يشكل تجميع الكروموسومات لـ 14 ثعبانًا في دراسة أجرتها الأكاديمية الصينية للعلوم، الصين، مرجعًا جينوميًا عالي الدقة لدراسة تطور الثعابين. في ورقة بحثية عنوانها: «توفر تحليلات جينوم الثعابين واسعة النطاق رؤى حول تطور الفقاريات» والتي نُشرت في مجلة Cell فصل فريق البحث مجموعة واسعة من الاكتشافات التي توصلوا إليها بالفعل من خلال بيانات التسلسل الخاصة بهم.
باستخدام قدرة القراءة الطويلة لأجهزة التسلسل من باكبيو PacBio وتقنية أكسفورد نانوبورOxford Nanopore Technology، تمكن الباحثون من صياغة مسودة جيدة للجينوم بأكمله لـ 14 ثعبانًا من 12 عائلة مختلفة. استخدم الفريق بعد ذلك منصات أجهزة التسلسل BGI و Illumina التي تحصل على أطوال قراءة أقصر بجودة أعلى. ثم جمعوا القراءات على مستوى الكروموسوم باستخدام بيانات قراءة Hi-C.
ثم حلل الباحثون البيانات التي جمعوها جنبًا إلى جنب مع الجينوم المتسلسل سابقًا للأفاعي والسحالي والسلحفاة والتمساح والطيور والفأر. ورسموا صورة لتطور الثعابين من العديد من الخسائر الجينية والإضافات والمحفوظات المرتبطة بالسمات.
تشير أوقات الاختلاف المقدرة بناءً على التحليل إلى أن الثعابين نشأت خلال العصر الطباشيري المبكر منذ حوالي 118 مليون سنة وخضعت للتنويع السريع بعد حدث الانقراض الجماعي قبل 65 مليون سنة.
كانت السمات المميزة لجسم طويل بلا أرجل متوافقة مع عمليات حذف الجينات الخاصة بالثعبان والتي لوحظت في جميع جينومات الثعابين المتسلسلة حديثًا.
يؤثر جسم الثعابين الطولاني أيضًا على شكل الأعضاء الداخلية مثل الرئتين. عادة ما تكون الرئة اليسرى غائبة أو متبقية أو تعمل ولكنها أصغر من الرئة اليمنى. كان الجين المشفر للدينين الذي يلعب دورًا حيويًا في تطوير التناظرات بين اليسار واليمين غائبًا في الثعابين، وكان لدى 13 جينًا مرتبطًا بتطور الرئة عمليات إدخال تغير كيفية تنظيم نمو الرئة.
شوهدت تغييرات في العديد من جينات الجهاز البصري المرتبطة بمستقبلات الضوء. ولوحظ تنظيم كبير ودقيق في التعبير عن 15 جينًا مرتبطًا بخلايا مستقبلات الضوء في عيون الثعابين. يقترح المؤلفون أن الثعابين المبكرة خضعت لفترة طويلة لاختفاء الضوء المنخفض قبل أن تعود إلى موائل سطحية مضاءة جيدًا. في هذا السيناريو، فإن بنية ووظيفة عيون الأفعى قد تتكيف مع الضوء السطحي من خلال تنظيم الجينات المحفوظة.
تمتلك ثلاثة سلالات من الثعابين (أفاعي الحفرة، والثعابين، والبواء) أعضاء متخصصة حساسة لدرجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء مرتبطة بالعصب ثلاثي التوائم. كشف التحليل عن إعادة توظيف متقاربة للجينات غير المشفرة حول الجينات النشطة ذات الاستجابة الخلوية للحرارة.
تشير ملاحظات الجينات التي تنظم السمع إلى أن فقدان بعض الجينات نتيجة لنقص مدى سمع الثعابين وضعف الإدراك الصوتي عندها. ولكن، في الوقت نفسه، قد يكون تطور منظمات الجينات الإضافية هو السبب وراء السمع منخفض التردد. يُلاحظ هذا التحول في السمع أيضًا بشكل شائع في الحيوانات التي تعيش في الجحور تحت الأرض، مما يشير إلى وجود سلف سابق تحت الأرض.
بصرف النظر عن الرؤى حول تطور الثعابين وتنويعها، نُشر تجميع البيانات عالية الجودة وسيكون بلا شك مصدرًا مرجعيًا للجينوم للبحث في المستقبل في بيولوجيا الزواحف.
ترجمة: ولاء سليمان
المصدر: phys.org
