اسرار پنهان تکامل نخستی ها آشکار شد

تجزیه و تحلیل جدیدی از پنجاه ژنوم پستانداران می تواند فرآیندهای ژنتیکی ضروری مرتبط با گونه‌زایی پستانداران، تغییرات فنوتیپی تطبیقی و تکامل سیستم‌های اجتماعی را آشکار کند.

به گزارش تکناک، این مطالعات بینش جدیدی در مورد فرآیند گونه‌زایی، تنوع ژنومی، تکامل اجتماعی، تکامل کروموزوم‌های جنسی، مغز و سایر صفات بیولوژیکی را ارائه می‌کنند.

مطالعات فیلوژنومیک در مقیاس بزرگ مکانیسم‌های ژنتیکی، اساس تاریخچه تکاملی و نوآوری‌های فنوتیپی در پستانداران را نشان می‌دهند.

تجزیه و تحلیل ژنوم پستانداران در یک زمینه فیلوژنتیکی برای درک تکامل ساختار ژنتیکی انسان و تفاوت های ژنومی بین گونه های مرتبط با تنوع پستانداران، بسیار حائز اهمیت است. مطالعات قبلی روی ژنوم پستانداران عمدتاً بر روی گونه‌های پستانداران متمرکز شده‌اند که نزدیک به انسان بودند و به دلیل فقدان پوشش فیلوژنتیکی گسترده‌تر، محدود شده‌اند.

برای رفع شکاف های موجود در این زمینه، محققان، توالی یابی ژنومی با کیفیت بالا را با استفاده از فناوری های توالی یابی طولانی مدت روی 27 گونه از پستانداران، از جمله دودمان پایه که قبلاً به طور کامل توالی یابی نشده بودند، انجام دادند.

تحقیقات فیلوژنومیک در این پروژه، با ترکیب ژنوم‌های 50 گونه پستاندار (از 38 گونه و 14 خانواده) با ژنوم‌های پستاندارانی که پیشتر مورد بررسی قرار گرفته بودند، صورت گرفت. هدف این تحقیقات، به دست آوردن بینش جدیدی درباره تکامل ژنومی و فنوتیپی این گونه‌ها بود.

این مطالعه بازآرایی‌های ژنومی دقیق را در دودمان نخستی‌ها گزارش و هزاران ژن را شناسایی کرد که در شاخه‌های اجدادی مختلف فیلوژنی تحت انتخاب طبیعی تطبیقی ​​قرار گرفته‌اند. این ژن ها شامل ژن‌هایی می‌شود که برای رشد سیستم‌های عصبی، اسکلتی، گوارشی و حسی مهم هستند، که احتمالاً همه آنها در نوآوری‌های تکاملی و سازگاری نخستی‌ها نقش داشته‌اند.

مرتب سازی دودمان ناقص فراگیر، گونه زایی و انتخاب را در نخستی ها نشان می دهد. اگرچه تاکنون به خوبی ثابت شده است که شامپانزه‌ها و بونوبوها نزدیک‌ترین گونه‌ها به انسان هستند، اما در تحقیقات جدید مشخص شده است که 15 درصد از ژنوم ما به یک میمون بزرگ دیگر، یعنی گوریل نزدیک‌ است.

این مسئله در درجه اول به دلیل یک رویداد تکاملی خاص به نام مرتب‌سازی ناقص دودمان (ILS) است، که در آن پلی‌مورفیسم ژنتیکی اجدادی به طور تصادفی در گونه‌های پایین تر دسته‌بندی می‌شوند. این مطالعه رویدادهای گونه‌زایی را در طول تکامل پستانداران مورد بررسی قرار داد و متوجه شد که ILS اغلب در تمام 29 گره اصلی اجدادی در پستانداران رخ می‌دهند و برخی از گره‌ها بیش از 50 درصد از ژنوم را تحت تأثیر ILS قرار می دهند.

مرتب‌سازی ناقص دودمان (ILS) تنوع گسترده‌ای را در امتداد ژنوم نشان می‌دهد که عمدتاً توسط نوترکیبی هدایت می‌شود. در این تحقیق مشخص شد که کروموزوم X نسبت به اتوزوم‌ها در مقایسه با آنچه در تکامل خنثی انتظار می‌رود، کاهش می‌یابد و این موضوع نشان‌دهنده تأثیر بیشتر انتخاب طبیعی بر روی کروموزوم X در طول تکامل پستانداران است.

این مطالعه از ILS برای تاریخ‌گذاری مولکولی رویدادهای گونه‌ای صرفاً بر اساس داده‌های ژنوم، بدون کالیبراسیون فسیلی استفاده می‌کند و متوجه شد که نتایج تاریخ‌گذاری جدید بسیار با تاریخ‌گذاری با سابقه فسیلی مطابقت دارد.

هیبریداسیون در رویدادهای گونه ای

هیبریداسیون به طور گسترده به عنوان یک نیروی تکاملی مهم برای تولید گونه ها و تنوع فنوتیپی در گیاهان و حیوانات شناخته می شود. این امر به طور ویژه ای در دودمان هایی که می توانند تکثیر کل ژنوم و افزایش سطح پلوئیدی را تحمل کنند، رایج است. با این حال،گونه زایی توسط هیبریداسیون به ندرت در پستانداران گزارش شده است.

تیم تحقیقاتی با استفاده از داده‌های ژنوم کامل، توانست تشخیص دهد که میمون بینی خاردار خاکستری (Rhinopithecus brelichi) یک گونه تکاملی است که از بین گونه‌های دیگری با شکل‌های متفاوت تولید شده است. این گونه از میمون بینی خاردار شامل میمون بینی خاردار طلایی (R. roxellana)، میمون بینی خاردار سفید-سیاه (R. bieti) و میمون بینی خاردار سیاه (R. strykeri) نسل مشترکی دارد.

طبق اطلاعات به دست آمده، این اولین بار است که یک رویداد گونه زایی هیبریدی در پستانداران ثبت می شود. این مطالعه بیشتر ژن‌های کلیدی را در گونه R. brelichi که از هر دودمان والدینی مشتق شده‌اند، شناسایی می‌کند که ممکن است در تکامل این گونه نقش داشته باشد و احتمالاً جداسازی زایشی گونه‌های هیبرید از دودمان والدین را گسترش داده باشد.

نخستی‌ها سیستم‌های اجتماعی بسیار متنوعی دارند، ولی با این حال تاکنون مکانیسم‌های بیولوژیکی اساسی تکامل اجتماعی آن ها ناشناخته باقی مانده‌ است. یک مدل اولیه اجتماعی-اکولوژیکی این فرضیه را مطرح کرد که تنوع سیستم های اجتماعی به عنوان پاسخی به تغییرات محیطی تکامل یافته است.

در این تحقیق، از میمون‌های کلوبین آسیایی به عنوان الگو استفاده شد. انتخاب این گروه از گونه‌ها به دلیل آن است که آنها تحت فرآیندی از تکامل اجتماعی قرار دارند، که در آن یک نر و چند ماده با یکدیگر تعامل می‌کنند و شکل‌گیری اجتماعی‌های چندسطحی پیچیده را ایجاد می‌کنند.

محققان فرآیند گونه زایی این گروه را با استفاده از داده های کامل به دست آمده از ژنوم بازسازی کردند و یک همبستگی قوی بین دمای محیط و بررسی گروه گونه پیدا کردند.

گونه های نخستی که در محیط های سردتر زندگی می کنند تمایل دارند در گروه های بزرگ تری زندگی کنند. عصرهای یخبندان باستانی، تکامل اجتماعی این نخستی‌ها را به همراه داشت و تجمع گونه‌های میمون دماغ دراز شمالی را به شکل‌های اجتماعی چند سطحی تو در تو ترویج داد.

در طی این انتقال، نوعی از میمون‌ها به نام میمون های دماغ دار، انتخاب مثبتی را در بسیاری از ژن‌های مربوط به سازگاری با سرما و سیستم عصبی از خود نشان دادند. به نظر می‌رسد میمون‌های دماغ‌دار پیوند مادر و نوزاد طولانی‌تری دارند، که احتمالاً این موضوع بقای نوزاد را در محیط‌های سرد افزایش می‌دهد. این مسیر در میمون‌های گونه دماغ دار افزایش یافته است و وابستگی اجتماعی، انسجام و همکاری را در میان بزرگسالان این گونه ارتقا داده است.