ماهی ها ثابت می کنند که هر بارداری یک نبرد است: شواهد غیرمنتظره برای دعوای غذایی بین مادر و نوزاد

توسط جولز برنشتاین، دانشگاه کالیفرنیا - ریورساید

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

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

اگر به حال خود رها شود، نوزادان در رحم مادر خود را خشک می مکند. یک نوزاد در حال رشد از مصرف هر چه بیشتر مواد مغذی ضروری سود می برد، اما تئوری تکاملی پیش بینی می کند که برای زنده ماندن از بارداری، مادران باید برخی از این مواد مغذی را برای خود نگه دارند.

تحقیقات جدید UC Riverside که در Science Advances منتشر شده است، شواهدی از این مبارزه را در بخش دیگری از قلمرو حیوانات پیدا کرده است. برای اولین بار در خارج از پستانداران، محققان یک تضاد ژنتیکی بین مادر و نوزاد را در ماهی های دارای جفت شناسایی کردند که نشان می دهد بارداری خود می تواند این تعارض را ایجاد کند.

وقتی سال‌ها پیش، دیوید رزنیک، زیست‌شناس تکاملی UCR، این ایده را شنید که مادران و فرزندان متولد نشده‌شان ممکن است علایق متقابلی داشته باشند، فکر کرد که این حرف بی‌معنی است. به هر حال، مادران به نوزادان سالم نیاز دارند و نوزادان نیز به مادران سالم نیاز دارند. چرا طبیعت آنها را در برابر یکدیگر قرار می دهد؟

رزنیک گفت: «فکر می‌کردم احمقانه‌ترین چیزی است که تا به حال شنیده‌ام. "من این ایده را بیخود رد کردم."

یافته‌های جدید از نظریه‌ای حمایت می‌کند که رزنیک زمانی آن را رد کرده بود: اینکه مادران و نوزادان در حال رشد آنها علایق تکاملی رقابتی دارند. دانشمندان بر این باورند که این تضاد به توضیح فرآیندی به نام چاپ ژنومی کمک می کند. به طور معمول، هر دو والدین نسخه‌های فعال ژن‌ها را به فرزندان خود کمک می‌کنند. اما برای برخی از ژن‌ها، فقط نسخه‌ای که از مادر یا پدر به ارث رسیده است فعال است، در حالی که ژن دیگر خاموش است.

در پستانداران، ژن‌های آسیب‌دیده بر میزان تغذیه کودک تأثیر می‌گذارند، ژن‌هایی که از پدران به ارث می‌رسند گاهی اوقات رشد را تشویق می‌کنند و ژن‌های به ارث رسیده از مادر آن را مهار می‌کنند.

چرا ژن های به ارث رسیده از مادر و پدر تأثیرات متفاوتی بر رشد نوزاد دارند؟ پاسخ در این است که چگونه تکامل به انتقال ژن ها از نسلی به نسل دیگر کمک می کند.

موفقیت تکاملی یک مادر نه تنها به بقای نوزاد فعلی اش بلکه به توانایی او در انتقال ژن هایش به فرزندان دیگر بستگی دارد. با این حال، برای نوزاد در حال رشد، بقای خودش بیش از بقای هر خواهر یا برادر آینده اهمیت دارد.

این به این دلیل است که یک نوزاد به طور متوسط ​​تنها نیمی از ژن های خود را با یک خواهر یا برادر کامل و حتی کمتر از آن با خواهر یا برادری که پدر متفاوتی دارد به اشتراک می گذارد. بنابراین، تکامل می‌تواند به دنبال ژن‌هایی باشد که به نوزاد کمک می‌کنند تا تغذیه بیشتری دریافت کند، حتی زمانی که انجام این کار توانایی مادرش را برای داشتن فرزندان سالم دیگر به خطر می‌اندازد.

این صرفا مبارزه بر سر غذای محدود نیست. تامین غذا برای نوزاد در حال رشد نیاز به انرژی دارد و دادن بیشتر به یک فرزند می تواند مادر را برای حمایت از خود یا حاملگی های آینده کمتری داشته باشد. حتی اگر در نهایت بهبود یابد، زمان و انرژی مورد نیاز ممکن است حاملگی بعدی او را به تاخیر بیاندازد یا تعداد فرزندانی را که در طول زندگی تولید می کند کاهش دهد.

رزنیک گفت: «آنچه به نفع نوزاد است که از مادرش بگیرد، بیش از آن چیزی است که به نفع مادر است.

رزنیک ژن‌هایی را که رشد را تشویق می‌کنند و نیازهای بیشتر برای تغذیه را ژن‌های «به من بیشتر بده» و آن‌هایی را که مانع رشد می‌شوند را ژن‌های «نمی‌توانی داشته باشی» می‌نامد. رونوشت پدر از ژن "به من بیشتر بده" به طور خودکار بر نسخه مادری قوی تر یا غالب نیست، اما اگر نسخه مادر خاموش شود، آنگاه پدر حکم می کند.

به همین ترتیب، اگر نسخه مادری از ژن «نمی‌توانی داشته باشی» فعال باشد و کپی پدر خاموش شود، مادر حکم می‌کند. اینکه کدام نسخه از والدین فعال است به ژن خاص بستگی دارد.

چرا تکامل این ترتیب را ایجاد می کند؟ نوزادی که تغذیه بیشتری دریافت می کند، ممکن است شانس بیشتری برای زنده ماندن و انتقال ژن های خود، از جمله ژن هایی که از پدرش به ارث رسیده است، داشته باشد.

اما از آنجایی که فرزندان آینده مادر می‌توانند پدرهای متفاوتی داشته باشند، ژن‌های پدر یک نوزاد حامله احتمالا به ضرر هر فرزند آینده نیاز به مواد مغذی بیشتری دارند. در همین حال، ژن های مادر ممکن است به حفظ خود کمک کند تا او بتواند ژن های خود را به فرزندان بیشتری منتقل کند.

چاپ کردن لزوما این علایق رقیب را حل نمی کند. اما می تواند بر میزان تغذیه کودک در حال رشد تأثیر بگذارد و تأثیرات رقیب را از سبقت گرفتن از یکدیگر باز دارد.

دانشمندان ابتدا از طریق آزمایش با جنین موش، نقش را در پستانداران کشف کردند و بعدا آن را در گیاهان گلدار یافتند، جایی که مادران نیز فرزندان در حال رشد خود را پس از لقاح تغذیه می کنند.

برای رزنیک، نادیده گرفتن این اکتشافات دشوار بود. او سال ها را صرف مطالعه خانواده ای از ماهی ها کرده بود که شامل گوپی ها و مولی ها می شد. بر خلاف اکثر ماهی ها که تخم می گذارند، همه ماهی های این خانواده جوان زنده به دنیا می آورند و برخی نیز جفت تکامل یافته ای دارند که در طول بارداری به نوزادان در حال رشد آنها تغذیه می کند.

بسیاری از ماهی ها قبل از لقاح تمام مواد غذایی را که بچه هایشان به آن نیاز دارند در تخم ها بسته بندی می کنند. با این حال، در گونه‌های دارای جفت، مادران به تأمین مواد مغذی در دوران بارداری ادامه می‌دهند و فرصت‌هایی را برای ژن‌ها ایجاد می‌کنند تا بر میزان دریافتی نوزادان در حال رشد تأثیر بگذارند.

این ماهی‌ها روشی را برای آزمایش اینکه آیا نقش‌بندی زمانی که مادر و نوزادان در حال رشد از طریق جفت به هم متصل می‌مانند تکامل می‌یابد ارائه می‌دهند. ماهی ها و پستانداران آخرین بار صدها میلیون سال پیش، مدت ها قبل از تکامل جفت مدرن خود، اجداد مشترکی داشتند.

برای آزمایش این ایده، Reznick لاین های خانواده ماهی جداگانه را از طریق 10 تا 12 نسل جفت گیری خواهر و برادر پرورش داد، سپس ماهی ها را از لاین های مختلف جدا کرد. این به محققان اجازه داد تا ژن های به ارث رسیده از مادر و پدر را در فرزندان حاصل از هم تشخیص دهند.

همکاران آزمایشگاه ژنومیک تطبیقی ​​به سرپرستی Xu Wang در کالج دامپزشکی دانشگاه Auburn، فعالیت ژنتیکی در بافت جفت ماهی در حال رشد را بررسی کردند و به دنبال مواردی بودند که در آن نسخه یکی از والدین از یک ژن فعالتر از دیگری بود.

آنها الگوهای فعالیت ژنی را یافتند که با علایق مادری و پدری رقیب پیش بینی شده توسط نظریه تکاملی سازگار است. یافته‌های حکاکی در ماهی‌ها نشان می‌دهد که این مکانیسم ممکن است به طور مستقل در حیواناتی که جفت‌ها را با فاصله میلیون‌ها سال از هم توسعه داده‌اند، تکامل یافته باشد.

به نظر می رسد جفت ماهی و پستانداران نیز از برخی از همان گروه های ژنی برای انتقال مواد مغذی به داخل سلول ها استفاده می کنند. علیرغم تکامل جفت خود به طور مستقل، به نظر می رسد هر دو گروه به برخی از راه حل های بیولوژیکی یکسان رسیده اند.

این یافته ها همچنین می تواند حاملگی انسان را روشن کند. اشتباهات در چاپ با اختلالات رشدی مرتبط است و درک اینکه چرا ژن های خاص فعال یا بی صدا هستند ممکن است به دانشمندان کمک کند تا درک بهتری از نحوه کنترل رشد جنین داشته باشند.

برای رزنیک، نتایج نشان دهنده یک تغییر چشمگیر در قلب است. مبارزه تکاملی بین مادران و نوزادان در حال رشد آنها، که او زمانی آن را بیهوده رد می کرد، اکنون به نظر می رسد بسیار فراتر از پستانداران است.

رزنیک گفت: «ما دوست داریم فکر کنیم چیز خاصی در مورد پستانداران وجود دارد. اما به نظر می رسد که اینها ویژگی های خاصی نیستند.

یینگ ژانگ و همکاران، منشا مستقل نقش ژنومی در ماهی جفتی، Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeh5487

ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا - ریورساید

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 →