با یک تغییر ژنتیکی، می‌توان پر در آورد!

فرارو- پرها، خز‌ها و فلس‌هایی که اعضای مختلف قلمرو حیوانات را زینت می‌بخشند ممکن است کاملا متفاوت به نظر برسند، اما تمام آن‌ها از مواد اولیه یکسانی ساخته شده‌اند و همان گونه که مشخص است تنها به یک تغییر ژنتیکی نسبتا ساده نیاز است تا یکی به جای دیگری تولید شود.

به گزارش فرارو به نقل از ساینس آلرت، "میشل میلینکوویچ" و "روری کوپر" از دانشگاه ژنو سوئیس با هدف قرار دادن ژن جوجه تیغی صوتی (Shh) جوجه‌های جنینی را تغییر دادند تا به جای فلس روی پا‌هایشان  پر رشد کند.

نکته جالب توجه آن که تغییر ایجاد شده دائمی خواهد بود و پس از بیرون آمدن تخم پا‌های پردار غیر معمول آنان تا آخر عمر به همان شکل باقی خواهد ماند. پیش‌تر آزمایش‌های میلینکوویچ نشان داده بود که زائده‌های پوستی کراتینه شده (مو، پر و غیره) منشاء تکاملی یکسانی در خزنده‌های اجدادی صد‌ها میلیون سال پیش دارند که بعدا به تنوع باورنکردنی حیواناتی که در جهان امروزی زندگی می‌کنند رسیدند.

در تمام این حیوانات توسعه این ساختار‌ها به عنوان ساختار‌هایی به نام پلاکُد در پوست شروع می‌شود که ضخیم می‌شوند و سپس شروع به رشد پوسته‌ها، خار‌ها یا هر زائده دیگری می‌کنند که حیوان تمایل دارد داشته باشد. جوجه تیغی صوتی نقش کلیدی در ایجاد این زائده‌های پوستی دارد. مسیر سیگنالینگ آن نقش مهمی در جنین دارد و مسیر مهمی است که میانجی اشکال، ساختار‌های بدن، الگوبرداری، تمایز و رشد می‌باشد.

برای مثال، ژن جوجه تیغی صوتی یک عامل مهم در شکل و تنوع پر، موقعیت پر پرواز در پرندگان و توسعه فولیکول‌های مو در موش است. ما می‌دانیم که برخی از جوجه مانند برهما (یک نژاد مرغ آسیایی) دارای پا‌های پرداز هستند، اما سازوکار ژنتیکی‌ای که باعث این امر می‌شود تاکنون ناشناخته بود. در نتیجه، کوپر و میلینکوویچ تصمیم گرفتند با هدف قرار دادن ژن جوجه تیغی صوتی در جوجه‌های جنینی تحقیق کنند.

هدف این مطالعه جوجه‌های گوشتی از یک برند پرورش دهنده مرغ بود که پا‌های بدون پر و فلس‌داری دارند. محققان به رگ‌های جوجه‌های جنینی که هنوز در تخم بودند ماده‌ای تزریق کردند که سیگنال دهی مسیر جوجه تیغی صوتی را برای تحریک رشد پر‌ها در مناطقی که معمولا با پوست فلس‌دار پوشیده شده تقویت می‌کند. کوپر می‌گوید: "ما از تکنیک کلاسیک "شمع تخم مرغ" استفاده کردیم که در آن یک مشعل قدرتمند رگ‌های خونی داخل پوسته تخم مرغ را روشن می‌کند. این کار به ما امکان تا چنین مرغ را با مولکولی که به طور خاص مسیر ژن جوجه تیغی صوتی را فعال می‌کند و به طور مستقیم به جریان خون تزریق می‌شود تیمار کنیم.

عملکرد آنان کارآمد بود. هنگامی که جوجه‌ها از تخم بیرون آمدند پا‌های طاس معمولی شان با پر‌های جوان پرزدار پوشیده شده بود مانند پر‌هایی که بدن آنان را می‌پوشاند. همان طور که جوجه‌ها رشد کردند پر‌ها نیز رشد می‌کردند. در هنگام بلوغ نیز پر‌ها نه صرفا روی بدن بلکه روی پا‌های شان رشد کردند. برای ایجاد این تغییر از فلس به پر تنها یک درمان در تخم کافی بود. برخی از تخم‌ها با محلول کنترل که حاوی مولکول فعالی بود که سیگنال دهی مسیر جوجه تیغی صوتی را در گروه آزمایش تحریک می‌کرد تیمار شدند.

جوجه‌هایی که از این تخم‌ها بیرون می‌آمدند پا‌های معمولی داشتند. توالی یابی RNA با مقایسه دو گروه نشان داد که تغییرات ایجاد شده روی ژن جوجه تیغی صوتی در گروه آزمایش دائمی بود. محققان می‌گویند این یافته پیامد‌هایی برای درک ما از چگونگی تکامل و تنوع حیوانات دارد. تغییرات طبیعی در سیگنال دهی پروتئین جوجه تیغی صوتی احتمالا یک محرک تکاملی برای تنوع زائده پوست است و دستیابی به این تنوع به ویژه دشوار نبود.

میلینکوویچ می‌گوید: "نتایج ما نشان می‌دهد که یک جهش تکاملی از فلس‌ها به پر‌ها به تغییرات زیادی در ترکیب یا بیان ژنوم نیاز ندارد. در عوض، یک تغییر گذرا در بیان یک ژن جوجه تیغی صوتی می‌تواند مجموعه‌ای از رویداد‌های رشدی را ایجاد کند که منجر به تشکیل پر‌ها به جای فلس‌ها می‌شود". نتیجه این تحقیق در Science Advances منتشر شده است.

*پروتئین جوجه تیغی صوتی (SHH) توسط ژن SHH کدگذاری می‌شود. این مولکول سیگنال دهنده در تنظیم ریخت زایی جنینی در همه حیوانات کلیدی است. SHH اندام زایی و سازماندهی سیستم عصبی مرکزی، اندام ها، انگشتان و بسیاری از قسمت‌های دیگر بدن را کنترل می‌کند.