نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری محیط زیست- تنوع زیستی، گروه تنوع زیستی و مدیریت اکوسیستمها، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 2استادیار گروه تنوع زیستی و مدیریت اکوسیستمها، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
3 دانشیار گروه زیستشناسی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
4 دانشیار دانشکده زیست شناسی، دانشگاه غرب اونتاریو، لندن، کانادا
چکیده
چکیده
سنجابهای متعلق به جنس Sciurus جزو سنجابهای درختی هستند که با اقلیم نیمه قطبی و مناطق جنگلی سازش پیدا کردهاند و توزیع گستردهای در نیمکره شمالی دارند. سنجاب قرمز، سنجاب ژاپنی و سنجاب ایرانی از جمله گونههای شاخص جنس Sciurus در اورپا و آسیا هستند. محدوده پراکنش سنجاب قرمز از اروپا تا چین بوده در حالیکه، سنجاب ایرانی محدود به فلات ایران-آناتولی است و سنجاب ژاپنی نیز در جزایر ژاپن حضور دارد. منشا و تاریخچه تکاملی گونه سنجاب ایرانی مبهم است و در حال حاضر اطلاعات ژنتیکی قابل توجهی از این گونه وجود ندارد. ژنوم میتوکندری کاربرد گستردهای در تصحیح ردهبندیهای کنونی موجودات دارد و برای تعیین روابط تبارزادی استفاده میشود. با توجه به اینکه تک نیایی و چند نیایی سنجابهای درختی در منطقه پالئارکتیک نامشخص است، ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری به دلیل نرخ جهشپذیری مناسب در گونههای مذکور مورد بررسی قرار گرفت. ژن ناحیه کنترل برای اولین بار در سنجاب ایرانی از لحاظ میزان تغییر پذیری، جهش، جایگاههای حفاظت شده و فاصله ژنتیکی بررسی شد. همچنین نتیجه ردهبندی حاصل از ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری و ژن سیتوکروم بی مورد مقایسه قرار گرفتند. این پژوهش نشان داد که نتایج ردهبندی بدست آمده از ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری و ژن سیتوکروم بی مشابه هستند. همچنین از لحاظ تغییر پذیری و جهش، گونه سنجاب ایرانی در مقایسه با سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی دارای بیشترین میزان تغییرات است و گونه سنجاب قرمز دارای کمترین میزان تغییر پذیری، جهش و بیشترین تعداد جایگاههای حفاظت شده است. از لحاظ فاصله ژنتیکی
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Variability of the Mitochondrial Genome (d-Loop) in Red squirrel, Japanese squirrel and Persian squirrel
نویسندگان [English]
1 PhD student of environment-biodiversity, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, G.C., Tehran, Iran
2 Department of Biodiversity and Ecosystem Management, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, G.C., Tehran, Iran
3 Department of Marine Biology, Faculty of Biological Sciences, Shahid Beheshti University, G.C., Tehran, Iran
4 Department of Biology, University of Western Ontario, London, Canada
چکیده [English]
Abstract
Squirrels of the genus Sciurus are tree squirrels adapted to subarctic climatic conditions. They inhabit temperate forests and are widely distributed in the Northern hemisphere. Red squirrel, Japanese squirrel and Persian squirrel are the specific species from Sciurus in Europe and Asia. Of the Palearctic species, the red squirrel (Sciurus vulgaris) has the broadest distribution, ranging from Europe to China. In contrast, the other two Palearctic species have much narrower ranges; the Persian squirrel (Sciurus anomalus) is limited to the Iranian - Anatolian region while the Japanese squirrel (Sciurus lis) is limited to the Japanese Islands. The evolutionary history and phylogenetic status of the Persian squirrel are ambiguous and genetic information about this species is currently limited. Furthermore, although there are only three species of tree squirrel in the Palearctic region, it remains unclear whether they are monophyletic or polyphyletic. Mitochondrial genes are frequently used for taxonomic and phylogenetic studies, and the mitochondrial control region (D-loop) has sufficient variability for assessing relationships among congeneric species. Here, we describe for the first time the variability in mitochondrial d-loop sequences within and among the three Palearctic Sciurus species. Result of d-loop and Cyt b compared for phylogeny and they have similar result. Our results show
کلیدواژهها [English]
بررسی تغییرات ژن ناحیه کنترل (d-loop) میتوکندری در سه گونه سنجاب قرمز، سنجاب ژاپنی و سنجاب ایرانی
مرضیه اسدی آقبلاغی1، فراهم احمدزاده1*، بهرام کیابی2 و نوشا کیقبادی3
1 ایران، تهران، دانشگاه شهید بهشتی، پژوهشکده علوم محیطی، گروه تنوع زیستی و مدیریت اکوسیستمها
2ایران، تهران، دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده علوم زیستی و فناوری زیستی، گروه زیست شناسی و زیست فناوری جانوری، دریا و آبزیان
3کانادا، لندن، دانشگاه غرب اونتاریو، دانشکده زیستشناسی
تاریخ دریافت: 27/04/97 تاریخ پذیرش: 10/09/97
چکیده
سنجابهای متعلق به جنس Sciurusجزو سنجابهای درختی هستند که با اقلیم نیمه قطبی و مناطق جنگلی سازش پیدا کردهاند و توزیع گستردهای در نیمکره شمالی دارند. سنجاب قرمز، سنجاب ژاپنی و سنجاب ایرانی ازجمله گونههای شاخص جنس Sciurus در اورپا و آسیا هستند. محدوده پراکنش سنجاب قرمز از اروپا تا چین بوده در حالیکه، سنجاب ایرانی محدود به فلات ایران-آناتولی است و سنجاب ژاپنی نیز در جزایر ژاپن حضور دارد. منشأ و تاریخچه تکاملی گونه سنجاب ایرانی مبهم است و در حال حاضر اطلاعات ژنتیکی قابلتوجهی ازاینگونه وجود ندارد. ژنوم میتوکندری کاربرد گستردهای در تصحیح ردهبندیهای کنونی موجودات دارد و برای تعیین روابط تبار زادی استفاده میشود. با توجه به اینکه تک نیایی و چند نیایی سنجابهای درختی در منطقه پالئارکتیک نامشخص است، ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری به دلیل نرخ جهشپذیری مناسب در گونههای مذکور مورد بررسی قرارگرفت. ژن ناحیه کنترل برای اولین بار در سنجاب ایرانی ازلحاظ میزان تغییرپذیری جهش، جایگاههای حفاظتشده و فاصله ژنتیکی بررسی شد. همچنین نتیجه ردهبندی حاصل از ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری و ژن سیتوکروم بیمورد مقایسه قرارگرفتند. این پژوهش نشان داد که نتایج ردهبندی بدست آمده از ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری و ژن سیتوکروم بیمشابه هستند. همچنین ازلحاظ تغییرپذیری و جهش، گونه سنجاب ایرانی در مقایسه با سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی دارای بیشترین میزان تغییرات است و گونه سنجاب قرمز دارای کمترین میزان تغییرپذیری جهش، و بیشترین تعداد جایگاههای حفاظتشده است. ازلحاظ فاصله ژنتیکی سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی فاصله ژنتیکی کمتری با یکدیگر دارند و در یک کلاد قرار میگیرند و بهعنوان گونههای خواهری محسوب میگردند ولی سنجاب ایرانی با دو گونه مذکور فاصله ژنتیکی بیشتری دارد و در کلاد جداگانهای قرار میگیرد.
واژههای کلیدی: سنجاب ایرانی، سنجاب ژاپنی، سنجاب قرمز، ژنوم میتوکندری، ناحیه کنترل
* نویسنده مسئول، تلفن: 02122431971، پست الکترونیکی: f_ahmadzade@sbu.ac.ir
مقدمه
سنجابها یکی از بزرگترین خانوادههای پستانداران هستند و در بیشتر نقاط دنیا یافت میشوند. یک مساله کلیدی درخصوص سنجابها نرخ سریع گونهزایی است (19، 28 و 30). تاکنون مطالعات زیادی درخصوص سنجابها انجامشده است ولی منشأ سنجابهای امروزی ناشناخته است (15 و 19). تغییر گسترههای آبی و خشکی از جمله شاخصهای مهم زمینشناسی و محیطزیستی هستند که نقش زیادی در گونهزایی سنجابها داشتند (19). خانواده سنجابها (Sciuridae) به راسته جوندگان تعلق دارند، اجداد سنجابها حدود 30 الی 40 میلیون سال پیش از سایر جوندگان جدا شدند و در حال حاضر به، 22 جنس و 273 گونه که منسوب به این خانواده هستند تکاملیافتهاند (9). سنجاب های جنس Sciurus(لینه، 1758) جزو سنجاب های درختی هستند که با اقلیم مناطق نیمه قطبی و مناطق جنگی سازش پیدا کرده اند و توزیع گسترده ای در نیم کره شمالی دارند (23). جنس Sciurus حدود 13 میلیون سال پیش از جنس Tamiasciurus جدا شده است. براساس شواهد دیرینشناسی منشأ و تاریخچه تکامل جنس Sciurus مبهم است. این جنس شامل هفت زیر جنس است که سنجاب ایرانی به یک زیر جنس مجزا به نام Tenes تعلق دارد ولی سنجاب ژاپنی و قرمز هردو به زیر جنس Sciurus متعلق هستند. گونه
Sciurus anomalus به ترکیه، قفقاز و غرب ایران، سوریه، لبنان، فلسطین و عراق محدودشده است و در حال حاضر نیز اطلاعات کمی در خصوص تاریخچه تکاملی و ردهبندی اینگونه وجود دارد (6). گونه Sciurus lis بومی جزایر ژاپن است و به دلیل فعالیتهای جنگل تراشی جمعیت آن روبه انقراض است و در بعضی از جزایر ژاپن نیز منقرضشده است (28 و 30). در مقایسه گونه
Sciurus vulgaris محدوده بزرگی را نسبت به سنجابهای درختی اشغال کرده است و در سرتاسر پالهآرکتیک یافت میشود (شکل 1)، آنچنان که در منابع معتبر ذکر شده حدود 40 زیرگونه برای سنجاب قرمز ثبت شده است. البته آرایهشناسی اینگونه دچار ابهام است، بنابر برخی مطالعاتی که اخیراً انجامشده برخی از زیرگونههای سنجاب قرمز میتوانند به سطح گونه ارتقا یابند ولی هنوز بهصورت قطعی مورد تأیید قرار نگرفتهاند (10، 14، 17، 18، 26 و 32).
در هر سه گونه سنجاب تعداد بازوهای کروموزومهای غیرجنسی 76 است ولی شکل کروموزوم Y در سنجاب ایرانیمتفاوت است (7، 30 و 33). سه گونه مذکور ازلحاظ اندازه و شکل لاله گوش و رنگ بدن باهم تفاوت ظاهری دارند. عدم حضور منگوله روی گوشها نشانهای برای گونه سنجاب ایرانی (1، 4 و 5) وجود منگوله روی گوشها ویژگی سنجاب قرمز است. رنگ پشت در سنجاب ژاپنی آهنی قهوهای است، رنگ پوشش شانههای آنها مایل به قرمز و رنگ شکم آنها سفید است (30).
شکل 1- نقشه پراکنش سنجاب ایرانی (رنگ خاکستری تیره)، سنجاب قرمز (رنگ خاکستری روشن) و سنجاب ژاپنی (رنگ سیاه) (23).
در سال 2000 اوشیدا و همکارانش با استفاده از ژن سیتوکروم بی (Cyt b) تبارزایی سنجاب ایرانی را تنها براساس نمونههایی (تعداد چهار نمونه) که از ترکیه در اختیار داشتند، مورد بررسی قراردادند. نتایج آنها نشان داد که سنجاب ایرانی به گونههای آمریکای شمالی نزدیکتر است ولی منشأ تکامل اینگونه همچنان مبهم است، که آیا اینگونه در اوراسیا شکلگرفته است و یا ابتدا در آمریکای شمالی شکلگرفته و سپس به سمت اوراسیا پراکنش یافته است (22). درحالیکه سنجاب ایرانی علیرغم اینکه تنها در محدوده فلات ایران- آناتولی و حاشیه دریای مدیترانه حضور دارد، فاصله ژنتیکی بیشتری با دو گونه سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی دارد و به سنجابهای آمریکای شمالی نزدیکتر است (22). لذا در جهت ادامه مباحث مطرح شده در مقاله مذکور دراین مطالعه تلاش شد که با نمونهبرداری از کل گستره پراکنش اینگونه، نتایج ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری با نتایج ژن سیتوکروم بیمورد مقایسه قرارگیرد و میزان شباهتها، تفاوتها و فاصله ژنتیکی بین سه گونه سنجاب ایرانی، سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی بررسی شود. درواقع ناحیه کنترل در ژنوم میتوکندری به دلیل عدم وجود نوترکیبی در ژنوم میتوکندری، تغییر در تعداد تکرار توالی بازها و نرخ سریع جهشپذیری از چندشکلی بالایی برخوردار است (12و 13). طول ناحیه کنترل در گونههای مختلف متفاوت است و بخش میانی آن در گونههای مختلف پستانداران تقریباً مشابه است، این نشانگر به دلیل نرخ تکاملی سریع، قادر است تا اختلافات درونگروهی را نسبت به سایر نشانگرها بهتر نشان دهد و تاریخچه جمعیتها را بهخوبی بیان کند (8).
مواد و روشها
جمعآوری و آمادهسازی نمونهها: با همکاری سازمان حفاظت محیطزیست 13 نمونه بافت از سنجاب ایرانی در جنگلهای زاگرس بدست آمد. نمونهبرداری با استفاده از روش غیرتهاجمی از نمونههای زنده و غیرزنده انجام شد. جهت تهیه نمونه از موجود زنده، زنده گیری با استفاده از تله انجام شد، سپس از وسایل کاملا استریل برای تهیه بافت از موی جانور استفاده شد. و پس از اتمام نمونهگیری نمونهها رهاسازی شدند. نمونهها در الکل قرار داده شدند و جهت استخراج DNA به آزمایشگاه منتقل شدند. همچنین با همکاری موزههای خارج از کشور در اتریش، آلمان و یونان از سایر نقاط پراکنش اینگونه در خارج از ایران ازجمله کشورهای عراق، ارمنستان، ترکیه، سوریه، لبنان و یونان نمونه تهیه شد. به دلیل کیفیت پایین نمونههای موزه تنها نمونههای متعلق به ترکیه، سوریه و یونان با موفقیت توالی یابی شدند (تعداد 13 نمونه) (شکل 2، جدول 1).
استخراج DNA با استفاده از روش نمکی و فنول کلروفورم صورت گرفت (25). DNA استخراج شده و در دمای 20-درجه نگهداری شد. کیفیت و کمیت DNA استخراجی نیز با استفاده از ژل آگاروز 1 درصد و دستگاه نانودراپ تعیین شد.
شکل 2- نقشه نقاط نمونه برداری از سنجاب ایرانی
جدول 1- مشخصات نمونهبرداری و کد نمونههای سنجاب ایرانی
گونه |
کد |
موقعیت |
S. anomalus |
ES1101 |
ایران-کردستان |
S. anomalus |
ES1102 |
ایران-کردستان |
S. anomalus |
ES1103 |
ایران-کردستان |
S. anomalus |
ES1104 |
ایران-کردستان |
S. anomalus |
ES1105 |
ایران-کردستان |
S. anomalus |
ES1106 |
ایران-کرمانشاه |
S. anomalus |
ES1127 |
سوریه |
S. anomalus |
ES1128 |
سوریه |
S. anomalus |
ES1129 |
یونان |
S. anomalus |
ES1130 |
یونان |
S. anomalus |
ES1146 |
ترکیه |
S. anomalus |
ES1149 |
ترکیه |
S. anomalus |
ES1159 |
ترکیه |
S. anomalus |
ES1160 |
ترکیه |
S. anomalus |
ES1161 |
ترکیه |
S. anomalus |
ES1166 |
ترکیه |
S. anomalus |
ES1167 |
ترکیه |
S. anomalus |
ES1169 |
ترکیه |
S. anomalus |
ES1171 |
ترکیه |
S. anomalus |
ES1172 |
ایران- چهارمحال و بختیاری |
S. anomalus |
ES1173 |
ایران-کرمانشاه |
S. anomalus |
ES1174 |
ایران-همدان |
S. anomalus |
ES1175 |
ایران- ایلام |
S. anomalus |
ES1176 |
ایران-ایلام |
S. anomalus |
ES1177 |
ایران-لرستان |
S. anomalus |
ES1178 |
ایران-لرستان |
تعداد 26 توالی از ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری سنجاب قرمز از جمعیتهای مختلف موجود در کشور فرانسه (JX645426-JX645400) و 26 توالی سنجاب ژاپنی از جزایر ژاپن (AB192435-AB192960) از پایگاه بانک ژن (NCBI) استخراج شدند (10و 20).
واکنش زنجیرهای پلیمراز، الکتروفورز و توالی یابی: تکثیر جایگاههای ژنی با استفاده از واکنش زنجیرهای پلیمراز در حجم 25 میکرولیتر و شرایطی شامل20 نانوگرم DNA، یک واحد tag DNA پلیمراز، بافرPCR1x، 5/1 میلیمولار کلرید منیزیم و آب مقطر تا رسیدن به حجم 25 میکـرولیتـر انجام گـرفت. از آغازگـرهای خارجی پیشـرو
DFSloopF (5ʹ-CGCAATACTCGACCAATCC-3ʹ) و آغازگر پسرو DFSloopR (5ʹ-TGATGATTTCACGGAGGTAGG-3ʹ) جهت تکثیر
قطعهای به طول تقریبی400 جفت باز استفاده گردید (20). چرخه دمایی برای تکثیر ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری عبارت بود از 2 دقیقه دردمای 94 درجه سانتیگراد و در ادامه 35 چرخه، شامل30 ثانیه در ºC 94 و 30 ثانیه در Cº 50 و 1 دقیقه در Cº72 و بسط نهایی با C º 72 در 5 دقیقه. خالصسازی محصولات PCR با استفاده از برش از روی ژل آگاروز انجام شد. سپس توالی یابی محصول PCR انجام شد.
تجزیهوتحلیل دادهها: نتایج حاصل از توالی یابی با استفاده از نرمافزارهای سکاسکیپ (Seqscape) ویرایش شدند. با استفاده از نرمافزار مسترمدلتست (MrModel test) (21) بهترین مدل تکاملی انتخاب شد. بهترین مدل تکاملی برای سه گونه سنجاب ایرانی، قرمز و ژاپنی به ترتیب HKY+ I، HKY+G+I، HKY+G+I برآورد گردید. با استفاده از نرمافزارهای آرلکوین (Arlequin) (11) و مگا (Mega) (28) میزان فراوانی هر یک از نوکلئوتیدها (Nucleotide frequency)، جایگاهای تغییرپذیر (Variable sites)، جایگاههای حفاظتشده(Conserve sites)، نرخ جانشینی نوع اول (Transation) و جانشینی نوع دوم (Transversion) و تخمین الگوهای جانشینی نوکلئوتیدی برآورد شدند. فاصله ژنتیکی با استفاده از نرمافزار مگا و براساس مدل p-distance محاسبه شد. درخت ژنی با استفاده از نرمافزار رکسمل (RAxML)، روش حداکثر بیشینه احتمال (Maximum likelihood)، مدل تکاملی GTR و تعداد بوت استرپ 1000 ترسیم گردید (26). همچنین از گونه Tamiasciurus hudsonicus بهعنوان برون گروه استفاده شد، درواقع این جنس نزدیکترین به جنس Sciurus است.
نتایج
دراین پژوهش حدود 400 جفت باز از توالی ژن ناحیه کنترل میتوکندری در سه گونه سنجاب ایرانی، سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی مورد بررسی قرارگرفتند. فراوانی هر یک از نوکلئوتیدها مطابق جدول (2) برآورد شد (باز آدنین با بیشترین فراوانی و باز گوانین با کمترین فراوانی).
جدول 2 – فراوانیهای نوکلئوتیدی در سه گونه مورد بررسی
بازهای DNA |
سنجاب ایرانی |
سنجاب قرمز |
سنجاب ژاپنی |
A |
1/32 |
7/30 |
4/31 |
T |
8/30 |
6/30 |
33 |
C |
5/26 |
3/26 |
3/26 |
G |
6/10 |
4/10 |
4/9 |
میزان جانشینی نوع اول (جانشینی بازهای پورین A-G با یکدیگر و جانشینی بازهای پیریمیدین C-T با یکدیگر) و جانشینی نوع دوم (جانشینی بازهای پورین و پیریمیدین با یکدیگر) به ترتیب مطابق جدول (3) برآورد شد.
جدول 3 - تخمین الگوهای جانشینی نوکلئوتیدی در سنجاب ایرانی، سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی. اعداد پررنگ نشاندهنده نرخ جانشیتی همنام و سایر اعداد نشان دهنده نرخ جانشینی ناهمنام هستند
Sciurus anomalus |
نوکلئوتید |
|
A |
T |
C |
G |
A |
|
- |
78/0 |
57/0 |
84/10 |
|
T |
|
83/0 |
- |
29/21 |
27/0 |
|
C |
|
83/0 |
44/29 |
- |
27/0 |
|
G |
|
52/33 |
78/0 |
57/0 |
- |
|
Sciurus vulgaris |
A |
|
- |
93/0 |
80/0 |
55/13 |
T |
|
1 |
- |
12/18 |
30/0 |
|
C |
|
1 |
4/21 |
- |
30/0 |
|
G |
|
18/44 |
93/0 |
80/0 |
- |
|
Sciurus lis |
A |
|
- |
24/0 |
20/0 |
33/10 |
T |
|
25/0 |
- |
63/23 |
07/0 |
|
C |
|
25/0 |
23/28 |
- |
07/0 |
|
G |
|
29/36 |
24/0 |
20/0 |
- |
بیشترین میزان جانشینی مربوط به جانشینی نوع اول بوده است. همانطور که در جدول مربوطه مشخص است، میزان جانشینی نوع اول بازهای آدنین، گوانین و سیتوزین بیشتر است. در کل تعداد جایگاههای حفاظتشده در طول توالی مورد بررسی در سنجاب ایرانی 367 جفت باز، در سنجاب قرمز 381 جفت باز و در سنجاب ژاپنی 364 جفت باز بدست آمد. جایگاههای چندریختی و جایگاههای حفاظتشده در طول ناحیه کنترل در سه گونه موردمطالعه نشان دادهشده است (جدول 4). فاصله ژنتیکی اصلاحنشده بین سه گونه مطابق جدول (5) بدست آمد. جایگاههای پارسیمونی ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری در سنجاب ایرانی، سنجاب ژاپنی و سنجاب قرمز به ترتیب در جدولهای (6، 7و 8) بیانشده است. درخت ژنی ترسیم شده مطابق شکل (3) میباشد که هریک از گونهها کلاد مجزایی تشکیل دادند .
جدول 4 – جایگاههای تغییرپذیر و حفاظتشده ناحیه کنترل در سه گونه مورد بررسی
|
سنجاب ایرانی |
سنجاب قرمز |
سنجاب ژاپنی |
جایگاه تغییرپذیر |
32 |
20 |
37 |
جایگاه حفاظتشده |
367 |
381 |
364 |
جایگاه پارسیمونی |
22 |
14 |
20 |
نسبت جانشینی همنام به ناهمنام |
23/17 R= |
7/ 12 R= |
86/57 R= |
جدول 5- فاصله ژنتیکی براساس مدلp-distance.
3 |
2 |
1 |
|
2/1 |
7/1 |
- |
Sciurus vulgaris1 |
8/1 |
- |
2/17 |
Sciurus anomalus2 |
- |
18 |
6/6 |
Sciurus lis3 |
شکل 3- درخت ژنی ترسیم شده با استفاده از روش حداکثر احتمال بیشینه، میزان حمایت بر روی هر شاخه بیان شده است (قرمز: سنجاب ایرانی، سبز: سنجاب قرمز، آبی: سنجاب ژاپنی)
جدول 6 – جایگاههای پارسیمونی ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری در سنجاب ایرانی
نمونه |
جایگاههایی پارسیمونی |
|||||||||||||||||||||
ES1101 |
T |
G |
T |
A |
T |
T |
G |
T |
T |
C |
A |
A |
C |
T |
A |
T |
Y |
T |
T |
C |
A |
T |
ES1102 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
C |
C |
A |
T |
ES1103 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
T |
C |
A |
A |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
T |
ES1104 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
T |
ES1105 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
T |
C |
A |
A |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
T |
ES1106 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
T |
C |
A |
A |
T |
T |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
T |
ES1127 |
T |
A |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
T |
C |
A |
A |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
T |
ES1128 |
T |
G |
T |
A |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
G |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
T |
ES1129 |
T |
A |
C |
T |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
C |
T |
G |
C |
C |
C |
C |
T |
A |
T |
ES1130 |
T |
A |
C |
T |
T |
T |
G |
T |
C |
T |
A |
A |
C |
T |
A |
C |
C |
C |
C |
T |
A |
T |
ES1146 |
T |
A |
C |
T |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
C |
T |
G |
T |
T |
T |
C |
C |
G |
T |
ES1149 |
T |
A |
C |
T |
T |
T |
G |
C |
C |
C |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
ES1159 |
T |
A |
C |
T |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
C |
T |
A |
T |
ES1160 |
T |
A |
C |
T |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
C |
T |
G |
T |
T |
T |
C |
C |
G |
T |
ES1161 |
C |
A |
C |
A |
C |
C |
A |
T |
C |
C |
G |
G |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
C |
A |
T |
ES1166 |
T |
A |
C |
T |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
C |
T |
G |
T |
T |
T |
C |
C |
G |
T |
ES1167 |
C |
A |
C |
A |
C |
C |
A |
T |
C |
C |
G |
G |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
C |
A |
T |
ES1169 |
T |
A |
C |
T |
T |
T |
G |
C |
C |
C |
A |
A |
C |
T |
G |
T |
T |
T |
C |
C |
G |
T |
ES1171 |
C |
A |
C |
A |
T |
C |
A |
T |
C |
C |
G |
G |
C |
T |
G |
C |
C |
T |
C |
C |
A |
T |
ES1172 |
C |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
T |
T |
A |
T |
C |
T |
T |
T |
A |
T |
ES1173 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
T |
C |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
C |
ES1174 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
T |
C |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
C |
ES1175 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
T |
C |
A |
A |
T |
T |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
T |
ES1176 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
C |
C |
A |
A |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
T |
ES1177 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
T |
T |
A |
A |
T |
C |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
C |
ES1178 |
T |
G |
C |
A |
T |
T |
G |
T |
T |
C |
A |
A |
T |
C |
A |
T |
C |
T |
T |
C |
A |
C |
جدول 7 – جایگاههای پارسیمونی ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری در سنجاب ژاپنی
نمونه |
جایگاههایی پارسیمونی |
|||||||||||||||||||
AB192935 |
T |
G |
A |
A |
A |
T |
T |
C |
T |
C |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
A |
A |
T |
G |
AB192936 |
T |
G |
A |
A |
A |
T |
T |
C |
T |
C |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
A |
A |
T |
G |
AB192937 |
T |
G |
A |
A |
A |
T |
T |
C |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
A |
A |
T |
G |
AB192938 |
C |
A |
G |
A |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
A |
T |
T |
T |
C |
T |
G |
A |
T |
A |
AB192939 |
C |
A |
A |
A |
A |
T |
T |
T |
C |
T |
A |
T |
T |
C |
C |
T |
A |
A |
C |
G |
AB192940 |
T |
G |
A |
A |
A |
T |
T |
C |
T |
C |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
A |
A |
T |
A |
AB192941 |
T |
G |
A |
A |
A |
T |
T |
C |
T |
C |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
A |
A |
T |
A |
AB192942 |
T |
G |
A |
A |
A |
C |
C |
C |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
C |
A |
G |
T |
G |
AB192943 |
T |
G |
A |
A |
A |
C |
C |
C |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
C |
A |
A |
T |
G |
AB192944 |
T |
G |
A |
A |
A |
C |
C |
C |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
C |
A |
A |
C |
G |
AB192945 |
T |
G |
A |
A |
A |
C |
C |
C |
C |
T |
A |
C |
T |
T |
C |
C |
A |
G |
T |
G |
AB192944 |
T |
G |
A |
A |
A |
C |
C |
C |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
C |
A |
A |
T |
G |
AB192945 |
T |
G |
A |
A |
A |
C |
C |
C |
C |
C |
A |
C |
C |
T |
C |
C |
A |
A |
T |
G |
AB192946 |
T |
G |
A |
A |
G |
T |
T |
C |
C |
T |
G |
C |
C |
C |
C |
T |
G |
A |
T |
G |
AB192947 |
T |
G |
A |
A |
G |
T |
T |
C |
C |
T |
G |
C |
C |
C |
C |
T |
G |
A |
T |
G |
AB192948 |
T |
G |
A |
A |
A |
C |
C |
C |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
C |
A |
G |
T |
G |
AB192949 |
T |
G |
A |
A |
G |
T |
T |
C |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
A |
A |
T |
G |
AB192950 |
T |
G |
A |
A |
G |
T |
T |
C |
C |
T |
G |
C |
C |
C |
C |
T |
G |
A |
T |
G |
AB192951 |
T |
G |
A |
A |
A |
C |
C |
C |
C |
T |
A |
C |
T |
T |
C |
C |
A |
G |
T |
G |
AB192952 |
T |
G |
A |
A |
A |
T |
C |
C |
C |
C |
A |
C |
T |
T |
T |
T |
A |
A |
T |
G |
AB192953 |
C |
A |
G |
A |
A |
T |
T |
T |
C |
T |
A |
T |
T |
T |
C |
T |
A |
A |
C |
G |
AB192954 |
T |
G |
A |
G |
A |
T |
T |
C |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
G |
A |
T |
G |
AB192955 |
T |
G |
A |
A |
G |
T |
T |
C |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
G |
A |
T |
G |
AB192956 |
T |
G |
A |
G |
A |
T |
C |
C |
C |
T |
A |
C |
C |
T |
C |
C |
A |
G |
T |
G |
AB192957 |
T |
G |
A |
A |
G |
T |
T |
C |
C |
T |
G |
C |
C |
T |
T |
T |
G |
A |
T |
G |
AB192958 |
T |
G |
A |
A |
G |
T |
T |
C |
C |
T |
G |
C |
C |
T |
T |
T |
G |
A |
T |
G |
AB192959 |
T |
G |
A |
A |
A |
T |
T |
C |
T |
C |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
A |
A |
T |
G |
AB192960 |
T |
G |
A |
A |
A |
T |
T |
C |
T |
C |
A |
C |
C |
T |
C |
T |
A |
A |
T |
G |
جدول 8– جایگاههای پارسیمونی ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری در سنجاب قرمز
نمونه |
|
جایگاههایی پارسیمونی |
||||||||||||
JX645400 |
C |
G |
T |
A |
T |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
A |
C |
G |
JX645401 |
T |
G |
T |
A |
T |
C |
C |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
G |
JX645402 |
C |
G |
T |
A |
T |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
A |
C |
G |
JX645403 |
T |
A |
T |
A |
T |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
G |
T |
G |
JX645404 |
C |
A |
T |
A |
T |
C |
C |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
G |
JX645405 |
C |
G |
T |
A |
T |
C |
T |
G |
C |
C |
T |
A |
C |
G |
JX645406 |
C |
A |
C |
A |
C |
C |
T |
A |
C |
T |
C |
A |
T |
G |
JX645407 |
C |
G |
T |
A |
T |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
A |
C |
G |
JX645408 |
C |
A |
C |
A |
C |
C |
T |
A |
C |
T |
C |
A |
T |
G |
JX645409 |
C |
A |
C |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645410 |
C |
A |
C |
G |
T |
T |
T |
G |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645411 |
C |
A |
T |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645412 |
C |
A |
C |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645413 |
C |
A |
T |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645414 |
C |
A |
T |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645415 |
C |
A |
C |
G |
T |
T |
T |
G |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645416 |
C |
A |
T |
A |
T |
C |
T |
C |
C |
C |
T |
G |
T |
G |
JX645417 |
C |
A |
C |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645418 |
C |
A |
C |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645419 |
C |
A |
C |
G |
T |
T |
T |
G |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645420 |
C |
A |
C |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645421 |
C |
A |
C |
G |
T |
T |
T |
G |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645422 |
C |
A |
C |
G |
T |
T |
T |
G |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645423 |
C |
A |
T |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645424 |
C |
A |
C |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645425 |
C |
A |
C |
A |
T |
T |
T |
A |
C |
C |
T |
G |
T |
A |
JX645426 |
C |
G |
T |
A |
T |
C |
T |
A |
T |
C |
T |
A |
C |
G |
بحث و نتیجهگیری
دراین مطالعه ناحیه کنترل ژنوم میتوکندری در سه گونه سنجاب قرمز، سنجاب ژاپنی و سنجاب ایرانی در اورپا و آسیا مورد بررسی قرارگرفت. فراوانی بازهای ناحیه کنترل در هر سه گونه تقریباً مشابه بدست آمد، چراکه هر سه گونه متعلق به یک جنس میباشند. در هر سه گونه بیشترین فراوانی مربوط به باز آدنین و کمترین فراوانی مربوط به باز گوانین است. میزان جانشینی همنام و ناهمنام بازها در سنجاب ایرانی و سنجاب ژاپنی تقریباً مشابه است ولی در سنجاب قرمز میزان جانشینی باز گوانین با آدنین بیشتر است، بطورکلی میزان نسبت جهش پذیری همنام به ناهمنام در سنجاب قرمز کمتر است. همچنین سنجاب قرمز تعداد جایگاههای پارسیمونی کمتری در مقایسه با دو گونه دیگر دارد. بهطورکلی در تمامی گستره پراکنش سنجاب قرمز ساختار ژنتیکی که وابسته به موقعیت جغرافیایی باشد وجود ندارد و همه جمعیتهای آن با یکدیگر در ارتباط هستند و بهصورت منزوی نیستند (10، 14و 17). لذا به نظر میرسد دلیل کمتر بودن جایگاههای پارسیمونی در سنجاب قرمز در ارتباط بودن جمعیتها و پیوستگی آنها باشد. فاصله ژنتیکی بین سنجاب ایرانی و دو سنجاب دیگر حدود 17-18 درصد میباشد در صورتی که این فاصله بین سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی حدود شش درصد میباشد، که نسبت به فاصله ژنتیکی بدست آمده از ژن سیتوکروم بی در مطالعه اوشیدا و ماسودا و همکارانش در سال 2000 بیشتر هستند. براساس درخت ژنی ترسیم شده دو گونه سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی با حمایت بالایی در یک کلاد قرار میگیرند درحالیکه گونه سنجاب ایرانی از دو گونه مذکور جدا میشود (22). نتایج حاصل از مطالعه اوشیدا و ماسودا و همکارانش در سال 2000 براساس ژن سیتوکروم بی نیز تک نیایی بودن این سه گونه را تأیید نکرد. سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی کاملاً مرتبط بودند و بهعنوان گونههای خواهری در نظر گرفته میشوند ولی سنجاب ایرانی در گروه گونههای آمریکای شمالی قرار گرفت. براساس مطالعه اوشیدا و ماسودا و همکارانش در سال 2000 با استفاده از ژن سیتوکروم بی مشخص شد که گونههای جنس Sciurus در دوشاخه با فاصله ژنتیکی زیاد قرار دارند، یک گروه در اوراسیا و یک گروه در آمریکای شمالی. مطالعه اوشیدا و ماسودا در سال 2000 با بررسی سنجاب ایرانی نشان داد که S. anomalus میتواند خاستگاه آمریکای شمالی و نه اوراسیایی داشته باشد، اما فاصله ژنتیکی یکسانی نسبت به هر دو گروه دارد. مطالعه مذکور سه گروه بزرگ برای جنس Sciurus پیشنهاد کرد که گروه اول تنها در برگیرنده سنجاب ایرانی است، گروه دوم در برگیرنده دو گونه سنجاب ژاپنی و سنجاب قرمز است و گروه سوم حاوی سنجابهای آمریکای شمالی است. با وجود نرخ بالای جهش پذیری در ناحیه کنترل، درختهای ژنی حاصل از ژنهای ناحیه کنترل و سیتوکروم بی هر دو ساختار یکسانی دارند و نتایج این دو ژن میتوکندریایی تأیید کننده روابط تبارزایی نزدیک دو گونه سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی و جدا بودن سنجاب ایرانی ازاین دو گونه هستند. نتایج مطالعه پچنروا و مارتین کوا در سال 2012 براساس بررسی ناحیه کنترل ژن میتوکندری نیز روابط خواهری دو سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی را تأیید کرد و نشان دادند که S. lis و S. vulgaris از اجداد خود در پالئارکتیک مشتق شدهاند و این نتایج با توزیع جغرافیایی گونهها سازگاری دارد (24). همچنین براساس الگوی توزیع جغرافیایی بیان کردند S. anomalus کاملاً مرتبط به پالئارکتیک است. این سه گونه سنجاب درختی در زیستگاههای متنوعی گسترش یافتهاند، از تنوع رنگی قابلتوجهی برخوردار هستند و براساس نقشه پراکنش جدایی زیستگاه برای آنها رخداده است (19و31). سنجاب قرمز محدوده بزرگی را نسبت به سایر گونههای سنجابهای درختی اشغال کرده است و سرتاسر جنگلهای پالئآرکتیک را از شبه جزیزه ایبریا تا چین به اشغال درآورده است (17). بهطور کلی سنجاب قرمز قدرت سازگاری بیشتری دارد و توانسته از دو گونه رقیب دیگر یعنی سنجاب ایرانی و سنجاب ژاپنی پیشی بگیرید و در بخش عظیمی از اوراسیا گسترش پیدا کند (16). جمعیت سنجاب قرمز در کشورهای اروپایی به دلیل معرفی کردن گونه سنجاب خاکستری (Sciurus carolinensis) که بومی آمریکای شمالی است، کاهشیافته است. سنجاب ژاپنی نیز در ناحیه کنترل جایگاههای پارسیمونی بیشتری نسبت به سنجاب قرمز دارد، جمعیت اینگونه به دلیل تخریب گسترده جنگلها در برخی از جزایر منقرضشده است و نسبت به دو گونه سنجاب قرمز و سنجاب ایرانی گستره بسیار کوچکی را در جزایر ژاپن به خود اختصاص داده است.
باتوجه به نتایج کسبشده براساس ژنوم میتوکندری سنجاب ایرانی به تنهایی یک گروه منحصر به فرد را تشکیل میدهد و در واقع تنها نماینده جنس Sciurus و تنها گونه زیر جنس Tenes در غرب آسیا است و از لحاظ آرایهشناسی دارای ارزش حفاظتی ویژهای میباشد (4). در سالهای اخیر جمعیت سنجاب ایرانی در بسیاری از زیستگاهها به دلیل روند رو به رشد تخریب زیستگاه، خشکسالی، تغییر اقلیم و شکار بیرویه کاهشیافته است (4). مطالعات ژنتیکی که تاکنون درباره سنجاب ایرانی صورت گرفته بااستفاده ژنوم میتوکندری هستند و نرخ جهشپذیری این ژنوم در پستانداران حدود 10 برابر میزان جهشپذیری در ژنهای رمزگذار هسته میباشد (2، 3و 13). با توجه به اینکه نتایج دو ژن میتوکندریایی تأیید کننده روابط نزدیک دو گونه سنجاب قرمز و سنجاب ژاپنی و جدا بودن سنجاب ایرانی از این دو گونه هستند، جهت رفع ابهامات ردهبندی در این گونهها، تعیین دقیق روابط آرایه شناختی، خاستگاه سنجاب ایرانی، بررسی زمان جدایی گونههای سنجاب درختی موجود در اوراسیا ضروری به نظر میرسد. همچنین مطالعه و ردهبندی سنجابهای جنس Sciurus در آمریکای شمالی و در اوراسیا با استفاده از ژنهای هسته نیز پیشنهاد میگردد.
سپاسگزاری
بدین وسیله از کلیه همکارانی که در مراحل نمونه برداری این تحقیق همکاری نمودند، بویژه جناب آقای دکتر شهرام کبودوندپور، جناب آقای مهندس نوید زمانی و همچنین از مسئولین موزه تاریخ طبیعی وینا در کشور اتریش، موزه تاریخ طبیعی برلین در کشور آلمان و موزه تاریخ طبیعی کرت در کشور یونان تقدیر و تشکر به عمل می آید. این تحقیق با حمایت مالی ستاد توسعه زیست فناوری، معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری اسلامی ایران به انجام رسیده است (شماره حمایت مالی: 960801).