آیا موش ها انسان را از انقراض نجات می دهند؟

به گزارش ایسنا، جنسیت نوزادان انسان و سایر پستانداران توسط یک ژن تعیین کننده نر در کروموزوم Y تعیین می شود، ولی کروموزوم Y انسان در حال انحطاط است و امکان دارد در چند میلیون سال آینده به کلی ناپدید و منجر به انقراض ما شود، مگر اینکه ما در روند تکاملی خود ژن جنسی جدیدی را ایجاد کنیم.

خبر خوب این است که دو شاخه از جوندگان قبلا کروموزوم Y خود را از دست داده اند و همچنان به بقا و زندگی ادامه داده اند و میتوانند داستان آینده ی ما را تعریف کنند.

مقاله جدیدی که به سرپرستی جنی گریوز، استاد برجسته ژنتیک و معاونت دانشگاه لاتروب( La Trobe) استرالیا در مجله National Academy of Science منتشر شده، نشان می دهد که چگونه موش خاردار یا تیغی موش( spiny rat) یک ژن جدید تعیین کننده نر را تکامل داده است.

کروموزوم Y چگونه جنسیت انسان را تعیین می کند؟

در انسان ها مانند دیگر پستانداران، ماده ها دارای دو کروموزوم X و نرها دارای یک X منفرد و یک کروموزوم کوچک به نام Y هستند. البته این نام ها هیچ ارتباطی با شکل آنها ندارند و در واقع بکار بردن حرف X به منظور ناشناخته بودن آن بوده است.

کروموزوم X حاوی حدود ۹۰۰ ژن است که انواع کارهای غیر مرتبط با جنسیت را انجام می دهند. ولی کروموزوم Y حاوی تعداد کمی ژن( حدود ۵۵) و تعداد زیادی دی ان ای غیر کد شده است که یک دی ان ای تکراری ساده است که به نظر نمی رسد کاری انجام دهد.

اما کروموزوم Y به دلیل اینکه حاوی یک ژن بسیار مهم است که رشد نرینه یا مردانه را در جنین آغاز می کند، بسیار مهم است. این ژن اصلی در حدود ۱۲ هفته بعد از لقاح، ژن های دیگری را که رشد بیضه را تنظیم می کنند، روشن می کند. بیضه ی جنینی، هورمون های مردانه( تستوسترون و مشتقات آن) را تولید می کند که باعث می شود کودک بعنوان یک پسر رشد کند.

این ژن اصلی جنسی بعنوان SRY( ناحیه جنسی در کروموزوم Y) در سال ۱۹۹۰ شناسایی شد. این ژن با راه اندازی یک مسیر ژنتیکی کار می کند که با ژنی به نام SOX۹ شروع می شود که برای تعیین نرینگی در همه مهره داران کلیدی است، اگرچه روی کروموزوم های جنسی قرار ندارد.

ناپدید شدن کروموزوم Y

اغلب پستانداران کروموزوم X و Y مشابه کروموزوم ما دارند. یک X با تعداد زیادی ژن و یک Y با SRY به اضافه چند ژن دیگر. این سیستم به علت دوز نابرابر ژن X در مردان و زنان با مشکلاتی همراه است.

اما چگونه چنین سیستم عجیب و غریبی تکامل یافته است؟ یافته شگفت انگیز دانشمندان این است که موجودی به نام پلاتیپوس در استرالیا کروموزوم های جنسی کاملاً متفاوتی دارد که بیشتر شبیه به کروموزوم های پرندگان است.

در پلاتیپوس، جفت XY فقط یک کروموزوم معمولی با دو عضو مساوی است. این نشان می دهد که کروموزوم های X و Y پستانداران تا چندی پیش، یک جفت کروموزوم معمولی بوده اند.

این به نوبه خود باید به این معنی باشد که کروموزوم Y بین ۵۵ تا ۹۰۰ ژن فعال را طی ۱۶۶ میلیون سالی که انسان و پلاتیپوس به طور جداگانه در حال فرگشت یا تکامل بوده اند، از دست داده است. این برابر با از دست دادن حدود پنج ژن در هر میلیون سال است. بدین ترتیب اگر این روند با همین سرعت پیش رود، ۵۵ ژن پایانی در ۱۱ میلیون سال آینده از بین خواهند رفت.

دانشمندان این مطالعه می گویند ادعای ما مبنی بر مرگ قریب الوقوع کروموزوم Y در انسان موجب ایجاد یک اضطراب عمومی شد و تا به امروز ادعاهای متقابلی در خصوص طول عمر مورد انتظار کروموزوم Y و تخمین هایی بین عمر بی نهایت تا چند هزار ساله آن مطرح شده است.

جوندگان فاقد کروموزوم Y

خبر خوب این است که ما دو دودمان از جوندگان را می شناسیم که سابقاً کروموزوم Y خود را از دست داده اند و هنوز زنده هستند.

موش های کور اروپای شرقی و تیغ موشان ژاپنی هر کدام دارای گونه هایی هستند که کروموزوم Y و SRY در آنها کاملاً ناپدید شده اند و کروموزوم X به شکل منفرد یا دوتایی در هر دو جنس باقی مانده است.

اگرچه هنوز مشخص نیست که موش های کور چگونه جنسیت خود را بدون وجود ژن SRY تعیین می کنند ، ولی گروهی از دانشمندان به سرپرستی آساتو کورویوا زیست شناس دانشگاه هوکایدو در ژاپن شانس بیشتری با مطالعه تیغ موش ها داشتند که گروهی متشکل از سه گونه در معرض خطر انقراض در جزایر مختلف ژاپن هستند.

این گروه پژوهشی کشف کرد که بیشتر ژن های کروموزوم Y در تیغ موشان به کروموزوم های دیگر منتقل شده اند، اما هیچ نشانه ای از SRY یا ژنی که جایگزین آن شود، پیدا نکرد.

دانشمندان اکنون بالاخره یک شناسایی موفق داشته اند. این گروه توالی هایی را یافته است که در ژنوم نرها وجود دارد ، اما در ماده ها نیست. سپس آن ها را اصلاح کردند و توالی را روی هر موش آزمایش کردند.

چیزی که دانشمندان کشف کردند، یک تفاوت کوچک در نزدیکی ژن جنسی کلیدی SOX۹ در کروموزوم ۳ تیغ موش بود. یک تکرار کوچک( تنها ۱۷ هزار جفت پایه از میان بیش از ۳ میلیارد) در همه نرها وجود داشت، در حالی که در هیچ ماده ای وجود نداشت.

دانشمندان می گویند که این قطعه کوچک دی ان ای تکراری، حاوی سوئیچی است که معمولاً SOX۹ را در پاسخ به SRY روشن می کند. هنگامی که آنها این تکرار را در موش ها یافتند، متوجه شدند که فعالیت SOX۹ را افزایش می دهد، بنابراین این تغییر می تواند به SOX۹ اجازه دهد بدون SRY کار کند.

این کشف چه معنایی برای آینده انسان دارد؟

ناپدید شدن قریب الوقوع کروموزوم Y در انسان، گمانه زنی هایی را در مورد آینده ما برانگیخته است.

برخی از مارمولک ها و مارها فقط گونه ی ماده دارند و می توانند از طریق آنچه به نام بکرزایی( parthenogenesis) شناخته می شود، از ژن های خود تخم بسازند.

بکرزایی نوعی تولید جنسی است که در آن از تخمک لقاح نیافته، یک موجود زنده کامل به وجود می آید. این پدیده در تعداد زیادی از بی مهرگان و مهره داران شامل گونه هایی نظیر کرم های لوله ای، شکم پایان، سخت پوستان، حشرات به خصوص زنبور عسل و زنبور بی عسل، ماهی ها، دوزیستان و خزندگان نظیر بعضی مارها دیده می شود.

در برخی گونه ها بکرزایی به ندرت و در شرایط خاصی صورت می گیرد که در این گونه ها معمولاً بکرزایی و تولید مثل جنسی به صورت متناوب انجام می شود، یعنی چندین نسل از طریق بکرزایی تولید مثل کرده و در برخی شرایط دوباره از طریق جنسی تولید مثل صورت می گیرد. درحقیقت بکرزایی در برخی گونه ها بعنوان نوعی سازگاری برای بقا در شرایط فشارهای محیطی و کاهش شدید تعداد افراد جمعیت رخ می دهد.

اما این اتفاق نمی تواند در انسان یا سایر پستانداران رخ دهد، زیرا ما حداقل ۳۰ ژن حیاتی داریم که تنها در صورتی کار می کنند که از پدر از طریق اسپرم گرفته شوند.

انسان برای تولید مثل به اسپرم و وجود مردان نیاز دارد، به این معنی که پایان کروموزوم Y میتواند انقراض نسل بشر را رقم بزند. اما این یافته جدید از یک احتمال جایگزین پشتیبانی می کند، اینکه انسان ها می توانند یک ژن جدید تعیین کننده جنسیت را تکامل دهند.

با این حال، تکامل یک ژن جدید تعیین کننده ی جنسیت با خطراتی همراه است. به طورمثال اگر بیش از یک سیستم جدید در نقاط مختلف جهان تکامل یابد چه می شود؟

وقوع یک جنگ بر سر ژن های جنسی می تواند منجر به جدایی و تفکیک گونه های جدید شود و این دقیقاً همان چیزی است که در مورد موش های کور و تیغ موشان اتفاق افتاده است.

بدین ترتیب در صورتیکه کسی ۱۱ میلیون سال دیگر از زمین بازدید کند، ممکن است هیچ انسانی نبیند یا اینکه با چندین گونه مختلف انسانی که توسط سیستم های مختلف تعیین جنسیت از هم جدا شده اند، مواجه شود.