همگرایی مولکولی تطبیقی ​​رایج‌تر از آنچه قبلا تصور می‌شد، نزدیکان چتر دریایی دوردست نشان می‌دهند

توسط سونیا فرناندز، دانشگاه کالیفرنیا - سانتا باربارا

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

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:

یک مطالعه جدید نشان داده است که همگرایی مولکولی تطبیقی - فرآیندی که طی آن گونه‌های مرتبط یا نامرتبط از فاصله دور تغییرات ژنومی یکسانی را ایجاد می‌کنند - آنطور که قبلا تصور می‌شد نادر نیست.

با بازسازی و مطالعه بخش‌هایی از ژنوم چتر دریایی از گذشته عمیق، محققان شواهدی از تغییرات ژنتیکی یکسان در دودمان‌های متعددی که بیش از ۶۰۰ میلیون سال از هم جدا شده‌اند، پیدا کردند.

این کار توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، دانشگاه کانزاس، دانشگاه A&M تگزاس و دانشگاه نبراسکا انجام شد.

کوری برگر، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه تاد اوکلی، زیست‌شناس UCSB، می‌گوید: «ما در اینجا در حال مطالعه تکامل مولکولی هستیم – تا چه حد تغییرات ژنتیکی مشابهی در موجودات مختلف رخ می‌دهد. و این به ویژه چیزی است که ما در مورد آن نمی دانیم.

طبق این مقاله، این تغییرات ژنتیکی یکسان تا حد زیادی با همگرایی فنوتیپی چتر دریایی، یا تکامل صفات فیزیکی مشابه در گونه های دوردست مرتبط نبودند، که نشان دهنده یک رابطه پیچیده بین همگرایی ژنتیکی و فنوتیپی است.

این تحقیق در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.

تکامل چقدر تکرارپذیر است و در چه مقیاس‌های زمانی و شرایطی قابل تکرار است؟ اوکلی، نویسنده ارشد مقاله، گفت: این سوال اصلی تحقیق بود. او افزود که پاسخ به این سوال بینشی در مورد قابل پیش بینی بودن تکامل ارائه می دهد، که می تواند به محققان در پیش بینی نتایج تکاملی، از جمله اینکه چگونه ژن ها زیربنای ویژگی های فیزیکی هستند، کمک کند.

برای بررسی، محققان به Medusozoa، دودمان باستانی و متنوع که شامل چتر دریایی و خویشاوندان آنها می شود، روی آوردند. این کلاد که حدود 650 میلیون سال پیش پدیدار شد، شامل اعضایی است که دچار تکامل فنوتیپی همگرا و مکرر شده اند، از جمله منشأهای متعدد چشم ها و از دست دادن مکرر مرحله مدوزای شنای آزاد.

برگر گفت: "ما در حال مطالعه این گروه از حیوانات به خصوص قدیمی هستیم که دارای فنوتیپ های همگرای جالبی هستند که قبلا درباره آنها می دانیم." ایده این بود که الگوهای همگرایی مولکولی موجود در ژنوم چتر دریایی را با فنوتیپ های همگرا مرتبط کنیم.

"شاید فقط این مورد باشد که موجوداتی که همگرایی فنوتیپی دارند و شبیه یکدیگر به نظر می رسند، تغییرات مولکولی همگرا دارند."

اما ابتدا، محققان نیاز به بازسازی تاریخ تکاملی Medusozoa داشتند. آنها با داده های فسیلی و مولکولی، با استفاده از روشی به نام بازسازی حالت اجدادی، یک درخت تکاملی ایجاد کردند تا ظهور همگرای صفات خاصی مانند چشم را استنتاج کنند. این یکی از جامع ترین درختان فیلوژنتیک چتر دریایی تا به امروز است.

محققان سپس داده های ژنتیکی را بررسی کردند.

اوکلی می‌گوید: «ما تمام ژن‌ها را در این عروس‌های دریایی مختلف، همه ژن‌هایی که بیان می‌شوند، حداقل در تئوری توالی‌یابی کردیم». و سپس به الگوهای تغییر در آن ژن‌ها نگاه کردیم. اگر همان تغییر خاص در گونه‌های دوردست رخ داده باشد، آنگاه آن را همگرایی می‌نامیم.

آنها تعداد "غیر منتظره بالا" از موارد تکامل مولکولی مکرر را پیدا کردند که با تغییرات ژنتیکی خاص در گونه های مختلف نشان داده شده است، برخی از آنها بیش از 600 میلیون سال از هم جدا شده اند.

با این حال، تا حدودی بر خلاف شهود، همگرایی های ژنتیکی به طور قابل پیش بینی با همگرایی های فیزیکی مرتبط نبودند. به گفته محققان، در حالی که انتخاب طبیعی می تواند همان تغییر ژنتیکی را در گونه های متفاوت ترویج کند، همگرایی مولکولی نتیجه فرآیند پیچیده تری است که برهمکنش موجودات را با محیط آنها منعکس می کند.

اوکلی گفت: «میزان شباهت ژنتیکی نشان می‌دهد که در سطح ژنتیکی، تکامل ممکن است تکرارپذیرتر و در نتیجه قابل پیش‌بینی‌تر از آنچه انتظار داشتیم باشد». اما این بدان معناست که ما هنوز مقدار زیادی در مورد چگونگی عملکرد ژن ها و نحوه انجام آن در مقیاس کل ارگانیسم ها داریم.

تحقیقات در این مقاله همچنین توسط Marina I. Stoilova و Paulyn Cartwright در دانشگاه کانزاس، Rebecca M. Varney در دانشگاه نبراسکا، Maria Pia Miglietta در دانشگاه A&M تگزاس و Sam C. Abrams در UCSB انجام شد.

کوری A. برگر و همکاران، همگرایی مولکولی تطبیقی ​​در طول زمان فراگیر است و تا حد زیادی از همگرایی فنوتیپی جدا شده است، مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (2026). DOI: 10.1073/pnas.2616248123

اطلاعات مجله: مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم

ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا - سانتا باربارا

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →