في مكان ما تحت التربة الدافئة أو داخل توهج ثابت لم incubator، يستقر بيضة زاحف في سكون. للعين، تبدو غير متغيرة، بيضة بيضاء تحمل وعدها الهادئ. ومع ذلك، داخلها، يستمع الجنين - ليس للصوت، ولكن للحرارة.
تتحرك درجة الحرارة عبر القشرة مثل مد غير مرئي. إنها ليست مجرد دفء. إنها تعليمات.
بالنسبة لسحلية النمر، Eublepharis macularius، تلعب هذه الإشارة الدقيقة دورًا حاسمًا في أحد الجوانب الأساسية للحياة: ما إذا كان الحيوان النامي يصبح ذكراً أم أنثى.
على عكس الثدييات والطيور، التي تعتمد على الكروموسومات الجنسية لتحديد الجنس البيولوجي، تنتمي سحالي النمر إلى مجموعة من الزواحف التي تتبع نصًا مختلفًا. يتم تحديد جنسها ليس من خلال الحمض النووي وحده، ولكن من خلال درجة الحرارة التي تتعرض لها خلال نافذة معينة من التطور الجنيني. يشير العلماء إلى هذا النظام باسم تحديد الجنس المعتمد على درجة الحرارة، أو TSD.
لقد أظهرت دراسة جديدة الآن بوضوح كيف تتكشف هذه العملية داخل الجنين النامي.
قام الباحثون برسم خريطة لنشاط الجينات المعنية في تطوير الغدد التناسلية عبر المراحل الحاسمة من الحضانة، مما أنشأ أول جدول زمني جزيئي مفصل لتحديد الجنس في هذا النوع. تظهر نتائجهم أن الانقسام بين التطور الذكوري والأنثوي يبدأ في وقت أبكر مما تم التعرف عليه سابقًا - حتى قبل أن تظهر الاختلافات التشريحية المرئية في الغدد التناسلية النامية للجنين.
في قلب هذا التحول يكمن مرحلة حساسة للحرارة تعرف بالفترة الحساسة للحرارة. خلال هذه النافذة، تؤثر التغيرات الطفيفة في درجة حرارة الحضانة على تنشيط الجينات الرئيسية المعنية في التمايز الجنسي.
تستجيب جينات مثل SOX9 و DMRT1 و WNT4، المعروفة بالفعل بتوجيه تطوير الغدد التناسلية في العديد من الفقاريات، بشكل مختلف اعتمادًا على الظروف الحرارية المحيطة بالجنين. يمكن أن يميل نشاطها المسار التطوري نحو المسارات الذكرية أو الأنثوية.
كما حددت الأبحاث الجديدة لاعبين جزيئيين تم تجاهلهم سابقًا. يبدو أن منظمات تقطيع RNA وجين يعرف باسم KDM6B تستجيب بقوة لدرجات حرارة الحضانة الأكثر دفئًا، مما يشير إلى أن جينوم الجنين يفسر درجة الحرارة من خلال شبكة من الإشارات الوراثية والترجمية.
بعبارة أخرى، لا يتفاعل الجنين ببساطة مع الحرارة. إنه يترجم درجة الحرارة إلى تعليمات بيولوجية.
أظهرت الدراسات السابقة بالفعل النمط العام لهذه العلاقة. في سحالي النمر، تميل درجات حرارة الحضانة الباردة نسبيًا إلى إنتاج إناث، بينما تنتج درجات الحرارة المتوسطة المزيد من الذكور. عند درجات حرارة أعلى، يمكن أن يرتفع إنتاج الإناث مرة أخرى، مما يشكل منحنى مميزًا لدرجة الحرارة والجنس.
ما تكشفه الأعمال الجديدة هو كيف يظهر هذا المنحنى على المستوى الجزيئي - من خلال سلسلة من التعبير الجيني التي تبدأ قبل أن يصبح جنس الجنين مرئيًا.
تمتد الآثار إلى ما هو أبعد من نوع واحد من الزواحف. يحدث تحديد الجنس المعتمد على درجة الحرارة في العديد من الزواحف، بما في ذلك السلاحف والتماسيح، وفهم المفاتيح الجينية المعنية يمكن أن يساعد العلماء في التنبؤ بشكل أفضل بكيفية تشكيل الظروف البيئية لجموع الزواحف.
كما يثير أسئلة أوسع حول كيفية تفاعل الإشارات البيئية مع الجينات خلال التطور. في أنواع مثل سحلية النمر، تكون الحدود بين البيئة والبيولوجيا غير عادية. تصبح الحرارة نفسها جزءًا من البرنامج التطوري.
في النهاية، تعود الصورة إلى البيضة التي تستقر بهدوء في الأرض الدافئة. قبل وقت طويل من الحركة الأولى للفرخ، تم توجيه مستقبل تلك السحلية الصغيرة بالفعل بواسطة شيء بسيط - وقوي - مثل درجة الحرارة.
توضح الدراسة الجديدة أن هذا التوجيه يعمل من خلال رقصة جينية دقيقة خلال نافذة تطوير ضيقة، كاشفة كيف تشكل درجة الحرارة في النهاية تطوير الجنس في سحالي النمر.
تنبيه صورة AI تم إنشاء هذه الصور باستخدام الذكاء الاصطناعي وتهدف إلى أن تكون توضيحات مفاهيمية بدلاً من صور حقيقية.
تحقق من المصدر
علم الأحياء التطوري ScienceAlert Phys.org PubMed Nature