كيف تحصل القطط على خطوطها؟

بالعربي/ هل تساءلت يومًا كيف حصلت القطط المكسوة بالفرو على خطوطها؟ كشفت دراسة جديدة للقطط المنزلية عن الجينات التي تعطي القطط أنماط الفراء المميزة الخاصة بها وتلميحات إلى أن نفس الجينات قد تمنح القطط البرية ، مثل النمور والفهود ، معاطفها المميزة.   

كيف تحصل القطط على خطوطها هو لغز عمره عقود في علوم الحياة ، كما قال كبير المؤلفين الدكتور جريجوري بارش ، عالم الوراثة في معهد هدسون ألفا للتكنولوجيا الحيوية في هنتسفيل ، ألاباما ، لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني. منذ حوالي 70 عامًا ، بدأ العلماء في تطوير نظريات حول سبب وكيفية تحمل الكائنات الحية أنماطًا دورية ، مثل الخطوط الموجودة على الحمار الوحشي أو الأجزاء الحبيبية من جسم كاتربيلر. 

تظهر هذه الأنماط في بعض الحيوانات ، مثل الزرد ، بسبب ترتيب أنواع مختلفة من الخلايا. قال بارش: “لكن في الثدييات ، الجلد وخلايا الشعر هي نفسها تمامًا في جميع أنحاء الجسم ، ويظهر نمط اللون بسبب الاختلافات في النشاط الجيني بين ، على سبيل المثال ، الخلايا الكامنة وراء شريط داكن والخلايا الواقعة أسفل شريط فاتح.” . لذا فإن السؤال عن كيفية حصول القطط على خطوطها يتعلق بكيفية ومتى يتم تشغيل جينات مختلفة في خلاياها وكيف تؤثر هذه الجينات على نمو الحيوانات. باختصار ، الأمر معقد.

ولكن الآن ، في دراسة نُشرت في مجلة Nature Communications ، حدد بارش وزملاؤه العديد من الجينات التي تعمل معًا لإعطاء القطط أنماط معطفها. 

أحد الجينات ، يُدعى Transembrane aminopeptidase Q (Taqpep) ، تم تحديده مسبقًا ، في دراسة نُشرت في عام 2012 في مجلة Science . القطط التي تحمل نسخة واحدة من جين Taqpep ينتهي بها الأمر بخطوط داكنة وضيقة ، في حين أن القطط التي تحمل نسخة متحولة من الجين تحمل “فراء كبيرة” من الفراء الداكن ؛ نسخة الجين “whorl” هي الأكثر شيوعًا في القطط الضالة. 

لاستكشاف ماهية الجينات الإضافية التي قد تشكل العلامات المتنوعة على معاطف القطط ، بدأ الفريق في جمع الأنسجة المهملة من عيادات تعقيم القطط الضالة ؛ احتوت بعض أرحام القطط المستأصلة على أجنة غير قابلة للحياة ، والتي فحصها الباحثون في المختبر.

لاحظوا أنه في عمر 28 إلى 30 يومًا تقريبًا ، تظهر على أجنة القطط مناطق من الجلد “السميك” و “الرقيق” ؛ في مراحل لاحقة من التطور ، ينتج عن الجلد السميك والرقيق بصيلات الشعر التي تنتج أنواعًا مختلفة من الميلانين – الأوميلانين للفراء الداكن ، والفيوميلانين للفراء الفاتح. 

من اللافت للنظر أن “آلية التطور المسؤولة عن نمط اللون تحدث في وقت مبكر من التطور ، قبل تكوين بصيلات الشعر وداخل الخلايا التي لا تصنع أي صبغة في الواقع ولكنها تساهم بدلاً من ذلك في تكوين بصيلات الشعر”. باكتشاف هذا النمط ، قام الفريق بفحص الجينات التي كانت نشطة مما أدى إلى نمو الجلد السميك ، لمعرفة ما إذا كانت جينات معينة هي التي وجهت تشكيل الأنماط.

وجد الفريق أنه في الأجنة البالغة من العمر 20 يومًا ، يتم تشغيل العديد من الجينات المشاركة في نمو الخلايا وتطورها فجأة في الجلد لاحقًا ويتجه لاحقًا إلى زيادة سمكها وتكوين بصيلات منتجة للفراء الداكن. من المعروف أن هذه الجينات تشارك في “مسار إشارات Wnt” ، وهو تفاعل سلسلة جزيئي يدفع الخلايا للنمو والتطور إلى أنواع خلايا معينة ، وجين واحد على وجه الخصوص ، يسمى Dkk4 ، برز على أنه نشط بشكل خاص.

وجد المؤلفون رموز Dkk4 للبروتين الذي يقلل من إشارات Wnt ، وعندما يتعلق الأمر بفراء القطط ، يبدو أن لعبة شد الحبل بين Dkk4 و Wnt تملي ما إذا كانت قطعة من الفراء ستصبح مظلمة أم فاتحة. في البقع المظلمة ، يوازن Dkk4 و Wnt بعضهما البعض ، ولكن في البقع المضيئة ، يتفوق Dkk4 على Wnt.   

ذكرت مجلة Science أن هذا الاكتشاف يدعم النظرية التي طورها رائد الحوسبة آلان تورينج في الخمسينيات من القرن الماضي . اقترح تورينج أن الأنماط الدورية للحيوانات ، مثل الخطوط ، تظهر عندما يعزز الجزيء “المنشط” إنتاج جزيء “مثبط” ، ويختلط هذان الجزيئان في النسيج نفسه ؛ في هذه الحالة ، سيكون Wnt هو المنشط و Dkk4 هو المانع. باتباع فرضية تورينج ، يعتقد فريق بارش أن Dkk4 ينتشر عبر الأنسجة بسرعة أكبر من انتقال إشارات Wnt ، وأن هذا التوزيع غير المتكافئ يولد بقعًا دورية من الضوء والظلام في القطط. المحتوى ذي الصلة

ما هو أكثر من ذلك ، فإن التركيب الوراثي للقطط Taqpep – بمعنى ما إذا كان يحمل نسخة “الشريط” أو “whorl” من الجين – يحدد أيضًا مكان تنشيط جين Dkk4 ، كما قال بارش. واضاف “لكننا لا نعرف بالضبط كيف يحدث ذلك”. رموز Taqpep للبروتياز ، وهو إنزيم يكسر البروتينات الأخرى ، ولكن في الوقت الحالي ، لا يعرف الفريق ما إذا كان هذا الإنزيم يؤثر على نشاط Dkk4 بشكل مباشر أو غير مباشر.

كمتابعة لتحليلات الأجنة ، فحص الفريق تسلسل جينوم القطط من قاعدة بيانات تسمى مجموعة 99 Lives. وجدوا أن السلالات الحبشية والسنغافورية ، التي لا تحمل خطوطًا أو بقعًا وبدلاً من ذلك لها مظهر موحد ، تحمل نسخًا متحولة من Dkk4 التي تعطل الجين. في العمل المستقبلي ، يريد الفريق معرفة ما إذا كانت الطفرات المماثلة تظهر في القطط البرية. 

أشارت الدراسات السابقة إلى أنه بالنسبة للفهود ( Acinonyx jubatus ) ، على الأقل ، يؤثر التركيب الوراثي للقط Taqpep على مظهر بقعها ، وقد ينطبق الأمر نفسه على Dkk4 ، كما لاحظ المؤلفون. ثم هناك سرفال ( فيليس سيرفال ) ، وهي قطة برية أفريقية عادة ما تحتوي على بقع سوداء جريئة ولكنها تنمو أحيانًا معطفاً من البقع الصغيرة المعبأة بإحكام بدلاً من ذلك. هل يمكن لطفرة Dkk4 أن تفسر هذا الاختلاف؟  

وقال برش “ملاحظاتنا حتى الآن هي فقط على القطط المنزلية”. “من المحتمل جدًا أن تنطبق الجزيئات والآليات التي تمت دراستها في القطط الأليفة على أكثر من 30 نوعًا من القطط البرية ، لكننا سنحتاج إلى إجراء دراسات إضافية عن الحمض النووي للقطط البرية لمعرفة ذلك بالتأكيد.” 

بعيدًا عن القطط البرية ، يريد الفريق دراسة ما إذا كانت نفس الآليات تلعب دورًا أيضًا في الثدييات ذات الصلة البعيدة ، مثل الحمير الوحشية والزرافات . 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com