15000 گونه مورچه روی زمین وجود دارد. سرزنش سیارکی که دایناسورها را کشت

مردم معمولا برخورد ویرانگر سیارک Chicxulub با آمریکای شمالی در 66 میلیون سال پیش را صرفا به عنوان یک رویداد انقراض دسته جمعی تصور می کنند - که البته برای دایناسورها بود. اما تحقیقات فزاینده‌ای نشان می‌دهد که مرگ و تاریکی که در سرتاسر جهان پس از چیک‌سولوب باقی مانده است، نه تنها برای پستانداران ریزتر که در حال دویدن هستند، بلکه برای قارچ‌های غول‌پیکر، شکل‌های زندگی عجیب و غریب در اعماق دریا، و اکنون استعمار گسترده زمین توسط نوع مورچه‌ها، یک موهبت است.

امروزه بیش از 15000 گونه مورچه در سراسر جهان پراکنده اند و ملکه های آنها بر یک امپراتوری وسیع پنهان شده در زیر زمین (و همچنین در درختان مرده یا مکان های مناسب دیگر) حکومت می کنند. زیست‌شناسان تکاملی و محققان ژنومیک، با همکاری آلمان، چین و دانمارک، اکنون چندین انفجار مستقل در تنوع گونه‌های مورچه‌ها را شناسایی کرده‌اند که قدمت آن به اوایل پالئوژن درست پس از برخورد Chicxulub برمی‌گردد. مطالعه جدید آنها رونق تنوع زیستی مورچه ها را به عناصر قابل انتقال DNA شبیه به رتروویروس نسبت می دهد که گاهی اوقات "ژن های پرش" نامیده می شوند.

لوکاس شریدر، نویسنده اصلی این مطالعه، استاد زیست شناسی تکاملی مولکولی در دانشگاه مونستر آلمان، در بیانیه ای گفت: برخورد سیارک عواقب چشمگیری برای محیط زیست داشت. ما اکنون مکانیسم ژنومی را یافته‌ایم که این تحولات اکولوژیکی را به تنوع سریع بعدی مورچه‌ها مرتبط می‌کند: عناصر قابل انتقال.

دانشمندان قبلا عناصر قابل جابجایی (TEs) را به‌عنوان «انگل‌های ژنومیک» مؤثر در نظر می‌گرفتند، با توجه به تمایل این DNA به گسترش از میزبانی به میزبان دیگر، ظاهرا به عنوان یک هدف برای خود، بدون ارائه هیچ مزیت تکاملی واضح. مطالعات نشان داده است که برخی از TE ها حتی مشکوک به ایجاد بیماری ها از جمله برخی سرطان ها و اختلالات عصبی هستند.

اما زیست‌شناسان اخیرا سنبله‌های مشابهی را در تنوع گونه‌ها شناسایی کرده‌اند، که گاهی اوقات با نوید ایجاد توله‌های اکولوژیکی جدید یا مقاومت بهتر در دودمان جانوران مختلف، از جمله نخستی‌ها و خفاش‌ها، وجود دارد. برای مثال، یک مطالعه در سال 2021 روی گونه پشه شهری در جنوب صحرای آفریقا، Anopheles coluzzii، کشف کرد که TE ها به این خونخواران کوچک کمک کرده اند تا از خود در برابر حشره کش ها محافظت کنند.

همانطور که شریدر در سال 2022، در مرحله اولیه تحقیقات خود در مورد اینکه چگونه این ژن های ویروسی به مورچه ها، یعنی همه حشرات خانواده Formicidae، سود می برند، به The Scientist گفت: "من فکر می کنم ما شاهد موارد بیشتر و بیشتری خواهیم بود که TE ها به توضیح موارد تغییرات تطبیقی ​​سریع کمک می کنند."

شریدر و همکارانش ژنوم 163 گونه مورچه نمونه برداری شده از 16 زیرخانواده Formicidae را که امروزه هنوز وجود دارند، مقایسه کردند. این بازسازی تاریخ تکاملی این گونه‌ها به ایجاد چیزی شبیه جدول زمانی فعالیت‌های ژن پرش اصلی در طول 100 میلیون سال گذشته کمک کرد. این نشان داد که در میان سایر ویژگی‌ها، TEs به تولید گیرنده‌های بویایی جدید (ORs) و گیرنده‌های چشایی (GRs) کمک کردند که برای استفاده مورچه‌ها از مواد شیمیایی برای برقراری ارتباط و درک محیط اطرافشان حیاتی است.

تیم شریدر ماه گذشته در مجله Science Advances توضیح داد: «بنابراین، TEها احتمالا مواد ژنتیکی خام را فراهم می‌کنند که تنوع را تسهیل می‌کند، در حالی که فرصت‌های اکولوژیکی ایجاد شده توسط رویداد انقراض تعیین می‌کند که چگونه این تنوع می‌تواند پیامد شود.

فراتر از تقویتی که TE ها به گونه‌های مورچه در دوران پالئوژن ارائه کردند، این ژن‌های ویروس‌مانند نیز به افزایش انعطاف‌پذیری تکاملی مورچه‌ها در دوران مدرن ادامه داده‌اند. کار شریدر با همکارانش در مؤسسه تکامل و تنوع زیستی دانشگاه مونستر، و همچنین با همکارانشان در خارج از کشور، نشان داد که آن دودمان مورچه‌هایی که آنها با بیشترین تعداد ژن‌های پرش ردیابی کردند، امروزه نیز تمایل به تولید تعداد متنوع‌تری از گونه‌های نسل دارند.

تیم شریدر اذعان داشت که هنوز برخی از عوامل ناشناخته وجود دارد، از جمله این احتمال که برخی از گونه‌های منقرض شده مورچه‌ها ممکن است «الگوهای متفاوتی از فعالیت TE را نشان داده باشند»، که ممکن است ارزیابی این مطالعه را در مورد اینکه چگونه ژن‌های پرش به مورچه‌ها کمک کرده‌اند تا سازگار شوند را تغییر دهد.

همچنین راز منشأ انواع مورچه‌ها قبل از چارچوب 100 میلیون ساله این مطالعه وجود دارد: محققان گفتند: «[ما] نمی‌توانیم احتمال انفجارهای TE هنوز ناشناخته را که بر اولین تاریخ تنوع مورچه‌ها تأثیر گذاشته است را رد کنیم».