پنج یافته شگفت‌انگیز بزرگ‌ترین مطالعه جهان درباره پستانداران

گروهی بین‌المللی متشکل از بیش از ۱۰۰ پژوهشگر اطلاعات ژنتیکی ۲۴۰ گونه پستاندار را تجزیه‌و‌تحلیل کرده‌اند. دانشمندان با استفاده از این داده‌ها می‌توانند به سوالاتی درمورد بیماری‌های انسان، مغز و روند حیات پستانداران روی زمین و موارد دیگر پاسخ دهند.

به‌گزارش ساینس‌نیوز، پژوهشگران در ۱۱ مطالعه که ۲۸ آوریل در مجله ساینس منتشر شد، گزارش کرده‌اند که پژوهششان با نام پروژه زونومیا (Zoonomia Project)، شامل جمع‌آوری دی‌ان‌ای از گونه‌هایی از سراسر درخت خانوادگی پستانداران ازقبیل موریانه‌خوار، انسان، لمور کوتوله دم‌کلفت و تاپیر بوده است.

ایرنه گالگو رومرو، متخصص ژنتیک تکاملی انسان در دانشگاه ملبورن استرالیا که در پروژه مشارکت نداشته است، بررسی اخیر را مطالعه‌ای بسیار خوب درباره پستانداران جهان می‌داند.

دانشمندان برای هریک از پستانداران مورد مطالعه، تعداد زیادی از حروف دی‌ان‌ای را که کتاب دستورالعمل ژنتیکی حیوان یا ژنوم آن را تشکیل می‌دهد، خواندند. آن‌ها سپس متن کتاب پستانداران مختلف را در کنار هم قرار دادند و تفاوت‌های هر کدام را بررسی کردند. پژوهشگران دریافتند که برخی از متون در کل گونه‌های مورد بررسی تقریبا بدون تغییر باقی مانده است.

الینور کارلسون، ژنتیک‌دان موسسه برود در نشستی خبری که ۲۵ آوریل برگزار شد، گفت این مناطق که عمدتا در طول ۱۰۰ میلیون سال تکامل بدون تغییر باقی مانده است، ممکن است بخش‌هایی از ژنوم باشند که کار بسیار مهمی را انجام می‌دهند. او افزود، بخش‌های دارای تغییرات زیاد نیز جالب هستند و می‌توانند سرنخ‌هایی درمورد این موضوع ارائه دهند که گونه‌ها چگونه با محیط خود سازگاری پیدا می‌کنند.

البته کارلسون به این موضوع نیز اشاره می‌کند که ۲۴۰ گونه مورد مطالعه یعنی کل پستانداران دارای جفت، فقط بخش کوچکی از پستانداران زنده را تشکیل می‌دهند (حدود ۴ درصد). او با خنده می‌گوید: «یکی از حیواناتی که درنظر گرفته نشده است، یعنی راکون خیلی مرا عذاب می‌دهد. به دلایلی نتوانستیم راکون بگیریم.»

اما این تیم اکنون گونه‌های کافی در اختیار دارد تا روی قطعات ژنی مهم ژنوم پستانداران تمرکز کند و داستان‌های جدیدی را درمورد تکامل پستانداران ازجمله خود ما روایت کند. در ادامه به پنج یافته‌ی جالب پروژه زونومیا اشاره می‌کنیم.

در سال ۱۹۲۵، یک سگ سورتمه به نام بالتو در رساندن داروی دیفتری به کودکان شهر نوم ایالت آلاسکا کمک کرد و این شاهکار موجب معروف شدن او شد. دانشمندان اکنون پیشنهاد می‌کنند که او عضو جمعیتی از سگ‌ها بود که برای سازگاری در شرایط سخت سازگار شده بودند. تجزیه‌و‌تحلیل دی‌ان‌ای بالتو که از بقایای او استخراج شده است، بینش‌هایی دراین‌زمینه ارائه می‌دهد که چه چیزی موجب مقاومت بالای این سگ‌های سورتمه شده است.

پژوهشگران گزارش می‌کنند که بالتو به احتمال زیاد توانایی بالاتری برای هضم نشاسته داشت و دارای جهش‌های مضر کمتری بود. او همچنین نسبت‌به سگ‌های مدرن همخونی (خویش‌آمیزی) پایین‌تری داشت. همخونی پایین‌تر نشان می‌دهد جمعیت او ازنظر ژنتیکی سالم بود.

دانشمندان همچنین واریانت‌های ژنی مرتبط با رشد استخوان و پوست را کشف کردند. هدر جی هوسون، یکی از نویسندگان مطالعه و متخصص ژنتیک حیوانات در دانشگاه کرنل می‌گوید با اطمینان نمی‌توان گفت این واریانت‌های ژنی چه مزیت‌هایی ارائه می‌کنند، اما ممکن است به بالتو کف پاهای محکمی داده باشند تا او بتواند سرما و یخ را تحمل کند.

یکی از تجزیه‌و‌تحلیل‌های پروژه زونومیا نشان می‌دهد که منشا پستانداران جفت‌دار ممکن است به ۱۰۲ میلیون سال پیش برگردد.

دانشمندان مدت‌ها است درمورد زمان آغاز تکامل پستانداران بحث می‌کنند. یکی از دیدگاه‌های مرسوم این است‌ که وقتی حدود ۶۶ میلیون سال پیش یک (یا دو) سیارک به زمین برخورد کرد و دایناسورها نابود شدند، تعداد گونه‌های پستاندار جدید شروع به افزایش کرد.

اما مطالعه جدید از جدول زمانی طولانی‌تری برای پیدایش گروه‌های مختلف پستانداران حمایت می‌کند. طبق بررسی جدید، تکامل پستانداران ممکن است حدود همان زمانی آغاز شده باشد که قاره‌ها درحال جدا شدن از هم بودند و سپس در حالی‌که دایناسورهایی مانند اِسپینوسورس و اوویرپتور هنوز روی زمین پرسه می‌زدند، در طول زمان ادامه پیدا کرد. بعدها، پس از رویداد انقراض دسته جمعی پایان دوره کرتاسه حتی گونه‌های پستاندار جدیدی تکامل پیدا کردند.

کرستین لیندبلاد-توه، متخصص ژنتیک در مؤسسه برود و دانشگاه اوپسالا در کنفرانس خبری گفت: «درحالی‌که مردم ممکن است تصور کنند که پستانداران تا وقتی که دایناسورها نابود نشده بودند، تنوع پیدا نکردند، این داده‌ها نشان می‌دهد که آن‌ها خیلی زودتر شروع به واگرایی کردند.»

در افراد مبتلا به سرطان، دانشمندان می‌توانند جهش‌هایی را پیدا کنند که در ژنوم پراکنده‌اند. همان طور که سرطان رشد می‌کند، این تغییرات ژنتیکی تجمع پیدا می‌کند. اما دانستن این موضوع که کدام جهش‌ها اهمیت دارند (کدام‌یک در ایجاد بیماری نقش دارد) دشوار است. داده‌های پروژه زونومیا می‌تواند به شناسایی جهش‌های مهم کمک کند.

یکی از مطالعات جدید، ژن‌هایی را بررسی کرده است که در مدولوبلاستوما رخ می‌دهد. مدولوبلاستوما نوعی تومور مغزی بدخیم است که عمدتا کودکان را تحت‌تاثیر قرار می‌دهد. پژوهشگران به دنبال جهش‌ها در نقاطی از ژنوم پستانداران بودند که معمولا تغییری نمی‌کنند.

گالگو رومرو می‌گوید ازآنجا که این دی‌ان‌ای در میان صدها گونه پستاندار یکسان است، احتمالا برای سلامتی ضروری است و هرگونه اختلال در آن می‌تواند پیامدهای بزرگی مانند سرطان داشته باشد. گالگو رومرو که تفسیری درمورد این مطالعات در همان شماره مجله ساینس نوشته است، می‌گوید: «بنابراین جهش در این مناطق احتمالا از مواردی است که باید روی آن تمرکز کرد.» او می‌گوید چنین جهشی‌ می‌تواند از آن دسته از تغییرات ژنتیکی باشد که موجب آغاز بیماری می‌شود. بررسی این جهش‌ها که احتمالا مشکل‌ساز هستند، می‌تواند به دانشمندان در شناسایی ژن‌های مشکوک و کشف درمان کمک کند.

دانشمندان ده‌ها سال است می‌دانند که بخش‌های از ژنوم موجودات می‌تواند از یک منطقه از ژنوم به منطقه دیگر ژنوم پرش کند. اکنون مطالعه زونومیا تخمین می‌زند که چه نسبتی از ژنوم پستانداران متحرک است و چگونه رژیم غذایی حیوان می‌تواند در این پدیده تاثیر داشته باشد.

در میان صدها پستاندار مورد بررسی، ژنوم موریانه‌خوار دارای ژن‌های پرش‌کننده بیشتری بود. این عناصر متحرک حدود ۷۵ درصد از ژنوم این جانور را تشکیل می‌دهند. پستانداران گوشتخوار نیز قابل‌توجه بودند. در ژنوم گوشت‌خواران، درمقایسه‌با همتایان غیرگوشتخوار، معمولا تعداد بیشتری از نوع خاصی از ژن‌های پرش‌کننده دیده می‌شود.

ناتان آپهام، زیست‌شناس تکاملی در دانشگاه ایالتی آریزونا که در این پروژه شرکت نداشت، می‌گوید: «برای من کمی تکان‌دهنده بود.» این امکان وجود دارد که شکارچیان به نوعی دی‌ان‌ای طعمه‌ای را که می‌خورند، دریافت کنند. به‌گفته‌ی آپهام، این امر نشان می‌دهد اکولوژی حیوان و خصوصا غذایی که می‌خورد، بر تکامل ژنوم او تاثیر دارد.

مدت‌ها است پژوهشگران به دنبال کشف این موضوع هستند که چه خصوصیتی در دی‌ان‌ای ما وجود دارد که موجب تمایزمان از حیوانات دیگر می‌شود.

مقایسه‌ی ژنوم انسان با ژنوم پستانداران دیگر و جستجوی مناطقی در دی‌ان‌ای انسان که تغییرات زیادی در آن رخ داده است، سرنخ‌هایی را آشکار کرد. پژوهشگران در یکی از مطالعه‌های خود گزارش می‌کنند این مناطق در انسان‌ها با سرعت بیشتری نسبت‌به پستانداران دیگر تکامل پیدا می‌کنند و می‌تواند دلیل منحصربه‌فرد بودن ما را آشکار کند.

طبق گفته‌ی دانشمندان، ژنوم انسان به شکلی تا می‌خورد که ازنظر فیزیکی مناطق دارای تغییر سریع را نزدیک ژن‌هایی قرار دهد که در رشد مغز نقش دارند. این مجاورت ممکن است درنهایت موجب افزایش فعالیت ژن‌ها شود و نحوه عملکرد مغز انسان را تغییر دهد.

درحال‌حاضر، دانشمندان دقیقا نمی‌دانند که این نوع تغییرات ژنومی ممکن است چه کاری انجام دهند. لیندبلاد-توه می‌‌گوید: «باید به خاطر داشته باشیم که چیزی که موجب انسان شدن ما می‌شود، یک تغییر نیست بلکه تغییرات بسیار زیاد است.»