5 دقیقه
کشف و زمینه علمی
اژدهایان ریشدار (Pogona spp.) میتوانند دگرگشت جنسی را تجربه کنند — افراد دارای ژنوتیپ نر میتوانند تحت شرایط محیطی خاص بهصورت فنوتیپی ماده توسعه یابند. اکنون دو تیم بین‌المللی مستقل دو ژنوم مرجع با کیفیت بالا از هر دو جنس و با فناوری‌های توالی‌یابی متفاوت تولید کرده‌اند. این سرهم‌بندی‌ها به یک یافتهٔ مرکزی می‌رسند: سیگنالدهی هورمون ضد مولرین (AMH) ظاهراً نقش اصلی در تعیین جنس در این گونه دارد. این کار با ترکیب ژنومیک، تحلیل تطبیقی و داده‌های بیان ژن، مکانیزم‌هایی را روشن میکند که پیش‌تر تنها تا حدی شناخته شده بودند و به درک بهتر تعیین جنسیت و دگرگشت جنسی کمک میکند.
توالی‌یابی ژنوم، فناوری و روش‌شناسی
یک تیم به سرپرستی پژوهشگران BGI از پلتفرم جدید CycloneSEQ با خوانش‌های بلند برای سرهمبندی یک ژنوم یکپارچه اژدهای ریشدار استفاده کرد. توالی‌یابی با خوانش بلند شکاف‌های سرهمبندی را کاهش میدهد و مناطق تکراری یا با محتوای GC بالا را که روش‌های خوانش کوتاه با آن‌ها مشکل دارند، حل میکند. قیه لی از BGI توضیح داد که تیم، اژدهای ریشدار را بهعنوان اولین ژنوم حیوانی روی این دستگاه به دلایل علاقهٔ زیستی و اهمیت فرهنگی انتخاب کردند: سال اژدها در چین بود. سرهم‌بندی‌های آن‌ها امکان حل مناطقی از ژنوم را فراهم کرد که پیش‌تر غیرقابل‌حل به‌نظر می‌رسیدند و لوکوس‌های نامزد دخیل در تعیین جنسیت را برجسته ساخت.
بهصورت مستقل، گروه دومی به سرپرستی پژوهشگرانی از جمله آرتور ژورجس در دانشگاه کانبرا یک مرجع تکمیلی از جنس مقابل تولید کرد که از فناوریها و استراتژی‌های سرهمبندی متفاوت استفاده می‌کرد. داشتن دو سرهمبندی از جنسهای مخالف و پلتفرم‌های گوناگون — که هر دو به همان ژن‌های اصلی نامزد اشاره دارند — اعتماد به نتایج را به‌طرزی چشمگیر افزایش میدهد و منابع محکمی برای مطالعات تطبیقی و عملکردی آینده فراهم میآورد.
یافته‌های کلیدی: سیگنالدهی AMH و سیستم ZW
هر دو پروژه تغییراتی در مسیرهای مرتبط با AMH را بهعنوان محور تعیین جنس در اژدهای ریشدار مشخص کردند. سیگنالدهی AMH در مهره‌داران به‌خاطر نقش‌هایی در توسعهٔ دستگاه تولیدمثلی شناخته شده است؛ داده‌های ژنومی در این مطالعه نشان میدهند که این مسیر بهعنوان یک تنظیمکنندهٔ اصلی در آبشاری تعیین جنس این اژدها عمل میکند. مطالعات همچنین پرسش‌هایی دربارهٔ منشأ تکاملی سیستم کروموزوم‌های جنسی ZW در این سوسمارها مطرح میکنند. برای بازسازی گام‌های کروموزومی و مولکولی که منجر به پدید آمدن این سیستم شده‌اند، نیاز به ژنومهای باکیفیت اضافی از گونه‌های نزدیک اسکواما وجود دارد.
چرا دو سرهمبندی مستقل اهمیت دارند
تأیید مستقل خطاهای مثبت کاذب و سوگیریهای تجربی را کاهش میدهد. داده‌های ژنومی که بهصورت باز منتشر می‌شوند به آزمایشگاه‌های دیگر امکان میدهند تعامل‌های ژن-ژن و ژن-محیط را آزمایش کنند، تفاوت‌های رشد جمجمه و مغز را بررسی نمایند و یک مدل اسکواما با پایهٔ قوی برای مطالعات تطبیقی در کنار مدل‌های سنتی مانند موش، انسان و پرنده بسازند.
پیامدها و چشم‌اندازهای آینده
این ژنومهای جدید پیشرفتی مهم در زمینهٔ ژنومیک تکاملی، زیست‌شناسی تکوینی و علوم رفتاری محسوب می‌شوند. آن‌ها امکان انجام آزمایشهای عملکردی برای آزمون فاکتورهای رونویسی نامزد و مسیرهای سیگنالدهی را فراهم میکنند، روشن می‌سازند چگونه نشانه‌های محیطی میتوانند دگرگشت جنسی را القا کنند و چارچوب ژنومی برای ژنتیک حفاظت و تنوع زیستی ارائه میدهند. توسعهٔ سریع فناوری توالی‌یابی — که با دستاوردهای BGI در افزایش توان عملیاتی و کاهش هزینه‌ها برجسته شده — نشان میدهد که پیشرفت‌های فنی چگونه کشف‌های زیستی را تسریع میکنند.
دیدگاه کارشناسی
دکتر مایا سینگ، زیست‌شناس تکاملی-تکوینی: «داشتن دو ژنوم مکمل با پیوستگی بالا یک نقطه‌عطف است. این امکان را به ما میدهد که تغییرات تنظیمی واقعی را از خطاهای سرهمبندی تفکیک کنیم و مطالعات دقیق CRISPR یا بیان ژن را برای آزمون نقش سیگنالدهی AMH در دگرگشت جنسی طراحی کنیم. این دقیقاً همان پایهٔ ژنومی تطبیقی است که این حوزه نیاز داشت.»
نتیجه‌گیری
شواهد همگرا از دو ژنوم مستقل و باکیفیت اژدهای ریشدار، سیگنالدهی AMH را بهعنوان مکانیزم مرکزی تعیین جنس نشان میدهد و مسیر روشنی برای روشن کردن تاریخچهٔ تکاملی سیستم ZW در اسکواما ارائه میکند. داده‌های باز، فناوری‌های مکمل و پیشرفت در توالی‌یابی خوانش بلند به‌طور جمعی کشف‌ها در زیست‌شناسی جنسی مهره‌داران را تسریع میکنند و پیامدهایی برای تکوین، رفتار و ژنومیک تطبیقی به همراه دارند.
منبع: scitechdaily
.avif)
نظرات