یک قرن پس از مأموریت تاریخی انتقال سرم دیفتری به شهر نوم در آلاسکا، دانشمندان ژنوم سگ قهرمان، بالتو، را خوانده‌اند تا بفهمند چه چیزی او را تا این اندازه مقاوم و استثنایی کرده بود.
مطالعه‌ای برای کشف استقامت ژنتیکی
این پژوهش با مقایسه ژنتیکی بالتو با صدها سگ امروزی و ۲۴۰ پستاندار دیگر انجام شد تا ویژگی‌هایی مانند استقامت و سلامت را شناسایی کند. نتایج نشان داد که بالتو نسبت به بسیاری از سگ‌های نژاد خالص امروزی، تغییرات ژنتیکی مضر کمتری داشت و برخلاف افسانه‌های رایج، هیچ رگه‌ای از گرگ در تبار او دیده نشد.
چرا بالتو هنوز اهمیت دارد
این پژوهش به سرپرستی «کاترین ل. مون» از دانشگاه کالیفرنیا، سانتاکروز (UCSC) انجام شد. او و همکارانش با استفاده از بقایای نگهداری‌شده بالتو در موزه تاریخ طبیعی کلیولند، سرنخ‌های ژنتیکی جدیدی را از حیوانی که در سال ۱۹۳۳ درگذشت بازیابی کردند.
در زمستان ۱۹۲۵، گروهی از سورتمه‌ران‌ها سرم ضد دیفتری را برای جلوگیری از شیوع بیماری در نوم حمل کردند. بالتو رهبری آخرین مرحله این مسیر سخت را بر عهده داشت و تبدیل به نمادی از شجاعت و پایداری شد.
بالتو همچنان الهام‌بخش دانشمندان است؛ چرا که بدن حفظ‌شده‌اش هنوز می‌تواند به علم امروز بیاموزد.
خواندن ژنوم بالتو؛ پلی بین گذشته و آینده
در این پژوهش، ژنوم کامل بالتو توالی‌یابی شد و نتایج با صدها سگ امروزی مقایسه گردید. تحلیل‌ها نشان داد که بالتو از نظر ژنتیکی بیشترین شباهت را به سگ‌های سورتمه‌کش آلاسکایی و هاسکی‌های سیبری دارد و هیچ نشانه‌ای از تبار گرگ در او دیده نمی‌شود.
دانشمندان با استفاده از پایگاه داده «Zoonomia» که ژنوم ۲۴۰ پستاندار را هم‌تراز می‌کند، بخش‌هایی از DNA را که برای سلامت و عملکرد حیاتی هستند شناسایی کردند. مون گفت: «شهرت بالتو و حفظ شدن بدنش، این فرصت استثنایی را برای ما فراهم کرد تا ۱۰۰ سال بعد ببینیم سگ‌های کاری آن زمان از نظر ژنتیکی چه ویژگی‌هایی داشتند.»
سلامت، تنوع ژنتیکی و اصلاح‌نژاد
نتایج نشان داد که بالتو و سگ‌های کاری مدرن دارای میزان کمتری از جهش‌های مضر در ژن‌های کُدکننده پروتئین هستند. به‌ویژه نوعی از جهش‌ها به نام missense variants که می‌تواند عملکرد پروتئین‌ها را مختل کند، در آن‌ها کمتر دیده شد.
همچنین، بالتو از نظر ژنتیکی تنوع بیشتری نسبت به بسیاری از نژادهای امروزی داشت. بررسی «دنباله‌های هموزیگوس کوتاه‌تر» (که نشانگر عدم درون‌زایی است) تأیید می‌کند که او از جمعیتی با سلامت ژنتیکی بالاتر بوده است.
- سگ‌هایی که برای عملکرد انتخاب می‌شوند، تمایل دارند از جهش‌های مضر دور بمانند.
- در مقابل، تمرکز بیش از حد بر ظاهر ممکن است موجب ماندگاری جهش‌های پرخطر شود.
داده‌های ژنتیکی نشان دادند که بالتو سگی کوچک، سریع، با پوشش دولایه و رنگ تیره بوده است. تصاویر تاریخی و نمونه تاکسیدرمی‌شده او نیز این ویژگی‌ها را تأیید می‌کنند.
تغذیه و سازگاری با محیط سرد
پژوهش‌های پیشین نشان داده‌اند که افزایش نسخه‌های ژن AMY2B (که آنزیم تجزیه نشاسته تولید می‌کند) باعث هضم بهتر مواد نشاسته‌ای در سگ‌ها می‌شود. بیشتر سگ‌های امروزی چندین نسخه از این ژن دارند.
بالتو نسخه‌های کمتری از این ژن نسبت به سگ‌های مدرن داشت، اما همچنان از گرگ‌ها و سگ‌های سورتمه‌کش گرینلند از نظر توانایی هضم نشاسته قوی‌تر بود. همچنین ژن MGAM در او فرم منحصربه‌فردی داشت که با رژیم غذایی ترکیبی از گوشت و نشاسته سازگار بود.
مجموع این یافته‌ها نشان می‌دهد که متابولیسم بالتو برای کار سخت در سرمای آلاسکا تنظیم شده بود؛ او نه شکارچی آشپزخانه، بلکه بازمانده‌ای از شرایط خشن قطبی بود.
تغییرات ژنتیکی خاص بالتو
پژوهشگران برای سنجش اهمیت هر بخش از DNA، از شاخص «محدودیت تکاملی» استفاده کردند؛ یعنی بررسی بخش‌هایی از ژنوم که طی زمان کمتر تغییر کرده‌اند. نتایج نشان داد که تغییرات ژنتیکی بالتو در ژن‌های مربوط به رشد بافت‌ها، از جمله استخوان و پوست، متمرکز بوده است.
با کمک یادگیری ماشین و داده‌های مربوط به ژنتیک قد سگ‌ها، قد بالتو پیش‌بینی شد و در محدوده قد هاسکی‌های امروزی قرار گرفت؛ نتیجه‌ای که با شواهد تاریخی مطابقت دارد.
پیامی برای پرورش‌دهندگان امروز
این مطالعه نشان می‌دهد که تنوع ژنتیکی بالا و انتخاب بر اساس عملکرد می‌تواند منجر به سلامت بهتر و کاهش خطر جهش‌های مضر شود. درسی که امروزه برای پرورش‌دهندگان سگ ارزش فراوانی دارد.
آینده ژنومیک تطبیقی
این پژوهش نشان داد که حتی نمونه‌های موزه‌ای می‌توانند نقش کلیدی در پژوهش‌های علمی ایفا کنند. با وجود گذشت یک قرن، استخراج DNA دقیق از پوست حفظ‌شده ممکن شده است. پروژه‌هایی مانند Zoonomia پایه‌ای ارزشمند برای درک تکامل ژن‌ها در گونه‌های مختلف فراهم می‌کنند.
این دستاوردها راه را برای مطالعات مشابه روی حیوانات تاریخی دیگر باز می‌کند و به ما کمک می‌کند بفهمیم چگونه نیازهای کاری و استانداردهای نژادی بر شکل‌گیری ژنوم سگ‌های امروزی اثر گذاشته‌اند.
میراث علمی بالتو
امروز، بینش‌های به‌دست‌آمده از یک سگ سورتمه‌کش قهرمان، به گفت‌وگوهایی تازه درباره سلامت سگ‌ها و آموزش ژنتیک در مدارس دامن زده است. مقاله کامل این پژوهش در مجله Science منتشر شده است.
جمع‌بندی
تحلیل ژنوم بالتو نه تنها پرده از راز مقاومت او برداشت، بلکه به ما آموخت که عملکرد، تنوع ژنتیکی و انتخاب طبیعی می‌توانند سلامت حیوانات را حفظ کنند. بالتو نمادی از پیوند میان علم و تاریخ است؛ پلی بین گذشته و آینده.
