نقشه ژنتیکی پرواز: پستانداران چگونه تکامل یافتند تا در هوا شناور بمانند؟

مردم برای توصیف امور غیرممکن می‌گویند «وقتی خوک‌ها پرواز می‌کنند». اما حتی اگر بیشتر پستانداران در تمام عمرشان به‌طور کامل روی زمین زندگی کرده باشند، توانایی پرواز بارها و بارها در طول تکامل پستانداران، در گونه‌هایی از خفاش‌ها گرفته تا سنجاب‌های پرنده، تکامل یافته است.

اما پستانداران چگونه تکامل یافتند تا پرواز کنند؟ گروهی از محققان به رهبری دانشگاه پرینستون و کالج پزشکی بیلور در آمریکا، در مطالعه‌ای که به‌تازگی در مجله‌ی نیچر منتشر شده است، اساس ژنومی و تکاملی «بال‌پوست» را توضیح داده‌اند. بال‌پوست، غشای پوستی نازک و انعطاف‌پذیری است که فاصله‌ی میان دست و پاهای برخی گونه‌های پستانداران را می‌پوشاند و به آن‌ها امکان می‌دهد در هوا اوج بگیرند.

به‌گزارش سای‌تک‌دیلی، دکتر ریکاردو مالارینو، استادیار زیست‌شناسی مولکولی در پرینستون و نویسنده‌ی همکار مطالعه، می‌گوید: «به‌طور دقیق نمی‌دانیم که از دیدگاه مولکولی و ژنتیکی، چگونه ویژگی‌ها و سازگاری‌های جدید سرچشمه می‌گیرند. ما می‌خواستیم بررسی کنیم که چگونه یک نوآوری تکاملی به وجود می‌آید.»

گروه محققان برای درک بهتر تکامل بال‌پوست، روی کیسه‌داران متمرکز شدند. دلیل انتخاب کیسه‌داران این است که توانایی شناور ماندن (گلاید کردن) بارها و بارها با تغییرات تشریحی مشابه، در کیسه‌دارانی با رابطه‌ی تنگاتنگ، مانند بادپر شکری دیده شده است. بادپر شکری کیسه‌داری چنان کوچک است که در جیب جا می‌شود و به عنوان یک حیوان خانگی عجیب‌و‌غریب، بسیار محبوب است.

محققان کالج بیلور با توالی‌یابی ژنوم ۱۵ گونه از کیسه‌داران، توالی‌های دی‌ان‌ای را در هر دو گونه‌های پروازی و بستگان غیرپروازی آن‌ها، تعیین کردند. مقایسه‌ی توالی‌ها، تکامل سریع‌تری را در نزدیکی ژنی به نام Emx2 آشکار کرد.

خورخه مورنو، دانشجوی تحصیلات تکمیلی در آزمایشگاه مالارینو و نویسنده‌ی اول مطالعه، می‌گوید درک تغییرات اساسی که در سطح ژنومیک رخ می‌دهد تا این‌گونه صفات همگرا را ظاهر کند، دارای اهمیت است. زیرا می‌تواند به ما بگوید که آیا تکامل، مسیر کمترین مقاومت را هدف قرار داده است یا خیر. نتیجه یکسان است، اما مسیرهای متفاوتی برای رسیدن به آن وجود دارد.

محققان در مرحله‌ی بعدی، قصد داشتند که ایده‌ها را آزمایش کنند. آن‌ها برای انجام این کار، از منحصربه‌فردترین ویژگی کیسه‌داران، یعنی کیسه‌ی آن‌ها استفاده کردند.

دکتر الگا دودچنکو، استادیار ژنتیک مولکولی و انسانی در بیلور و نویسنده‌ی همکار مقاله، می‌گوید بچه کانگوروهای کیسه‌دار، در مراحل رشد بسیار زودتری نسبت به پستانداران معمولی متولد می‌شوند. به جای اینکه رشد در شکم مادر ادامه یابد، آن‌ها به داخل کیسه‌ی او می‌خزند و تا زمانی که آماده شوند تا مستقل از مادر به زندگی ادامه بدهند، همان‌جا می‌مانند. این حقیقت که آن‌ها دقیقاً در کیسه قرار می‌گیرند، مطالعه‌ی چگونگی تأثیر ژن‌های فردی مانند Emx2 بر رشد کیسه‌داران را بسیار آسان‌تر می‌کند.

محققان نشان دادند که ژن Emx2، با استفاده از نقشه‌ای ژنتیکی که احتمالاً در همه‌ی پستانداران وجود دارد، بال‌پوست کیسه‌داران را به وجود آورده است. به عنوان مثال، ژن Emx2 در پوست هر دو طرف بدن موش‌ها و بادپرهای شکری فعال است، اما در بادپر شکری، برای مدت طولانی‌تری بیان شده است.

دودچنکو خاطرنشان می‌کند: «با اصلاح افزاینده‌های حیاتی ژن Emx2، گونه‌ها یکی پس از دیگری از این برنامه‌ی جهانی بهره برده‌اند تا توانایی شناور ماندن در هوا را به‌دست آورند.» این خبر برای خوک‌هایی که امید دارند روزی به آسمان برسند، بسیار دلگرم‌کننده است.