ردیابی تکامل بزاق انسان تا اجداد نخستی‌ها
محققان دانشگاه بوفالو: ترکیب پروتئین‌های بزاقی به رژیم غذایی بستگی دارد
نویسنده: لوری کایزر، دانشگاه بوفالو
بزاق، مایعی در بدن است که اغلب آن را بدیهی می‌پنداریم، در حالی که نقش‌های حیاتی دارد: کمک به گوارش، حفظ سلامت دندان‌ها و دفاع در برابر بیماری‌های دهان. با این حال، تا امروز منشأ و مسیر تکامل بزاق انسان تا حد زیادی ناشناخته بود — تا اینکه دو عضو هیئت علمی و دو دانشجوی تحصیلات تکمیلی از دانشگاه بوفالو موفق شدند آن را ردیابی کنند.
دگرگونی‌های ژنتیکی در مسیر تکامل بزاق
استفان رول (Stefan Ruhl)، دندان‌پزشک و استاد دپارتمان زیست‌شناسی دهان در دانشکده دندان‌پزشکی، به همراه عمر گوککومن (Omer Gokcumen)، استاد زیست‌شناسی در دانشکده هنر و علوم، کشف کردند که ژن‌های پروتئینی تشکیل‌دهنده بزاق انسان دچار تکرارها، حذف‌ها و تغییرات تنظیمی فراوانی شده‌اند — تغییراتی که به‌ویژه در تبار نخستی‌ها (Primates) نمایان است.
رول می‌گوید: «پژوهش ما نشان می‌دهد که سازگاری‌های تکاملی در برابر رژیم غذایی و بیماری‌ها چگونه ممکن است زیست‌شناسی نخستی‌ها، از جمله انسان را، شکل داده باشد.»
نتایج این پژوهش در نشریه Genome Biology and Evolution منتشر شده است. پتر پاجیچ (Petar Pajic)، دانش‌آموخته دکتری زیست‌شناسی در دانشگاه بوفالو و پژوهشگر پسادکتری بنیاد ملی علوم آمریکا در دانشگاه ییل، نویسنده اول مقاله است. لوانه لاندائو (Luane Landau)، دانشجوی دکتری زیست‌شناسی نیز در این مطالعه همکاری داشته است.
از اسکلت تا بزاق: مسیر تاریخی ژن‌های ترشحی
این گروه با استفاده از داده‌های DNA و RNA برای مقایسه گونه‌ها، دریافتند که ژن‌های موسوم به SCPP (Secretory Calcium-Binding Phosphoprotein) در لحظات کلیدی تکامل تغییر و گسترش یافته‌اند — زمانی که جانوران اولیه اسکلت پیدا کردند، زمانی که مینای دندان در ماهیان شکل گرفت، و هنگامی که پستانداران شروع به تولید شیر کردند.
گوککومن توضیح می‌دهد: «فرض ما این بود که بزاق، به عنوان مایعی زیستی که دائماً با غذا، میکروب‌ها و عوامل بیماری‌زا در تماس است، سریع‌تر از سایر سامانه‌های بدن تکامل یافته باشد. فکر کردیم این بخش ژنی می‌تواند نمونه‌ای مناسب برای درک پویایی تکاملی باشد.»
تفاوت بزاق انسان و سایر گونه‌ها
این مطالعه ادامه مجموعه‌ای از پژوهش‌هاست که رول، گوککومن و پاجیچ پیش‌تر انجام داده بودند و از علاقه آنها به شناخت عملکرد بزاق آغاز شد.
رول می‌گوید: «ما می‌دانیم که بزاق تقریباً هر چیزی را که در خون یافت می‌شود، در خود دارد. ترکیب آن بیش از 3 هزار مؤلفه دارد، اما تنها حدود 12 مورد از آنها فراوانی بالایی دارند. این پروتئین‌های غالب، توسط غدد بزاقی ساخته می‌شوند و احتمالاً مهم‌ترین نقش را در حفظ سلامت دهان دارند، زیرا غدد بزاقی در طول تکامل برای محافظت از دندان‌ها سازگار شده‌اند.»
او ادامه می‌دهد: «دندان‌ها تنها بخش بدن‌اند که ماده‌ای معدنی مستقیماً در معرض محیط بیرون است؛ و این ماده به‌طور مداوم در معرض اسیدهای غذا، اسیدهای تولیدشده توسط باکتری‌های مولد پوسیدگی و نیز سایش مکانیکی جویدن قرار دارد.»
در آغاز پژوهش، محققان تصور می‌کردند بزاق انسان تقریباً مشابه بزاق میمون‌ها باشد، زیرا بیش از ۹۸٪ شباهت ژنتیکی دارند.
رول می‌گوید: «اگر ترکیب خون آنها را ببینید، تقریباً همانند خون انسان است. فکر می‌کردیم بزاق هم همین‌طور باشد، شاید با یکی دو تفاوت جزئی. اما سخت در اشتباه بودیم. معلوم شد که نه یکی دو مورد، بلکه بسیاری از مواد متفاوت‌اند.»
این کشف باعث شد گروه ترکیب بزاق انسان را با سایر جانوران مقایسه کند.
رول می‌گوید: «ما ثابت کردیم که ترکیب پروتئین‌های بزاقی به رژیم غذایی بستگی دارد. محیطی که حیوان در آن زندگی می‌کند و نوع غذایی که مصرف می‌کند، در طول زمان ترکیب بزاق او را شکل می‌دهد.»
تفاوت در میزان آنزیم آمیلاز
برای مثال، نخستی‌های غیرانسانی مقدار نسبتاً کمی از آنزیم آمیلاز (که نشاسته را به قندهای ساده‌تر تجزیه می‌کند) در بزاق خود دارند، در حالی که بزاق انسان سرشار از آن است. این تغییر زمانی رخ داد که انسان‌ها در مراحل اولیه تکامل خود به مصرف‌کنندگان نشاسته تبدیل شدند، اما میمون‌ها چنین نکردند.
پژوهشگران دریافتند که شماری از ژن‌هایی که پروتئین‌های فراوان بزاقی انسان را رمزگذاری می‌کنند، در همان خوشه ژنی قرار دارند که ژن‌های کازئین شیر نیز قرار دارند — ژن‌هایی که به نوزادان در جذب کلسیم برای رشد استخوان کمک می‌کنند، درست همان‌گونه که بزاق با معدنی‌سازی از دندان‌ها محافظت می‌کند.
رول توضیح می‌دهد: «تحول واقعی ژن‌های بزاقی مشابه ژن‌های انسانی در تبار نخستی‌ها رخ داد. این برای ما جالب بود، چون نخستی‌های غیرانسانی عادت به گزینش دارند و عمدتاً میوه و سبزی‌های گوناگون می‌خورند. ما باور داریم که تنوع پروتئین‌های بزاقی در آنها احتمالاً با توانایی تشخیص طعم‌های متفاوت یا محافظت در برابر مواد سمی گیاهان مرتبط است.»
او ادامه می‌دهد: «در شاخه‌های دیگر درخت تبارزایی نیز موارد مشابهی دیده شده است. مثلاً خفاش‌ها در رژیم غذایی‌شان بسیار متنوع‌اند: برخی میوه‌خوارند، برخی حشره‌خوار و برخی خون‌خوار. احتمالاً در بزاق آنها نیز تنوعی مشابهِ بزاق نخستی‌ها وجود دارد.»
بزاق، کلید شناخت سلامت دهان
زمینه‌ی پژوهشی دیگر می‌تواند بررسی ترکیب بزاق در میان فرهنگ‌های مختلف جهان باشد که رژیم‌های غذایی متفاوتی دارند. چنین مطالعه‌ای ممکن است به درک بهتر بزاق و نیز تفاوت استعداد ابتلا به بیماری‌های دهان در میان افراد منجر شود.
رول می‌گوید: «اگر می‌خواهید شاخص‌های زیستی قابل اعتماد برای بیماری‌ها بیابید، ابتدا باید یک خط پایه دقیق و معتبر داشته باشید. ما می‌دانیم بین افراد تفاوت‌هایی در نشانگرهای زیستی بزاق وجود دارد، اما هنوز نمی‌دانیم سطح طبیعی این مواد چیست و تا چه حد به ژنتیک، محل زندگی یا نوع رژیم غذایی ما بستگی دارد.»
او می‌افزاید: «همان‌طور که پزشکان از خون و ادرار به‌عنوان مایع‌های تشخیصی استفاده می‌کنند، دندان‌پزشکان و پژوهشگران حوزه دهان نیز باید بزاق را مایع زیستی خود بدانند؛ مایعی که می‌تواند اطلاعات زیادی از سلامت دهان در اختیار بگذارد و باید بیشتر مورد استفاده قرار گیرد.»
گوککومن نیز می‌گوید: «تکامل سریع ژن‌های مرتبط با سلامت دهان ممکن است باعث شود برخی افراد نسبت به شرایط خاصی آسیب‌پذیرتر باشند — مانند پوسیدگی دندان یا تفاوت‌های متابولیکی در شرایط محیطی خاص. از این رو، نتایج ما راه را برای مطالعات پزشکی شخصی‌سازی‌شده در حوزه سلامت دهان و بدن باز می‌کند و در نگاهی وسیع‌تر، دیدگاهی تازه درباره چگونگی ظهور و تنوع ژن‌های جدید در گونه‌های مختلف ارائه می‌دهد.»
دیدگاه تان را بنویسید