برنامه‌نویسی مجدد مغز مورچه به تغییر رفتارش منجر می‌شود + ویدئو

به گزارش گروه علم وفناوری آنا به نقل از DailyMail، دانشمندان با برنامه‌ریزی مجدد مغز مورچه‌ها موفق به تغییر رفتار آنها شدند. به گفته پژوهشگران این تکنیک می‌تواند در آینده روی انسان نیز جواب دهد. دانشمندان در این پژوهش با استفاده از داروه فعالیت ژن‌های مورچه‌ها را کنترل می‌کردند.

شاید دسته‌ای از مورچه‌ها دارای یک ذهن متحد باشند اما طبق نتایج یک تحقیق جدید مغز هر مورچه به صورت انفرادی قابل برنامه‌نویسی دوباره است. اخیرا دانشمندان آمریکایی کشف کرده‌اند که با دستکاری فعالیت‌های ژنی مورچه نجار قادر به تغییر رفتار این موجودات هستند. با توجه به وجود مکانیسم مشابهی در تمامی موجودات، امکان استفاده از این یافته‌ها برای برنامه‌نویسی مجدد رفتاری در حیوانات دیگر و حتی انسان در آینده وجود دارد.

به منظور برنامه‌ریزی مجدد مغز مورچه‌ها، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور شلی برگر از دانشگاه پنسیلوانیا مرکز کنترل اپی ژنیتیک (پس‌زایشی یا وراژنتیک) که مسئولیت فعال و غیرفعال کردن ژن‌ها بدون تغییر دائمی در DNA را بر عهده دارد، را به صفر رساندند.

وراژنتیک، مطالعه اختلافات سلولی و فیزیلوژیکی است که به وسیله تغییر در توالی DNA ایجاد نمی‌شود، اپی‌ژنتیک اصولاً مطالعه عوامل خارجی یا محیطی است که باعث روشن یا خاموش شدن ژن‌ها می‌شود و روی چگونه خوانده شدن ژن‌ها اثر می‌گذارد.

دانشمندان دریافتند که دستکاری این لایه از مرکز کنترل ژنتیکی، برنامه‌ریزی دوباره مورچه برای ایجاد تغییرات در رفتارهای غذایی را امکان‌پذیر می‌کند. کلونی مورچه‌های نجار دارای دو نوع مورچه کارگر است.

کارگرهای ارشد، مورچه های بزرگ و نیرومند با سرهای بزرگ آرواره‌های قدرتمند است که مسئول جا‌به‌جایی مواد غذایی بزرگ‌تر و دفاع از کلنی در برابر حملات را بر عهده دارند

کارگران جزئی، جثه‌ای کوچک‌تر دارند و عموما مسئول حرکات استراتژیک هستند؛ از جمله عقب‌نشینی در هنگام حملات، جست‌وجو و جمع‌آوری آذوقه و به کارگیری مورچه‌های دیگر برای انجام وظایفشان. همچنین تعداد این مورچه‌ها دو برابر مورچه‌های کارگر ارشد است.

مطالعات پیشین این گروه نشان می‌دهد که کنترل اپی‌ژنیتیک مسئول تشخیص نوع مورچه‌های کارگر است. به عبارت دیگر، ژن‌های مشابهی در هر دو نوع مورچه فعال هستند اما یک درجه اضافی کنترل در چگونگی رشد آنها شاخص تبدیل آنها به یک مورچه کارگر ارشد یا کارگر جزئی است.

نتایج تحقیقات قبلی حاکی از آن است که ژن‌های دخیل در رشد و توسعه مغز در مورچه‌های جزئی فعال‌تر هستند. به منظور مرتب و منظم نگه داشتن شرایط، DNA درون سلول‌ها به صورت متراکم نگه داشته می‌شوند.

رشته DNA دور پروتئین توپ مانندی به نام «هیستون» می‌پیچید، درست مانند پیچاندن سیم تلفن دور انگشتتان، این پروتئین‌ها نیز به منظور ساخت مجموعه بزرگتری به صورت متراکم در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. اما با اضافه شدن یک گروه شیمیایی به نام «استیل» به هیستون، پروسه‌ای به نام «استیله» شدن منجر به ایجاد فاصله بین آنها می‌شود که در نتیجه رشته DNA رها‌شده و به راحتی خوانده و رونویسی می‌شود.

نوعی آنزیم موجب تغییر رفتار جمع‌آوری آذوقه در مورچه‌ کارگر می‌شود

با اضافه شدن و از میان رفتن این مواد شیمیایی به هیستون، بدن می‌تواند به طور موثری چگونگی بیان شدن ژن‌ها را از طریق کاهش یا افرایش فعالیت ژن‌ها تنظیم کند. دانشمندان متوجه شده‌اند که این نوع تغییر اپی‌ژنتیک می‌تواند منجر به تغییر فتار مورچه‌ها شود.

دکتر دنیل سیمولا، زیست‌شناس دانشگاه پنسیلوانیا و یکی از سرپرستاران این مطالعه، در این‌باره می‌گوید: «نتایج نشان می‌دهد که انعطاف‌پذیری رفتاری در مورچه‌ها و به احتمال زیاد دیگر حیوانات، احتمالا از طریق اصلاح هیستون موجب تنظیم روال اپی‌ژنتیک می‌شود».

تیم پژوهشی به مورچه‌های کارگر جزئی دارویی دادند که مرحله حذف گروه شیمیایی استیل از هیستون را مهار می‌کند، در نتیجه این مورچه‌ها بیشتر به در جست‌وجوی آذوقه بودند. اما زمانی که دانشمندان دارویی به مورچه‌ها دادند که موجب بلاکه‌شدن فرآیند استیله شد، جلوگیری از اضافه شدن گروه استیل به هیستون، مورچه‌های کارگر جزئی کمتر به دنبال آذوقه بودند.

داروی مهارکننده هیچ اثری روی فعالیت جمع‌آوری آذوقه مورچه‌های کارگر ارشد نداشت. هرچند هنگامی که پژوهشگران داروی مهارکننده را به مغز مورچه کارگر ارشد نابالغ تزریق کردند، فعالیت جست‌وجوی غذا به همان مقدار مشاهده‌شده در مورچه کارگر جزئی افزایش یافت.

دانشمندان دریافتند که تنها یک بار درمان با داروی مهار کننده کافی است تا وظیفه جمع‌آوری آذوقه در یک مورچه کارگر ارشد به اندازه یک مورچه کارگر جزئی ایجاد و به مدت 50 روز حفظ شود.

یافته‌ها حاکی از آن است که یک روزنه بحران تکاملی، یک روزنه آسیب‌پذیری وراژنتیکی، در مغز مورچه‌های جوان وجود دارد که باعث می‌شود آنها بیشتر مستعد ابتلا به عوامل محیطی باشند.

تحقیقات روی مورچه‌ها نشان می‌دهد که یکی از عوامل مهم در این پروسه، آنزیمی به نام CBP است که گروه شیمیایی استیل را به هیستون اضافه می‌کند. در مطالعات پیشین، از این آنزیم برای یادگیری و به خاطر سپردن در موش‌‌ها استفاده شده است. همچنین این آنزیم در شرایط خاص شناختی باعث دگرگونی در انسان می‌شود.

آنزیم CBP نقش مهمی در یادگیری و به خاطر سپردن در موش‌ها دارد

پروفسور برگر در آخر اضافه می‌کند: «مطالعات روی پستانداران نشان می‌دهد که CBP پروتئینی مهم در فرآیند یادگیری و به خاطر سپردن است. یافته‌ها حاکی از آن است که CBP در ایجاد رفتارهای اجتماعی متفاوت در مورچه‌ها نقش اصلی را ایفا می‌کند. همچنین نتایج نشان می‌دهد این کشفیات درباره مورچه‌ها پیامدهای گسترده‌ای برای درک ساختار رفتاری را در بردارد».

مترجم: هانا حیدری