القفز الجينات يعرف أيضا باسم قد تكون الترانسبوزونات غير مألوفة بالنسبة لمعظمنا، لكنها ظهرت في دراستين حديثتين تتعلقان بالمخلوقات البحرية التي يقدرها الغواصون - الأخطبوطات وتنين البحر - ويمكن أن تفسر بعض الألغاز المحيطة بهذه المخلوقات.
الترانسبوزون هو تسلسل الحمض النووي الذي لديه القدرة على التحرك داخل الجينوم، وهي مجموعة تعليمات الحمض النووي الموجودة في الخلية. يمكن للينقولات أن تخلط أو تنسخ نفسها باستخدام آليات النسخ واللصق الجزيئي أو حتى القص واللصق، ويمكن أن تسبب تغيرات جينية سريعة عندما تدخل نفسها في منتصف الجين أو بالقرب منه، مما يمنع هذا الجين من العمل بشكل طبيعي.
تشكل الترانسبوزونات 45% من جينوم الدماغ البشري، ولكن الآن تم العثور عليها لأول مرة في دماغ اللافقاريات، أخطبوط - وهذا قد يفسر فقط مستوى الذكاء العالي الذي تم إثباته.
تم إجراء الدراسة من قبل فريق دولي مكون من 20 باحثًا بتنسيق من ريمو سانجيس من Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) في تريستا وجرازيانو فيوريتو من Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZAD) في نابولي.
يقول العلماء إن الدماغ "المعقد للغاية" والقدرات المعرفية للأخطبوطات هي فريدة من نوعها بين اللافقاريات، ويعتقدون أن الجينات القفزية هي المفتاح لهذا التعقيد الشبيه بالفقاريات بعد العثور عليها في أدمغة كل من الأنواع الشائعة. أخطبوط (أخطبوط الشائع) وكاليفورنيا أخطبوط (أخطبوط بيماكولويدس).
كما هو الحال في البشر، تكون بعض الينقولات غير نشطة لأنها تراكمت عليها طفرات مع مرور الوقت، بينما البعض الآخر، على الرغم من سلامته، يتم حظره بواسطة آليات الدفاع الخلوية - على الرغم من أن الأجزاء والنسخ المكسورة من الينقولات يمكن أن توفر مادة خام للتطور، كما يقول الباحثون.
ومن المحتمل أن تظل الترانسبوزونات الأكثر صلة، والمعروفة باسم العناصر النووية المتناثرة الطويلة (LINE)، نشطة. كان يُعتقد سابقًا أنها ليست أكثر من بقايا من الماضي البعيد، وقد كشفت الأبحاث الحديثة أن نشاط LINE يتم تنظيمه بدقة في الدماغ، خاصة في منطقة الحصين، ويمكن أن يرتبط بالقدرات المعرفية مثل التعلم والذاكرة.
جينوم الأخطبوط غني بالترانسبوزونات. معظمها غير نشط، ولكن باستخدام أحدث تقنيات التسلسل للتركيز على أولئك الذين ما زالوا قادرين على النسخ واللصق، حدد الباحثون عنصرًا من عائلة LINE في أجزاء من دماغ الأخطبوط ذات أهمية كبيرة للقدرات المعرفية.
"لقد قفزت على الكرسي حرفيًا عندما رأيت، تحت المجهر، إشارة قوية جدًا لنشاط هذا العنصر في الفص العمودي، وهو هيكل الدماغ الذي يعتبر في الأخطبوط مقرًا للتعلم والقدرات المعرفية - تمامًا مثل الدماغ". وقالت جيوفانا بونتي من SZAD: "الحصين في البشر".
وقال سانجيس: "إن اكتشاف عنصر من عائلة LINE نشط في دماغ نوعي الأخطبوط أمر مهم للغاية، لأنه يضيف الدعم لفكرة أن هذه العناصر لها وظيفة محددة تتجاوز النسخ واللصق". يتم نشر الدراسة في بي ام سي بيولوجي.
يبدو تنين البحر
وفي حالة تنين البحر، الذي يوجد في البرية فقط في أستراليا، يمكن للينقولات أن تفسر تلك المظاهر المميزة التي يعشقها المصورون تحت الماء، وفقًا لعلماء جامعة أوريغون.
من خلال تسلسل الجينوم لكل من أصناف تنين البحر العشبية والمورقة، وجد العلماء أن مجموعة رئيسية من الجينات التي تؤدي في الفقاريات الأخرى إلى التطور المباشر للوجه والأسنان والملاحق وأجزاء من الجهاز العصبي كانت مفقودة.
"تعد تنينات البحر كرات غريبة في مجموعة من الأسماك الغريبة بالفعل"، كما لاحظ مساعد البحث البروفيسور كلاي سمول، في إشارة إلى أقربائها المقربين في العالم. Syngnathidae الأسرة وفرس البحر والأسماك الأنبوبية.
قالت سوزي باشام، باحثة كبيرة مشاركة في قيادة الدراسة مع سمول: "هناك اهتمام كبير بمدى مرونة أشياء مثل الرأس والوجه في التطور". "ويمكن لتنانين البحر أن تكون دراسات حالة جيدة لهذا النوع من الأسئلة بسبب الاختلافات الشديدة التي تطورت فيها بسرعة كبيرة." وقالت إنها تفرعت، جنبًا إلى جنب مع فرس البحر والأسماك الأنبوبية، قبل حوالي 50 مليون سنة، "وهو حديث نسبيًا وفقًا للمعايير التطورية".
ومن خلال الحصول النادر على عينات الأنسجة من خلال حوض بيرش المائي في سكريبس ريسيرش وتينيسي أكواريوم، قام الباحثون بتحليل التسلسل الجيني لتنانين البحر وتلك الخاصة بفرس البحر والأسماك الأنبوبية. بالمقارنة مع الأسماك العظمية مثل الزرد وأسماك أبو شوكة، فإن كل شيء Syngnathidae كانت تفتقد الجينات التي توجه التطور، ولكن، على عكس أقاربها، تحتوي تنانين البحر أيضًا على كميات أعلى من المعتاد من الينقولات.
تم استخدام مجهر متخصص للأشعة السينية لالتقاط صورة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة لسمك تنين بحري يبلغ طوله 3 سم (فيلوبتريكس تاينيولاتوس). وقد تم مسحها ضوئيًا على شكل أقسام، مع تجميع الصور معًا لتكوين صورة كاملة تكشف عن أدق تفاصيل عظام تنين البحر.
وقال بشام: "لم يقم أحد بتصوير أي جزء من تنين البحر من قبل بهذه الطريقة". "يمكننا أن نرى أن الهياكل الداعمة للمجاذيف الورقية تبدو وكأنها عبارة عن تفاصيل للأشواك، ثم تمت إضافة الزوائد اللحمية إلى الأطراف." وقالت إن هذا يعزز فكرة أن ما يبدو أنه زوائد زينة قد تطور من الأشواك.
ويأمل الفريق أن يساعد إتاحة تسلسل جينوم تنين البحر للجمهور في فهم كيفية تطور المخلوقات الغريبة، وكذلك في الجهود المبذولة للحفاظ عليها. يتم نشر دراستهم في وقائع الأكاديميات الوطنية للعلوم.
أيضا على ديفرنيت: هل التقطت Seadragon؟, العناية في عرين التنين, ظهور Ruby Seadragons لأول مرة على الهواء مباشرة
