يكتشف علماء الأحياء ألوان كائنات الفراشة

عندما ترفرف الفراشات بين الزهور فإنها لا ترى الأزهار بنفس الطريقة. ترى إناث بعض أنواع الفراشات اللون فوق البنفسجي، بينما يرى الذكور الضوء والظلام وفقًا لظاهرة تُسمى «الرؤية ثنائية الشكل الجنسية».

اكتشف علماء الأحياء -في إيرفين- ذلك في نوع واحد على الأقل، ينتج الاختلاف عن قفز مورثة الرؤية إلى الكروموسوم الجنسي. إنهُ أول اكتشاف يٌبيّن بأن هذا النوع من التغيير الجيني يسبب رؤية ثنائية الشكل.

نُشرت الدراسة في اجتماع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

حدد فريق UCI ذلك أثناء التحقيق في جنس فراشة Heliconius. ترى بعض أنواعها اللون فوق البنفسجي، وهي مجموعة أوسع من طيف الضوء المرئي الذي يدركه البَشّر. تم إنتاج مادة بواسطة مورثة opsin تمثل القدرة البصرية لهذه الفراشات. يكون إدراك اللون فوق البنفسجي موجودًا فقط عند الإناث في أنواع Heliconius ذات الرؤية ثنائية الشكل جنسيًا.

اختار علماء الأحياء في جامعة كاليفورنيا في الولايات المتحدة موضوعهم Heliconius Charithonia حيث تكون القدرة البصرية ثنائية الشكل جنسيًا من أجلِ البحث عن الآلية الجينية وراء هذا الاختلاف. عندما انتهوا من تجميع أول جينوم كامل لهذا النوع، علموا أن الكروموسوم W -الأنثوي- يحتوي على جين opsin.

قال المؤلف الأول Mahul Chakraborty وهو عالم مساعد في مشروع علم البيئة وعلم الأحياء التطوري: «إن هذا هو أول مثال معروف حيث تأتي رؤية الألوان ثنائية الشكل في الحيوانات من جين واحد ينتقل إلى كروموسوم جنسي».

إلى جانب الأهمية العلمية للاكتشاف فإنهُ يُسلط الضوء على تعقيدات التسلسل الجيني الآلي والدور الحاسم للتحقق.

قام بالكثير من عمله في المشروع بينما كان باحثًا ما بعد الدكتوراه في مختبرات المؤلفين المشاركين Adriana Briscoe and J. J. Emerson وكلاهما من أعضاء هيئة التدريس في قسم علم البيئة وعلم الأحياء التطوري.

كانت الجينومات التي تم تجميعها سابقًا ل Heliconius Charithonia مُجَزَّأة. لم يتضمن أي منها كروموسوم W الذي يمكن أن تشكّل شفرته شديدة التكرار عوائق للتسلسل التلقائي. بدأ باحثوا UCI دراستهم عن طريق التسلسل التلقائي لجينوم الأنواع، لكن هذا فشل في الكشف عن جميع النسخ المتوقعة من جين opsin دون رادع، قاموا بعد ذلك بفحص الترميز يدويًا.

قالت Angelica Lara التي كانت طالبة جامعية في علم البيئة وعلم الأحياء التطوري عندما بدأت العمل مع فريق التحقيق: «لقد مررت بكل جزء من التسلسل». واصلت لارا المشاركة في المشروع كباحثة ما بعد البكالوريا بعد حصولها على شهادتها، قالت: «ما زلت لا أستطيع العثور على opsin بعد كل تلك المراجعة، ثم أدركت أن جزءًا من رمز الكروموسوم W لم يتم تنسيقه جيدًا، وأعتقد أنهُ يجب تحديد موقع opsin هناك».

حثّت جهود Lara Chakraborty على فحص هذا الجزء عن كثب. اتضح أَن التسلسل التلقائي قد أسقط هذا الجزء من ترميز الكروموسوم ومن المُحتمل أَنهُ قد أُعيق بسبب تكراره.

كشفت استعادتها عن مورثة opsin وأكد الفريق الاكتشاف باختبارات إضافية.

قال Briscoe أستاذ علم البيئة وعلم الأحياء التطوري: «كنّا سنضع افتراضات غير صحيحة ومضللة بدون هذا الشرح اليدوي والتحقيق».

«يمكننا التعمّق أكثر الآن في الآليات الكامنة وراء ازدواج الشكل وفهم الغرض منه بعد أن حققنا هذا الاكتشاف».

يعتقد العلماء أَن اختلاف الرؤية قد يكون السبب في أن الإناث والذكور في بعض أنواع الفراشات تتغذى على أنواع مختلفة من الزهور. حتى الآن، الكائنات الأخرى الوحيدة المعروفة بامتلاكها رؤية ثنائية الشكل هي أنواع معينة من الكائنات الرئيسية.