الرئيسية / بايولوجي / علم الوراثة الحديث يؤكد على وجود علاقة قديمة بين الزعانف والأيادي

علم الوراثة الحديث يؤكد على وجود علاقة قديمة بين الزعانف والأيادي

عُلماء الحفريات وثّقوا التكيّفات التطورية اللازمة لتحول الزعانف الصدرية لسمك الزعانف الفصية القديم التي تستعمل تحت الماء، الى تراكيب عظمية قوية تشبه تلك الموجودة في الحيوانات البدائية المسماة بتيكتاليك (Tiktaalik roseae)، وهي  سمكة تميزت بالأقدام، وهي من الحيوانات المنقرضة. هذه التراكيب مكّنت الحيوانات رباعية الأطراف من الزحف في المياه الضَحِلة أو حتى فوق اليابسة، علماء الأحياء التطورية لطالما تسائلوا لماذا التراكيب الحديثة المسماة بـ نمو الأطراف بصورة كاملة (autopod)، التي تحتوي على الرسغ والاصابع أو مفصل الكاحل وأصابع القدم، ليس لديها نظير واضح التركيب يشابهها في زعانف الأسماك الحية.

 

في 22 ديسمبر 2014، يوجد هنالك أصدار تابع الى الأكاديمية الوطنية للعلوم(NAS) يُبيّن تجادل الباحثون في محاولات سابقة فشلت في ربط العلاقة بين الزعانف والأصابع بسبب تركيز أبحاثهم على النوع الخاطئ من الأسماك. وبدلاً من ذلك، وجدوا آلية وراثية بدائية في أطراف مجموعة من الثدييات في نموذج غير تابع للأسماك، ما يسمى بأسماك المياه العذبة المُرقّطة الذي تسلسلت معلوماتهُ الوراثية حديثاً.

 يقول الدكتور نيل شوبين، بروفيسور الأحياء العضوية والتشريحية في جامعة شيكاغو، ورئيس فريق البحث الذي أكتشف الحيوان البدائي (تيكتاليك) في عام 2014، يقول “تُظهِر الحفريات أنّ عظم الرسغ والأصابع له اصول مائية، ولكن الزعانف والأطراف لها وظائف مختلفة. فلقد تطوروا في أتجاهات مُختلفة منذ أنْ أنفصلوا وتباعدوا. لقد أرَدّنا أنْ نستكشف، ونفهم الروابط بينهم بأضافة معلومات وراثية وجزيئية الى ما نعرفه سابقاً من تاريخ تسجيل الحفريات”.

 

فَشِلت المحاولات السابقة في أيجاد علاقة بين الزعانف والأطراف عن طريق المقارنة بين أشكالهما. فالأطراف تختلف عن معظم الزعانف. فعظم الرسغ يتكوّن من مجموعة من العظام العُقيدية الصغيرة، والتي تنتهي بعظام طويلة تكوّن الأصابع. أمّا عظام الزعانف في الأسماك تختلف في شكلها عن الأطراف، حيث تحتوي على عظام طويلة تنتهي بعظام دائرية صغيرة تسمى بالعظام الكعبرية.

 

الجينات الأولية المسوؤلة عن شكل العظام تعرف بتجمّعات العلبة المثلية( Hox A)، في البداية أختبر الباحثون قابلية التغييرات التي تتحكم بالوحدات الوراثية ‘HoxA’ المأخوذة من أسماك مكتملة العظام، ذو زعانف شُعاعية الشكل، في فئران مُعدَّلة وراثياً. ومع ذلك لم تؤدي أيَّ نشاط في عظام الفئران.

 

تمّت هذه الدراسة على الأسماك مُكتملة العظام والتي تشمل مجموعة واسعة من أنواع الأسماك حول العالم. لكن الباحثين أدركوا أنَّ هذه الأسماك ليست المثالية ليتم فيها ملاحظة تنظيم الجينات القديمة. حيث عندما بَحَثوا عن المورّثات التي أدت الى بناء الرسغ والأصابع وجدوا نقص في التسلسل الوراثي المحفوظ في هذه الأسماك المدروسة.

 

تَتبّع الباحثون المشكلة في الأسماك ووجدوا تغيّر جذري في الأسماك مُكتملة العظام يعود الى قبل (300 مليون) سنة، حيث أنّ الكائنات الشبيهة بالأسماك التي فيما بعد تحوّلت الى كائنات رُباعية الأطراف, أنفصلت من صنف الأسماك العظمية، التي تعتبر سَلف مُشتَرك لنسل الأسماك مكتملة العظام التي مرت بـ(أزدواج وراثي كامل)، وهي ظاهرة حدثت عدة مرات في تطور الأحياء.

 

مُضاعفة المجموعة الوراثية الكُلّية الموجودة في الأسماك مُكتملة العظام، زوّدت هذه الأسماك بأمكانيات تنويع كبيرة. وقد يكون هذا التنوّع هو الذي ساعَدَ هذه الأسماك على التكيّف عَبر الزمن حسب البيئات المُختلفة المُنتشرة حول العالم. 

 

 يقول آندرو جيرك، طالب دراسات عليا في مختبرات ‘شوبين’ والمسوؤل الرئيسي للدراسة. يقول “في هذه العملية، التحوّلات الوراثية التي تتحكم بالمورّثات البانية للأطراف قد مرّت بعمليتي الخلط والأنجراف، التي مكّنتها من تغيير بعض وظائفها، وجعل تمييزها أصعب من باقي الحيوانات، مثل الفئران”.

 

لم تمر جميع الأسماك العظمية بظاهرة (الأزدواج الوراثي الكامل)، ولكن السمكة البدائية التيوالتي تعود أصولها الى المياه العذبة في أمريكا الشمالية المعروفة بالأسماك المُرقطّة،  أنفصلت عن صنف الأسماك قبل ظاهرة (الأزدواج الوراثي الكامل).

 

عندما قارن فريق الباحثين تحولات مورّثة من  سمك الـ Hox مع تلك الأسماك المُرقطّة في الكائنات رباعية الأطراف، وجد الباحثون مستوى عميق غير موصوف وغير مسبوق من المُحافظة التي لا مثيل لها في الجهاز التنظيمي لأطراف الفقريات.

 

وقد أختبر الباحثون هذا عن طريق أدخال بعض المورّثات المتحولة التي لها علاقة بنمو الزعانف وأدخالها في الفئران المختبرية. وهذا الأختبار آثار أنماط مختلفة من النشاط كانت تُلاحظ بصعوبة كما ذكر مسؤول الدراسة، من تلك الأنشطة التي كانت تحت تاثير مورثات الفئران نفسها. في النهاية أستنّتج الباحثون أنّ نتائجهم تُزوِّد مُساندة تنظيمية لأصل قديم من مرحلة متأخرة  من جينات سمك الـ Hox والتي هي المسوؤلة عن بناء الأطراف. 

المصدر: هنا

عن زين العابدين علي

طبيب أسنان كاتب ومترجم لمقالات علمية وطبّية. أعشق، بايرن ميونخ والمنتخب الألماني. يُدير صفحة المشروع على تويتر فيسبوك: https://www.facebook.com/fasily.dentist.zain تويتر: https://twitter.com/ZainAzeez أنستاكرام: https://www.instagram.com/zain.aljubori/

شاهد أيضاً

“حمضٌ من بين ملايين الأحماض”: حمض الـ DNA ليس الجزيء الجيني الوحيد

تقديم: مات دافيس بتاريخ: 21. نوفمبر. 2019 لموقع: BIGTHINK.COM ترجمة: هندية عبد الله تصميم الصورة: …

“محرك الوعي” في الدماغ هي منطقة بالغة الصغر

بقلم: ستيفن جونسن بتاريخ: 12/شباط/2020 ترجمة: رهام عيروض بصمه جي تدقيق: ريام عيسى  تصميم الصورة: …