روش عجیب تولید مثل مورچه‌های زرد

کیمارا یا آمیژه و موزائیک دو اصطلاح معمول برای موجودات مخلوط است.

«وارینگ باک تریبل» ژنتیک شناس تکاملی از دانشگاه «هاروارد»، که در این مطالعه شرکت نداشت، می‌گوید: این یک پاسخ زیبا به انواع سیستم‌های جفت‌گیری غیرعادی است که در مورچه‌های دیگر مشاهده کرده‌ایم. ما ممکن است این کار را به عنوان گام بعدی تکاملی در مورچه‌ها در نظر بگیریم.

اکثر جانوران از یک سلول اسپرم و یک سلول تخمک که به یک واحد تبدیل می‌شوند و دی.ان.ای آنها ترکیب می شود، تکامل می‌یابند. همانطور که یک موجود رشد می‌کند، تمام سلول‌های بعدی، به جز سلول‌های جنسی، دو مجموعه کروموزوم حامل دی.ان.ای(یکی از هر والدین) را حمل می‌کنند. به عبارت دیگر، این سلول‌های سوماتیک همه حامل اطلاعات ژنتیکی یکسانی هستند. سلول‌های اسپرم و تخمک فقط حاوی یک مجموعه کروموزوم هستند.

یاخته‌های پیکری یا سلول‌های سوماتیک(somatic cell) به یاخته‌هایی گفته می‌شود که در پیدایش بافت‌ها و اندام‌های بدن نقش‌آفرینی می‌کنند. در برابر یاخته‌های پیکری، یاخته‌های جنسی هستند که به پیدایش کامه‌ها(گامت‌ها) یی شامل نرینگی(اسپرم) و تخمک می‌انجامند.

اما در بسیاری از مورچه‌ها، همراه با سایر حشرات مانند زنبورها، تنها ماده‌ها دارای سلول‌های سوماتیک با جفت کروموزوم هستند. نرها معمولاً از تخم‌های بارور نشده رشد می‌کنند. بنابراین سلول‌های سوماتیک آنها فقط یک مجموعه کروموزوم را در خود جای می‌دهند.  

با این حال، مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۷ نشان داد که حدود نیمی از مورچه‌های دیوانه زرد نر نمونه‌برداری شده درست مانند مورچه‌های کارگر ماده، دارای دو نسخه متفاوت از یک ژن هستند.

اما «هوگو داراس» زیست‌شناس تکاملی از دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینز در آلمان می‌گوید: این به آن معنا نیست که همه نرهای این گونه دیپلوئید(موجود یا سلولی که دارای دو مجموعه کروموزومی(۲n) باشد) باشند یا در هر سلول سوماتیک دو مجموعه کروموزوم داشته باشند. وقتی این اتفاق در مورچه‌های دیگر می‌افتد، نرها معمولا عقیم هستند.

بنابراین داراس و همکارانش صدها مورچه دیوانه زرد را از سراسر شرق و جنوب شرقی آسیا جمع‌آوری کردند. تجزیه و تحلیل ماده‌ها - ملکه‌ها و کارگران - نشان داد که اصالت در این گونه منشأ ژنتیکی دارد. ملکه‌های تولید مثلی از ترکیب اسپرم و سلول‌های تخمک از یک دودمان به وجود آمده‌اند که محققان آن را R نامیدند. کارگران دورگه‌ از دو دودمان مختلف بودند که W نام داشت. به عبارت دیگر، کارگران ژنوم R/W داشتند، در حالی که ملکه‌ها دارایR/ R بودند.

مطابق با مطالعه قبلی، محققان نرهای R/W را شناسایی کردند. اما آنها همچنین دریافتند که سلول‌های سوماتیک نر مانند سایر گونه‌های مورچه فقط یک مجموعه کروموزوم دارند. استخراج دی.ان.ای از سلول‌های منفرد نشان داد که به جای داشتن جفت کروموزوم در سلول‌ها، هر سلول حاوی کروموزوم‌هایی از یکی از دو دودمان است.

آزمایش‌های بیشتر نشان داد که سلول‌های R و W به طور نابرابر در سراسر بدن نر توزیع شده‌اند. در حالی که بیشتر بدن بر اساس بافت نمونه‌برداری شده حاوی اکثر سلول‌های R(تقریباً ۷۵ درصد) بود این نسبت در اسپرم تقریباً تغییر کرد و ۶۵ درصد سلول‌ها W بودند.

از آنجایی که هم کارگران و هم نرها از ترکیب اسپرم W با تخمک R به دست می‌آیند، جنسیت به ادغام بسته‌های دی.ان.ای یا هسته‌های آنها بستگی دارد. فرایند همجوشی یک ماده ایجاد می‌کند اما عدم جوش خوردن باعث می‌شود که دو هسته به طور جداگانه در یک تخمک تقسیم شوند و یک نر تولید شود.

مشخص نیست که چرا این شیوه تولید مثل هرگز دیده نشده در این مورچه‌ها تکامل یافته است. تریبل می‌گوید: اسپرم ممکن است با امتناع از ترکیب شدن با سلول تخمک، توان تولید مثلی خود را افزایش دهد. مورچه‌های کارگر ماده عقیم هستند و بنابراین نمی‌توانند ژنوم W را منتقل کنند.

داراس می‌گوید: ما فکر می‌کنیم که ممکن است این تعامل بین دو ژنومی باشد که در تضاد هستند اما گاهی با هم همکاری می‌کنند. این دودمان متمایز ممکن است به طور مستقل در دو جمعیت مورچه جداگانه تکامل یافته باشند که در نهایت در هم آمیخته شدند.

این روش تولید مثل عجیب می‌تواند برای جمعیت مورچه‌ها مفید باشد و سبب شود به همین دلیل به مورچه دیوانه زرد عنوان یکی از بدترین گونه‌های مهاجم جهان داده شود.

از آنجایی که ادغام هسته‌های R و W تنها منجر به کارگران عقیم می‌شود، ژنوم‌ها هرگز نمی‌توانند مخلوط شوند و به نسل بعدی منتقل شوند. بنابراین، مورچه‌ها از هر گونه احتمال همخونی اجتناب می‌کنند و این ویژگی است که در سایر گونه‌های مورچه مهاجم دیده می‌شود.

کیمارا در موجودات دیگر از جمله انسان، یافت شده است، اما معمولاً تصادفی است. مورچه‌های دیوانه زرد اولین گونه شناخته شده‌ای هستند که در آن کیمریسم جنسیت را تعیین می‌کند. اما برخی از دانشمندان تخمین می‌زنند که حدود ۲۰ هزار گونه مورچه وجود دارد و سیستم تولید مثل اکثر آن‌ها مورد مطالعه قرار نگرفته است.  

«گوجی ژانگ» زیست‌شناس تکاملی از دانشگاه ژجیانگ در هانگژو، چین که در این تحقیق شرکت نداشت، می‌گوید: این یک سیستم بسیار ویژه است. سوال این است که چقدر این سیستم را می‌توان در دودمان مورچه‌های دیگر مشاهده کرد.

انتهای پیام/