أنظمة تحديد الجنس المختلفة في نوعين من الشبوط الأوروبي القريبين من بعضهما (Phoxinus)

لماذا تهم أسماك الأنهار الصغيرة

الشبوط الأوروبي أسماك صغيرة ومألوفة في المياه العذبة، ولكن داخل حمضها النووي تختبئ قصة مفاجئة وعميقة. تُظهر هذه الدراسة أن نوعين قريبين من الشبوط، يعيشان جنبًا إلى جنب في أنهار أوروبا وقادران حتى على التهجين، يستخدمان في الواقع أنظمة وراثية مختلفة لتقرير ما إذا كان الجنين سيتطور إلى ذكر أم أنثى. هذا الاختلاف الهادئ في كروموسوماتهما قد يساعد في إبقائهما منفصلين ويمنح نافذة لفهم كيفية تشكل أنواع جديدة.

شقومان متشابهان، وقائمتا قواعد مخفيتان

ركز الباحثون على نوعين: Phoxinus phoxinus، الشائع في أحواض نهر الموز والراين، وPhoxinus csikii، الموجود أساسًا في نهر الدانوب وأجزاء من الراين. غالبًا ما تتشارك هذه الأسماك المياه، وقد وردت تقارير عن هجائن بينها، ومع ذلك تظل الحدود الدقيقة بين النوعين غامضة. وبما أن تحديد الجنس يمكن أن يتطور بسرعة ويؤثر في خصوبة الهجائن، سعى الفريق لاكتشاف كيف يُحدد الجنس وراثيًا في كل نوع. أولًا أكدوا، باستخدام الحمض النووي الميتوكوندري من عشرات الأسماك، أن العينات تنتمي فعلاً إلى مجموعتين جينيتين واضحتين تطابقان الاسمين، مما برر فحصًا مفصلاً للجينومات لكل نوع على حدة.

التعمّق في الجينوم بحثًا عن دلائل

كروموسومات الجنس في الثدييات والطيور سهلة التمييز: X وY، أو Z وW، تختلف في الحجم والمحتوى. أما في كثير من الأسماك، فلا تزال كروموسومات الجنس تبدو متطابقة تقريبًا، مما يصعب رصدها بالمجهر وحده. ولتجاوز هذا، قام الباحثون بتسلسل الجينومات الكاملة لذكور وإناث معروفين من كلا نوعي الشبوط. ثم استخدموا عدة استراتيجيات تكميلية. قارنت إحداها تغطية الحمض النووي بين الجنسين، ما يمكن أن يكشف عن قطع كروموسومية كبيرة موجودة أساسًا في الذكور أو الإناث. ومسح آخر بحث ملايين المتغيرات الجينية عن مواضع يكون فيها أحد الجنسين مختلطًا عادة (يحمل نسختين مختلفتين) بينما يكون الجنس الآخر متجانسًا. ونهج ثالث أكثر مرونة عدّ قطعًا قصيرة من الحمض النووي تُسمى k‑mers مباشرةً من البيانات الخام، باحثًا عن متتاليات تظهر غالبًا في جنس واحد دون الاعتماد بشكل كبير على جينوم مرجعي موجود.

نوع واحد قائم على الذكور ونوع آخر قائم على الإناث

في P. phoxinus، تلاقت الأنماط: حمل الذكور متغيرات مختلطة أكثر ومتتاليات DNA فريدة في منطقتين صغيرتين، إحداهما على الكروموسوم 3 والأخرى على الكروموسوم 12. في تجمعات الأنهار من الراين، ميّزت منطقة الكروموسوم 3 الذكور عن الإناث بوضوح أكبر، بينما لعبت منطقة الكروموسوم 12 دورًا أقوى في الموز. في كلا المنطقتين، كان للذكور ميل لامتلاك نسختين مختلفتين من الحمض النووي، بينما كان لدى الإناث نسخ متطابقة. تشير هذه العلامة إلى نظام كلاسيكي XX/XY، حيث يحمل الذكور الكروموسوم الجنسي المميز. ضمن هذه المناطق، وجد الفريق جينات مرتبطة بتطور الحيوانات المنوية ونمو الخلايا وتلوّنات دقيقة—سمات يمكن أن ترتبط بشدة بالجنس.

في P. csikii، انقلبت القصة. الفحوص التقليدية المبنية على المتغيرات، التي اعتمدت أكثر على الجينوم المرجعي لـP. phoxinus، لم تكشف عن منطقة مرتبطة بالجنس بوضوح، وربما لأن كثيرًا من المتتاليات الخاصة بالإناث مفقودة من ذلك المرجع. لكن تحليل k‑mer، الذي يعمل مباشرة من القراءات الخام، أظهر كتلة قوية من شظايا DNA الخاصة بالإناث بالقرب من بداية الكروموسوم 3. هناك، كانت الإناث غالبًا ما تكون مختلطة في مواقع معينة، بينما حمل الذكور نسخًا متطابقة. هذه البنية هي علامة نظام ZZ/ZW، حيث تمتلك الإناث الكروموسوم الجنسي المختلف. ارتبطت الجينات في هذه المنطقة باستجابات الإجهاد وأغشية الخلايا ومسارات هرمونية مهمة لوظيفة المبايض، بما يتوافق مرة أخرى مع دور محتمل في الجنس والتكاثر.

كيف قد تحافظ قواعد الجنس المختلفة على انفصال الأنواع

أن نوعين متقاربين جدًا من الشبوط يستخدمان أنظمة جنس متقابلة—أحدهما قائم على الذكور (XX/XY) والآخر على الإناث (ZZ/ZW)—يُبرز مدى مرونة تحديد الجنس في الأسماك. عندما تتزاوج أنواع ذات أنظمة مختلفة، قد يرث نسلها توليفات غير عادية من كروموسومات الجنس لا تتزاوج أو تعمل جيدًا معًا. يمكن أن يسبب ذلك نسبًا جنسية منحازة أو عقمًا أو بقاءً ضعيفًا، وكلها تشكل حواجز أمام اختلاط مجموعات الجينات بين النوعين. يقترح المؤلفون أن هذه الأنظمة الجنسية المتباينة قد تساعد بالتالي في الحفاظ على العزل التناسلي بين P. phoxinus وP. csikii، بل وقد تعزّزه، رغم تداخل نطاقاتهما. باختصار، من خلال كشف كيف يقرر هذان الشقّان من الشبوط من هو ذكر ومن هي أنثى، تسلط الدراسة الضوء أيضًا على كيفية نشوء أنواع جديدة وبقائها متميزة في شبكات نهرية مكتظة.

الاستشهاد: Oriowo, T.O., Smith, S.H., Thorman, J. et al. Different sex determination systems in two closely related Eurasian minnow (Phoxinus) species. Heredity 135, 259–270 (2026). https://doi.org/10.1038/s41437-026-00827-8

الكلمات المفتاحية: تحديد الجنس, الشبوط الأوروبي, كروموسومات الأسماك, تهجين, تكوّن أنواع