ژن های هاکس و ماهی تیکتالیک – اولین موجود بر خشکی

ژن های هاکس (Hox Genes) در بخش فرمانده ای جامعه ژن ها قرار دارند، تقریبا در بالای بخش صدور دستور. آنها دستوراتی که صادر میکنند به سرتاسر زنجیره توسعه جنین می رسد، شبکه ای از سویچ ها و ژن هایی که اندام بدن را می سازند فعال می کنند و برای شکل دهی و فرم دهی موجود درحال رشد بسیار مهم هستند.

برای دانلود با خرید آن در تهیه مستندات بیشتر کمک کرده اید

این مستند بخشی از مستند کامل DNA و ژنتیک است

شوبین و تیمش به بررسی فسیل ۳۷۵ میلیون ساله خود مشغول هستند

آنها یافته جدید خود را تیکتالیک نامیده اند

واژه ای به معنی  ماهی آب شیرین

تیکتالیک بدن یک ماهی در حال فرگشت بسیار مناسب است

قسمت عمده بدنش،  ماهی بوده که از پولک پوشیده شده

اما عضوی هم داشت که شبیه ماهی نبود،

یک باله بازو مانند ، یا ، شاید ، یک بازو مانند باله

تیکتالیک ساختار استخوانی داشت که

شبیه بازوها و پاهای چهارپایان است.

 

۱.۰۰

یک استخوان بزرگ در بالا،

دو استخوان در زیر که به یک دسته استخوان مچ دست و مچ پا میپیونده.

این همان الگویی است که

در همه حیوانات از گوسفندان گرفته تا سگ های گله

و حتی خود شوبین یافت می شود.

نیل شوبین:

حالا یک حیوان دارید که می تونه خودش رو از سطح پایین بالا بکشه

حالا یا از کف دریا یا خشکی

یک سوال واضح این است که

“چرا تیکتالیک به این ساختار و شکل جدید فرگشت یافته؟”

یک جواب احتمالی رو می توان از دیگر فسیل های نزدیک به آن پیدا کرد

نیل شوبین:

“ماهی های درنده بزرگی به طول ۳۰تا ۴۵ سانتی متر وجود داشت

که در کنار تیکتالیک زندگی می کردند”

تیکتالیک طعمه بود.

برای زنده ماندن ، گزینه های کمی داشت.

نیل شوبین:

شما می توانستید بزرگ بشید،

یا بدنه زره دار داشته باشید،

یا اینکه  فرار کنید.

 

۲.۰۰

شوبین فکر می کند که تیکتالیک فرار را انتخاب کرد.

با آن باله های بازو مانند ، می توانست خودش رو به خشکی در زمین

یا به محیط کم عمق بکشاند ،

اما این فقط نیمی از جواب بود.

نیل شوبین:

چیزی که به ما نشان نمی دهد مکانیسم واقعی ژنتیکی است ،

دستورالعمل ژنتیکی که یک باله رو به دست و پا تبدیل کند.

با فسیل ۳۷۵ میلیون ساله

DNA تیکتالیک مدتها پبش از بین رفته بود.

شوبین به  یک خویشاوند از آن احتیاج داشت

یکی از اقوام ماهی که هنوز زنده بود.

نیل شوبین:

” ما به موجودی نیاز داشتیم که در قسمت درست

درخت فرگشت قرار داشته باشد ،

اما ماهی یی که یک باله بسیار گوشتی نیز داشته باشه.

بنابراین جستجو ادامه یافت.

 

۳.۰۰

تعدادی از ماهی ها متناسب با این ویژگی وجود دارند،

اما شوبین فقط یکی از آنها رو انتخاب کرد

ماهی پوزه ‌پارویی.

نیل شوبین:

” ماهی پوزه ‌پارویی واقعا ماهی عجیبی است.

دارای پوزه خیلی بلندیه

خیلی حریص هستند و

یکدیگر را می خورند.

خیلی وقت ها که این ماهی ها با هم شنا می کنند

خیلی هاشون رو از دست می دید، چون هم دیگر رو میخورند.”

آنها در آبهای کم عمق می سی سی پی زندگی می کنند،

و در واقع فسیل های زنده اند.

دانشمندان سالها روابط بین گونه های مختلف ماهی ها را بررسی کردند اند

و می دانند که ماهی پوزه ‌پارویی یکی از آخرین بازماندگانی است

که به زمان تیکتالیک تعلق دارد.

اما برخلاف تیکتالیک ، ماهی پوزه ‌پارویی به صورت فراوان یافت می شود.

 

۴.۰۰

نیل شوبین:

” ماهی پوزه ‌پارویی منبع معمول تولید خاویار است ،

بنابراین ما ماهی پوزه ‌پارویی رو از مزارع خاویار تهیه کردیم.”

به طرز جالب توجهی ،

حالا که تیکتالیک منقرض شده در عوض ماهی پوزه پارویی

که شکل ابتدایی تر اون هست وجود دارد

تنها باله هایش شباهت کمتری به بازو یا پا تیکتالیک دارد

و از آنجا که آنها با هم مرتبط هستند ،

دو نوع ماهی باید ژن های یکسانی داشته باشند ،

بنابراین شوبین شروع به بررسی جنین ماهی پوزه ‌پارویی کرد

و به دنبال ژن های سازنده آن باله ها ، رفت.

و به سرعت به یک گروه خاص از ژن های برنامه تشکیل بدن به نام ژن های هاکس رسید.

ژن های هاکس در تمامی موجودات چند سلولی وجود دارد

از کرم مخملی گرفته که قدمتش به حدود ۶۰۰ میلیون سال قبل بر میگرده،

تا انسان مدرن .

 

۵.۰۰

و در تمام این مدت ، حروف DNA آنها تقریباً بدون تغییر باقی مانده است.

آنها در بخش فرمانده ای جامعه ژن ها قرار دارند.

تقریبا در بالای بخش صدور دستور.

آنها دستوراتی که صادر میکنند به سرار زنجیره توسعه جنین می رسد

شبکه ای از سویچ ها و ژن هایی که اندام بدن را می سازند فعال می کنند

آنها برای شکل دهی و فرم دهی موجود درحال رشد بسیار مهم هستند.

SEAN CARROLL:

این ژن ها تعیین می کنند که قسمت جلوی و پشت حیوان کجا قرار داشته باشد.

بالا ، پایین ؛ چپ ، راست، درون ، بیرون.

چشم ها قراره کجا قرار بگیرند،

پاها کجا قرار می گیرند،

روده کجا قرار می گیرد و

و قرار هچندتا انگشت باشد.

 

۶.۰۰

شوبین دریافت که ژن های هاکس نقش اساسی در تشکیل باله های ماهی پوزه ‌پارویی دارند.

یک مجموعه از ترتیب ژن های هاکس مرحله اول رشد باله را دستور می دهد،

یک قطعه غضروف محکم که بیرون از بدن رشد می کند.

به طرز شگفت انگیزی ، دقیقاً همان ژن ها در تمام چهارپایان،

حتی در ما ، استخوان بلند و بالای بازو رو می سازد.

مجموعه دیگری از ژن های هاکس در ماهی پوزه ‌پارویی،

مرحله بعدی رشد باله ها رو کنترل می کنند.

باز هم دقیقاً همان ژن ها، رشد دو استخوان بازو رو کنترل می کنند.

سرانجام ، این  ژن ها ، که به ترتیب متفاوت کار می کنند ،

مجموعه استخوان های انتهایی باله رو  تشکیل می دهند.

که همان توالی ژن ها، انگشتان دست و پای ما رو می سازد.

 

۷.۰۹

این یک کشف عظیم بود.

پس به نظر نمیرسد که منشا دست و پای موجودات، جهش بزرگی باشد.

اگر همین ژن ها در تیکتالیک کار می کردند،

پس بسیاری از ماهی های ماقبل تاریخ،

ژن های مورد نیاز برای ساختن پاها و بازوها را همراه خود داشتند.

تنها چیز مورد نیاز

چند جهش کوچک بود، چند تغییر در زمان و ترتیب خاموش و روشن کردن

و آنگاه یک باله می تواند به دست یا پا تبدیل شود.

نیل شوبین:

اغلب اوقات ، منشأ ساختارهای جدید در فرگشت

نشأت گرفته از ژن ها یا دستورالعمل های جدید ژنتیکی نیست.

۸.۰۰

ژن های قدیمی را می توان برای ساخت چیزهای جدید و شگفت انگیز باز شکل دهی کرد