ריצוף הגנום גם חושף סודות פרה־היסטוריים מעברה האבולוציוני של המשפחה המכילה את התמנונים והדיונונים, ואשר נציגים שלה – האמוניטים, שלטו פעם בכדור הארץ
צוות חוקרים בין־לאומי השלים את ריצוף גנום של מין נפוץ של תמנון. בכך הוא מקרב את החוקרים לגילוי הגנים המעורבים בביולוגיה הלא שגרתית של היצור הזה לרבות יכולתו לשנות את הצבע והמרקם של עורו וכן מוחו המבוזר שמאפשר לו להפעיל כל אחת משמונת זרועותיו בנפרד, וכמו כן גם להגיע לתובנות חדשות אודות קבוצת Cephalopod – ראש רגליים הקבוצה של הדיונון, הדיונונית והתמנונים, או סילונית בשם העממי, ואשר כוללת בנוסף לתמנון גם את הדיונון (Squid) והדיונונית (cuttlefish ).
אנשי הצוות שריצפו ופענחו את הגנום של התמנון בעל שני כתמים ((Octopus bimaculoides) – בעל חיים נפוץ בחופי קליפורניה המשמש גם כחיית נוי לאקווריומים כולל חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי, המכון למדע של אוקינאווה ואוניברסיטת שיקגו. המחקר פורסם ב-13/8/15 בכתב העת נייצ’ר. הפרויקט החל ביוזמתו של חתן פרס נובל סידני ברנר, מייסד ונשיא OIST.
החוקרים גילו הבדלים מדהימים בין הגנום של התמנון ובין שאר חסרי החוליות, לרבות ארגון מחדש של גנים והתרחבות משמעותית של משפחות גנים האחראית להתפתחות העצב שפעם חשבו שהוא ייחודי לחסרי החוליות.
“מערכת העצבים של התמנון מאורגנת בדרך שונה לחלוטין מזו שלנו. יש לו מוח מרכזי המקיף את הוושט, כמו המוח הטיפוסי של חסרי החוליות אך גם קבוצות של נוירונים בזרועות המפקחות על תנועת הזרוע. “מוחות” קטנים אלה הם יחסית אוטונומיים, אך בנוסף יש להם אזורים גדולים המעורבים בתהליך הראיה”. אומר דניאל רוקסאר Rokhsar)), פרופסור לביולוגיה מולקולרית וביולוגיה של התא בברקלי שהוביל את המחקר. “ריצוף הגנום היווה הזדמנות לבחון את הגנום ולראות מה אנו יכולים לומר אודות תבנית המוח הייחודית הזו של התמנון.”
הבנת הדרך שבה פועלים המוחות המבוזרים של התמנון עם שמונת הזרועות יכולה, לדוגמה, לסייע למהנדסים לתכנן זרועות גמישות המסוגלות לתפוס חפצים. בסביבות מאתגרות כגון מתחת למים, רובוטים כאלה יוכלו לעבוד טוב יותר מאשר זרועות ורגליים קשיחות.
חסר חוליות תבוני
בעזרת מוחות גדולים ומבוזרים, הדיונונים הם חסרי החוליות התבוניים ביותר ואשר הצליחו להציג יכולת לפתרון בעיות והתנהגות של למידה” אומר רוקסאר.
“כבר גילינו כמה טיפוסים של גנים המורחבים אצל התמנון ביחס לשאר חסרי החוליות, ואנו סבורים כי הם משחקים תפקיד משמעותי ברמה חדשה של מורכבות עצבית שניתן להגיע אליה בחסרי חוליות” אמר.
הדבר כולל משפחת מולקולות איתות המכונות protocaderins אשר מווסתים את התפתחות העצב ואת התקשורת לטווח קצר בין הנוירונים, ומשפחה של גורמי שיעתוק המכונות אצבעות אבץ, המבוטאים בעיקר אצל עוברים וברקמת העצב וסבורים כי יש להם תפקיד בהתפתחות המוח.”
“פיענוח גנום התמנון יכול לסייע להבין כיצד התנהגו בעלי חיים פרה־היסטוריים, ולהבין טוב יותר נקודה חשובה בעץ החיים לצורך מחקרי השוואה אבולוציוניים” אומר קליפטון רגסדייל, פרופסור לנוירו־ביולוגיה וביולוגיה ואנטומיה של בעלי חיים באוניברסיטת שיקגו. “הגנום המפוענח מהווה משאב עצום הפותח בפנינו שאלות חדשות שייתכן שלא היינו שואלים קודם לכן אודות בעלי חיים מרשימים אלה.”
החיים התבוניים הראשונים על כדור הארץ
האב הפרה־היסטורי של התמנונים המשותף גם לדיונונים ולניאוליטוסים (סוג של חילזון ים), הופיע לראשונה כטורף לפני למעלה מ-400 מיליון שנה. בין היצורים המוצלחים ביותר באותה תקופה היו האמוניטים אשר שלטו באוקיאנוסים בתקופת הדבון ואשר מאובניהם נפוצים מאוד בכל חפירה המתבצעת היום. הם נכחדו לפני כ-66 מיליון שנה באותה הכחדה המונית שחיסלה את הדינוזאורים.
“אלו היו היצורים התבוניים הראשונים על כדור הארץ” אומר ברנר. בעתיד, מכון OIST מתכנן לרצף כמה מיני דיונונים ותמנונים מאוקינוואה, ורוקסאר מקווה שהם יהפכו למודל למחקר ביולוגית הדיונונים.
החוקרים גם עקבו אחר הגנים האחראים להתאמת צבעי התמנון, המאפשרת לו לשנות את צבע עורו ומרקמו במטרה להתערבב בסביבה ולהימלט מטורפים.
“גילינו מאות גנים חדשים שאין להם מקבילים בשום בעל חיים אחר ואשר ייתכן שהם מעורבים בתהליך ההסוואה הייחודי הזה” אומר רוקסאר.
הגנום המפוענח יוכל גם לסייע בחשיפת הבסיס הגנטי לחדשנויות נוספות מבית התמנונים כגון הלפיתה המשוכללת של זרועותיהם וטבעות היניקה המשמשות לזיהוי כימיקלים במים כמו גם לתחושה ולתפיסה של מזונו. היכולת שלהם לחדש את זרועותיהם במקרה של קטיעה, מערכת הינע המאפשרת להם לטוס בתוך המים, עיניים דמויות מצלמה שדומות יותר לעיני האדם מאשר לעיניהם של שאר חסרי החוליות, וכן את העובדה שיש להם שלושה לבבות השומרים על זרימת הדם דרך הזימים שלהם.
תגובה אחת
טוב