شباهت حیواناتی که با صدا مسیریابی می‌کنند

بخشی از سازگاری‌های تکاملی مانند پژواک‌یابی که بین گونه‌های غیرمرتبط حیوانات مشترک هستند، در تغییرات ژنتیکی یکسان سرچشمه دارند.

تغییرات خاصی که در مجموعه‌ای از ۱۸ ژن صورت می‌گیرند، به خفاش‌های گوشتخوار کمک می‌کنند تا مسیر خود را به سادگی در شب پیدا ‌کنند و این توانایی را به دلفین‌ها و نهنگ‌های قاتل می‌بخشند که طعمه خود را در میان جریان سریع آب‌ ببلعند. این ژن‌ها، در رشد گروهی از عصب‌ها موسوم به "گانگلیون اسپیرال"(Spiral ganglion) نقش دارند که صدا را از گوش به مغز انتقال می‌دهند.

این گونه‌های متفاوت از حیوانات، توانایی‌های منحصر به فرد خود را به کار می‌گیرند تا از امواج صدا برای مسیریابی و شناسایی اجسام و طعمه‌ها استفاده کنند. این قابلیت‌ها، با جهش‌ در ژنوم حیوانات گوناگون به خصوص نهنگ گوژپشت صورت می‌گیرد که اقیانوس‌ها را برای یافتن کریل‌ها جستجو می‌کنند و یا خفاش‌های میوه‌خوار که به دنبال غذا می‌گردند.

یافته‌های این پژوهش می‌توانند به یک بحث دیرینه بیولوژیکی در مورد این که آیا خفاش‌ها و نهنگ‌ها برای رسیدن به هدف مورد نظر خود، تحت تاثیر تغییرات ژنومی مشابهی هستند، پایان بدهد. همچنین، این پژوهش می‌تواند به درک بیشتر پایه‌های مولکولی اختلالات انسانی از جمله ناشنوایی، ضایعات پوستی ناشی از افزایش کلسترول و ارتفاع‌زدگی کمک کند.

"گیل بجرانو"(Gill Bejerano)، استاد زیست شناسی تکاملی دانشگاه استنفورد گفت: دیدن این که چگونه گونه‌های متفاوت حیوانات، توانایی‌های تکاملی خود را با کمک تغییرات ژنتیکی نشان می‌دهند، می‌تواند به درک ما از فیزیولوژی و رشد انسان نیز کمک کند. زیست‌شناسان حوزه رشد، مدت‌ها به پژوهش در این مورد پرداخته‌اند که آیا منشا درونی توانایی‌های مانند پژواک‌یابی، در حیوانات یکسان است یا خیر. ما اکنون می‌دانیم که نه تنها پاسخ این سوال مثبت است، بلکه بسیاری از این تغییرات در ناحیه رمزگذاری ژنوم رخ می‌دهند.

تغییر کل ژنوم

پژوهشگران دانشگاه استنفورد، روشی ابداع کردند تا با کمک آن، کل توالی ژنوم را تغییر دهند و تغییرات ژنتیکی مشترک میان حیوانات را مشخص کنند.

آنها از این روش، برای شناسایی ژن‌هایی استفاده کردند که نه تنها با ژن‌های مربوط به پژواک‌یابی، بلکه با ژن‌های دیگری که در رشد پوست حیوانات آبزی مانند گاو دریایی و نهنگ قاتل نقش دارند و یا ژن‌هایی که ظرفیت و عملکرد ریه حیواناتی مانند خرگوش بی‌دم و آلپاکا را افزایش می‌دهند نیز مرتبط هستند.

شاید روش پژوهشگران استنفورد بتواند به زیست‌شناسان در شناسایی تغییرات ژنتیکی گونه‌های دیگر کمک کند و به بسیاری از سوالات حوزه زیست‌شناسی رشد نیز پاسخ دهد.

بجرانو افزود: زیست‌شناسان مدت‌ها سعی داشتند به این سوال پاسخ دهند که آیا تغییرات تکاملی مهم می‌توانند در توالی ژن‌هایی رخ دهند که شباهت زیادی در گونه‌های مرتبط دارند یا خیر. این ژن‌ها معمولا چندین عملکرد را در بافت‌های متفاوت بدن کنترل می‌کنند؛ در نتیجه معرفی تغییرات صورت گرفته در آنها دشوار به نظر می‌رسد اما ما در پژوهش خود دریافتیم که نه تنها تغییرات ژنتیکی میان گونه‌های متفاوت حیوانات، مشترک هستند بلکه این تغییرات، در ژن‌هایی که وظیفه رمزگذاری را بر عهده دارند، رخ می‌دهند.

پژوهشگران برای تحلیل تکامل پژواک‌یابی، توالی ژنتیکی خفاش‌هایی که توانایی پژواک‌یابی دارند را با توالی ژنتیکی خفاش‌هایی که فاقد آن هستند، مقایسه کردند.