یافتن ژنی در مگس میوه که چگونگی فرگشت یک گونه به دو گونه ناهمسان را توجیه می‌کند
با اینکه در زمینه‌ی پدیده‌ی فرگشت پیشرفت‌های زیادی انجام شده و به سوالات زیادی پاسخ داده شده اما سوالی که مدت‌های زیادی برای آن جوابی یافت نمی‌شد این است که چگونه از یک گونه‌ی خاص دو گونه‌ی ناهمسان پدید می‌آیند. گروهی از پژوهشگران توانسته‌اند ژنی را شناسایی کنند که در صورت جهش می‌تواند باعث روی دادن پدیده‌ی گونه‌زایی شود.
زیست‌شناسان فرگشتی در مرکز پژوهشی فرد هاچینسون در دانشگاه واشینگتن و دانشگاه یوتا باور دارند که توانسته‌اند یک معمای صدساله در زمینه‌ی فرگشت را حل کنند؛ اینکه چگونه از یک مگس میوه، دو گونه‌ی ناهمسان و وابسته‌ی مگس پدید می‌آید؟
پژوهشگران با یافتن یک ژن مربوط به تقسیم یک گونه به دو گونه‌ی ناهمسان توانسته‌اند به این سوال پاسخ دهند. امکان وجود این ژن در سال ۱۹۱۰ پیشنهاد شده بود. ژن‌شناسان در آن زمان برای نخستین بار پی بردند که دو نوع مگس از گونه‌ی متفاوت هنگام جفت‌گیری با همدیگر فقط می‌توانند مگس‌های ماده به دنیا بیاورند و هیچ‌یک از زاده‌ها نر نبودند. در تعریف زیست‌شناسی، منظور از گونه آن است که جانور در جفت‌گیری با گونه‌ی دیگر نمی‌تواند تولیدمثل کند. فهم و دریافت این محدودیت در تولیدمثل به عنوان نکته‌ی کلیدی برای پی بردن به پدیده‌ی گونه‌زایی (speciation) بود.
یافته‌های این پژوهش در مجله‌ی ساینس منتشر شده است. در این پژوهش دکتر هارمیت مالیک (Harmit Malik) عضو آزمایشگاه زیست‌شناسی فرگشتی از فرد هاچیسون و دکتر نیتین فاندیس (Nitin Phandis) استادیار و ماریو آر. کاپچی (Mario R Capecchi) از دانشگاه یوتا همکاری داشتند.
مالیک و فاندیس در ابتدا برای بررسی کلی آزمایشی که بتواند این معمای قدیمی در زمینه‌ی فرگشت را حل کند با هم گفتگو کردند. در آن زمان فاندیس در آزمایشگاه فرد هاچ در مقطع پسا دکترا مشغول تحصیل بود. پژوهشگران تصمیم گرفتند تا یکی از گونه‌های مگس‌ها را دچار جهش ژنی کنند و امیدوار بودند که با به هم زدن تصادفی ترتیب کار برخی ژن‌های نامعلوم بتوانند حالتی را ایجاد کنند که در آن مگس‌های نر هم متولد شوند.
چون دانشمندان می‌دانستند که مگس‌ها احتمالا جهش‌های دیگری را هم در ژنوم‌شان داشته‌اند بنابراین محاسباتی را انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که باید هفت مگس کمیاب را مورد آزمایش قرار دهند تا در پی آن بتوانند این ژن را شناسایی کنند. دانشمندان به طور طنزآمیزی این هفت مگس را با عنوان هفت سامورایی می‌شناختند که در واقع اشاره به فیلمی دارد که با همین نام ساخته شده است.
پژوهشگران برآورد کردند که زمان لازم برای جهش، جفت‌گیری و آزمایش مگس‌های زاده شده روی هم رفته شش ماه خواهد بود. پس از شش ماه آنها با بررسی‌هایشان هیچ مگس نری مشاهده نکردند. با این وجود آنها آزمایش‌ها را ادامه دادند و پس از یک سال و با جفت‌گیری بیش از ۵۵ هزار جفت مگس، پژوهشگران از میان ۳۳۰ هزار مگس متولد شده‌ی ماده، چند مگس نر هم شناسایی کردند.
آنها هیچ‌گاه سامورایی هفتم را نیافتند اما در ادامه به این نتیجه رسیدند که شاید نیازی هم به یافتن آن نداشته‌اند. با همکاری محققانی از دانشگاه واشینگتون، فاندیس و مالیک پی بردند که ۶ مگس نری که به دنیا آمده بودند در واقع در همان ژن مورد بحث دچار جهش شده بودند. بنابراین آنها به جوابی که به دنبالش بودند رسیدند. ژنی که با نام gfzf شناخته می‌شود و وارسی چرخه‌ی سلولی را بر عهده دارد برای تنظیم چگونگی فرایند تقسیم و تکثیر سلولی حایز اهمیت است. برای این گونه‌های ویژه از مگس‌ها، مگس سرکه (Dorsophila melanogaster) و مگسی با نام مگس سیمولانز (Dorsophila simulans) به نظر می‌رسد که آن ژن علاوه بر وارسی چرخه‌ی سلولی در گونه‌زایی هم نقش دارد. منظور از گونه‌زایی فرایند فرگشت یک گونه به دو گونه‌ی ناهمسان است. فاندیس می‌گوید:
یافتن این نکته که ژن gfzf باعث مرگ یا ناباروری در مگس‌های پشه‌ی دورگه می‌شود در زمینه‌ی زیست‌شناسی سرطانی بسیار پراهمیت است. زیست‌شناسان به بررسی چرخه‌های سلولی علاقه دارند چون در این پدیده اگر چرخه درست کار نکند احتمال اینکه فرد مبتلا به سرطان شود و تکثیر سلول‌ها به صورت مضر و غیرقابل‌کنترل ادامه یابد، وجود دارد.
زیست‌شناسان در پی یافتن سازوکار این فرایند هستند. این موضوع نشان می‌دهد که برخی از مولفه‌های موثر در وارسی چرخه‌ی سلولی ممکن است به سرعت تغییر کنند. مالیک همچنین در ادامه‌ی توضیحاتش گفت:
بررسی شبکه‌های سلولی توسط ژن‌هایی همانند gfzf نقش مهمی را در تصحیح خطاهای چرخه‌ی سلول دارد و در صورتی که این خطاها تصحیح نشوند ممکن است به پیدایش سرطان بینجامد. کار ما همچنین نشان می‌دهد که ممکن است فرایند گونه‌زایی و سرطان هر دو قسمتی از یک فرایند زیستی پیوسته باشند.
مسئله‌ی گونه‌زایی و پی بردن به چگونگی آن بیش از صد سال است که ذهن زیست‌شناسان فرگشتی را به خود مشغول کرده است. اما به گفته‌ی مالیک، حل این مسئله و شناسایی ژن مورد نظر تنها پس از پیدایش ابزارهای مدرن مولکولی ممکن شد. مالیک که در انستیتوی پزشکی هاوارد هو هم به کارهای پژوهشی می‌پردازد، در این باره می‌گوید:
هیچ راهی برای استفاده از رهیافت‌های ژنتیکی سنتی وجود نداشت. ما برای فهم و دریافت چگونگی این پدید به یک روش کاملا جدید منطبق بر رهیافت‌های ژنوم‌شناسی نیاز داشتیم. بنابراین می‌توان گفت که این مسئله در اصل یک بحث ژنتیکی است و مشکلی که وجود داشت این بود که روش‌های ژنتیک سنتی و متداول قادر به حل آن نبودند.
اکنون پژوهشگران توانسته‌اند به چگونگی رویداد گونه‌زایی در یک حالت خاص پی ببرند. آنان باور دارند که روش پیشنهادی‌شان می‌تواند برای پاسخ‌گویی به بسیاری از معماهای مطرح در این زمینه کارساز شود؛ البته تا زمانی که گونه‌های مورد بررسی به حدی کوچک باشند که امکان آزمایش و کنکاش جفت‌گیری و تولیدمثل هزاران تعداد از آنها در محیط آزمایشگاهی میسر باشد.
