محققان چندین مسیر ژنتیکی را کشف کردند که منجر به پرهای خالدار در جوجه ها می شود

ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

پرهای نوک سفیدی که در بسیاری از نژادهای مرغ یافت می‌شوند ممکن است شبیه به الگوهای تزئینی مشابهی به نظر برسند، اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد که همه آنها منشا ژنتیکی یکسانی ندارند.

محققان کالج دامپزشکی و علوم زیست پزشکی تگزاس A&M (VMBS) دریافتند که حداقل سه جهش مستقل که شامل یک ژن می‌شوند می‌توانند خال‌هایی ایجاد کنند، یک الگوی رنگدانه‌ای که با نوک پرهای سفید مشخص می‌شود.

این یافته ها که در Animal Genetics منتشر شده است، بینشی را در مورد اینکه چگونه پرورش انتخابی و ترجیحات انسانی به تنوع مشاهده شده در بین جوجه های اهلی شکل داده است، ارائه می دهد.

دکتر لیف اندرسون، استاد گروه علوم زیستی یکپارچه دامپزشکی VMBS می گوید: «لکه شدن کمی غیرمعمول است، زیرا حداقل سه جهش مختلف باعث یک فنوتیپ بسیار مشابه می شوند.

یافته ها نشان می دهد که تغییرات ژنتیکی مختلف می توانند بر روی یک صفت قابل مشاهده همگرا شوند. در این مورد، سه جهش به طور مستقل به وجود آمدند و هر کدام از طریق اصلاح انتخابی حفظ شدند.

خال خال در نژادهای مرغ در سراسر جهان یافت می شود. در جوجه هایی که در غیر این صورت پرهای سیاه دارند، این الگو معمولا به صورت نوک های سفید ظاهر می شود که ظاهری خالدار در سراسر پرهای پرنده ایجاد می کند.

این الگو زمانی ایجاد می شود که سلول های رنگدانه به طور طبیعی با رشد پرها مهاجرت نمی کنند. اگر سلول های رنگدانه به انتهای پر در حال رشد نرسند، نوک آن سفید باقی می ماند.

در میان حیوانات اهلی، یک ویژگی فیزیکی مشترک در بین نژادهای مختلف اغلب می‌تواند به یک جهش منفرد ردیابی شود که با پرورش حیوانات حامل آن با جمعیت‌های مختلف گسترش یافته است. بنابراین، یافتن جهش‌های متعددی که بر یک ژن تأثیر می‌گذارند غیرمنتظره بود.

به عنوان مثال، اندرسون گفت که رنگ سفید غالب که در جمعیت های مرغ تجاری مهم یافت می شود، از جمله لگهورن های سفید، با یک جهش خاص مرتبط است.

به نظر می رسد که موتلینگ مسیر تکاملی دیگری را دنبال کرده است. به جای نزول از یک جهش اصلی، الگوهای مشابه به طور مستقل در گروه های مختلف جوجه ها بوجود آمدند. سپس مردم پرندگانی با آن الگوها را برای زادآوری انتخاب کردند و اجازه دادند جهش‌های جداگانه در چندین نژاد ایجاد شود.

اندرسون گفت: «این جهش ها به طور مستقل رخ داده اند. انسان‌ها جوجه‌هایی را پرورش دادند که حامل جهش‌های مختلف بودند، زیرا آنها الگوی پر را دوست داشتند و این جهش‌ها هیچ تأثیر منفی بر تولید تخم‌مرغ یا گوشت نداشت.

این فرآیند نمونه ای از تکامل موازی است که در آن صفات مشابه به طور جداگانه در جمعیت های مختلف ایجاد می شود. همچنین نشان می دهد که چگونه پرورش انتخابی می تواند تنوع ژنتیکی را حفظ کند که در غیر این صورت ممکن است نادر باقی بماند.

اندرسون گفت: «انسانها از تنوع در میان حیوانات اهلی خود تا زمانی که جهش آسیبی به حیوان وارد نکند، قدردانی می کنند. به همین دلیل است که جهش در جایگاه EDNRB2 چندین بار در طول تکامل جوجه های خانگی انتخاب شده است.

برای تعیین اینکه چگونه جهش های مختلف می توانند یک الگوی پر را ایجاد کنند، محققان منشا ژنتیکی خال خال را در چندین نژاد مرغ بررسی کردند.

تحقیقات قبلی خال خال را در چندین نژاد مرغ ژاپنی با جهش خاصی در EDNRB2، ژنی که به تنظیم رنگدانه در پرندگان کمک می کند، مرتبط کرده بود. با این حال، زمانی که اندرسون و همکارانش سایر نژادهای خالدار را بررسی کردند، به سرعت با این توضیح با مشکل مواجه شدند.

اندرسون گفت: «ما نوع توالی خاص گزارش شده توسط گروه ژاپنی را آزمایش کردیم و بلافاصله متوجه شدیم که جهش، به عنوان مثال، در هودان خالدار وجود ندارد.

هودان خالدار، نژادی که منشا آن فرانسه است، همان پرهای نوک سفید متمایز را نشان می دهد. فقدان جهش شناسایی شده قبلی نشان می دهد که تغییر ژنتیکی دیگری این الگو را ایجاد کرده است.

برای بررسی، محققان جوجه‌های هودان خالدار را با جوجه‌های سیاه لنگشان بدون خال‌خال پرورش دادند و از نقشه‌برداری ژنتیکی برای یافتن منطقه مرتبط با این صفت استفاده کردند. تجزیه و تحلیل جستجو را به بخشی از کروموزوم 4 حاوی EDNRB2 محدود کرد.

سپس توالی یابی کل ژنوم یک جهش متفاوت در EDNRB2 را شناسایی کرد که به شدت با خال خال در هودانز و چندین نژاد غیر ژاپنی دیگر مرتبط بود. محققان همچنین شواهدی را یافتند که نشان می‌دهد جهش‌های اضافی نزدیک به همان ژن باعث ایجاد لکه‌نگری در نژادهای دیگر می‌شود.

با هم، نتایج نشان می دهد که حداقل سه نسخه از EDNRB2، که به عنوان آلل شناخته می شوند، می توانند الگوهای خالدار مشابهی ایجاد کنند. اگرچه آلل ها دارای یک ژن هستند، اما دارای جهش یکسانی نیستند. نژادهای ژاپنی دارای یک جهش هستند، در حالی که هودان های خالدار و چندین نژاد غیرژاپنی دیگر حامل جهش دیگری هستند. جهش دقیق یا جهش مسئول ایجاد خال در چندین نژاد دیگر هنوز شناسایی نشده است.

در مرکز این مسیرهای ژنتیکی مختلف، EDNRB2 قرار دارد، ژنی که گیرنده ای برای اندوتلین 3 تولید می کند، پروتئینی که از رشد و حرکت سلول های تولید کننده رنگدانه پشتیبانی می کند.

اندرسون گفت: کاهش عملکرد EDNRB2 منجر به کاهش رنگدانه می شود. "اگر ژن به طور کامل غیرفعال شود، احتمالا فقدان تقریبا کامل رنگدانه وجود دارد. بنابراین، خال خال یک جهش خفیف است که سیگنال دهی EDNRB2 را کاهش می دهد."

از آنجایی که بسیاری از جهش‌ها می‌توانند سیگنال‌های EDNRB2 را مختل کنند، تغییرات ژنتیکی جداگانه در نهایت می‌تواند الگوهای خال‌دار تقریبا یکسانی ایجاد کند.

اهمیت اولیه این مطالعه در کمک به محققان در درک ژنتیک و مکانیسم های مولکولی تنظیم کننده الگوهای رنگدانه نهفته است.

این کار همچنین ممکن است به درک وسیع تری از مسیرهای بیولوژیکی مرتبط کمک کند. پرندگان دارای یک ژن EDNRB2 هستند که در رنگدانه‌سازی تخصص دارد، اما انسان‌ها ژن مربوطه به نام EDNRB را دارند که نقش گسترده‌تری در توسعه دارد.

جهش در EDNRB انسان می تواند باعث بیماری هیرشپرونگ شود، وضعیتی که شامل کمبود سلول های عصبی در قسمت هایی از روده بزرگ است که می تواند شامل تغییرات رنگدانه نیز باشد.

اگرچه خال خال در جوجه ها و بیماری هیرشپرونگ شرایط بسیار متفاوتی هستند، مطالعه نحوه عملکرد ژن های مرتبط در بین گونه ها می تواند به محققان کمک کند تا نقش آنها در رشد و مهاجرت سلولی را بهتر درک کنند.

این یافته ها همچنین نشان می دهد که چگونه یک الگوی پر که روی سطح ساده به نظر می رسد می تواند تاریخچه ژنتیکی بسیار پیچیده تری را پنهان کند. حتی با وجود اینکه منشأ لکه‌ریزی در حال حاضر بهتر شناخته شده است، بسیاری از رنگ‌ها و الگوهایی که در بین جوجه‌های خانگی دیده می‌شود، هنوز سوالات ژنتیکی بی‌پاسخی دارند.

اندرسون گفت: "کار ما بر روی لکه بینی کامل شده است، اما ما همچنان به مطالعه چندین گونه ژن دیگر که بر الگوهای رنگدانه در جوجه ها تاثیر می گذارد، ادامه می دهیم."

Jingyi Li و همکاران، فنوتیپ خال‌خالی در جوجه‌ها ناهمگونی ژنتیکی را نشان می‌دهد و ناشی از جهش در جایگاه EDNRB2، Animal Genetics (2026) است. DOI: 10.1002/age.70168

لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →