با یک تغییر ژنتیکی، می توان پر در آورد! - وبلاگ پنجره

به گزارش وبلاگ پنجره، پرها، خز ها و فلس هایی که اعضای مختلف قلمرو حیوانات را زینت می بخشند ممکن است کاملا متفاوت به نظر برسند، اما تمام آن ها از مواد اولیه یکسانی ساخته شده اند و همان گونه که معین است تنها به یک تغییر ژنتیکی نسبتا ساده احتیاج است تا یکی به جای دیگری فراوری گردد.

به گزارش وبلاگ پنجره به نقل از ساینس آلرت، میشل میلینکوویچ و روری کوپر از دانشگاه ژنو سوئیس با هدف قرار دادن ژن جوجه تیغی صوتی (Shh) جوجه های جنینی را تغییر دادند تا به جای فلس روی پا هایشان پر رشد کند.

نکته جالب توجه آن که تغییر ایجاد شده دائمی خواهد بود و پس از بیرون آمدن تخم پا های پردار غیر معمول آنان تا آخر عمر به همان شکل باقی خواهد ماند. پیش تر آزمایش های میلینکوویچ نشان داده بود که زائده های پوستی کراتینه شده (مو، پر و غیره) منشاء تکاملی یکسانی در خزنده های اجدادی صد ها میلیون سال پیش دارند که بعدا به تنوع باورنکردنی حیواناتی که در دنیا امروزی زندگی می نمایند رسیدند.

در تمام این حیوانات توسعه این ساختار ها به عنوان ساختار هایی به نام پلاکُد در پوست آغاز می گردد که ضخیم می شوند و سپس آغاز به رشد پوسته ها، خار ها یا هر زائده دیگری می نمایند که حیوان تمایل دارد داشته باشد. جوجه تیغی صوتی نقش کلیدی در ایجاد این زائده های پوستی دارد. مسیر سیگنالینگ آن نقش مهمی در جنین دارد و مسیر مهمی است که میانجی اشکال، ساختار های بدن، الگوبرداری، تمایز و رشد می باشد.

برای مثال، ژن جوجه تیغی صوتی یک عامل مهم در شکل و تنوع پر، موقعیت پر پرواز در پرندگان و توسعه فولیکول های مو در موش است. ما می دانیم که بعضی از جوجه مانند برهما (یک نژاد مرغ آسیایی) دارای پا های پرداز هستند، اما سازوکار ژنتیکی ای که باعث این امر می گردد تا به امروز ناشناخته بود. در نتیجه، کوپر و میلینکوویچ تصمیم گرفتند با هدف قرار دادن ژن جوجه تیغی صوتی در جوجه های جنینی تحقیق نمایند.

هدف این مطالعه جوجه های گوشتی از یک برند پرورش دهنده مرغ بود که پا های بدون پر و فلس داری دارند. محققان به رگ های جوجه های جنینی که هنوز در تخم بودند ماده ای تزریق کردند که سیگنال دهی مسیر جوجه تیغی صوتی را برای تحریک رشد پر ها در مناطقی که معمولا با پوست فلس دار پوشیده شده تقویت می نماید. کوپر می گوید: ما از تکنیک کلاسیک شمع تخم مرغ استفاده کردیم که در آن یک مشعل قدرتمند رگ های خونی داخل پوسته تخم مرغ را روشن می نماید. این کار به ما امکان تا چنین مرغ را با مولکولی که به طور خاص مسیر ژن جوجه تیغی صوتی را فعال می نماید و به طور مستقیم به جریان خون تزریق می گردد تیمار کنیم.

عملکرد آنان کارآمد بود. هنگامی که جوجه ها از تخم بیرون آمدند پا های طاس معمولی شان با پر های جوان پرزدار پوشیده شده بود مانند پر هایی که بدن آنان را می پوشاند. همان طور که جوجه ها رشد کردند پر ها نیز رشد می کردند. در هنگام بلوغ نیز پر ها نه صرفا روی بدن بلکه روی پا های شان رشد کردند. برای ایجاد این تغییر از فلس به پر تنها یک درمان در تخم کافی بود. بعضی از تخم ها با محلول کنترل که حاوی مولکول فعالی بود که سیگنال دهی مسیر جوجه تیغی صوتی را در گروه آزمایش تحریک می کرد تیمار شدند.

جوجه هایی که از این تخم ها بیرون می آمدند پا های معمولی داشتند. توالی یابی RNA با مقایسه دو گروه نشان داد که تغییرات ایجاد شده روی ژن جوجه تیغی صوتی در گروه آزمایش دائمی بود. محققان می گویند این یافته پیامد هایی برای درک ما از چگونگی تکامل و تنوع حیوانات دارد. تغییرات طبیعی در سیگنال دهی پروتئین جوجه تیغی صوتی احتمالا یک محرک تکاملی برای تنوع زائده پوست است و دستیابی به این تنوع به ویژه سخت نبود.

میلینکوویچ می گوید: نتایج ما نشان می دهد که یک جهش تکاملی از فلس ها به پر ها به تغییرات زیادی در ترکیب یا بیان ژنوم احتیاج ندارد. در عوض، یک تغییر گذرا در بیان یک ژن جوجه تیغی صوتی می تواند مجموعه ای از رویداد های رشدی را ایجاد کند که منجر به تشکیل پر ها به جای فلس ها می گردد. نتیجه این تحقیق در Science Advances منتشر شده است.

*پروتئین جوجه تیغی صوتی (SHH) به وسیله ژن SHH کدگذاری می گردد. این مولکول سیگنال دهنده در تنظیم ریخت زایی جنینی در همه حیوانات کلیدی است. SHH اندام زایی و سازماندهی سیستم عصبی مرکزی، اندام ها، انگشتان و بسیاری از قسمت های دیگر بدن را کنترل می نماید.