محققان یک مکانیسم ژنتیکی قدرتمند را کشف کردهاند که ممکن است به توضیح چگونگی تکامل برخی گونهها با سرعتی شگفتانگیز کمک کند. بخشهای خاصی از DNA، که به عنوان «
یکی از بزرگترین سوالات زیستشناسی این است که چگونه زمین به زیستگاه چنین طیف وسیعی از گیاهان و حیوانات تبدیل شد. ماهیهای سیکلید در دریاچه مالاوی، واقع در شرق آفریقا، نمونهای چشمگیر ارائه میدهند. در این یک دریاچه، بیش از ۸۰۰ گونه از یک جد مشترک در مدت زمانی بسیار کمتر از آنچه طول کشید تا انسان و شامپانزهها از هم جدا شوند، پدیدار شدهاند.
حتی قابل توجهتر اینکه، تمام این تنوع در یک پیکره آبی رخ داده است. برخی از سیکلیدها به شکارچی تبدیل شدند، در حالی که برخی دیگر در تغذیه از جلبکها، غربال کردن شن یا مصرف پلانکتون تخصص یافتند. هر گونه با وجود زندگی در کنار یکدیگر، نقش اکولوژیکی خاص خود را ایفا کرد.
دانشمندان دانشگاههای کمبریج و آنتورپ برای درک چگونگی امکان این انفجار سریع تکامل، دست به کار شدند. یافتههای آنها در مجله ساینس منتشر شد.
کشف بخشهای وارونه شده DNA
برای بررسی، محققان DNA بیش از ۱۳۰۰ ماهی سیکلید را تجزیه و تحلیل کردند. آنها به دنبال ویژگیهای ژنتیکی بودند که بتواند سرعت غیرمعمول سریع تکامل را توضیح دهد.
در شرایط عادی، تولید مثل شامل نوترکیبی است، فرآیندی که در آن DNA هر دو والد با هم مخلوط میشود. با این حال، در این مناطق وارونه شده، این ترکیب مسدود میشود. در نتیجه، گروههایی از ژنها به هم پیوسته باقی میمانند و به صورت دستنخورده از نسلی به نسل دیگر منتقل میشوند. این امر ترکیبهایی از ویژگیها را که از قبل مفید هستند، حفظ میکند و به تکامل اجازه میدهد تا کارآمدتر پیش برود.
«فراژنها» و سازگاری سریع
این خوشههای ژنی پیوسته اغلب به عنوان «فراژن» (supergenes) شناخته میشوند. در ماهیهای سیکلید، به نظر میرسد که آنها نقش عمدهای در شکلدهی تفاوتهای گونهای ایفا میکنند. حتی اگر گونههای مختلف هنوز هم بتوانند با هم آمیزش کنند، این وارونگیها میزان ترکیب DNA آنها را محدود میکند و به حفظ ویژگیهای متمایز کمک میکند.
این امر به ویژه در مناطقی که گونهها همپوشانی دارند، مانند مناطق شنی باز دریاچه که هیچ مرز فیزیکی مشخصی برای جداسازی زیستگاهها وجود ندارد، اهمیت دارد.
بسیاری از ژنهای موجود در این فراژنها بر ویژگیهای ضروری برای بقا و تولید مثل، از جمله بینایی، شنوایی و رفتار تأثیر میگذارند. به عنوان مثال، ماهیهایی که در اعماق آب (تا ۲۰۰ متر) زندگی میکنند، باید با نور کم، فشار بالا و منابع غذایی متفاوت در مقایسه با ماهیهای نزدیک سطح کنار بیایند. فراژنهای آنها به حفظ سازگاریهای خاص مورد نیاز برای آن شرایط کمک میکنند.
نقشی گستردهتر در تکامل
وارونگیهای کروموزومی فراتر از حفظ ویژگیهای مفید عمل میکنند. آنها همچنین میتوانند به عنوان کروموزومهای جنسی عمل کنند و بر اینکه یک فرد نر یا ماده شود، تأثیر بگذارند. از آنجایی که تعیین جنسیت در چگونگی تشکیل گونهها نقش دارد، این امر لایه دیگری به درک تکامل اضافه میکند.
محققان بر این باورند که این یافتهها میتواند به پاسخگویی به یک سوال دیرینه در مورد چگونگی تنوع سریع حیات در شرایط مناسب کمک کند.