Aardwolves و گربه ها شباهت های کروموزومی شگفت انگیزی دارند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، 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:

محققان دانشگاه A&M تگزاس در اولین نقشه دقیق کروموزوم گرگ قرمز کشف کردند که با وجود میلیون‌ها سال تکامل جداگانه، کروموزوم‌های گرگ‌ها، دیگر کفتارها و حتی گربه‌های خانگی به‌طور قابل‌توجهی شبیه به هم باقی مانده‌اند.

گرگ گل، پستاندار موریانه خوار بومی آفریقا، کمترین مطالعه شده از خانواده کفتارها است. تا کنون، تنها اطلاعات کروموزومی روی گرگ گوش، تعداد کروموزوم‌های آن (40) بود که در دهه 1960 کشف شد.

این مطالعه که در مجله Heredity منتشر شد، توسط دکتر Terje Raudsepp، استاد بخش علوم زیستی یکپارچه دامپزشکی در کالج دامپزشکی و علوم زیست پزشکی تگزاس A&M (VMBS) با همکاری موسسه حفاظت از کاج دوقلو (TPCI) رهبری شد.

مطالعه جدید اولین نگاه دقیق به کاریوتیپ گونه را ارائه می‌کند و به تلاش‌های گسترده‌تر برای ایجاد مراجع در سطح کروموزوم برای پستانداران کمک می‌کند. تا کنون، تنها حدود 1200 گونه از حدود 6000 گونه پستاندار دارای نقشه کروموزومی دقیق هستند.

Raudsepp گفت: "این مطالعه در سطح کروموزوم نشان می دهد که چرا افزودن گونه های پستانداران بیشتر مهم است." شما هرگز نمی دانید چه زمانی ممکن است یک گونه منقرض شود.

اگرچه مطالعات قبلی ژنوم گرگ درخت را توالی یابی کرده اند، DNA آن بین تقریبا 5600 قطعه تقسیم شده است. این مطالعه جدید با نقشه برداری کروموزوم های حیوان، راهنمایی برای مرتب کردن این قطعات به محققان می دهد.

مایرا مندوزا، دانشجوی دکترا در آزمایشگاه راودسپ و یکی از اولین نویسندگان این مطالعه گفت: «اکنون که ما توانستیم کروموزوم‌های گرگ و کفتارهای خالدار را مقایسه کنیم، تفاوت‌های خاصی در توالی ژنوم آینده وجود دارد.

برای به دست آوردن کروموزوم‌های گرگ گل، این تیم سلول‌هایی را از نمونه پوست ارسال شده توسط TPCI رشد دادند و منتظر شدند تا تقسیم شوند - تنها لحظه‌ای که کروموزوم‌ها به صورت میله‌های متمایز زیر میکروسکوپ ظاهر می‌شوند.

با استفاده از یک تکنیک رنگ آمیزی که هر کروموزوم را با الگوی بارکد مانند راه راه های روشن و تیره برجسته می کند، این تیم ساختار کروموزوم های گرگ قرمز را با کروموزوم های کفتارهای خالدار، خویشاوند نزدیک گرگ، مقایسه کردند.

در کنار هم، کروموزوم های این دو گونه تقریبا یکسان به نظر می رسیدند.

مندوزا گفت: "مرکز به همین ترتیب تراز می شود و الگوی نواربندی بدون تغییر است - فقط سه جفت چیز متفاوتی را نشان می دهند." بعدا تأیید کردیم که این مناطق ممکن است منحصر به فرد گرگ درختان یا شاید برای دودمان کفتار دیگر باشد.»

این پایداری منطقی است، زیرا گرگ‌ها و کفتارهای خالدار تنها در حدود 10.6 تا 11.6 میلیون سال پیش از هم جدا شدند که از نظر تکاملی یک دوره نسبتا کوتاه است.

با این حال، این شگفتی زمانی رخ داد که این تیم با استفاده از تکنیک رنگ آمیزی کروموزوم، گرگ های گل را با گربه های خانگی مقایسه کردند، که به محققان اجازه می دهد کروموزوم ها را در سطح توالی DNA مقایسه کنند.

این دو گونه، که امروزه هیچ شباهتی به هم ندارند، تقریبا سه بار زودتر از گرگ‌ها و کفتارهای خالدار از جد مشترک خود جدا شدند. با این حال، مقایسه یک الگوی کروموزوم پایدار مشابه را نشان داد.

مندوزا گفت: "بسیار شگفت انگیز بود. رنگ ها بسیار قوی، شفاف و زیبا هستند." "این دو گونه بسیار از هم دور هستند، اما رنگ ها به نظر نمی رسد که متعلق به دو گونه متفاوت باشند."

از میان 19 کروموزوم در گربه ها، 12 کروموزوم یک به یک با یک کروموزوم منفرد در گرگ ها مطابقت دارند. هفت مورد باقیمانده پراکنده‌تر هستند و هر کدام مربوط به موادی است که در کروموزوم‌های مختلف Aardwolf پخش شده‌اند.

مندوزا گفت: «از دودمان اولیه، درهم‌آمیزی یا بازآرایی کروموزومی عمده در فرآیند تکامل وجود نداشته است. "اگر از کسی بپرسید که کفتارها با کدام حیوانات نزدیک‌تر هستند، احتمالا می‌گویند سگ‌ها، اما کفتارها بیشتر با گربه‌ها مرتبط هستند."

گربه ها نیز یک انتخاب عملی برای مقایسه بودند، زیرا دکتر Roscoe Stanyon، یکی از همکاران این مطالعه، قبلا مجموعه ای تخصصی از نشانگرهای DNA را برای هر کروموزوم گربه ایجاد کرده بود. به گفته راودسپ، توسعه این ابزارها ممکن است سال ها طول بکشد، بنابراین به گفته راودسپ، در دسترس بودن آنها، گربه ها را به گونه ای ایده آل برای مقایسه تبدیل کرد.

محققان با بررسی دو ویژگی کروموزوم‌های گرگ درخت به شواهد بیشتری از این ثبات تکاملی دست یافتند.

اولین مورد، ناحیه سازمان‌دهنده هسته یا NOR، یک امتداد کروموزوم حاوی ژن‌هایی بود که به سلول‌ها در تولید پروتئین کمک می‌کند. محققان دریافتند که NOR در گرگ‌ها، دیگر کفتارها و گربه‌ها در یک مکان قرار دارد.

Raudsepp گفت: "NOR ها در بین گونه های مختلف بسیار متغیر هستند." اما در کفتارها و گربه‌ها - از جمله گربه‌های خانگی، شیرها، ببرها و یوزپلنگ‌ها - همه آنها فقط یک جفت کروموزوم دارند که حاوی NOR است.

ویژگی دیگر تلومرها بود، کلاهک های محافظی که معمولا در انتهای کروموزوم ها یافت می شوند. آنها روش دیگری را برای ارزیابی اینکه آیا کروموزوم‌های گرگ در طول تکامل دچار تغییرات ساختاری عمده شده‌اند ارائه کردند.

راودسپ گفت: "گاهی اوقات، در طول تکامل، توالی های تلومری علاوه بر انتهای کروموزوم ها در وسط کروموزوم ها ظاهر می شوند. این مکان های تلومری داخلی می توانند بازآرایی های کروموزومی گذشته را نشان دهند." اما نکته اصلی این است که در گرگ گوش، ما هیچ توالی تلومری دور از انتهای کروموزوم پیدا نکردیم.

نمونه پوست کوچک ارسال شده توسط TPCI اکنون به مجموعه‌ای زنده از سلول‌های گرگ گوش تبدیل شده است که می‌توان آن را در آزمایشگاه Raudsepp نگهداری کرد و برای انواع دیگر آزمایش‌های ژنتیکی استفاده کرد.

راودسپ می‌گوید: «یک رده سلولی خوب دریچه‌ای را به روی انواع تحقیقات باز می‌کند.

از آنجایی که آزمایشگاه راودسپ از قبل ابزارهای مورد نیاز برای مطالعه کروموزوم ها را در اختیار داشت، مندوزا و محقق مقطع کارشناسی، الی کولب، اولین نویسنده مقاله، تجزیه و تحلیل سطح کروموزوم را دنبال کردند در حالی که توالی یابی کل ژنوم در حالت تعلیق باقی ماند.

پروژه جانبی کوچک آنها در نهایت نگاه دقیق تری به نحوه سازماندهی DNA گرگ گل داد و نشان داد که چرا نقشه برداری کروموزوم حتی با پیشرفت فناوری تعیین توالی ژنوم ارزشمند است.

مندوزا گفت: «هدایت دانشجویان کارشناسی که به این پروژه اختصاص داده بودند، به من کمک کرد که به اندازه خود علم رشد کنم. "مشاهده شکل گیری پروژه از طریق یک فشار جمعی - از سطوح کارشناسی، فارغ التحصیل و محقق اصلی - برای من با ارزش ترین بخش بود."

Ellie Kolb و همکاران، تجزیه و تحلیل سیتوژنتیک جامع گرگ (Proteles cristatus) و رنگ آمیزی کروموزوم مقایسه ای با گربه خانگی (Felis catus)، مجله وراثت (2026). DOI: 10.1093/jhered/esag008

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. 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 →