حدد الباحثون في جامعة هارفارد طفرات جينية بسيطة تتسبب في تحول زعانف أسماك الزرد إلى هياكل معقدة تشبه الأطراف، وبينما ركزت الدراسات السابقة حول الانتقال من طرف إلى طرف على السجل الأحفوري، استندت الدراسة الحالية إلى الفحص الجيني المتقدم.
شرع فريق من الخبراء بقيادة إم. برنت هوكينز في تحديد الطفرات التي تؤثر على الهياكل العظمية لزعانف سمك الزرد، وعلى عكس الأطراف رباعية الأرجل ذات الهياكل العظمية المعقدة، فإن زعانف الزرد الصدرية لها هيكل داخلي بسيط يفتقر إلى المفاصل.
فوجئ الباحثون بالعثور على متحولات قامت بتعديل زعانفهم إلى نمط يشبه الأطراف عن طريق إضافة عظام جديدة، بما في ذلك العضلات والمفاصل، ويعني هذا الاكتشاف أن القدرة على تكوين هياكل شبيهة بالأطراف كانت موجودة في أسماك الزرد في حالة خاملة، ويمكن تنشيط هذه القدرة عن طريق التغييرات الجينية.
وقال كبير مؤلفي الدراسة البروفيسور ماثيو بي هاريس: "نحن ننظر إلى بعض الانحرافات التنموية ونسأل، هل يمكن أن تخبرنا بالعمليات التي كانت تحدث وراء بعض هذه التحولات الكبيرة في منحى التطور؟، وعندما ترى شيئًا لا ينبغي أن يكون موجوداً على الإطلاق، أعني أنه لم يحدث أبداً قبل 400 مليون سنة ، فهذا اكتشاف مهم."
الزرد هي أحد أنواع سمك تيليوست، وهي سلالة متنوعة من حوالي 30000 نوع تشمل الأسماك الذهبية والسلمون والأنقليس والسمك المفلطح وسمك المهرج وسمك المنتفخ وسمك السلور، وعلى الرغم من التنوع الملحوظ لأنواع تيليوست، إلا أن زعانفها الصدرية بسيطة بشكل مدهش ولم تتغير.
وأجرت كاترين هينك، مؤلفة الدراسة المشاركة من مستشفى بوسطن للأطفال، فحوص وراثية متقدمة لتحول عشوائي للحمض النووي في أسماك الزرد، وكان الهدف هو تحديد الجينات التي تتحكم في تكوين الهيكل العظمي للزعنفة.
وعندما تسببت طفرة في حدوث تغييرات مثيرة للاهتمام في الهيكل العظمي للزرد، تتبع الخبراء الطفرة لمعرفة الجينات التي تأثرت، ووجدوا أن الطفرات في جينات waslb و vav2 تسبب النمط الظاهري للزعنفة، وهذه هي المرة الأولى التي يُعرف فيها أن هذه الجينات المعينة تلعب أدواراً في تشكيل الجسم.
وقال هوكينز: "لقد كان سؤالاً كبيراً حول كيفية تغيير waslb و vav2 لنمط الزعنفة، ولم يكن معروفاً أن هذه الجينات تتفاعل مع أي من المسارات المميزة جداً التي توجه تطور الأطراف، ومع ذلك، وجدنا أن هذه الطفرات تسبب زيادة في تعبير الجين hoxa11b، هذا الجين مثير للغاية لأن جينات Hox مسؤولة جزئياً عن تشكيل العمود الفقري بالإضافة إلى مناطق الطرف، وجينات Hox11 على وجه الخصوص مطلوبة لصنع الساعد".
"قبل هذه الدراسة، لم تكن هناك أي أمثلة على وجود جينات أو طفرات تعمل على تطوير البنية وتجعلها أكثر تعقيداً".
