چگونه بال‌های پروانه به رنگ‌های خیره‌کننده خود دست پیدا می‌کنند؟

1

بال‌های پروانه‌ها به چشم همانند سمفونی‌ها به گوش هستند. اکنون، یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی یک مکانیزم ژنتیکی جذاب را کشف کرده که به الگوهای زنده و پیچیده‌ای که در بال‌های پروانه‌ها می‌بینیم، کمک می‌کند.

کشف آنها چیست؟ یک مولکول RNA که نقش کلیدی در تعیین توزیع رنگدانه سیاه روی بال‌های پروانه دارد. و اینجاست که نکته جالب توجه ظاهر می‌شود – برخلاف تصور قبلی، این مولکول یک پروتئین نیست.

کد ژنتیکی بال‌های پروانه

این مطالعه به سرپرستی لوکا لیوراقی، یک دانشمند پسا دکتری در دانشگاه جورج واشنگتن و دانشگاه کمبریج انجام شده است.

محققان برای قرن‌ها مجذوب چگونگی ایجاد الگوها و رنگ‌های زیبا و شگفت‌انگیز روی بال‌های پروانه‌ها شده‌اند.

کد ژنتیکی در سلول‌های بال‌های در حال توسعه پروانه در واقع ترتیب خاصی از رنگ‌ها روی فلس‌های بال را تعیین می‌کند – مانند ترتیب پیکسل‌های رنگی برای ایجاد یک تصویر دیجیتالی. رمزگشایی از این کد می‌تواند راهی به سوی فهم چگونگی ساختار آناتومی ما توسط ژن‌هایمان باز کند.

پروتئین‌ها تنها بازیگران این فرآیند نیستند

دانشمندان مدت‌ها می‌دانستند که ژن‌های کدکننده پروتئین در این فرآیندها نقش محوری دارند. اما وقتی صحبت از رنگدانه‌های سیاه می‌شود، این تحقیق یک چشم‌انداز کاملاً متفاوت را نشان می‌دهد.

این تیم کشف کرد که ژنی که یک مولکول RNA تولید می‌کند – نه یک پروتئین – کنترل می‌کند که رنگدانه‌های تیره در کجا طی فرآیند دگردیسی پروانه تشکیل شوند.

تأثیر RNA بر الگوهای بال پروانه

«آنچه ما یافتیم بسیار شگفت‌آور بود»، لیوراقی گفت. «این مولکول RNA مستقیماً تأثیر می‌گذارد که رنگدانه سیاه در کجا روی بال‌ها ظاهر شود و الگوهای رنگی پروانه را به شکلی که پیش‌بینی نمی‌کردیم، شکل می‌دهد.»

از طریق بررسی فعالیت مولکول RNA، محققان دریافتند که رابطه‌ای کامل بین جایی که RNA بیان می‌شود و جایی که فلس‌های سیاه شکل می‌گیرند، وجود دارد.

یک قلم‌مو تکاملی

«این به معنای واقعی کلمه یک قلم‌مو تکاملی است و آن هم به شکلی خلاقانه، با توجه به تأثیراتش بر چندین گونه»، آرنو مارتین، استاد زیست‌شناسی در دانشگاه جورج واشنگتن، گفت.

این تیم در تلاش‌های کنجکاوانه خود، RNA تازه کشف‌شده را در چند پروانه دیگر که حدود 80 میلیون سال پیش در تاریخ تکاملی متفاوت بوده‌اند، بررسی کردند. نتیجه؟ RNA تکامل یافته بود تا کنترل جدیدی بر مکان‌های رنگدانه‌های تیره در الگوها به دست آورد.

نقش RNA در تنوع بال پروانه

«نتایج مستمر به‌دست‌آمده از جهش‌یافته‌های CRISPR در چندین گونه واقعاً نشان می‌دهد که این ژن RNA یک اختراع جدید نیست، بلکه یک مکانیزم اصلی نیاکانی برای کنترل تنوع الگوهای بال است»، ریکاردو پاپا، استاد زیست‌شناسی در دانشگاه پورتوریکو، بیان کرد.

«این مولکول RNA به وضوح نقش حیاتی در تکامل الگوهای بال دارد. چه کسی می‌داند که زیست‌شناسان دیگر چه پدیده‌هایی را از دست داده‌اند چون به تاریکی ژنوم توجه نکرده‌اند؟» جو هنلی، یک دانشمند پسا دکتری و محقق مهمان در GW، نتیجه‌گیری کرد.

پیش‌فرض‌ها در مورد تنظیم ژنتیکی

این تحقیق به‌طور بنیادین پیش‌فرض‌های ما در مورد تنظیم ژنتیکی را به چالش می‌کشد. این تحقیق راه‌های جدیدی را برای مطالعه چگونگی تکامل صفات قابل مشاهده در حیوانات باز می‌کند.

مکانیزم ژنتیکی الگوهای بال پروانه ممکن است یک حوزه خاص در حوزه علمی به نظر برسد، اما پیامدهای آن در زیست‌شناسی بسیار گسترده است.

پیامدها برای تحقیقات آینده

افشاگری‌های ناشی از این مطالعه نه تنها فرآیندهای مبهم پشت رنگ‌آمیزی پروانه‌ها را روشن می‌کند، بلکه راه را برای درک گسترده‌تری از ژنتیک در گونه‌های دیگر نیز هموار می‌کند.

همچنان که محققان به بررسی نقش RNA در الگوهای بال پروانه ادامه می‌دهند، احتمالاً مکانیزم‌های ژنتیکی مشابهی در سراسر پادشاهی حیوانات وجود دارد.

تحقیقات آینده ممکن است بر احتمال تأثیر RNA در سایر صفات فنوتیپی متمرکز شود و بینش‌های تازه‌ای در زیست‌شناسی تکاملی و ژنتیک فراهم آورد.

این درک جدید از RNA به عنوان یک بازیگر عملکردی در فرآیندهای تکاملی پروانه‌ها، دانشمندان را به بازنگری در روش‌ها و فرضیاتشان وا می‌دارد و احتمالاً به کشفیات تحول‌آفرین در زمینه‌های مختلف زیست‌شناسی منجر می‌شود.

بنابراین، دفعه بعد که از بال‌های پروانه‌ای تحسین می‌کنید، به یاد داشته باشید که چیزی بیشتر از آنچه چشم می‌بیند در جریان است. یک مکانیزم ژنتیکی جذاب وجود دارد که توسط یک مولکول RNA غالباً در تعیین الگوهای رنگدانه تیره ایفای نقش می‌کند. حرف از هنر والای طبیعت شد!

این مطالعه در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.