محققان دانشگاه هیروشیما مجموعه داده های جمع آوری شده از مطالعات قبلی را تجزیه و تحلیل کردند(متا آنالیز) تا بفهمند چگونه ژن ها می توانند بر یکدیگر تأثیر بگذارند و بیان خود را بسته به شرایط محیطی تغییر دهند.
به گزارش تکناک، ملخی که در یک محیط شلوغ از تخم بیرون می‌آید ممکن است ظاهر و رفتار متفاوتی با ملخ‌هایی که در انزوا از تخم بیرون آمده‌اند، داشته باشد، حتی اگر ژن‌های یکسانی داشته باشند.
این پدیده که تراکم جمعیت پلی‌فنیسم نامیده می‌شود، هم در شته‌ها و هم در ملخ‌ها به خوبی مستند شده است، اما چگونگی تنظیم این صفات توسط ژن‌ها تا به حال پنهان مانده است.
هیدماسا بونو، نویسنده مسئول و استاد دانشکده تحصیلات تکمیلی علوم یکپارچه برای زندگی دانشگاه هیروشیما، گفت: شته‌ها و ملخ‌ها رنگ‌ها و رفتارهای بدن متفاوتی از خود نشان می‌دهند. این آفات کشاورزی شناخته شده نماینده حشراتی هستند که انعطاف پذیری وابسته به تراکم جمعیت از خود نشان می دهند. برای آشکارسازی مولکول های مشترک برای همه یا چند گونه از حشرات که این نوع انعطاف پذیری را نشان می دهند، ما داده های توالی RNA موجود را از شته ها و ملخ ها جمع آوری و تجزیه و تحلیل کردیم.
داده های توالی یابی RNA که رونوشت نامیده می شود، مجموعه ای از ژن های مختلف بیان شده است. این داده ها همچنین می تواند به شناسایی ژن های جدید درگیر در تولید صفات خاص کمک کند. با انجام یک متاآنالیز، محققان نتایج رونوشت حاصل از مطالعات متعدد را ترکیب می کنند تا ببینند داده ها چه می گویند. در این مطالعه، محققان 66 مجموعه داده رونوشت عمومی را از هفت گونه شته و ملخ تجزیه و تحلیل کردند.
توگا، نویسنده اول و محقق دانشگاه هیروشیما گفت: تصور می‌شود که متا آنالیز در ارائه بینش‌های اضافی در مورد پلی‌فنیسم وابسته به تراکم مؤثر باشد، زیرا می‌تواند اطلاعات جدیدی را که با روش‌های پژوهشی فرضیه‌محور مرسوم یافت نمی‌شود، کشف کند.
این مطالعه اولین متا آنالیز است که بر روی مجموعه داده‌های دو خانواده که از نظر تکاملی از هم دور هستند انجام شده است. این تحقیق ژن‌های پاسخ‌دهنده به تراکم بسیاری را شناسایی کرده است که به ندرت در کانون تحقیقاتی بوده‌اند و قصد دارند مکانیسم‌های مولکولی که در انعطاف‌پذیری وابسته به تراکم نقش دارند را توضیح دهند.
به طور خاص، محققان دریافتند که همانندسازی DNA، فرآیندهای متابولیکی DNA و چرخه سلولی میتوزی در پاسخ به شرایط تراکم جمعیتی غنی شده است. به گفته توگا، نتایج آنها بر اهمیت این فرآیندها که به ندرت مورد توجه سایر تحقیقات در این زمینه به عنوان مکانیسم‌های تنظیمی در تحقیقات پلی‌فنیسم وابسته به تراکم بوده تأکید می‌کند.
آنها همچنین با برخی از مطالعات مغایرت‌هایی پیدا کردند، از جمله تحقیقاتی که نشان می‌دهد ژن مرتبط با رنگی شدن ملخ‌های اجتماعی در شرایط ایزوله بیشتر بیان می‌شود. در مقایسه با داده های سایر مطالعات، محققان دریافتند که این ژن در دسته ای از ژن های دیگر قرار می گیرد که بیان خود را در شرایط استرس اکسیداتیو تنظیم می کند. به گفته بونو، استرس اکسیداتیو توضیح محتمل‌تری برای بیان ژن بالا در ملخ‌های منفرد است تا در شرایط تراکم جمعیتی.
بونو گفت: ما همچنین دریافتیم که اصلاحات سیستم عصبی ممکن است نقش مهمی در ایجاد تغییرات فنوتیپی وابسته به تراکم جمعیت در دو خانواده داشته باشد.
به گفته توگا، این یافته‌ها را می‌توان به طور کلی در مورد سایر گونه‌هایی که پلی‌فنیسم وابسته به تراکم جمعیت نشان می‌دهند به کار برد زیرا از حجم انبوه داده‌های مطالعات قبلی، می توان برای تطبیق فرضیه‌ها و نتایج استفاده کرد.
توگا گفت: با افزایش داده‌های توالی‌یابی RNA عمومی، یک متاآنالیز که داده‌های مطالعات متعدد را ترکیب می‌کند، موفق شده است بینش جدیدی در مورد فرآیندهای بیولوژیکی هدفمند ارائه دهد.
ما امیدواریم که تجزیه و تحلیل عملکردی ژن‌های شناسایی‌شده در این مطالعه منجر به توسعه روش‌هایی برای کنترل رشد شته‌ها و ملخ‌ها شود. همچنین امیدواریم بتوانیم با اعمال متاآنالیز برای گونه‌های مختلف، چگونگی واکنش ارگانیسم‌ها و سازگاری با تراکم جمعیت را روشن کنیم.
