فرآیند تکامل اختاپوس با تمامی موجودات ساکن زمین فرق دارد

تازه‌ترین تحقیقات نشان داده که تکامل اختاپوس و ماهی‌های مرکب بسیار عجیب‌تر از آن چیزی بوده که تصور می‌شد و این جانداران با تمامی موجودات زمینی دیگر فرق دارند.

تکامل اختاپوس از فرآیندی عبور کرده که مشابه آن در میان هیچ یک از ارگانیسم‌های زمینی نیست. بررسی‌های جدید نشان داده که این جانداران و همچنین ماهی‌های مرکب، از آنچه تصور می‌کردیم عجیب و غریب‌تر هستند.

شگفتی‌های تکامل اختاپوس

در سال 2017 بود که محققان از کشف عجیبی در دنیای هشت‌پایان خبر دادند؛ در آن زمان اثبات شد که جانداران مورد نظر به همراه ماهی‌های مرکب و ده‌پایان می‌توانند به صورت دوره‌ای و مرتب توالی آر ان ای (RNA) خود را تغییر داده و از این طریق با محیط زندگی‌شان تطابق پیدا کنند.

شاید از نظر ما مخاطبان عادی چنین مسئله‌ای در حوزه علم ژنتیک چندان هم عجیب نباشد، اما باید گفت که جانداران چند سلولی به هیچ وجه با دست‌کاری آر ان ای خود با محیط منطبق نمی‌شوند.

در واقع اگر قرار باشد که یک ارگانیسم یا موجود زنده، به شکلی بنیادی دچار تغییر شود، این دگرگونی از نوعی جهش ژنتیکی در دی ان ای (DNA) جاندار شروع خواهد شد. در مرحله بعد تغییرات مورد نظر از طریق دستیار مولکولی دی ان ای، یعنی آر ان ای اجرا خواهند شد. به بیان دیگر اگر بخواهیم تفاوت این دو فاکتور ژنتیکی را با هم عنوان کنیم می‌توان اطلاعات دی ان ای جانداران را به نوعی دستور پخت غذا تشبیه کرد؛ در چنین حالتی آر ان ای نقش آشپزی را دارد که دستور پخت مورد نظر را اجرا می‌کند.

ویرایش آر ان ای

این آشپز وظیفه هماهنگی فرآیند آشپزی مدنظر ما درون هر سلول را بر عهده داشته و آر ان ای با تولید پروتئین‌های مورد نیاز برای ادامه حیات ارگانیسم، نقش خود را ایفا می‌کند. با این حال آر ان ای نمی‌تواند بدون در اختیار داشتن دستور اطلاعات دی ان ای، کارهای خود را انجام دهد و همانند آشپز بدون دستور پخت، کارایی نخواهد داشت.

با این حال شگفتی‌های تکامل اختاپوس و ماهی‌های مرکب در چنین مسئله‌ای خود را نشان می‌دهند. گاهی اوقات پیش می‌آید که آر ان ای در اجرا کردن اطلاعات مورد نظر کمی ابتکار عمل به خرج می‌دهد و درست مثل آشپزهای حرفه‌ای، دستور پخت اولیه را به صورت جزئی دستخوش تغییر می‌کند. چنین فرآیندی با نام ویرایش آر ان ای (RNA editing) شناخته می‌شود و در طی آن پروتئین‌های تولید شده درون سلول دچار تغییر خواهند شد.

در صورتی که فرآیند ویرایش آر ان ای عملی شود، نحوه عملکرد پروتئین‌ها دگرگون خواهد شد و این مسئله به ارگانیسم اجازه می‌دهد تا بدون جهش ژنتیکی خاص و تغییر یافتن دی ان ای خود، کل ارگانیسم را با محیط اطراف تطابق دهد. با این وجود، همان‌طور که اشاره شد اکثر جانداران روی زمین سراغ چنین فرآیندی نمی‌روند چرا که دست‌کاری آر ان ای کمی دردسرساز بوده و در بیشتر مواقع مشکلات زیادی را به وجود می‌آورد.

تکامل اختاپوس به صورت نسبی

به بیان دیگر محققان می‌گویند که مادر طبیعت در فرآیند تکامل موجودات خود برای مدت کوتاهی سراغ پروسه ویرایش آر ان ای رفت، اما پس از مشخص شدن مشکلات این پروسه، به صورت گسترده آن را رها کرد. با این وجود، به نظر می‌رسد که تکامل اختاپوس و سایر موجودات این گونه جانوری، شامل این تصمیم بزرگ مادر طبیعت نشده‌اند و همان‌طور که تازه‌ترین تحقیقات نشان داده، ویرایش آر ان ای روشی معمول برای تطابق پیدا کردن هشت‌پاها و ماهی‌های مرکب با محیط است.

در سال 2015 تیمی از محققان در کمال شگفتی دریافتند که یک ماهی مرکب معمولی در طول زندگی بیش از 60 درصد آر ان ای سیستم عصبی خود را ویرایش می‌کند؛ چنین تغییراتی در نهایت فیزیولوژی مغزی جاندار را دگرگون کرده و این امکان را به ارگانیسم مورد نظر می‌دهند تا با مولفه هایی مانند تغییر دمای اقیانوس‌ها و فاکتورهای دیگر تطابق پیدا کند.

همین تیم محققان در سال 2017 کشف جالب‌توجه دیگری را در قالب یک مقاله منتشر کردند؛ این دانشمندان اثبات کردند که حداقل دو نوع از اختاپوس‌ها و یک نوع از ده‌پایان هم مانند ماهی‌های مرکب چنین کاری را به صورت عادی و مرتب انجام می‌دهند.

برای مطمئن شدن از منحصر به فردی چنین قابلیتی در فرآیند تکامل اختاپوس محققان توانایی ویرایش آر ان ای را در جاندارانی مانند ناتیلوس (nautilus) و حلزون‌های گاستراپاد (gastropod slug) بررسی کردند؛ این موجودات از لحاظ گونه جانوری به اختاپوس شبیه هستند، اما در کمال تعجب باید گفت که قابلیت دست‌کاری آر ان ای در آن‌ها وجود ندارد.

توانایی‌های مغزی ویژه

جاشوا روزنتال (Joshua Rosenthal)، سرپرست نویسندگان تحقیق مورد نظر، از آزمایشگاه زیست شناسی دریایی آمریکا می‌گوید که داشتن توانایی ویرایش آر ان ای یک ویژگی مشترک بین گونه‌های جانوری مورد نظر نبوده، بلکه نوعی اختراع است که هشت‌پایان و ماهی‌های مرکب را نسبت به دیگر آبزیان قوی‌تر می‌کند.

روزنتال و همکارانش برای نتیجه‌گیری‌های اخیر در مورد فرآیند تکامل اختاپوس صدها هزار مجموعه اطلاعات ژنتیکی جانداران مورد نظر را آنالیز کردند و در نهایت مشاهده شد که بیشتر از همه، هشت‌پایان در سیستم عصبی خود از قابلیت دست‌کاری آر ان ای استفاده می‌کنند.

کازوکو نیشیکورا (Kazuko Nishikura)، متخصص ژنتیک از موسسه ویستار آمریکا می‌گوید که به احتمال قوی، مغز جهش یافته و فوق‌العاده پیشرفته این جانوران ارتباط مهمی با چنین قابلیتی در دست‌کاری ژنتیکی دارد. این مسئله که هشت‌پایان و ماهی‌های مرکب از قابلیت‌های مغزی بالایی برخوردارند بر کسی پوشیده نیست و جالب است بدانید که تاکنون فعالیت‌های شگفت‌انگیزی از عکاسی گرفته تا به کار گیری ابزار گوناگون، توسط این جانداران انجام شده است.

به همین دلیل احتمال می‌رود که توانایی‌های مغزی ویژه هشت‌پایان ارتباط قوی با قابلیت ویرایش آر ان ای آن‌ها داشته و به همین دلیل است که سیستم عصبی این ارگانیسم‌ها می‌تواند به راحتی با محیط اطراف تطابق پیدا کند.

تیم روزنتال از سال 2017 به بعد همچنان مشغول کار روی بحث تکامل اختاپوس هستند و در تازه‌ترین اظهار نظرها، گفته شده که تفاوت این جانداران با سایر ارگانیسم‌های ساکن سیاره تنها به دست‌کاری آر ان ای محدود نمی‌شود. روزنتال می‌گوید که چنین توانایی ژنتیکی کاملا به نفع اختاپوس‌ها نیست.

تحقیقات بیشتر در مورد تکامل اختاپوس

بررسی‌ها نشان داده که به واسطه برخورداری از توانایی دست‌کاری ژنتیکی، ماهی‌های مرکب، هشت پایان و ده‌پایان فرآیند تکامل بسیار آهسته‌ای را طی کرده‌اند و در مقایسه با دیگر جانداران زمینی، به نوعی درجا زده‌اند. در واقع این توانایی که بدون ایجاد جهش ژنتیکی، بتوان با محیط تطابق یافت باعث شده تا اختاپوس‌ها و سایر جانداران مشابه اجباری برای جهش یافتن نداشته باشند و به همین دلیل، در طول فرآیند تکاملی خود تنها با دست‌کاری آر ان ای، به حیات ادامه دهند.

روزنتال می‌گوید که چنین مسئله‌ای را می‌توان به عنوان نوعی از خود گذشتگی در نظر گرفت و وقتی جانداری مثل هشت‌پا بتواند با مکانیسمی مثل ویرایش آر ان ای به زندگی خود ادامه دهد، دیگر نیازی به جهش ژنتیکی و روش‌های پیچیده دیگر برای این کار وجود ندارد. در حقیقت هدف اصلی فرآیند تکامل اختاپوس و سایر جانداران تضمین بقا بوده و وقتی یک مکانیسم بتواند چنین خواسته‌ای را برآورده کند، دیگر نیازی به جهش ژنتیکی باقی نمی‌ماند.

در مراحل بعدی تحقیقات روزنتال و همکارانش قصد دارند تا جزئیات فرآیند تغییر آر ان ای را مشخص کرده و دقیقا تعیین کننده که چه زمانی نیاز به ویرایش مورد نظر ایجاد می‌شود؛ شاید تغییری جزئی مانند بالا و پایین رفتن دما فرآیند مورد نظر را استارت بزند و شاید هم در صورت رخ دادن تغییرات پیچیده‌تری مانند تجربیات خاص اختاپوس و ماهی‌های مرکب شروع به دست‌کاری آر ان ای خود کنند. جواب این سوالات هر چه باشد، تنها تحقیقات بیشتر هستند که ما را به آن‌ نزدیک خواهند کرد.

تحقیق تیم روزنتال در ژورنال “Cell” منتشر شده است.