چرا لب‌ بعضی ماهی‌ها اینقدر بزرگ است؟

دانشمندان به‌تازگی راز ژنتیکی شگفت‌انگیزی را درباره‌ی لب‌های بزرگ ماهی‌های سیکلید آفریقایی کشف کرده‌اند؛ یافته‌ای که می‌تواند نگاه ما به فرگشت را متحول کندو حتی سرنخ‌هایی برای سلامت انسان فراهم آورد. یکی از ویژگی‌هایی که مدت‌هاست توجه زیست‌شناسان و علاقه‌مندان به آکواریوم را به خود جلب کرده، لب‌های غیرعادی بزرگ در برخی گونه‌های سیکلید است. این لب‌های ضخیم و پُر، سال‌ها معمایی برای پژوهشگران بوده و آن‌ها را به این پرسش واداشته که چه چیزی موجب چنین ویژگی فرگشتی عجیبی شده است.

به گزارش خبرآنلاین، پژوهش جدیدی به سرپرستی دکتر ناگاتوشی ماچی از مؤسسه فناوری توکیو، اکنون سازوکارهای ژنتیکی و مولکولی پشت این لب‌های بزرگ را آشکار کرده است.

راز فرگشت موازی

لب‌های بزرگ سیکلیدها اتفاقی تصادفی نیستند، بلکه نتیجه‌ی فرایندی به نام «فرگشت موازی» هستند. این پدیده به ظهور مکرر ویژگی‌های مشابه در گونه‌هایی گفته می‌شود که به‌طور نزدیک با یکدیگر خویشاوند نیستند اما در معرض فشارهای زیست‌محیطی مشابه قرار دارند.

در مورد سیکلیدها، زیست‌بوم‌های جداافتاده‌ی دریاچه‌های ویکتوریا، مالاوی و تانگانیکا نقش آزمایشگاه‌های طبیعی فرگشت موازی را ایفا می‌کنند. هر دریاچه مجموعه‌ای متمایز از گونه‌های سیکلید دارد، اما بسیاری از آن‌ها به‌طور مستقل ساختار لب مشابهی پیدا کرده‌اند.

به گفته‌ی جاناتان لوسوس، زیست‌شناس فرگشتی در دانشگاه هاروارد، «فرگشت موازی شواهدی از گزینش طبیعی است که راه‌حل‌هایی سازگارانه را برای بقا در محیط ارائه می‌دهد.» در این چارچوب، لب‌های ضخیم سیکلیدها احتمالاً به‌عنوان پاسخی سازگارانه به شرایط خاص زیست در زیر آب شکل گرفته‌اند؛ جایی که این ماهی‌ها با چالش‌هایی خاص در زمینه‌ی تغذیه و حرکت در شکاف‌های صخره‌ای روبه‌رو هستند.

پروتئین‌هایی که پشت لب‌های پُر هستند

دکتر ماچی و تیمش کشف کرده‌اند که لب‌های بزرگ سیکلیدها سرشار از پروتئوگلیکان‌ها هستند، مولکول‌هایی بزرگ متشکل از پروتئین و زنجیره‌های قندی. این مولکول‌ها نقش مهمی در حفظ ساختار و یکپارچگی بافت‌هایی مانند استخوان، غضروف و پوست دارند.

پروتئوگلیکان‌ها به حفظ آب در بافت‌ها کمک کرده و ویژگی‌های مکانیکی آن‌ها را شکل می‌دهند. در مورد لب‌های سیکلیدها، همین فرایند موجب ظاهر پُر و متورم آن‌ها می‌شود.

مطالعه نشان داده که گونه‌هایی از سیکلید که لب‌های بزرگ‌تری دارند، تراکم بالایی از پروتئوگلیکان‌های کندروایتین سولفات دارند. این مولکول‌ها با جذب و نگهداری حجم زیادی آب، موجب گسترش بافت می‌شوند، فرایندی که به افزایش حجم لب‌ها کمک می‌کند.

این کشف، بنیان مولکولی ویژگی منحصربه‌فرد لب‌های سیکلید را روشن می‌سازد و نشان می‌دهد که چگونه ترکیب خاصی از پروتئین‌ها و نگهداری آب به شکل‌گیری لب‌های ضخیم و گوشتی منجر می‌شود.

رشد لب‌های بزرگ در سیکلیدها از سنین پایین آغاز می‌شود، زمانی که ژن‌های مسئول ساخت اجزای ماتریکس خارج‌سلولی (extracellular matrix) در ماهی‌های جوان فعال می‌شوند. این ژن‌ها که بافت‌های پیوندی لب‌ها را می‌سازند، در گونه‌هایی که در آینده لب‌های بزرگ‌تری خواهند داشت، فعالیت بیشتری دارند نسبت به گونه‌هایی با لب‌های معمولی.

این بیان زودهنگام ژن‌ها نشان می‌دهد که زمینه‌ی رشد بیش‌ازحد لب‌ها (هیپرتروفی) در مراحل اولیه زندگی گذاشته می‌شود و با رشد ماهی تقویت می‌گردد.

پژوهش همچنین نشان داده که مسیرهای ژنتیکی خاصی مانند «شبکه سیگنال‌دهی Wnt» نقش کلیدی در این فرایند دارند. مسیر Wnt یک شبکه پیچیده از پروتئین‌هاست که عملکردهای گوناگون سلولی از جمله رشد، تقسیم و حرکت را تنظیم می‌کند. این مسیر نه‌تنها در رشد جنینی حیاتی است بلکه در نگهداری بافت‌های بدن در بزرگسالی هم نقش مهمی ایفا می‌کند.

پیوندهای غیرمنتظره با سلامت انسان

پروتئوگلیکان‌هایی که به گسترش لب‌های سیکلید کمک می‌کنند، در برخی بیماری‌های انسانی مانند کلوئید نیز نقش دارند. کلوئیدها نوعی زخم فیبروزی برجسته‌اند که هنگام تولید بیش‌ازحد بافت پیوندی در فرایند ترمیم ایجاد می‌شوند.

این ویژگی زیستی مشترک، پرسش‌های جالبی را درباره‌ی چگونگی کاربرد این فرایندهای مولکولی در سلامت انسان مطرح می‌کند. پژوهشگران امیدوارند که بررسی سازوکارهای مولکولی رشد لب در سیکلیدها بتواند سرنخ‌هایی ارزشمند درباره‌ی اختلالات بافت پیوندی در انسان ارائه دهد.

منبع: dailygalaxy

پزشکیان : هنر نیست نخبه تربیت کنیم و به آمریکا بفرستیم

بیشتر بخوانید:

نئاندرتال‌ها در ایران /کشف دندان‌های ۱۸۰ هزار ساله در غار قلعه کرد

تماشاخانه

مدارس تاریخی آبادان در انتظار مرمت؛ کاشی‌های ۸۰ ساله در آستانه تخریب (فیلم)

همسری که همه جای پنتاگون دیده می شود / تصویر این زن روی دیوارهای وزارت دفاع چه کار می‌کند؟ (فیلم)

فیلم های دیگر