تم إطلاق أول خريطة كاملة لجينوم خلد الماء للتو ، وهي غريبة تمامًا كما تتوقع من مخلوق به 10 كروموسومات جنسية ، وزوج من النتوءات السامة ، وطبقة من الفراء الفلوريسنت ، والجلد الذي “ يتعرق ” حليب.
خلد الماء ذو المنقار البط هو حقًا أحد أغرب المخلوقات على وجه الأرض. إلى جانب إيكيدنا الشائك ، ينتمي هذان الحيوانان الأستراليان إلى مجموعة عالية التخصص من الثدييات ، تُعرف باسم monotremes ، والتي تضع البيض ولكنها ترضع صغارها بالحليب.
جينات كلاهما بدائية نسبيًا وغير متغيرة ، مما يكشف عن مزيج غريب من العديد من فئات الحيوانات الفقارية ، بما في ذلك الطيور والزواحف والثدييات.
على الرغم من أن خلد الماء قد يبدو مختلفًا في البداية ، فإن تلك الاختلافات ذاتها هي التي تكشف أوجه التشابه بيننا وأسلافنا المشتركة مع الفقاريات الأخرى على الأرض.
يعتقد العلماء أن جينومها يمكن أن يخبرنا بأسرار حول تطورنا وكيف انتقل أسلافنا من الثدييات البعيدة من وضع البيض إلى الولادة.
“لقد قدم لنا الجينوم الكامل إجابات لكيفية ظهور بعض الميزات الغريبة لخلد الماء” ، يشرح عالم الأحياء التطوري Guojie Zhang من جامعة كوبنهاغن.
“في الوقت نفسه ، يعد فك شفرة الجينوم لخلد الماء مهمًا لتحسين فهمنا لكيفية تطور الثدييات الأخرى – بما في ذلك نحن البشر.”
في السنوات السابقة ، كان لدى أنثى خلد الماء بعض تسلسل الجينوم الخاص بها ، ولكن بدون أي تسلسل كروموسوم Y ، فقد الكثير من المعلومات.
باستخدام خلد الماء الذكر ، أنشأ الباحثون الآن خريطة مادية بجينوم خلد الماء عالي الدقة.
اليوم ، تنقسم الثدييات الحية إلى ثلاث مجموعات ، بما في ذلك monotremes ، الجرابيات ، eutherians أو “ placentals ” – نحن البشر ننتمي إلى تلك المجموعة الأخيرة.
معًا ، يشكل الأخيران فئة فرعية تُعرف باسم ثدييات تيران. تلد جميع الثدييات في ثيران لتعيش صغارًا ، لكن أحاديات المسلك ببساطة مختلفة جدًا بحيث لا يمكن تجميعها مع تلك المجموعة أيضًا.
لا يزال من غير الواضح متى بدأت هذه المجموعات الثلاث المتميزة في الاختلاف عن بعضها البعض. يعتقد البعض أن monotremes انقسمت أولاً ، مع الجرابيات و eutherians حذوها. يعتقد البعض الآخر أن المجموعات الثلاث تباعدت في نفس الوقت تقريبًا.
ساعد جينوم خلد الماء الآن في توضيح بعض التواريخ. تشير البيانات التي تم جمعها من أنساب إيكيدنا وخلد الماء إلى أن سلفهم المشترك الأخير عاش قبل 57 مليون سنة.
في هذه الأثناء ، يبدو أن أحاديات المسامير ككل قد تباعدت عن الجرابيات والثدييات eutherian منذ حوالي 187 مليون سنة.
حتى بعد كل ذلك الوقت ، ظل خلد الماء شبه المائي على حاله بشكل ملحوظ ، وهو ما يلائم مكانًا في الأدغال الأسترالية لا يستطيع العديد من الجرابيات والثدييات القيام به.
كان المؤلفون مهتمين بشكل خاص بالكروموسومات الجنسية للحيوان ، والتي يبدو أنها نشأت بشكل مستقل عن ثدييات أخرى ، وكلها تحتوي على زوج XY بسيط.
ومع ذلك ، فإن خلد الماء هو الحيوان الوحيد المعروف الذي يحتوي على 10 كروموسومات جنسية (يحتوي النمل على تسعة). يحتوي خلد الماء على كروموسومات 5X و 5Y مرتبة في حلقة يبدو أنها قد انفصلت إلى أجزاء على مدار تطور الثدييات.
بمقارنة معلومات الكروموسوم هذه بالإنسان والأبوسوم وشياطين تسمانيا والدجاج وجينوم السحالي ، وجد المؤلفون أن الكروموسومات الجنسية لخلد الماء تشترك مع الطيور مثل الدجاج أكثر من الثدييات مثل البشر.
ولكن بينما تضع خلد الماء بيضًا مثل الدجاج ، فإنها تطعم حليبها الصغير مثل الثدييات.
لذلك ليس من المفاجئ أن تحتوي الجينومات الأحادية على معظم جينات الحليب التي تمتلكها الثدييات الأخرى.
تساعد جينات الكازين في ترميز بعض البروتينات في حليب الثدييات ، ولكن يبدو أن أحاديات المسلك تحتوي على كازين إضافي مع وظائف غير معروفة. ومع ذلك ، فإن حليبهم لا يختلف عما يأتي من بقرة أو حتى من الإنسان المرضع.
على هذا النحو ، ربما لا يعتمد خلد الماء على بروتينات البيض مثل الأنواع الأخرى من الطيور والزواحف ، لأنه يمكنه فيما بعد إطعام صغارهم من خلال غدد الرضاعة الموجودة على جلده.
يدعم هذا الجينوم. بينما تعتمد الطيور والزواحف على ثلاثة جينات تشفر لبروتينات البيض الرئيسية ، يبدو أن خلد الماء قد فقد غالبية هذه الجينات منذ ما يقرب من 130 مليون سنة. يمتلك الدجاج اليوم جميع جينات بروتين البيض الثلاثة ، وليس لدى البشر أي جينات ، ولم يتبق سوى لخلد الماء نسخة واحدة تعمل بكامل طاقتها.
خلد الماء غريب في الوسط ، وجينومه هو نوع من الجسر إلى ماضينا التطوري.
“يخبرنا أن إنتاج الحليب في جميع أنواع الثدييات الموجودة قد تم تطويره من خلال نفس المجموعة من الجينات المشتقة من سلف مشترك عاش منذ أكثر من 170 مليون سنة – إلى جانب أوائل الديناصورات في العصر الجوراسي ، “تشانغ يقول.
كشف الجينوم الكامل أيضًا عن فقدان أربعة جينات مرتبطة بتطور الأسنان ، والتي ربما اختفت منذ ما يقرب من 120 مليون سنة. للأكل ، يستخدم خلد الماء الآن زوجًا من الأطباق الشبيهة بالقرن لطحن طعامه.
يمكن تفسير النتوءات السامة على رجليه الخلفيتين من خلال جينات ديفينسين للمخلوق ، والتي ترتبط بجهاز المناعة في الثدييات الأخرى ، ويبدو أنها تؤدي إلى ظهور بروتينات فريدة في سمها. يبدو أن Echidnas ، التي كان لها أيضًا تسلسل جينوم كامل ، فقد هذا الجين الرئيسي للسم.
المؤلفون قل تمثل نتائجهم “بعضًا من أروع بيولوجيا خلد الماء وحيوانات النضناض” على حد سواء.
“إن الجينومات الجديدة لكلا النوعين ستتيح مزيدًا من الأفكار حول الابتكارات الموجودة في تيري وبيولوجيا وتطور هذه الثدييات غير العادية التي تبيض ،” نستنتج.
تم نشر الدراسة في طبيعة.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
