سوسکها بخش بیسابقهای از ژنوم خود را از یک باکتری همزیست قرض گرفتهاند
به گزارش خبرنگار پایگاه خبری، دانشمندان در بررسی ژنوم سوسریسانان به شواهدی از انتقال گسترده DNA میان نوعی باکتری همزیست و این حشرات دست یافتهاند.
سوسکها به عنوان حشراتی با توانایی بالای بقا در شرایط سخت شناخته میشوند و در محیطهای خشک و آلوده و همچنین در شرایطی که برای بسیاری از موجودات دیگر کشنده است، دوام میآورند. بخشی از این توانایی به ساختار ژنتیکی آنها نسبت داده میشود، اما پژوهش جدید نشان میدهد که داستان ژنوم این حشرات پیچیدهتر از آنچه تصور میشد، است و ممکن است تحت تأثیر تبادلات ژنتیکی غیرمنتظره در طول میلیونها سال قرار گرفته باشد.
این پژوهش که توسط گروهی از دانشمندان دانشگاه سیدنی انجام شده، نشان میدهد که در ژنوم سوسریسانان (راستهای از حشرات شامل دو گروه اصلی سوسکها و موریانهها) تعداد بسیار زیادی قطعه DNA وجود دارد که منشأ آنها نوعی باکتری همزیست به نام بلاتاباکتریوم کوئنویی (Blattabacterium cuenoti) است. این باکتری بهطور طبیعی در بدن سوسکها زندگی میکند و نقش مهمی در فرآیندهای زیستی مانند چرخه نیتروژن و بازیافت مواد غذایی ایفا میکند.
نکته مهم این است که این DNAها بهصورت معمول از والد به فرزند منتقل نشدهاند، بلکه از طریق فرآیندی کمتر شناختهشده به نام «انتقال ژن افقی» وارد ژنوم سوسکها شدهاند. در حالت طبیعی، اطلاعات ژنتیکی فقط از نسلهای متوالی (والدین به فرزندان) منتقل میشود، اما در انتقال ژن افقی، DNA میتواند میان گونههای مختلف نیز جابهجا شود. این پدیده بیشتر در باکتریها مشاهده میشود و در جانوران پیچیده بسیار نادر تلقی میشد.
به گزارش خبرنگار پایگاه خبری، پژوهشگران ژنوم کامل ۱۸ گونه سوسک و موریانه را تحلیل کردند. موریانهها از نظر تکاملی خویشاوند نزدیک سوسکها هستند و هر دو از یک نیای مشترک منشأ گرفتهاند؛ اما اغلب موریانهها در طول مسیر تکامل، ارتباطشان را با بلاتاباکتریوم از دست دادهاند.
در این بررسی، پژوهشگران به ژنهای کدکننده پروتئین بسنده نکردند، بلکه بخشهای غیرکدکننده DNA را نیز مورد بررسی قرار دادند. این بخشها معمولاً در مطالعات قدیمی نادیده گرفته میشدند، اما اکنون مشخص شده که میتوانند حامل اطلاعات مهمی درباره تاریخچه ژنومی باشند.
نتیجه تحلیلها بسیار قابلتوجه بود: در مجموع بیش از ۴۰هزار قطعه DNA با منشأ بلاتاباکتریوم در ژنوم حشرات مورد بررسی شناسایی شد. اندازه این قطعات متفاوت است و از توالیهای بسیار کوتاه تا بخشهایی با چندهزار واحد DNA را شامل میشود. این میزان در مقایسه با دادههای قبلی بسیار بزرگ است، زیرا در بیشتر جانوران پیچیده، تعداد انتقالهای ژنتیکی افقی ثبتشده معمولاً بسیار محدود و در حد چند صد مورد بوده است.
برخی از این قطعات ژنتیکی قدمتی بسیار طولانی دارند و ممکن است بیش از ۲۸ میلیون سال در ژنوم سوسکها باقی مانده باشند. این موضوع نشان میدهد که این عناصر ژنتیکی بخشی از تاریخ طولانی تکامل این حشرات هستند.
با وجود این کشف گسترده، هنوز مشخص نیست که این DNAهای «قرضی» چه نقشی در بدن حشرات دارند. دانشمندان چند احتمال مطرح میکنند: ممکن است برخی از آنها در عملکرد ژنها نقش داشته باشند، برخی کاملاً خنثی و فاقد هیچ تأثیر یا حتی دارای اثرات خفیف منفی باشند که به دلیل نبود فشار انتخابی قوی، در ژنوم باقی ماندهاند.
پژوهشگران تأکید میکنند که وجود این حجم از DNA با منشأ باکتریایی نشان میدهد که ارتباط طولانیمدت میان سوسکها و میکروبهای همزیست میتواند تأثیری عمیقتر از آنچه پیشتر تصور میشد بر ژنوم آنها داشته باشد. یافته همچنین این احتمال را تقویت میکند که انتقال ژن افقی در موجودات پیچیده بسیار رایجتر از برآوردهای قبلی باشد.
در نهایت، هدف تحقیقات آینده این است که مشخص شود آیا این قطعات ژنتیکی صرفاً آثار باقیمانده تکامل هستند یا واقعاً در ویژگیهای زیستی سوسکها، ازجمله توانایی بالای آنها در بقا، نقش فعال دارند.
این پژوهش در مجله علمی PNAS منتشر شده است.
