ثلاثة قوانين تملي الوراثة اللاجينية بين الأجيال - وليس من خلال التغييرات في تسلسل الحمض النووي

اكتشف مختبر البروفيسور عوديد رافافي سابقًا أن الديدان تورث لنسلها جزيئات صغيرة من نوع الحمض النووي الريبي (RNA) تحتوي على معلومات حول بيئة الوالدين، مثل الحالة الغذائية والإصابة بالفيروسات وحتى نشاط دماغ الوالدين، مما يساهم في بقاء الوالدين على قيد الحياة. أجيال المستقبل. في دراستهم الحالية، حاول البروفيسور رافافي وفريقه فهم ما إذا كانت هناك قوانين للوراثة اللاجينية للـ RNA الصغيرة عبر الأجيال أم أنها وراثة سلبية وعشوائية

كشف باحثون من جامعة تل أبيب عن ثلاثة قوانين تحدد الوراثة اللاجينية، أي الوراثة بلا مسار التغييرات في التسلسل هالحمض النووي, على مر الأجيال. البحث، والذي تم نشره في المجلة المرموقة الموبايل بقيادة البروفيسور عوديد رفافي وطالبته الدكتورة ليا خوري زافي من قسم علم الأعصاب في كلية علوم الحياة وكلية سيغول لعلم الأعصاب في جامعة تل أبيب.

معظم التجارب التي نتراكمها خلال حياتنا لن تنتقل إلى أحفادنا. لذلك على سبيل المثال، تدريبنا في صالة الألعاب الرياضية اليوم لن يجعل أطفالنا أقوى. ومع ذلك، في السنوات الأخيرة، تتحدى الدراسات التي أجريت على الديدان حول الوراثة اللاجينية مفهومنا لحدود الوراثة والتطور، وتظهر أن هناك سمات مكتسبة موروثة بالفعل. يوضح البروفيسور رافافي أن الوراثة اللاجينية للتفاعلات البيئية هي وراثة تحدث بشكل منفصل عن التغيرات في تسلسل الحمض النووي، بواسطة جزيئات موروثة أخرى. ووفقا له، في العديد من الكائنات الحية استجابة للتغير في البيئة، على سبيل المثال الإجهاد، فإن جزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة "تصمت" أو تمنع التعبير عن جينات معينة. الدراسات التي أجريت في السنوات الأخيرة بمساعدة الديدان جيم الرجلينأظهرت حيوانات نموذجية مهمة جدًا وشائعة أن جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) الصغيرة يمكن أيضًا أن تنتقل إلى الأجيال القادمة وبالتالي تنقل السمات من جيل إلى جيل.

اكتشف مختبر البروفيسور رافافي سابقًا أن الديدان تورث في نسلها جزيئات RNA صغيرة تحتوي على معلومات حول بيئة الوالدين، مثل الحالة الغذائية والعدوى الفيروسية وحتى نشاط دماغ الوالدين، مما يساهم في بقاء الأجيال القادمة. في دراستهم الحالية، حاول البروفيسور رافافي وفريقه فهم ما إذا كانت هناك قوانين للوراثة اللاجينية للـ RNA الصغيرة عبر الأجيال أم أنها وراثة سلبية وعشوائية.

وفقًا للبروفيسور رافافي، "الحيوان النموذجي المفضل لأبحاث الوراثة اللاجينية بين الأجيال هو جيم الرجلين ولأن مدة نشوء هذه الديدان هي ثلاثة أيام ونصف، فمن الممكن دراسة أجيال عديدة في وقت قصير، وكل دودة من هذه الديدان تلد مئات النسل - وهو ما يعطي قوة إحصائية. من الممكن التحكم بشكل مثالي في التعرض البيئي، وبالإضافة إلى ذلك، تقوم الدودة بتخصيب نفسها، وبالتالي يتم أيضًا تحييد الاختلافات الجينية (في الحمض النووي) بشكل كامل تقريبًا.

ويشير الدكتور خوري زافي إلى أن العديد من المختبرات لاحظت أن الوراثة اللاجينية للحمض النووي الريبوزي الصغير تستمر في معظم الديدان في المجموعة لنحو ثلاثة إلى خمسة أجيال. ووفقا لها، فقد كشف الباحثون في دراسة سابقة أجريت في مختبرهم، عن الآلية التي تتحكم في مدة الميراث، وفي الواقع أثبتوا أن هذا الميراث هو عملية خاضعة للرقابة. ومع ذلك، حتى بعد هذا التعرض، يبقى السؤال: لماذا ترث بعض الديدان الاستجابات الموروثة بطريقة قوية، في حين أن البعض الآخر لم يرث التأثير اللاجيني على الإطلاق، على الرغم من أن جميع النسل متطابق وراثيًا تقريبًا. "على الرغم من أن هذا الوراثة الجزئية كانت معروفة، إلا أن الطريقة التي يتم بها توزيع المادة اللاجينية في النسل تظل غامضة تمامًا. أردنا أن نعرف ما إذا كان هناك نمط وراثة ما يفسر ويتنبأ بمن سيرث السمات اللاجينية - وإلى متى".

لغرض التجربة استخدم الباحثون دودة معدلة وراثيا، تحمل الجين الذي ينتج بروتين الفلورسنت ويتسبب في توهج الدودة تحت ضوء الفلورسنت. قام الباحثون بتنشيط رد فعل إسكات موروث بواسطة RNAs الصغيرة ضد الجين الفلوري وفحصوا أي النسل ورث رد فعل الإسكات وتوقف عن التوهج، وأي النسل "نسي" رد فعل الوالدين وعاد للتعبير عن الجين بعد عدة أجيال. كرر الدكتور خوري زافي هذه العملية مرارا وتكرارا، في محاولة لفهم شرعية التأثير اللاجيني.

يقول البروفيسور رافافي: "لقد اختبرت ليا العشرات من سلالات الديدان وما مجموعه أكثر من 20,000 ألف دودة فردية، لكن الجزء الصعب حقًا من العمل كان فك رموز الأنماط المختلفة للميراث، وفهم ما يكمن وراءها". " في النهاية، ومع التعمق في آلية الوراثة، اكتشف الباحثون ثلاثة قوانين يمكن استخدامها لتفسير وحتى التنبؤ بمن ورث المعلومات اللاجينية:

• القانون الأول: يكون الوراثة موحدة بين الديدان التي جاءت من نفس الأم، أي من نفس النسب. تفاجأ الباحثون عندما وجدوا أن الاختلافات في الوراثة التي لوحظت حتى الآن في الدراسات السابقة كانت في الواقع "مقنعة" من خلال فحص مجموعات الديدان بدلاً من فحص الأنساب المتميزة.
• القانون الثاني: أن الميراث يختلف كثيراً بين الديدان التي تأتي من أمهات مختلفات، مع أنه من المفترض أيضاً أن تكون الأمهات من نفس الظاهر، لأن الدودة تلقح نفسها. قام الباحثون بوصف الآلية التي تنتج الفرق بين الأمهات المتطابقات وراثيا، ووجدوا أن الاختلافات بين النسل المختلف تنبع من "حالات داخلية" مختلفة تتبناها الأمهات المختلفات - ولكن المتطابقات وراثيا - بشكل عشوائي. في الواقع، إن الحالة الداخلية للأم، ودرجة نشاط آلية الميراث لدى كل فرد، هي التي تحدد مدة الميراث، وبالتالي مصير الأجيال القادمة أيضًا.
• القانون الثالث: وجد الباحثون أنه كلما زاد عدد الأجيال التي يستمر فيها الميراث اللاجيني في سلالة معينة، زادت فرصة استمرار الميراث إلى الجيل التالي أيضًا - "في نوع من الزخم بين الأجيال، مثل "قاعدة اليد الساخنة" "في كرة السلة."

وفقًا للبروفيسور رافافي، ليس من المعروف حتى الآن ما إذا كان الوراثة اللاجينية بين الأجيال موجودة أيضًا بين البشر:ونأمل أن تكون الآلية التي اكتشفناها موجودة أيضًا في كائنات حية أخرى، لكن سيتعين علينا الانتظار بصبر. ويجب أن نتذكر أن الأبحاث الجينية بدأت أيضًا مع بحث الراهب جريجور مندل عن البازلاء - واليوم نستخدم قوانين مندل للتنبؤ بما إذا كان أطفالنا سيكون لديهم شعر أملس أو مجعد.

"فكرة الصفات المكتسبة الموروثة قديمة بقدر ما هي فاضحة، حتى قبل داروين ولامارك تجادل اليونانيون حولها، وهي لا تتفق مع الوراثة الجينية حسب الحمض النووي"، يضيف البروفيسور رافافي. "لقد غيرت الديدان القواعد من خلال إظهارنا أن هناك وراثة خارج التسلسل الجيني، وراثة RNAs الصغيرة، التي يساعدها الآباء في إعداد النسل لمواجهة الصعوبات التي تعرضوا لها. ومن دراسة إلى أخرى نلقي الضوء على الآليات الجزيئية والديناميكيات الغامضة للوراثة اللاجينية، وتوفر الدراسة الحالية القواعد و"النظام في الفوضى".

للمادة العلمية

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• تم فك رموز آلية تسمح بتوارث نشاط الدماغ من جيل إلى جيل، وليس عن طريق الحمض النووي
• أضواء كاشفة: علم الوراثة اللاجينية - الوراثة ليس فقط في الجينات / دوريت السرخس
• التطور داخل التطور

وكشف الباحثون عن: ثلاثة قوانين تملي الوراثة اللاجينية بين الأجيال، وليس من خلال التغييرات في تسلسل الحمض النووي