چرا برخی خرگوش‌ها روی دستان خود راه می‌روند

در سال ۱۹۳۵، دامپزشکان فرانسوی خرگوشی با راه رفتنی عجیب مشاهده کردند. این خرگوش گاهی اوقات هنگام راه رفتن، پاهای خود را روی سرش بلند و روی اندام‌های حرکتی پیشین خود حرکت می‌کرد. اکنون دانشمندان جهش ژنتیکی را پیدا کرده‌اند که احتمالا موجب این شکل عجیب حرکت در این نژاد می‌شود.

ژن درگیر سرنخ‌هایی مهیا می‌کند که چگونه طناب نخاعی راه رفتن، پریدن و حتی ایستادن روی دست را ممکن می‌سازد. به گزارش مجله ساینس، این یافته‌ با پژوهش‌های دیگری که در دهه‌ی گذشته روی موش‌ها و اسب‌ها انجام شده، سازگار است. این مطالعات روی‌هم‌رفته تصویر جدیدی ترسیم می‌کنند که ممکن است به توضیح این مسئله کمک کند که مهره‌داران و به‌خصوص انسان‌ها، چگونه حرکت می‌کنند.

استفانی کوچ، دانشمند عصب‌شناس کالج دانشگاهی لندن که در هیچ‌یک از این مطالعات مشارکتی نداشته اما راه رفتن‌ عجیب مشابهی در موش‌ها دیده است، می‌گوید پژوهش جدید می‌تواند به دانشمندان در درمان نقایص حرکتی مانند بیماری شارکو ماری توث کمک کند. بیماری مذکور نوعی بیماری سیستم عصبی و ضعف عضلات مشخصه‌ی آن است.

راه رفتن فرایندی پیچیده است. اندام‌های حرکتی سمت راست، چپ، جلو و عقب باید در زمان‌های مناسب حرکت کنند. برای خم شدن، صاف شدن، بلند شدن و چرخش پاها، عضلات باید به مقدار مناسبی منقبض شوند. علاوه بر این، بدن باید بتواند در صورت برخورد با خطر یا مانع، به‌سرعت از حالتی مثل پیاده‌روی به دویدن، از رفتن به سمت جلو به رفتن به کناره‌ها تغییر وضعیت دهد.

مجموعه‌ای از سلول‌های عصبی در نخاع که «مولد الگوی مرکزی» نامیده می‌شوند، بیشتر تصمیمات مربوط به حرکت را می‌گیرند؛ اما چگونگی آن مشخص نبوده است. پژوهشگران می‌دانند نوعی از سلول‌های عصبی که نورون‌های بینابینی نامیده می‌شوند، در این میان نقش‌های کلیدی دارند. این نوع نورون‌ها اطلاعات حسی را از سایر قسمت‌های بدن به نورون‌های حرکتی منتقل می‌کنند که کنترل‌کننده‌ی عضلات هستند.

چندین گروه پژوهشی در حال تلاش برای تعریف گروه‌های مختلف نورون‌های بینابینی بوده‌اند. این نورون‌ها اغلب بر این اساس طبقه‌بندی می‌شوند که کدام ژن‌ها در آن‌ها فعال است. سپس نوبت کار دشوار پی بردن به این موضوع می‌رسد که هر نوع از این نورون‌ها چه کاری انجام می‌دهند. عبدل ال‌مانیرا، دانشمند عصب‌شناس مؤسسه کارولینسکا می‌گوید تعیین ماهیت و عملکرد دقیق نورون‌های بینابینی موردنظر دشوار بوده است.

لیف آندرسون، ژنتیک‌دان دانشگاه اوپسالا و میگوئل کارنیرو از دانشگاه پورتو، پس از توالی‌یابی ژنوم خرگوشی در سال ۲۰۰۴ تصمیم گرفتند تا DNA پشت‌صحنه‌ی حرکت خاص خرگوش جهنده را پیدا کنند. آن‌ها خرگوش‌های جهنده را با نژاد دیگری تلاقی دادند تا حیوانات نسل اول و نسل دوم را با راه رفتن عادی و راه رفتن روی دست تولید کنند. آن‌ها سپس DNA این دو دسته خرگوش (خرگوش‌هایی که راه رفتن عادی داشتند و خرگوش‌هایی که روی دست خود حرکت می‌کردند) را با هم مقایسه کردند و جهش در ژنی به نام RORB را پیدا کردند. پژوهشگران با همکاری زیست‌شناسی به نام کلس کولاندر بررسی کردند که ژن یادشده در کجا و چه زمانی فعال است.

پژوهشگران در مجله PLOS Genetics گزارش کردند در این خرگوش‌ها، جهش باعث می‌شود که نسخه‌های غیر عادی (یا گاهی هیچ نسخه‌ای) از پروتئین RORB در گروه خاصی از نورون‌های بینابینی تولید شود. پروتئین مذکور یک فاکتور رونویسی است یعنی فعالیت بسیاری از ژن‌های دیگر را کنترل می‌کند.

نتایج مطالعات تکوینی حاکی از آن بود که نتیجه‌ی داشتن دو ژن معیوب RORB این است که آن نورون‌های بینابینی به‌کلی وجود ندارند و در خرگوش‌هایی که حامل یک نسخه از ژن معیوب هستند، مقدار این نورون‌ها ۲۵ درصد کمتر است. این نورون‌های بینابینی بازدارنده هستند (مانع از شلیک سلول‌های عصبی می‌شوند) و وقتی وجود نداشته باشند، خرگوش‌ها برخی از عضلات خود را بیش‌ازحد خم می‌کنند. این امر موجب می‌شود پاهای عقبی آن‌ها بیش از حدی که لازم است، بلند شود. جرمی داسن، دانشمند علوم اعصاب دانشگاه نیویورک از این موضوع که نویسندگان توانسته‌اند جهش ژنی واحدی را پیدا کنند، هیجان‌زده است. از آنجا که حرکت رفتاری بسیار پیچیده است، او انتظار داشت چندین ژن و چندین گروه از نورون‌های بینابینی در این پدیده نقش داشته باشند. به گفته‌ی وی، این مقاله بر این موضوع تأکید می‌کند که مانند خانه‌های مدولار که در آن قسمت‌های مستقلی در کنار هم قرار داده می‌شوند تا یک خانه ساخته شود، حرکت نیز با تلاش‌ مشترک گروه‌های مختلف نورون‌های بینابینی حاصل می‌شود.

ژن RORB دومین ژنی است که گروه آندرسون به‌عنوان ژن مهم دخیل در حرکت شناسایی کرده است. او و همکارانش در سال ۲۰۱۲ جهش در پروتئینی به نام DMRT3 را شناسایی کردند که به پژوهشگران کمک کرد زیرمجموعه‌ای از نورون‌های بینابینی را به نوع غیر عادی از راه رفتن به نام toelt ارتباط دهند. در اسب‌های ایسلندی که این صفت را نشان می‌دهند، اندام‌های عقبی نسبت به اندام‌های جلویی وزن بیشتری تحمل می‌کنند. این امر موجب می‌شود حرکت روان‌تر شود. تیم آندرسون با ایجاد همان جهش در موش‌ها، نقش پروتئین را تأیید کردند. پرورش‌دهندگان اسب برای این جهش در اسب‌ها انتخاب انجام داده‌اند؛ زیرا این ویژگی موجب روان‌تر شدن اسب‌سواری می‌شود. برخی اسب‌هایی که حامل جهش مذکور هستند، می‌توانند با سرعت بالایی یورتمه رفته و گام بردارند که موجب می‌شود برای مسابقه کالسکه‌رانی عالی باشند.

به گزارش پژوهشگران، ارتباطی میان این گروه از نورون‌های بینابینی و نقص RORB وجود دارد: موش‌های دارای این جهش مقادیر بسیار بیشتری از نورون‌های بینابینی DMRT3 می‌سازند. آن‌ها هنوز علت آن را نمی‌دانند. سونیا پایشائو، عصب‌شناس مؤسسه نوروبیولوژی ماکس پلانک، می‌گوید درک نحوه‌ی تعامل تمام اجزای سیستم عصبی یک چالش است. مواردی مانند مقاله خرگوش پیشرفتی را نشان می‌دهد که با ترکیب مطالعات توسعه‌ای، ژنتیکی و رفتاری ممکن شده است.