکتر و مستقلتری تقسیم میشود. این امر به آن انعطافپذیری بیشتری در بازآرایی ژنها از طریق تقسیم یا جهش طبیعی میدهد و راه را برای ظهور صفات جدیدی که به سازگاری آن کمک میکنند، باز میکند.
خطر قطعه قطعه شدن
قطعه قطعه شدن DNA به کروموزومهای زیاد، خطر از دست دادن مقادیر زیادی از اطلاعات را هنگام آسیب دیدن بخشی از آن کاهش میدهد، زیرا آسیب به یک واحد کوچک محدود میشود و نه بر یک کروموزوم بزرگ تأثیر نمیگذارد.
با این حال، این افزایش همیشه یک مزیت مطلق نیست؛ میتواند در طول تقسیم، چالشهایی را برای سلول ایجاد کند، زیرا صدها کروموزوم باید دقیقاً سازماندهی و منتقل شوند که میتواند احتمال خطاها را افزایش دهد. به عبارت دیگر، مزیت واقعی در تعادل بین تنوع ژنتیکی و توانایی مدیریت این پیچیدگی نهفته است.
محققان توضیح دادند که تعداد زیاد کروموزومها ممکن است به این پروانه ظرفیت بیشتری برای تنوع ژنتیکی و سازگاری سریع بدهد، اما ممکن است به دلیل افزایش پیچیدگی، آن را در برابر خطرات آسیبپذیرتر کند.
مشخص است که تغییرات در تعداد و ترتیب کروموزومها محدود به پروانهها نیست، بلکه در سلولهای سرطانی انسان نیز مشاهده میشود. بنابراین، درک این پدیده در پروانه اطلس میتواند به ارائه بینشهای جدیدی در مورد چگونگی کاهش این اختلالات در سلولهای انسانی و شاید توسعه روشهای جدید برای مبارزه با سرطان کمک کند.
