کشف کروموزوم جنسی در اختاپوس‌ها با قدمت ۴۸۰ میلیون سال
1
اختاپوس‌ها مدت‌هاست که با هوش بالا، توانایی استتار و زیست‌شناسی منحصر‌به‌فردشان، دانشمندان را شگفت‌زده کرده‌اند.
این موجودات خارق‌العاده همچنان محققان را با کشفیات جدید در مورد گذشته تکاملی‌شان غافلگیر می‌کنند. یکی از جالب‌ترین معماها، نحوه تعیین جنسیت در اختاپوس‌ها بوده است.
کشف کروموزوم جنسی در اختاپوس‌های دوخال کالیفرنیا
دانشمندان دانشگاه اورگن اخیراً کروموزوم جنسی را در اختاپوس دوخال کالیفرنیا شناسایی کرده‌اند. این کشف تأیید می‌کند که سفالوپودها، گروهی که شامل ماهی مرکب و ناتیلوس‌ها نیز می‌شود، برای تعیین جنسیت به کروموزوم‌ها متکی هستند.
این پژوهش همچنین نشان می‌دهد که این کروموزوم دست‌کم ۴۸۰ میلیون سال قدمت دارد و یکی از قدیمی‌ترین کروموزوم‌های جنسی شناخته‌شده در قلمرو حیوانات محسوب می‌شود.
وجود کروموزوم جنسی در اختاپوس‌ها
گبی کافینگ، دانشجوی دکتری در دانشگاه اورگن، می‌گوید:
“سفالوپودها موجودات بسیار جالبی هستند و ما هنوز در حال یادگیری نکات زیادی درباره آن‌ها، به‌ویژه در زمینه علوم اعصاب، هستیم.”
وی افزود:
“این مطالعه نشان می‌دهد که اختاپوس‌ها کروموزوم‌های جنسی بسیار کهنی دارند.”
یافته‌های این تحقیق که در مجله Current Biology منتشر شده است، بینش‌های جدیدی درباره تاریخچه ژنتیکی اختاپوس‌ها و خویشاوندان آن‌ها ارائه می‌دهد. درک این سیستم قدیمی تعیین جنسیت می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا اطلاعات بیشتری درباره نحوه تکامل این موجودات هوشمند به دست آورند.
تفاوت در تعیین جنسیت میان گونه‌های مختلف
نحوه تعیین جنسیت در همه حیوانات یکسان نیست. در حالی که انسان‌ها و بیشتر پستانداران از سیستم کروموزومی X/Y پیروی می‌کنند، گونه‌های دیگر روش‌های متفاوتی دارند.
در لاک‌پشت‌ها، جنسیت به دمایی که تخم‌ها در آن رشد می‌کنند، بستگی دارد.
برخی ماهی‌ها، جنسیت را تنها از طریق یک ژن مشخص تعیین می‌کنند و نه از طریق یک کروموزوم کامل.
حتی در انسان‌ها نیز کروموزوم‌های جنسی همیشه به‌طور واضح تعیین‌کننده نیستند. جهش‌های ژنی یا کروموزوم‌های اضافی می‌توانند به تغییرات بیولوژیکی منجر شوند که در دسته‌بندی‌های ساده “مرد” یا “زن” نمی‌گنجند.
چالش‌های تحقیق ژنتیکی در سفالوپودها
مطالعه ژنتیک در سفالوپودها همیشه دشوار بوده است. آن‌ها حیوانات آزمایشگاهی استانداردی مانند موش‌ها یا مگس‌های میوه نیستند، که این امر تحقیق در مورد ژنتیک‌شان را پیچیده می‌کند.
اگرچه محققان توالی ژنوم برخی از گونه‌های اختاپوس را تعیین کرده‌اند، اما هنوز در پیوند دادن ژن‌های خاص به ویژگی‌های مشخص با مشکل مواجه هستند. کشف کروموزوم جنسی در اختاپوس یک پیشرفت بزرگ در درک چگونگی رشد و تولیدمثل این حیوانات محسوب می‌شود.
کروموزوم جنسی منحصربه‌فرد در اختاپوس‌های ماده
تیم تحقیقاتی دانشگاه اورگن هنگام تعیین توالی DNA اختاپوس دوخال کالیفرنیا ماده، به کشفی غیرمنتظره دست یافت.
در میان ۳۰ کروموزوم این اختاپوس، یکی از آن‌ها به دلیل داشتن نیمی از مقدار معمول ماده ژنتیکی، برجسته بود. این مورد در مطالعات پیشین روی DNA اختاپوس‌های نر دیده نشده بود.
کافینگ توضیح می‌دهد:
“این کروموزوم خاص، تنها نیمی از مقدار معمول داده‌های توالی‌یابی را داشت، که نشان می‌داد فقط یک نسخه از آن وجود دارد.”
این یافته نشان داد که اختاپوس‌های ماده دارای کروموزومی منحصربه‌فرد هستند که در نرها وجود ندارد. دانشمندان برای تأیید کشف خود، داده‌های ژنتیکی سایر سفالوپودها را بررسی کردند.
اگر این کروموزوم در گونه‌های مختلف ظاهر می‌شد، نشان می‌داد که این الگوی تعیین جنسیت، قدیمی و پایدار است.
وجود کروموزوم جنسی در سایر سفالوپودها
تیم تحقیقاتی داده‌های ژنومی گونه‌های دیگر اختاپوس‌ها را تحلیل کرد و شواهد مشابهی از این کروموزوم خاص یافت.
دانشمندان همچنین این کروموزوم جنسی را در ماهی مرکب، گونه‌ای که بین ۲۴۸ تا ۴۵۵ میلیون سال پیش از اختاپوس‌ها جدا شده است، شناسایی کردند. شگفت‌انگیزتر از همه، آن‌ها نشانه‌هایی از این کروموزوم را در ناتیلوس یافتند، نرم‌تنی که تقریباً ۴۸۰ میلیون سال پیش از تبار اختاپوس‌ها جدا شده است.
کافینگ توضیح می‌دهد:
“این نشان می‌دهد که نیاکان مشترک آن‌ها از همین سیستم تعیین جنسیت برخوردار بوده‌اند.”
ثبات کروموزوم جنسی در طول میلیون‌ها سال
بیشتر کروموزوم‌های جنسی در طول زمان به‌سرعت تغییر می‌کنند، زیرا در تولیدمثل نقش حیاتی دارند. با این حال، کروموزوم جنسی سفالوپودها به نظر می‌رسد که برای صدها میلیون سال بدون تغییر باقی مانده است.
این امر نشان می‌دهد که اختاپوس‌ها و خویشاوندانشان بدون تغییرات تکاملی عمده از این سیستم استفاده کرده‌اند.
مقایسه کروموزوم‌های جنسی باستانی
در حالی که کروموزوم جنسی اختاپوس یکی از قدیمی‌ترین موارد شناخته‌شده است، کروموزوم‌های جنسی باستانی دیگری نیز در طبیعت وجود دارند.
برخی گیاهان، مانند خزه‌ها و هپاتیک‌ها، کروموزوم‌های جنسی خود را در اوایل تاریخ زمین تکامل داده‌اند.
برخی حشرات نیز دارای کروموزوم‌های جنسی هستند که قدمتی حدود ۴۵۰ میلیون سال دارند، اگرچه در طول زمان دستخوش تغییرات بسیاری شده‌اند.
کشف اخیر در اختاپوس‌ها این تصور را به چالش می‌کشد که کروموزوم‌های جنسی همیشه سریع تکامل می‌یابند. این کشف نشان می‌دهد که برخی سیستم‌های تعیین جنسیت می‌توانند برای دوره‌های طولانی پایدار بمانند، اگر به‌درستی عمل کنند. به نظر می‌رسد سفالوپودها فرمول ژنتیکی‌ای برای تعیین جنسیت یافته‌اند که در آزمون زمان مقاومت کرده است.
معمای کروموزوم W گمشده
یک سؤال همچنان بی‌پاسخ مانده است: سیستم تعیین جنسیت در اختاپوس‌ها دقیقاً چگونه کار می‌کند؟
دانشمندان ابتدا تصور می‌کردند که اختاپوس‌ها ممکن است سیستمی مشابه پرندگان و پروانه‌ها داشته باشند، جایی که نرها دارای دو کروموزوم مشابه (ZZ) و ماده‌ها دارای دو کروموزوم متفاوت (ZW) هستند.
اما کرن و تیمش هنگام جستجوی کروموزوم W در اختاپوس‌های ماده، هیچ نشانه‌ای از آن نیافتند. این مسئله احتمال وجود سیستمی متفاوت را مطرح می‌کند که در آن نرها دارای دو نسخه از یک کروموزوم (ZZ) و ماده‌ها تنها یک نسخه از آن را دارند (Z).
رازهای اختاپوس همچنان ادامه دارد
اختاپوس‌ها همچنان یکی از مرموزترین موجودات اقیانوس‌ها هستند. هوش بالا، توانایی حل مسئله و ویژگی‌های ژنتیکی منحصربه‌فرد آن‌ها، این حیوانات را از بیشتر جانوران دیگر متمایز می‌کند.
کشف یک کروموزوم جنسی باستانی، لایه‌ای جدید به داستان تکاملی آن‌ها اضافه می‌کند. برای اکنون، دانشمندان می‌دانند که این کروموزوم جنسی تقریباً نیم میلیارد سال قدمت دارد، اما مکانیزم دقیق عملکرد آن همچنان نامشخص است.
تحقیقات آینده درباره ژنتیک سفالوپودها می‌تواند رازهای بیشتری از این موجودات شگفت‌انگیز را آشکار کند. اختاپوس یکی از رازهایش را فاش کرده، اما هنوز بسیاری دیگر را در خود نگه داشته است.
🔬 این مطالعه در مجله Current Biology منتشر شده است.
