تغییر طرح بال پروانه‌ها با اصلاح ژنتیکی +تصاویر

صراط: فناوری "کریسپر" به دانشمندان اجازه داده تا به درک تازه‌ای از ژن‌ها و سیر تکاملی موجودات برسند. الگوی بال‌های پروانه‌ها که توسط این فناوری تغییر یافته، بینشی از تکامل تنوع زیستی ارائه می‌دهد.

به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، دو تحقیق خلاقانه که اخیرا منتشر شده، از فناوری ویرایش ژنوم موسوم به "کریسپر" (CRISPR) استفاده کرده‌اند تا کشف کنند که چگونه ژن‌های خاص بر روی تغییرات الگوی بال پروانه‌ها تاثیر می‌گذارد.
دانشمندان با انتخاب ژن‌های منفرد و تحریک کردن و مشاهده اثرات آنها، به یک درک کلیدی در مورد چگونگی تکامل تنوع گسترده زیستی رسیدند.

این مطالعات بر دو ژن متمرکز بود که پیش از این به عنوان ژن‌های کلیدی در تغییر الگوی بال پروانه‌ها شناخته شده بودند. محققان این ژن‌ها را که "WntA" و "optix" نام دارند، به عنوان "ژن‌های نقاشی" توصیف کرده‌اند و در چندین آزمایش مشاهده کردند که در گونه‌های مختلف پروانه، وقتی که هر ژن به طور انتخابی خاموش یا بی اثر می‌شود، چه اتفاقی می‌افتد.

یک تیم در دانشگاه "جورج واشنگتن"، ژن "WntA" را مورد بررسی قرار داد و کشف کرد که ژن به طور قابل توجهی اثرات تغییر الگویی متفاوتی در انواع پروانه‌های مختلف دارد. در برخی از گونه‌ها خاموش شدن ژن بر توسعه الگوهای خطوط راه راه تاثیر می‌گذارد، در حالی که در گونه‌های دیگر، مرز بین زمینه‌های مختلف رنگی را کنترل می‌کند.
به طور کلی، این ژن را می‌توان هدایت کننده مرز خطوط الگوهای بال پروانه در هر یک از گونه‌های این موجود در نظر گرفت.

مطالعه دوم، از دانشگاه "کرنل"، بر روی ژن "optix" تمرکز کرد و پس از آنکه این ژن را با استفاده از فناوری "کریسپر" در چهارگونه از پروانه‌ها خاموش کرد، محققان متوجه شدند که اساسا با رنگ‌آمیزی بالها ارتباط دارد.

خاموش شدن ژن موجب می‌شود تا الگوها مشابه باقی بمانند، اما رنگ‌آمیزی رنگدانه‌ها ناپدید شد و بال‌های پروانه را سیاه و خاکستری کرد.

یکی از نتایج عجیب‌تر هنگامی دیده شد که محققان ژن "optix" را تغییر دادند و پرتوی آبی رنگی در برخی گونه‌ها ظاهر شد. به نظر می‌رسید این رنگ آبی مربوط به یک رنگدانه واقعی نیست، اما به رنگ‌پذیری عمیق‌تر ساختاری ناشی از خاموش شدن ژن مربوط می‌شد.
یکی از بینش‌های اساسی این مطالعات دوگانه نشان می‌دهد که چگونه گونه‌های مشابه می‌توانند انواع مختلفی از اثرات بسیار متنوع را که توسط فعالیت ژن‌های منفرد کنترل می‌شوند، بروز دهند و موجب تکامل شوند.

"آرناد مارتین" یکی از نویسندگان اصلی این پژوهش می‌گوید: از هر یک از آزمایشات نتایج غیر منتظره‌ای به دست آمده است. این یک لحظه شکوهمند است که یک پروانه جدید از پیله خود بیرون می‌آید و اثرات شگفت آور "کریسپر" را در آن می‌بینید. جهش‌ها اثرات بسیار خاصی داشته‌اند.
پژوهش اخیر ساده به نظر می‌رسد، اما سادگی آن فریبنده است. این نوع مطالعات تا همین چند سال اخیر غیر قابل انجام بود. پیشرفت در ویرایش ژن (کریسپر) اکنون دانشمندان را قادر می‌سازد تا به طور هدفمند و مستقیم ژن‌ها را هدف قرار دهند و اثرات آنها را شناسایی کنند.

این تحقیق بر روی پروانه‌ها نشان می‌دهد که چگونه ژن‌های منفرد ممکن است با عملکرد مشابه اما با ایجاد تازگی‌های متنوع، منجر به تکامل شود.
سوال بزرگ بعدی برای این تحقیق این است که چگونه این ژن‌ها فعالیت و اثرخود را در طراحی و رنگ‌آمیزی اعمال می‌کنند و این که آیا می‌توان این فعالیت را مجددا بازیابی یا تنظیم کرد؟

مطالعه ژن "WntA" و ژن "Optix" در پایگاه "PNAS" منتشر شده است.