تولید اولین توالی کروموزومی کامل از پستانداران غیر انسانی

به گزارش واحد ژنتیک پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، تیمی از محققان، اولین توالی کروموزومی کامل را از پستانداران غیر انسانی تولید کرده اند. این توالی ها تنوع قابل توجهی را بین کروموزوم های Y گونه های مختلف نشان می دهند، که نشان دهنده سرعت در تکامل است، علاوه بر این، مناطقی از ژنوم میمون های بزرگ را که قبلاً مطالعه نشده بود، نشان می دهد. از آنجایی که این گونه های نخستی ها نزدیک ترین خویشاوندان زنده به انسان هستند، توالی های جدید می توانند بینشی در مورد تکامل انسان ارائه دهند. محققان بر روی کروموزوم های X و Y که در رشد جنسی و باروری نقش دارند، در میان بسیاری از عملکردهای بیولوژیکی دیگر تمرکز کردند. آنها کروموزوم های پنج گونه میمون بزرگ شامل شامپانزه، بونوبو، گوریل و اورانگوتان های بورنئی و سوماترا و همچنین یکی دیگر از گونه های پستانداران را که از فاصله دورتری به انسان ها نسبت دارند، یعنی سیامانگ گیبون را توالی بندی کردند. این توالی های کروموزومی مقدار قابل توجهی اطلاعات جدید اضافه می کنند. با تجزیه و تحلیل این توالی های جدید، محققان تخمین زدند که 62 تا 66 درصد از کروموزوم های X و 75 تا 82 درصد از کروموزوم های Y از توالی های DNA تکراری تشکیل شده اند. توصیف این توالی ها برای دانشمندان بسیار چالش برانگیزتر است و مطالعه DNA تکراری تنها در سال های اخیر به دلیل فناوری های جدید توالی یابی DNA و روش های تجزیه و تحلیل امکان پذیر شده است.

محققان توالی کروموزوم های میمون را با کروموزوم های X و Y انسان مقایسه کردند تا تاریخچه تکامل آنها را درک کنند. مانند کروموزوم های X و Y انسان، کروموزوم های Y در میمون بزرگ در مقایسه با کروموزوم های X ژن های بسیار کمتری دارند. محققان همچنین از یک روش محاسباتی به نام هم ترازی استفاده کردند که نشان دهنده مناطقی از کروموزوم است که در طول تکامل نسبتاً یکسان مانده اند و اثرات فشارهای تکاملی مختلف را بر بخش های مختلف ژنوم آشکار می کند. میزان تفاوت بین کروموزوم های Y این گونه ها بسیار شگفت آور است. برخی از این گونه ها تنها هفت میلیون سال پیش از نسل انسان فاصله گرفتند، که از نظر تکامل زمان زیادی نیست. این نشان می دهد که کروموزوم های Y بسیار سریع در حال تکامل هستند. یک تفاوت قابل توجه بین کروموزوم های Y پستانداران طول آنها است. برای مثال، کروموزوم Y از اورانگوتان سوماترا دو برابر کروموزوم Y گیبون است. تنوع در تعداد و انواع تکرارهای DNA باعث برخی از تفاوت ها در طول کروموزوم ها می شود. محققان گمان می کنند که داشتن نسخه های زیاد در این پالیندروم ها به محافظت از ژن ها، به ویژه در کروموزوم Y کمک می کند. از آنجایی که معمولاً تنها یک کروموزوم Y در هر سلول وجود دارد، اگر ژنی در کروموزوم Y آسیب دیده باشد، کروموزوم دیگری با یک کپی از ژن وجود ندارد که بتوان از آن به عنوان الگویی برای ترمیم آسیب استفاده کرد.

محققان چندین گروه از ژن های موجود در پالیندروم ها را مورد مطالعه قرار دادند که بسیاری از آنها در تولید اسپرم نقش دارند و بنابراین برای باروری مهم هستند. در حالی که پالیندروم ها در همه کروموزوم های Y نخستی های مورد مطالعه یافت شدند، توالی های پالیندروم خاص و ژن های موجود در این پالیندروم ها اغلب برای هر گونه متفاوت بودند. با داشتن این توالی های ماهواره ای از میمون های بزرگ، قلمرو جدیدی را برای اکتشاف باز می کنند، و مشابه دیگر یافته های ما در مورد کروموزوم Y، می توانیم ببینیم که سانترومر کروموزوم Y بسیار پویا است. در مقایسه با تولید تخمک، تولید اسپرم شامل تکثیر DNA بیشتری است. با هر تکرار، این شانس وجود دارد که توالی DNA تغییر کند. این روی همه کروموزوم ها تأثیر می گذارد، اما به ویژه برای کروموزوم Y تأثیرگذار است. گونه های بزرگ میمون ها همگی در خطر انقراض هستند. محققان نه تنها می توانند از این توالی ها در مورد تکامل انسان یاد بگیرند، بلکه می توانند آنچه را که در مورد ژنوم آنها و ژنوم انسان می دانند برای درک بهتر زیست شناسی و تولید مثل این گونه های در خطر انقراض به کار ببرند.