المنزل والحديقة

يتم تحديد بنية جحور الفأر من خلال عدد صغير من التسلسلات الجينية

نوعام ليفيثان ويونات أشهار جاليليو

عند الحديث عن الجينات والصفات الموروثة، فإن الأمثلة الشائعة هي الخصائص الجسدية مثل لون العين، وأشكال مناقير فراعنة داروين أو الأنماط التي تظهر على فراء القطط. لكن هذه الخصائص ليست هي الوحيدة التي تتأثر بالجينات: فالسمات السلوكية قد تكون موروثة أيضًا. أظهرت الدراسات أن الطيور لا تحتاج إلى تعلم كيفية بناء أعشاشها، والعناكب لا تتعلم نسج شبكاتها، والقنادس - كيفية بناء السدود. ولذلك، فمن المفترض أن هذه السمات، والعديد من السمات السلوكية الأخرى، تحددها جينات الحيوانات وتكون موروثة. وعلى الرغم من ذلك، لا يُعرف أي شيء تقريبًا عن أساسها الجيني.

قرر جيس ويبر (ويبر)، وبرنت بيترسون (بيترسون)، وهوبي هوكسترا (هوكسترا) من جامعة هارفارد محاولة العثور على الجينات المسؤولة عن بناء الجحور في نوعين من الفئران مرتبطين بيولوجيًا. واختار الباحثون فأر الشاطئ (بيروميسكوس شلل الأطفال) وفي الفأر الغزال (بيروميسكوس مانيكيولاتوس)، وكلاهما من عائلة أوغاريم، اللذان، على الرغم من قربهما العائلي، يبنيان جحورًا مختلفة تمامًا.

يبني فأر الشاطئ جحرًا معقدًا يشتمل على نفق دخول طويل وغرفة تعشيش كبيرة ونفق هروب يؤدي من العش إلى الأعلى نحو السطح، لكنه ينتهي بدون فتحة خروج. في حالة الخطر، مثل محاولة الثعبان اختراق الجحر، يهرب فأر الشاطئ بأعجوبة من النفق ويخرج عبر الرمال (كما ترون في الفيديو أدناه). يعيش الأيل الفأر في حفرة في الأرض - فهو يبني جحرًا نموذجيًا للفأر مع نفق دخول قصير وغرفة تعشيش صغيرة ولا يوجد نفق للهروب.

ولاختبار ما إذا كان بناء الجحور أمر فطري بالفعل، قام الباحثون بنقل الفئران من كلا الجنسين، التي لم تتم تربيتها في البرية ولم تر الرمال منذ طفولتها، إلى صناديق رمل كبيرة في المختبر. قامت الفئران بحفر الجحور بمجرد وضعها في الصناديق. واختبر الباحثون بنية الجحور وطولها بمساعدة رغوة البولي يوريثان، ووجدوا أن الجحور تشبه إلى حد كبير تلك التي يمكن العثور عليها في الطبيعة، أي أن الجحور التي تبنيها الفئران هي تمثيل مادي للكائنات الحية. الميل المدمج في الجينوم الخاص بهم.

وبعد أن تبين أن بناء الجحور هو سلوك فطري، بدأ ويبر وزملاؤه بالبحث عن مناطق الجينوم المسؤولة عن هذه السمة. لقد قاموا بتربية فئران الشاطئ وفئران الغزلان لمعرفة الجحور التي ستبنيها الهجينة. أصبح من الواضح لهم أن جميع النسل قام ببناء جحور معقدة، تشبه إلى حد كبير تلك الخاصة بفأر الشاطئ. أي أن الجينات المسؤولة عن بناء الجحور ذات المدخل الطويل ونفق الهروب هي المهيمنة، وأي فأر يرث ولو نسخة واحدة من الجينات سيبني جحور فأر الشاطئ. بعد ذلك، قام الباحثون بمزاوجة نسل الهجن مع الفئران الغزلانية، والتي كما ذكرنا تقوم ببناء جحور بسيطة، وقاموا بفحص جحور النسل. نسل التهجين الثاني لديه مجموعات مختلفة من الجينات التي تؤثر على بناء الجحر، لذلك من المتوقع أن يقوموا ببناء أنواع مختلفة من الجحور. في الواقع، قام الجيل الثاني من الهجينة ببناء جحور متنوعة: بعضها بنى جحورًا مثل فأر الأيائل، بدون نفق للهروب وبنفق دخول قصير، والبعض الآخر بنى جحورًا مماثلة لتلك الخاصة بفأر الشاطئ، والبعض الآخر بنى جحورًا متوسطة - مع أو بدون نفق للهروب ومع وجود نفق مدخل طويل مختلف (مما يعني أن هذا السلوك مسؤول عن مزيج من عدد محدود من الجينات في الفأر).

استفاد ويبر وزملاؤه من السهولة التي يمكن بها تسلسل الحمض النووي وقاموا بتحليل الجينوم الخاص بنسل الهجين (والآباء كأساس). كشفت نتائج التحليل عن ثلاث مناطق في الجينوم تؤثر على طول نفق المدخل. تساهم كل منطقة من هذه المناطق بشكل منفصل وبالتساوي بحوالي ثلاثة سم على طول النفق. كما تم اكتشاف منطقة رابعة في الجينوم، وهي أيضًا غير مرتبطة بالمناطق الأخرى، وهي التي تحدد ما إذا كان سيتم بناء نفق الهروب أم لا.

كما هو متوقع في أي سلوك معقد، هناك عوامل وراثية إضافية تشارك في بناء الجحور. على سبيل المثال، بعض فئران الجيل الثاني لم تقم ببناء نفق للهروب، على الرغم من أنها ورثت الحمض النووي لفأر الشاطئ في المنطقة الرابعة. إلا أن تأثير المناطق الأربع على بنية جحور الفئران هو الأكبر، وأظهر الباحثون لأول مرة في الدراسة التي نشرت في مجلة الطبيعةلأن السمة السلوكية المعقدة يتم تحديدها وراثيا من خلال عدد محدود من المناطق في الجينوم. كل ما تبقى الآن، والذي يعمل عليه الباحثون بقوة، هو تحديد موقع الجينات الموجودة في المناطق المكتشفة ودراسة عملها.

المقال الأصلي:

ويبر، جي إن، بيترسون، بي كيه وهوكسترا، سعادة الوحدات الجينية المنفصلة هي المسؤولة عن تطور الجحر المعقد في الفئران Peromyscus. الطبيعة 493، 402-405 (2013). دوى: 10.1038 / طبيعة 11816

تم نشر المقال الأصلي في مجلة جاليليو العدد 175، مارس 2013