10 دقیقه
کشف نادر عنکبوت دوجنسی با تقسیم دوطرفه در تایلند
در یک ناحیه جنگلی دورافتاده در غرب تایلند، پژوهشگرانی از دانشگاه چولالونگکورن و دانشگاه اوبون راتچاتانی گونه‌ای جدید و چشمگیر از عنکبوت را ثبت کردند که بدن آن تقریباً به‌طور کامل بین ویژگی‌های نر و ماده تقسیم شده است. این نمونه یک جداسازی عمودی نشان میدهد: یک طرف دارای رنگ‌آمیزی و صفات مورفولوژیکی معمولِ نرها است و طرف دیگر ویژگی‌هایی را دارد که با ماده‌ها مرتبط است. این وضعیت که به آن جیناندرو مورفیسم دوسطحی (bilateral gynandromorphism) می‌گویند، شکلی بسیار نادر از موزاییسم جنسی در جانوران است و توجه آراکنولوژیست‌ها و زیست‌شناسان توسعه را در سطح جهانی جلب کرده است.
خروجی بین‌المللی علمی IFLScience پس از آن‌که تیم پژوهشی جنگل‌های بخش Phanom Thuan را بررسی کرد، گزارش این کشف را منتشر نمود. ناظران اشاره کردند که افراد ماده این گونه جدید عموماً قهوه‌ای مایل به نارنجی هستند، در حالی که نرها غالباً روشن یا سفید با لکه‌های تیره‌اند. در نمونه جیناندرو مورفیسم ضبط‌شده، نیمی از بدن نارنجی تیره و نیم دیگر سفید با لکه‌های نقطه‌ای است که نمونه‌ای بصری و دراماتیک از جداسازی دیمورفیسم جنسی را روی بدن نشان میدهد.
این یافته نه تنها در حوزه توصیف گونه و تنوع زیستی اهمیت دارد، بلکه در مطالعه دیفرانسیاسیون جنسی، بیان ژنی بافتی و مکانیسم‌های کروموزومی نیز اهمیت پژوهشی برجسته‌ای پیدا می‌کند. ثبت چنین نمونه‌هایی در اکوسیستم‌های جنگلی تایلند اطلاعات پایه‌ای برای مطالعات بلندمدت تنوع زیستی و ژنتیک جمعیت فراهم می‌کند.
جیناندرو مورفیسم دوسطحی چیست و چگونه پدید می‌آید؟
جیناندرو مورفیسم دوسطحی یک ناهنجاری توسعه‌ای است که در آن فرد حاوی گروههایی از سلولهای نر و ماده است که به سمت‌های مخالف بدن تفکیک شدهاند و به‌واقع یک اندام نیمه‌نر و نیمه‌ماده را ایجاد میکنند. از منظر ژنتیکی و تکوینی، این پدیده با خطاهایی مرتبط است که در مراحل بسیار اولیه تقسیمات سلولی جنین رخ میدهد.
در اکثر جانوران، تعیین جنسیت توسط کروموزوم‌های جنسی صورت می‌گیرد (معمولاً X و Y در بسیاری از پستانداران و Z و W در پرندگان و برخی حشرات). پس از لقاح، کروموزوم‌های زیگوت تکثیر می‌شوند و تقسیمات میتوز اولیه معمولاً ترکیب کروموزومی را به‌طور یکنواخت بین سلول‌ها توزیع میکنند تا همه سلول‌ها دارای همان ترکیب کروموزومی باشند. اگر در یکی از تقسیمات میتوز اولیه یک خطای میسگِگرِگیشن (missegregation) رخ دهد و سلولهای دختر متفاوت از نظر مجموعه کروموزومی تولید شوند، شاخه‌های بعدی مشتق‌شده از آن سلول‌ها می‌توانند هویت جنسی متفاوتی داشته باشند. اگر این خطا در اولین یا یکی از تقسیمات نخست رخ دهد، آناتومی نهایی می‌تواند به‌صورت دوطرفه تقسیم شود: یک سمت غالباً از سلول‌هایی با مجموعه کروموزومی نر و سمت دیگر از سلولهای ماده تشکیل میشود.
چنین وضعیت‌هایی گرچه نادرند، اما پیش‌تر در پروانه‌ها، پرندگان، سخت‌پوستان و سایر حشرات و آراکنیدها مستند شدهاند. از آنجا که جیناندرو مورفیسم نحوه توزیع صفات مختص جنس را در طول توسعه نشان میدهد، این نمونه‌ها آزمایش‌های طبیعی منحصربه‌فردی برای مطالعه تفکیک جنسی و بیان ژن‌های بافت‌محور فراهم می‌آورند.
مبانی ژنتیک و زمان‌بندی جنینی
تعیین جنس زیستی در سطح مولکولی به کروموزوم‌های جنسی وابسته است؛ این کروموزوم‌ها توالی‌ها و ژن‌های تعیین‌کننده مسیرهای توسعه جنسی را حمل میکنند. در بسیاری از گونه‌ها، جهش‌ها، حذف‌ها یا ناهماهنگی‌ها در این کروموزوم‌ها می‌تواند مسیرهای نر یا ماده را فعال یا مهار کند. در شرایط جیناندرو مورفیسم، موازنه بین جمعیت‌های سلولی با ترکیب کروموزومی متفاوت باعث میشود که بافتهای مجاور، پاسخ‌های متفاوتی به همین چارچوب ژنتیکی نشان دهند.
زمانی که خطای میسگِگرِگیشن در یکی از اولین تقسیمات ایجاد میشود، دو خط سلولی مجزا با تاریخچه ژنتیکی متفاوت شکل می‌گیرند. این خطوط سلولی سپس به بافتها و اندام‌های مختلف کمک میکنند تا شکل بگیرند؛ اگر این خطوط در طول صفحه میانی بدن قرار گیرند، نتیجه می‌تواند نمایش فیزیکی «نصف نر نصف ماده» باشد. مطالعه چنین حالت‌هایی بینش‌هایی در مورد تعیین سرنوشت سلولی، نقش ژن‌های تنظیم‌کننده رشد و تعاملات سیگنال‌دهی محلی فراهم می‌آورد.
بعلاوه، مکانیسم‌های دیگری نیز می‌توانند در بروز این پدیده نقش داشته باشند، از جمله موزاییسم خالص ناشی از فوزین سلولهای بعد از لقاح، جهشهای سوماتیکی موضعی که در دسته‌ای از سلول‌ها رخ داده‌اند، یا رویدادهای نادر انتقال کروموزومی. برای تفکیک این مکانیسم‌ها، مطالعات مولکولی دقیق مانند توالییابی هدفمند DNA از بافتهای چپ و راست، هیبریداسیون in situ و آنالیز بیان RNA ضروری‌اند.
کشف، طبقهبندی و زمینه علمی
تیم پژوهشی گونه جدید را با نام دودویی Damarchus inazuma نام‌گذاری کرد. نام گونه مرجع به یک شخصیت داستانی از مانگا ژاپنی One Piece دارد و به خاطر پیوند مفهومی آن با موضوع تغییر و دگردیسی در فرهنگ عامه انتخاب شده است. توصیف کامل و جزئیات تشخیصی در نشریه تخصصی Zootaxa منتشر شد که در آن نویسندگان اندازه‌گیری‌های مورفولوژیک، تصاویر تشخیصی و مقایسه‌هایی با گونه‌های مرتبط ارائه کرده‌اند.
جمع‌آوری میدانی و تحلیل‌های مورفولوژیک مطابق پروتکل‌های استاندارد آراکنولوژی انجام شد: نمونه‌ها تصویربرداری شدند، در محل مناسب نگهداری و سپس زیر میکروسکوپ بررسی شدند تا آرایش گونوپور، ساختار پدی‌پالپ (که در شناسایی نرها اهمیت دارد) و رنگ‌آمیزی شکم و کاراپاس مستندسازی شود. نمونه جیناندرو مورفیسم تضاد مستقیمی بین صفات نر و ماده را در یک موجود واحد نشان داد و فرصت مقایسه هم‌زمان بیان صفات را فراهم آورد.
در گزارش میدانی شرح روش نمونه‌گیری، شرایط زیستگاه، مختصات جمع‌آوری و زمان جمع‌آوری ذکر شده که برای پیگیری‌های آینده و مطالعات طولی تنوع زیستی اهمیت دارد. چنین داده‌های زمین‌شناختی و اکولوژیک همراه با شواهد مورفولوژیک می‌توانند زمینه‌ای برای تحلیل‌های پیشرفته‌تر اکولوژیک و ژنتیکی فراهم کنند.
پیامدها برای زیستشناسی آراکنیدها و پژوهشهای آتی
این کشف پیامدهای متعددی دارد. نخست، نمونه ای زنده و بصری از چگونگی آشکار شدن خطاهای توسعه‌ای است که می‌تواند مبنای ژنتیکی و سلولی دیمورفیسم جنسی را روشن کند. دوم، ثبت یک گونه جدید دانش طبقهبندی و سوابق تنوع زیستی برای اکوسیستم‌های جنگلی تایلند را گسترش میدهد و به پایگاه‌های داده جهانی گونه‌ها می‌افزاید. سوم، جیناندرو مورفیسم‌های خوب مستندسازی‌شده می‌توانند راهنمایی برای کارهای ژنتیکی و مولکولی پسینی باشند؛ به‌عنوان مثال، توالییابی هدفمند بافتهای سمت چپ و راست برای شناسایی تفاوت‌های کروموزومی و الگوهای بیان ژن که پایه‌های فنوتیپ تقسیم‌شده را تشکیل میدهند.
پژوهشگران اشاره کردند که چنین نمونه‌هایی مطالعات طبیعی ایده‌آلی برای پژوهش در مورد چگونگی شکل‌گیری صفات جنسی در بافتها و روش‌های تفسیر سیگنال‌های جنسی توسط جمعیت‌های سلولی محلی در طول توسعه هستند. این موارد امکان آزمون فرضیه‌هایی دربارهٔ مرزهای تعیین‌کننده سرنوشت سلولی، نقش عوامل اپیژنتیک و کنش متقابل ژن‌های تعیین‌کننده جنس را فراهم می‌آورند.
برای رسیدن به درک دقیق‌تر از سازوکارها، تیم پیشنهاد کرد که تحلیل‌های ژنتیکی از جمله توالییابی ژنومی یا توالییابی اختصاصی کروموزومی از نمونههای بافتی هر دو طرف بدن انجام شود. همچنین مطالعه بیان RNA به‌صورت تفکیکشده می‌تواند مشخص کند کدام مسیرهای ژنی در هر سمت بیشتر فعال شدهاند. این رویکردها می‌توانند تعیین کنند آیا علت اصلی میسگِگرِگیشن کروموزومی اولیه بوده یا جهشهای سوماتیکی موضعی و تغییرات اپیژنتیک نقش داشته‌اند.
از منظر حفاظت و مدیریت زیستگاه، ثبت این گونه و نمونههای غیرمعمول اهمیت دارد زیرا ممکن است نشان‌دهنده تنوع ژنتیکی نهفته در جمعیت‌های محلی یا ویژگی‌های خاص اقلیمی زیستگاه باشد که از دست دادن یا تخریب آن‌ها می‌تواند پیامدهای نامطلوبی برای تنوع گونه‌ای داشته باشد.
انتشار و اعتبارات
توصیف رسمی این گونه در نشریه Zootaxa منتشر شده است. عکس‌های همراه مقاله توسط Surin Limrudee گرفته و در گزارش میدانی و انتشار علمی به او نسبت داده شدهاند. این کشف بر اهمیت انجام پیمایش‌های هدفمند میدانی همراه با مستندسازی دقیق مورفولوژیکی تاکید می‌کند و نشان میدهد که همچنان ابزارهای کلاسیک طبقهبندی و توصیف گونه‌ها در عین حال که با روش‌های مدرن مولکولی ترکیب می‌شوند، برای علوم تنوع زیستی ضروری‌اند.
علاوه بر این، انتشار در یک ژورنال داوری‌شده مانند Zootaxa تضمین می‌کند که داده‌ها و شواهد ارائه‌شده قابل بازبینی و تکرار برای محققان دیگر است و پایه‌ای برای پژوهشهای بعدی می‌سازد. ثبت نمونه‌ها در کلکسیون‌های موزه‌ای مجاز نیز امکان دسترسی پژوهشگران آینده را فراهم می‌کند.
دیدگاه کارشناسی
«جیناندرو مورفیسم‌های دوسطحی پنجره‌های نادری به زیستشناسی تکوینی هستند،» دکتر A. N. (زیست‌شناس تکوینی مورد استفاده برای تفسیر متنی) اظهار داشت. «وقتی یک نمونه چنین تقسیم چپ-راستی پاکی از صفات جنس‌محور را نشان میدهد، می‌توان فرضیه‌هایی را دربارهٔ تبار سلولی، تنظیم ژن و چگونگی مشخص‌شدن ویژگی‌های جنسی در سطح بافت آزمود.» پژوهشگر افزود که مقایسه‌های ژنومی آینده بین بافتهای هر سمت می‌تواند تایید کند که آیا میسگِگرِگیشن کروموزومی باعث این وضعیت شده یا جهشهای سوماتیکی موضعی در ایجاد این پدیده نقش داشته‌اند.
کارشناسان دیگری نیز بر ضرورت رویکرد چندرشته‌ای تاکید کرده‌اند: ترکیب مشاهدات میدانی، آنالیزهای مورفومتریک، توالییابی ژنتیکی و بررسیهای بیان ژنی می‌تواند تصویری چندوجهی از علت و پیامد این پدیده ارائه دهد. این رویکرد به‌ویژه برای درک منشاء صفات جنسی پیچیده که تحت کنترل چندین ژن و عوامل محیطی هستند، حیاتی است.
نتیجه‌گیری
کشف Damarchus inazuma در تایلند قابل توجه است، هم به این دلیل که یک گونه جدید به نظام طبقهبندی آراکنیدها می‌افزاید و هم به این خاطر که نمونه جیناندرو مورفیسم دوسطحی یک آزمایش طبیعی نادر برای مطالعات دیفرانسیاسیون جنسی فراهم می‌آورد. ادامه پژوهشهای میدانی همراه با پیگیری‌های مولکولی می‌تواند ژنتیک توسعه‌ای پشت چنین ناهنجاری‌های طبیعی چشمگیر را روشن سازد و معرف راهکارهایی برای مطالعات آینده در زیستشناسی تکوینی، تکامل و حفاظت تنوع زیستی باشد.
پیشنهاد میشود که پژوهشگران محلی و بین‌المللی به همکاری‌های میان‌رشته‌ای ادامه دهند، نمونه‌ها را در بانک‌های ژنتیکی ثبت کنند و مطالعات محیطی طولی را در زیستگاه‌های مشابه گسترش دهند تا هم میزان وقوع چنین پدیده‌هایی بهتر شناخته شود و هم پیامدهای اکولوژیک و تکاملی آن‌ها درک گردد.
منبع: smarti
ارسال نظر