نگاهی به ژنوم عجیب ماهی طلایی‌ و دشواری‌های مطالعه‌ی آن

انسان‌ها در طول تاریخ خود با اهداف مختلفی مانند غذا، معاشرت و محافظت، حیوانات زیادی را اهلی کرده‌اند و گونه‌های معدودی (مانند خرگوش‌ و خوکچه هندی) بین این دو دسته جا‌به‌جا شده‌اند و در حال‌ حاضر، هم به‌عنوان غذا و هم به‌عنوان حیوان خانگی نگه‌داری می‌شوند. اما یکی از این گونه‌ها گذشته‌ی خود را به‌عنوان منبع غذایی کاملا پشت سر گذاشته است و در نهایت به‌ یک جانور تزئینی تبدیل است. این جانور تزئینی ماهی طلایی (ماهی قرمز) است که در ادامه، نگاهی به ژنوم آن‌ می‌اندازیم؛ ژنوم این جانوران به اندازه‌ی خود آن‌ها عجیب است.

ماهی‌های طلایی در قلمرو اهلی‌سازی جانوران، موجودات عجیبی هستند. آن‌ها در ابتدا از انواع رنگی کپورها بودند که معمولا به‌عنوان غذا مصرف می‌شدند. ما آن‌ها را به‌طور کامل از زنجیره‌ی غذایی حذف و به حیوانات خانگی تبدیل کردیم؛ البته نه از آن دسته حیواناتی مانند سگ یا گربه که با آن‌ها در تعامل هستیم. آن‌ها عمدتا فقط در محلی قرار گرفته‌اند و نقش تزئینی دارند. در فرایند تزئینی کردن بیشترِ آن‌ها، انواع مختلف ماهی‌ طلایی را طوری اصلاح کرده‌ایم که دیگر عملکردی شبیه ماهی ندارند. درحالی‌که آن‌ها را عموما ماهی طلایی می‌خوانیم، بیشتر آنچه داریم درواقع ماهی‌های طلایی نیستند.

ماهی‌های طلایی‌رنگ پس از اهلی‌شدن در چین (و سپس انتقال از استخرهای باغ به مخازنی در فضای بسته)، در نهایت به ماهی‌های مخصوص امپراطور تبدیل شدند؛ بنابراین هنوز نسبتا کمیاب بودند. در همین حین، سویه‌هایی با ویژگی‌های مختلف ایجاد کردیم؛ مانند سویه‌ی دارای چندین دم، سویه‌ی فاقد باله پشتی و موارد دیگر . این مسئله احتمالا از نظر ژنتیکی تأثیر عجیبی روی ماهی‌ها داشت؛ اما آن‌ها از همان ابتدا بسیار عجیب بودند.

حتی فرایند گزارش ژنوم ماهی‌های طلایی نیز عجیب به‌ نظر می‌رسد. اولین ‌بار در ماه مه گروهی از پژوهشگران ژنوم یک ماهی طلایی را تشریح کردند و آن را با جدش کپور معمولی مورد مقایسه قرار دادند. اما این تجزیه‌و‌تحلیل خیلی کم بود. در روزهای اخیر، گروه بزرگی از پژوهشگران تجزیه‌و‌تحلیل ۱۸۵ سویه‌ی مختلف این ماهی را منتشر کردند. برای مقایسه، ۱۶ ژنوم از کپورهای وحشی مختلف نیز مورد تجزیه‌و‌تحلیل قرار گرفته بود.

درحالی‌که ژنوم ماهی طلایی تنها ۱/۸ میلیارد جفت باز طول دارد، توالی خام مورد نیاز برای انجام تجزیه‌و‌تحلیل‌ به ۴/۳ تریلیون باز می‌رسید که تلاشی حیرت‌انگیز است. اما ازآن‌جایی که گروه دیگر داده‌ها را قبلا منتشر کرده بود، پژوهشگران نتایج خود را ازطریق بازبینی غیررسمی کارشناسان در مجله‌ی PNAS منتشر کردند. به ‌نظر نمی‌رسد این مقاله مشکلی داشته باشد که موجب شود در بازبینی کارشناسان رد شود؛ اما ناشران معمولا نتایج جدیدی می‌خواهند و این نتایج ظاهرا به ‌اندازه‌ی کافی جدید نبوده است.

اکثر حیوانات دارای دو مجموعه کروموزوم مشابه هستند که هر مجموعه، از یکی از والدین به آن‌ها منتقل شده است. در انسان‌ ۲۳ جفت کروموزوم مختلف وجود دارد؛ یعنی ما در مجموع ۴۶ کروموزوم داریم. هم در ماهی طلایی و هم در ماهی کپور که ماهی طلایی از آن مشتق شده‌ است، ۲۵ کروموزوم وجود دارد؛ اما هر ماهی ۱۰۰ عدد از آن‌ها را حمل می‌کند؛ یعنی از هر کروموزوم چهار نسخه دارد. ظاهرا تباری که ماهی‌های کپور را ایجاد کرده، ترکیبی از دو تبار نزدیک بوده است (احتمالا دو گونه‌ی جدا ولی نزدیک).

درنتیجه مگر اینکه برخی از نسخه‌های ژن‌ها حذف یا طی جهش، غیرفعال شده باشد، ماهی باید چهار نسخه از آن‌ها داشته باشد. اما در موارد خاصی مانند ژن‌های ترمیم‌کننده‌ی DNA - که یک مجموعه از نسخه‌های آن‌ها حذف شده است - چهار نسخه از ژن وجود ندارد.

ماهی طلایی اخیرا از ماهی‌های اجدادی خود جدا شده و تحت انتخاب شدیدی برای ویژگی‌های غیر عادی قرار گرفته است. بسیاری از واریانت‌های ژنتیکی پشت‌صحنه‌ی این صفات ظاهری، احتمالا جدید هستند و به‌عنوان تنها واریانت موجود در سویه، مورد انتخاب قرار گرفته‌اند. به این فرایند «جاروی انتخابی» گفته می‌شود که در آن، واریانت مور دنظر و واریانت‌هایی که هنگام ظهور در نزدیکی آن قرار دارند، تنها واریانت‌های حاضر در یک جمعیت هستند. پژوهشگران ماهی‌های طلایی را از نظر فرایند جاروی انتخابی مورد بررسی قرار دادند و تعداد زیادی از این نوع واریانت‌ها پیدا کردند؛ یک درصد بالای جاروهای احتمالی حاوی حدود هزار ژن بود.

در گورخرماهی که گونه‌ای است که با کپور فاصله‌ی زیادی ندارد، ۱۷۳ مورد از این ژن‌ها حذف شده بود. ماهیان حامل این حذف‌ها دارای تغییراتی در ویژگی‌هایی مانند رنگدانه‌ها و شکل بدن بودند که با فرض تفاوت‌های ماهی طلایی و بیشتر کپورهای دیگر، دقیقا مورد انتظار است. علاوه‌ بر ‌این، تغییرات رفتاری وجود داشت؛ اما باید بدانید منظور از رفتار چیزی مانند رفتار سگ‌ها نیست. منظور از رفتار در ماهی‌ها بیشتر مواردی مانند نحوه‌ی تغذیه یا پاسخ آن‌ها در برابر بو است.

پژوهشگران همچنین ژنوم ماهی طلایی تخم‌مرغی را که فاقد باله‌ی پشتی است، به‌دقت بررسی کردند. آن‌ها در مجموع حدود ۴۰۰ ژن را شناسایی کردند که با از دست دادن باله‌ی پشتی ارتباط داشتند.

به‌طور عجیب، بیشتر واریانت‌ها از یکی از دو ژنوم اجدادی بود. علاوه ‌بر‌ این، از بین رفتن زیرمجموعه‌ای از واریانت‌ها (۵۷ مورد) در گورخرماهی در یک‌چهارم از موارد با تغییرات آشکاری در نزدیکی باله‌ی پشتی همراه بود. اینکه آیا واریانت‌هایی که باقی مانده‌اند هم به‌ روش دیگری در تفاوت‌ها نقش دارند یا صرفا کاذب هستند، مشخص نیست.

تجزیه‌و‌تحلیل کنونی کامل نیست؛ اما تعداد زیاد سویه‌ها و توالی‌های موجود به این معنا است که داده‌های کافی وجود دارد تا پژوهشگران به مدت طولانی با آن‌ها مشغول باشند. البته با داشتن چهار نسخه از هر ژن، بررسی‌ ژنتیکی در این جانوران هرگز ساده نخواهد بود و درک اینکه تفاوت‌های توالی در آن‌ها چه معنایی دارد، به پژوهش‌های بسیار بیشتری نیاز دارد. این ویژگی‌ها تا حدودی تصمیم بیشتر متخصصان ژنتیک را برای تمرکز روی گورخرماهی - که ممکن است به اندازه‌ی ماهی طلایی از نظر سویه‌ها متنوع نباشد اما ژنتیک ساده‌تری دارد - توجیه می‌کند. بااین‌حال نویسندگان پیشنهاد می‌کنند این دو گونه ممکن است با هم مرتبط باشند. با توجه ‌به داشتن یک جفت نسخه‌ی اضافه از هر ژن، ممکن است توانایی تحمل جهش‌ها در ماهی طلایی نسبت ‌به گورخرماهی بسیار بیشتر بوده باشد.