اطلس ژنتیکی جدید آثاری از 10000 سال پرورش گوسفند را نشان می دهد

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:

برای حدود 10000 سال، انسان ها به طور انتخابی گوسفندان را برای ویژگی های مطلوب پرورش می دهند. نسل به نسل، ما حیوانات را به دلیل پشم، اندازه و ویژگی‌های تولید مثلی انتخاب کرده‌ایم و به‌تدریج اثر خود را در DNA آن‌ها بر جای گذاشته‌ایم.

اما این سابقه طولانی اصلاح نژاد چگونه بر مکانیسم های ژنتیکی که زمان و مکان فعال بودن ژن ها را کنترل می کند، تأثیر گذاشته است؟

یک تیم بین المللی از محققان، از جمله دانشمندان دانشگاه آرهوس، اکنون ما را به پاسخ به این سوال نزدیک کرده است.

این تیم جامع ترین نقشه تا به امروز را از چگونگی تأثیر تنوع ژنتیکی بر تنظیم ژن در گوسفند تهیه کرده است. محققان با مطالعه 51 بافت و نوع سلولی مختلف، صدها هزار اثر تنظیمی ژنتیکی را شناسایی کردند.

اطلس حاصل که SheepGTEx نام دارد، به دانشمندان اجازه می‌دهد تا انواع ژنتیکی را با ژن‌های خاص، مکانیسم‌های بیولوژیکی و بافت‌هایی که در آن عمل می‌کنند مرتبط کنند.

و قبلا بینش های جدیدی را در مورد تاریخ اهلی کردن گوسفند نشان داده است.

محققان با ترکیب اطلس با DNA 52 گوسفند باستانی که تقریبا 10000 سال طول می کشد، شواهدی یافتند که اهلی سازی و پرورش انتخابی نه تنها توالی DNA گوسفندان بلکه مکانیسم های ژنتیکی را که فعالیت ژن را تنظیم می کند، شکل داده است.

یکی از یافته‌ها به‌ویژه قابل توجه بود: انواع ژنتیکی که ژن‌ها را فقط در یک یا چند بافت تنظیم می‌کنند، نسبت به انواعی که چندین بافت را تحت تأثیر قرار می‌دهند، نشانه‌های قوی‌تری از انتخاب نشان دادند.

لینگژائو فانگ، دانشیار مرکز ژنتیک و ژنومیک کمی (QGG) در دانشگاه Aarhu می‌گوید: "چیزی که من را بیش از همه شگفت‌زده کرد، رابطه بین تنظیم ژن خاص بافت و امضاهای ژنتیکی به جا مانده از انتخاب بود. یافته‌های ما نشان می‌دهد که اهلی‌سازی و اصلاح نژاد ممکن است ویژگی‌های خاصی را با تغییر تنظیم ژن در بافت‌های خاص تغییر دهد."

این مقاله در مجله Nature Genetics منتشر شده است.

محققان شواهدی یافتند که نشان می‌دهد هزاران سال پرورش انتخابی بر انواع ژنتیکی که فعالیت ژن را در بافت‌هایی مانند پوست و دهانه رحم تنظیم می‌کنند، تأثیر گذاشته است. این الگوها با انتخاب انسان برای صفات مربوط به پشم، رنگدانه و تولید مثل سازگار است.

اما چرا مهم است که این تغییرات ژنتیکی با بافت های خاصی مرتبط است؟

زیرا ژن ها لزوما در سراسر بدن یکسان رفتار نمی کنند. انواع ژنتیکی می توانند بر میزان فعال بودن یک ژن در یک بافت تأثیر بگذارند بدون اینکه در جای دیگر اثر مشابهی داشته باشند.

یک مثال شامل THNSL2 است، ژنی که فعالیت آن در پوست تحت تأثیر تنوع ژنتیکی است. محققان دریافتند که یک نوع مرتبط با فعالیت بالاتر THNSL2 در گوسفندان مدرن به طور کلی در بین گوسفندان اروپایی بین دوره نوسنگی و قرون وسطی رایج‌تر شد، اگرچه فراوانی آن در طول زمان در نوسان بود.

با ترکیب DNA باستانی با یافته های خود از گوسفندان مدرن، محققان می توانند استنباط کنند که چگونه تنظیم ژنتیکی این ژن ممکن است طی هزاران سال تغییر کرده باشد.

این یافته به ویژه جالب است زیرا پشم از فولیکول های مو در پوست رشد می کند. این ارتباط احتمالی بین تغییرات در تنظیم ژن در طول اهلی‌سازی و تکامل صفات مربوط به پشم را نشان می‌دهد، اگرچه محققان تأثیر مستقیمی بر تولید پشم ایجاد نکرده‌اند.

نیش می‌گوید: «آنچه این یافته را به‌ویژه جالب می‌کند این است که می‌توانیم چگونگی رایج‌تر شدن یک نوع ژنتیکی مرتبط با فعالیت ژن در پوست را در طول هزاران سال ردیابی کنیم. این به ما نگاهی اجمالی می‌دهد که چگونه اهلی‌سازی ممکن است نه تنها ژن‌هایی را که گوسفند حمل می‌کنند، بلکه نحوه تنظیم آن ژن‌ها را نیز شکل داده است.

این بینش های جدید در مورد اهلی کردن گوسفند نتیجه یک تلاش تحقیقاتی بزرگ بین المللی است.

این تیم 6761 نمونه توالی RNA از 2816 گوسفند را که 51 بافت و نوع سلول را پوشش می داد، تجزیه و تحلیل کردند. آنها هفت نوع تنظیم مولکولی را بررسی کردند و صدها هزار اثر تنظیمی ژنتیکی را ترسیم کردند.

این داده‌ها روی هم، تصویر بسیار دقیق‌تری از چگونگی تأثیر تنوع ژنتیکی بر تنظیم ژن در بدن گوسفند از آنچه قبلا در دسترس بود، ارائه می‌کنند.

تاکنون، مطالعات ژنتیکی می‌توانست مناطقی از ژنوم مرتبط با صفات خاص را شناسایی کند، اما اغلب برای تعیین دقیق ژن‌های درگیر، مکانیسم‌های بیولوژیکی در کار یا بافت‌هایی که واریانت‌ها در آن تأثیرات خود را اعمال می‌کنند، تلاش می‌کردند.

اطلس همچنین بینش های جدیدی را در مورد ویژگی های گوسفندان مدرن نشان داده است.

به عنوان مثال، محققان یک ارتباط ژنتیکی را شناسایی کردند که شامل تنظیم ژنی به نام FXYD1 در غده هیپوفیز قدامی، یک بافت تولید کننده هورمون است که نقش مهمی در تولید مثل دارد. این یافته یک سرنخ احتمالی برای مکانیسم های بیولوژیکی زیربنایی تفاوت در اندازه بستر فراهم می کند.

ثابت نمی کند که FXYD1 تعیین می کند که یک گوسفند چند بره تولید می کند. با این حال، این فرضیه بیولوژیکی خاصی را در اختیار محققان قرار می دهد که اکنون می تواند به صورت تجربی آزمایش شود.

نقشه SheepGTEx نتیجه همکاری گسترده بین گروه های تحقیقاتی در سراسر جهان است. دانشگاه آرهوس نقش مهمی در شکل‌دهی استراتژی علمی پروژه، هماهنگی تلاش‌های بین‌المللی و گرد هم آوردن تخصص‌ها در ژنتیک مولکولی، ژنتیک کمی و اصلاح نژاد حیوانات داشت.

این اطلس به صورت عمومی در دسترس است و به محققان در سراسر جهان اجازه می دهد تا سؤالات جدیدی در مورد زیست شناسی، تکامل و ویژگی های ژنتیکی گوسفند بررسی کنند.

علاوه بر روشن کردن گذشته، SheepGTEx همچنین می تواند به شکل دادن به آینده پرورش گوسفند کمک کند.

برنامه های اصلاح نژاد مدرن در حال حاضر از نشانگرهای ژنتیکی برای پیش بینی پتانسیل ژنتیکی حیوان استفاده می کنند. با این حال، دانشمندان همیشه نمی دانند که کدام مکانیسم های بیولوژیکی زیربنای این نشانگرها هستند.

با SheepGTEx، محققان می‌توانند گونه‌های ژنتیکی را که احتمالا اثرات عملکردی دارند، شناسایی کرده و چگونگی ارتباط آنها با صفات مهم اقتصادی، از جمله باروری و کیفیت پشم را بررسی کنند.

قبل از اینکه این یافته ها به طور مستقیم در برنامه های اصلاح نژاد مورد استفاده قرار گیرند، هنوز کارهای زیادی باید انجام شود. واریانت‌های نامزد باید در جمعیت‌های مستقل گوسفند تأیید شوند، اثرات بیولوژیکی آنها باید آزمایش شود، و محققان باید ثابت کنند که آیا ترکیب این اطلاعات واقعا دقت پیش‌بینی‌های ژنومی را بهبود می‌بخشد یا خیر.

با این وجود، اطلس نقطه شروع ارزشمند جدیدی را فراهم می کند.

نیش می گوید: "ما اکنون پایه بسیار قوی تری برای شناسایی انواع ژنتیکی داریم که مستحق بررسی بیشتر هستند. در بلندمدت، هدف ما ترجمه این دانش به ابزارهای اصلاح نژادی دقیق تر است."

میان گونگ و همکاران، اطلس چند بافتی اثرات تنظیمی ژنتیکی در گوسفند، ژنتیک طبیعت (2026). DOI: 10.1038/s41588-026-02825-2

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 →