سوسک‌ها بخش بی‌سابقه‌ای از ژنوم خود را از یک باکتری همزیست قرض گرفته‌اند

سوسک‌ها ازجمله حشراتی هستند که به توانایی بالای خود در بقا در شرایط سخت شهرت دارند و در شرایط مختلفی از محیط‌های خشک و آلوده گرفته تا محیط‌هایی که برای بسیاری از موجودات دیگر کشنده است، دوام می‌آورند. بخشی از این توانایی به ساختار ژنتیکی آن‌ها نسبت داده می‌شود، اما پژوهشی تازه نشان می‌دهد داستان ژنوم این حشرات پیچیده‌تر از تصور قبلی است و احتمال دارد تحت تأثیر تبادلات ژنتیکی غیرمنتظره در طول میلیون‌ها سال قرار گرفته باشد.

پژوهش که توسط گروهی از دانشمندان دانشگاه سیدنی انجام شده، نشان می‌دهد در ژنوم سوسری‌سانان (راسته‌ای از حشرات شامل دو گروه اصلی سوسک‌ها و موریانه‌ها) تعداد بسیار زیادی قطعه DNA وجود دارد که منشأ آن‌ها نوعی باکتری همزیست به نام بلاتاباکتریوم کوئنویی (Blattabacterium cuenoti) است. این باکتری به‌طور طبیعی در بدن سوسک‌ها زندگی می‌کند و نقش مهمی در فرآیندهای زیستی مانند چرخه نیتروژن و بازیافت مواد غذایی دارد.

نکته مهم این است که این DNA-ها به‌صورت معمول از والد به فرزند منتقل نشده‌اند، بلکه از طریق فرآیندی کمتر شناخته‌شده به نام «انتقال ژن افقی» وارد ژنوم سوسک‌ها شده‌اند. در حالت طبیعی، اطلاعات ژنتیکی فقط از نسل‌های متوالی (والدین به فرزندان) منتقل می‌شود، اما در انتقال ژن افقی، DNA می‌تواند میان گونه‌های مختلف نیز جابه‌جا شود. این پدیده بیشتر در باکتری‌ها دیده می‌شود و در جانوران پیچیده بسیار نادر تلقی می‌شد.

در این بررسی، پژوهشگران به ژن‌های کدکننده پروتئین بسنده نکردند، بلکه بخش‌های غیرکدکننده DNA را نیز بررسی کردند. این بخش‌ها معمولاً در مطالعات قدیمی نادیده گرفته می‌شد، اما اکنون مشخص شده که می‌توانند حامل اطلاعات مهمی درباره تاریخچه ژنومی باشند.

نتیجه تحلیل‌ها بسیار قابل‌توجه بود: در مجموع بیش از ۴۰هزار قطعه DNA با منشأ بلاتاباکتریوم در ژنوم حشرات مورد بررسی شناسایی شد. اندازه این قطعات متفاوت است و از توالی‌های بسیار کوتاه تا بخش‌هایی با چندهزار واحد DNA را شامل می‌شود. این میزان در مقایسه با داده‌های قبلی بسیار بزرگ است، زیرا در بیشتر جانوران پیچیده، تعداد انتقال‌های ژنتیکی افقی ثبت‌شده معمولاً بسیار محدود و در حد چند صد مورد بوده است.

برخی از این قطعات ژنتیکی قدمتی بسیار طولانی دارند و ممکن است بیش از ۲۸ میلیون سال در ژنوم سوسک‌ها باقی مانده باشند. این موضوع نشان می‌دهد این عناصر ژنتیکی بخشی از تاریخ طولانی تکامل این حشرات هستند.

با وجود این کشف گسترده، هنوز مشخص نیست این DNA-های «قرضی» چه نقشی در بدن حشرات دارند. دانشمندان چند احتمال مطرح می‌کنند: ممکن است برخی از آن‌ها در عملکرد ژن‌ها نقش داشته باشند، برخی کاملاً خنثی و فاقد هیچ تأثیر یا حتی دارای اثرات خفیف منفی باشند که به دلیل نبود فشار انتخابی قوی، در ژنوم باقی مانده‌اند.

در نهایت، هدف تحقیقات آینده این است که مشخص شود آیا این قطعات ژنتیکی صرفاً آثار باقی‌مانده تکامل هستند یا واقعاً در ویژگی‌های زیستی سوسک‌ها، ازجمله توانایی بالای آن‌ها در بقا، نقش فعال دارند.

پژوهش در مجله علمی PNAS منتشر شده است.