Butterfly

تغییر نقش الگو بال پروانه ها با CRISPER-Cas9

پروانه ها دارای رنگ ها و درجات متفاوتى از نقش ها با الگوهاى پیچیده هستند که به آنها امکان استتار، جفتگیرى و یا هشدار به شکارچیانشان را مى دهد. محققان از CRISPER- Cas9 برای مطالعه ژنهای (پنج ژن بررسى شد) یک گونه پروانه استفاده کردند تا دریابند چگونه این ژن ها در رنگ بال و یا نقش آن دخیل هستند. به طور شگفت آورى  آنها دریافتند که الگو و رنگ بال ها دقیقا مرتبط با همین ژن هاست.

Bicyclus anynana، نوعى پروانه دو سویه که در شرق آفریقا وجود دارد و به طور معمول به رنگ قهوه ای تیره دیده مى شود.یوجى ماتسووکا، یکی از اعضای مقطع فوق دکترا در دانشگاه ملی سنگاپور، پنج ژن رنگدانه پروانه را با CRISPR / Cas9 غیرفعال نمود. CRISPR یک سیستم جدید ویرایش ژن است که قادر به افزودن ویا غیرفعال کردن ژن ها در اندام های مختلف بدون هزینه و به سادگى می باشد. جهش نه تنها رنگ پروانه را از قهوه ای روشن به زرد تغییر داد، بلکه ساختار الگوى بال را نیز دگرگون ساخت.

Antónia Monteiro، متخصص زیست شناسی در دانشکده علوم دانشگاه ملی سنگاپور و دانشکده ى توانایى هاى علمى Yale-NUS اظهار داشت :

«تحقیقات ما حاکى از آن است که رنگ و ساختار بال به نسبت دقیقى به یکدیگر وابسته هستند، چراکه مولکول های رنگدانه بر ساختار تاثیر می گذارند. برخی محصولات نهایی مسیر ملانین، که رنگدانه های بال پروانه را تولید می کند، نقش مهمی در رنگ آمیزی و نیز ریخت شناسى بال ایفا می کنند.»

یک جهش مانع نمایان شدن رنگدانه dopa-melanin (یک ترکیب تولید شده از اکسیداسیون تیروزین توسط تیروزیناز) شد و همچنین سبب شکل گیرى یک لایه افقى و اضافه از کیتین بر روی سطح بالایی نقش بال پروانه گشت؛ هرچند جهشى دیگر از رنگدانه دوپاملانین سبب تشکیل لایه های عمودی از کیتین بر روى سطح بال پروانه شد. این امرحاکى از آن است که رنگ بال پروانه و ساختار نقش هاى آن به شکل دقیقى بهم مرتبط هستند و به نظر می رسد که با یکدیگر عمل می کنند. این ژن های پنجگانه می تواند تکامل رنگ پروانه را محدود سازند.

ریخت شناسى نقوش بال در بین گونه های پروانه ها بسیار متفاوت است. به نظر می رسد ملانین یک مولکول مهم (ولی نه تنها مولکول مؤثر) در این فرآیند مى باشد. این نتایج همچنین به ما کمک می کنند تا در مورد فرگشت و سیر تکاملى نقوش  بال پروانه اطلاعات بیشترى کسب کنیم.

مونتیرو می گوید:

«برخی از پروانه ها می توانند تنها با داشتن پرده های نازک و ساده اى از کیتین روى نقوش و الگوهاى بالشان، رنگ هاى زنده و پویایى داشته باشند. این پرده هاى کیتینى سبب ایجاد تداخل درنور ورودی شده و سایه هایی ایجاد مى کند که با عنوان رنگ های ساختاری از آنها یاد مى شود. در نتیجه تولید ملانین در رنگ ساختارى هیچ دخالتى ندارد و تنها سایه روشن هاى ایجاد شده توسط پرده هاى کیتینى نقش إیفا مى کنند. پرتوهای نور منعکس شده از بالا و پایین سطوح لایه کیتینى، می توانند با یکدیگر تداخل داشته و بسته به ضخامت پرده موجب برجسته نمایان شدن رنگ های خاصى در بال پروانه شوند، بنابراین نتایج ما ممکن است در این زمینه جالب باشد.»

از جمله کاربرد هاى جالبى که از این نتایج در آینده حاصل مى شود می توان به زیست مهندسى رنگ هاى زنده مبنى بر معیار رنگ بال پروانه  اشاره کرد. مهمتر از همه، این کشف به ما کمک می کند تا رنگ آمیزی پروانه ها و ساختار نقوش بال آنها را بهتر درک کنیم.