5 دقیقه
تحقیقات جدید پیوند بین خارهای جفتگیری و دندانهای دهانی در راتفیش
یک مطالعهٔ اخیر در ژنتیک توسعهای گزارش میدهد که دندانهای ویژهٔ پیشانی که در زمان جفتگیری در برخی ماهیان غضروفی استفاده می‌شوند، از همان برنامههای توسعهای ژنتیکی که دندانهای دهانی را میسازند ناشی می‌شوند. این ساختارهای پیشانی، که تنکولا نامیده می‌شوند، از نظر شکل و ترکیب شبیه عناصر دندانی هستند اما به‌جای داخل دهان بر روی سر قرار میگیرند. این کار نشان میدهد چگونه یک شبکهٔ ژنتیکی باستانی سازندهٔ دندان میتواند به‌منظور تولید برآمدگی‌های خاردار و شبیه دندان در مکان‌های خارج از دهان بازتخصیص یابد — نمونه‌ای چشمگیر از بازاستفادهٔ تکاملی.
زمینهٔ علمی و چارچوب تکوینی
دندان‌ها معمولاً با فک‌ها و حفرهٔ دهانی مرتبط دانسته می‌شوند و از تعامل بین بافتهای اپی‌تلیال و مزانشیمی شکل میگیرند و توسط مجموعه‌ای از ژن‌های حفاظت‌شده الگو میگیرند. دهه‌ها دیرینه‌شناسان و زیست‌شناسان تکاملی دربارهٔ چگونگی پدیدآمدن نخستین دندان‌ها در مهره‌داران بحث کرده‌اند. دو فرضیهٔ اصلی مطرح شده‌اند: مدل «از درون به بیرون»، که در آن ساختارهای شبیه دندان حلقی داخلی به درون دهان منتقل شده‌اند، و مدل «از بیرون به درون»، که در آن دنتیکل‌های جلدی روی پوست به سمت داخل آمده و به دندانهای دهانی تبدیل شده‌اند.
مطالعهٔ جدید گونهٔ «راتفیش خالدار» را بررسی می‌کند و اثرهای ژنتیکی و تکوینی تنکولای پیشانی را دنبال می‌کند. پژوهشگران بیان ژنی و سازوکارهای تکوینی همپوشان بین دندانهای دهانی و این خارهای مربوط به جفتگیری را شناسایی کرده‌اند، که نشان میدهد همان جعبهابزار دندانزا میتواند برای ساخت ساختارهای متفاوت در موقعیت‌های آناتومیک مختلف بازتخصیص یابد. این یافته به آشتی دادن دو فرضیهٔ تاریخی کمک می‌کند، زیرا نشان میدهد برنامههای سازندهٔ دندان میتوانند محل اجرای خود را در بافت‌ها و در طول زمان تکاملی جابهجا کنند.
کشف‌های کلیدی و پیامدهای تکاملی
- بازتخصیص ماژول‌های تکوینی: این مطالعه نشان میدهد که مسیرهای ژنتیکی معمولاً مسئول تولید دندانهای دهانی میتوانند بهکار گرفته شوند تا خارهای خارجی مورد استفاده در جفتگیری را بسازند، که از این ایده حمایت می‌کند که تکامل اغلب مدارهای ژنتیکی موجود را برای تولید ریخت‌شناسی‌های نو بازاستفاده می‌کند.
- راههای تکاملی متعدد: شواهد نشان میدهد که منشأهای هم از درون و هم از بیرون برای ساختارهای شبیه دندان در رشته‌های تکاملی مختلف ممکن است. برخی گونه‌ها ممکن است دندانهای دهانی را از دنتیکل‌های پوستی تغییر یافته تکامل داده باشند، در حالی که در گونه‌های دیگر ساختارهای شبیه دندان حلقی به جلو و به داخل دهان منتقل شده‌اند. داده‌های جدید نشان میدهد این سناریوها لزوماً مغایر هم نیستند.
- پخش گسترده‌تر «دندان‌ها»: با نشان دادن اینکه ژن‌های سازندهٔ دندان میتوانند خارج از فک نیز فعال باشند، مطالعه معتقد است که دندان‌ها یا عناصر شبیه دندان ممکن است در آناتومی مهره‌داران گسترده‌تر از آنچه پیش‌تر شناخته شده بود وجود داشته باشند. پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند که با بررسی‌های بیشتر گروههای تاکسономیک با روشهای ژنتیک توسعهای، کشف‌های بیشتری از دندانهای خارج‌ازدهانی رخ دهد.
نویسندگان این را مثالی از انعطاف‌پذیری تکاملی می‌دانند: ساختارهایی که در ابتدا برای تغذیه تکامل یافته‌اند میتوانند برای نقش‌های تولیدمثلی یا دفاعی بازبه‌کار گرفته شوند و ریخت‌های نوینی به‌وجود آورند بدون نیاز به اختراعات ژنتیکی کاملاً جدید. همان‌طور که یکی از رهبران مطالعه اشاره می‌کند، هرچه کارهای مقایسه‌ای و تکوینی بیشتری در میان مهره‌داران انجام شود، احتمال شناسایی ساختارهای شبیه‌دندان خارج از فک افزایش می‌یابد.
دیدگاه کارشناسی
دکتر مایا آلوارز، زیست‌شناس تکامل-تکوینی، اظهار می‌کند: 'این مقاله به‌خوبی یک اصل کلیدی زیست‌شناسی تکاملی-تکوینی را نشان میدهد: جعبه‌ابزارهای ژنتیکی حفاظت‌شده میتوانند از نظر مکانی و زمانی بازتخصیص یابند تا ویژگی‌های آناتومیک جدیدی پدید آورند. یافتن اینکه تنکولای پیشانی امضاءهای تکوینی مشترکی با دندانهای دهانی دارد، در بازتفسیر بسیاری از عناصر خاردار در رکورد فسیلی و در تاکسون‌های زنده بهعنوان ساختارهای دندانی تغییریافته راه را باز می‌کند.'
پیامدهای کاربردی شامل رویکردهای نوین برای تفسیر اودنتودها (odontodes) فسیلی و مطالعهٔ چگونگی تغییر شبکههای تنظیمی ژنی در فضا طی توسعه است. این کار همچنین راهنمایی برای بررسی‌های آیندهٔ تاکسون‌های مهره‌داران جهت یافتن ساختارهای شبیه‌دندان غیرمنتظره ارائه میدهد، با استفاده از هر دو روش جنینشناسی و پروفایل‌برداری بیان ژنی.
نتیجه‌گیری
مطالعهٔ دندانهای پیشانی راتفیش خالدار نشان میدهد برنامههای ژنتیکی سازندهٔ دندان انعطاف‌پذیرتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد هستند. با نشان دادن اینکه مسیرهای دندان‌زایی دهانی میتوانند برای تولید خارهای مربوط به جفتگیری بازتخصیص یابند، پژوهشگران شواهدی ارائه می‌دهند که هر دو سناریوی «از درون به بیرون» و «از بیرون به درون» ممکن است در تکامل دندان در شاخههای مختلف نقش داشته باشند. این پژوهش بر تمایل تکامل به بازاستفاده از سیستم‌های تکوینی موجود تأکید دارد و نشان میدهد توزیع ساختارهای شبیه‌دندان در میان مهره‌داران گسترده‌تر و پیچیده‌تر از آنچه پیش‌تر شناخته شده بود است.
منبع: sciencealert
نظرات