ما وراء الجينات: هل تحمل المريكزات معلومات بيولوجية؟

اكتشف علماء من المعهد الفيدرالي للفنون التطبيقية في لوزان بسويسرا (EPFL) أن الهياكل الخلوية التي تسمى المريكزات يمكن أن تعمل كحاملات للمعلومات بين أجيال الخلايا. ويثير هذا الاكتشاف احتمال أن يتم نقل المعلومات البيولوجية ليس فقط داخل الجينات

اكتشف علماء من المعهد الفيدرالي للفنون التطبيقية في لوزان بسويسرا (EPFL) أن الهياكل الخلوية تسمى مركزيات (المريكزات) يمكن أن تعمل كحاملات معلومات بين أجيال الخلايا. ويثير هذا الاكتشاف احتمال أن يتم نقل المعلومات البيولوجية ليس فقط داخل الجينات. قد تحمل المريكزات معلومات ذات آثار غير مسبوقة على علم الأحياء وعلاج الأمراض.
المريكزات هي هياكل على شكل برميل توجد داخل الخلايا، وتتكون من أنواع مختلفة من البروتينات. وهي حاليًا محور العديد من الدراسات لأن الطفرات في البروتينات التي تتكون منها يمكن أن تسبب مجموعة متنوعة من الأمراض، بما في ذلك عيوب النمو وأمراض الجهاز التنفسي والعقم عند الذكور والسرطان. ونشرت النتائج في مجلة Cell Research من مجموعة Nature.
لقد أظهر علماء EPFL أن المريكزات الأصلية الموجودة في البويضة المخصبة، والتي تأتي حصريًا من الأب، تنجو من عشرات الانقسامات الخلوية في الأجنة النامية. يثير هذا الاكتشاف المهم احتمال أن تكون المريكزات أيضًا حاملة للمعلومات ذات الآثار المترتبة على علم الأحياء وعلاج الأمراض التي يتمثل دورها المعروف في انقسام الخلايا في ضمان نقل الكروموسومات بنجاح إلى الخلايا الوليدة الجديدة. ومع ذلك، فهي موجودة أيضًا في الأهداب (الرموش)، وهي الهياكل التي تشبه الرموش والتي تسمح للعديد من الخلايا في الجسم بإرسال الإشارة إلى جيرانها والخلايا الأخرى للتحرك، على سبيل المثال في صفوف من الخلايا في القصبة الهوائية.
أثناء الإخصاب، يساهم كلا الوالدين بمادة وراثية متساوية إلى حد ما، حيث تساهم بويضة الأم بمعظم العضيات في الخلية، مثل الميتوكوندريا. ومع ذلك، فإن المريكزات في الجنين الجديد تأتي بشكل رئيسي من الحيوانات المنوية للذكر، وتحمل معها كل عيب وراثي إلى خلايا الجنين الأولى.

اكتشف الباحثون في مختبر بيير غونشي في المعهد السويسري لأبحاث السرطان التجريبية التابع للمعهد التقني الفدرالي العالي بلوزان أن المريكزات يمكنها نقل المعلومات ليس فقط إلى الخلايا الأولى ولكن إلى العديد من الخلايا الجنينية النامية على مدى عدة أجيال من الخلايا. تم إجراء البحث على دودة C. elegans، والتي تستخدم على نطاق واسع كحيوان نموذجي لنمو الجنين والأمراض الوراثية البشرية. كما هو الحال في الأنواع الأخرى، بما في ذلك البشر، يتم التبرع بالمريكزات في C. elegans فقط عن طريق الخلية المنوية. أراد فريق غونشي معرفة مدى نجاح المريكزات "الأصلية" في النجاة من الانقسامات الخلوية المتكررة التي تحول البويضة المخصبة إلى جنين مكتمل النمو.

لتتبع مصير المريكزات، استخدم العلماء ديدانًا معدلة وراثيًا يمكنهم من خلالها وسم ثلاثة بروتينات مريكزية بعلامات الفلورسنت. وتم تخصيب الذكور المميزة مع إناث غير مميزة، حتى يتمكن العلماء من تتبع مكونات المريكزات التي، كما ذكرنا، تنتقل من الأب خلال مرحلة الإخصاب بشكل فريد.
وقام الباحثون بتصوير إشارات الفلورسنت في أقسام مختلفة من تطور الجنين، واكتشفوا أن البروتينات المركزية التي تبرع بها الأب استمرت خلال عشرة أجيال من الخلايا. أظهرت البيانات لأول مرة أن المريكزات مقاومة بشكل مثير للإعجاب في الجنين النامي.
والشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو الآثار المترتبة على البحث في علم الأحياء بشكل عام، عندما يظهر أن المريكزات، خلال عدة دورات خلوية، يمكن أن تكون حاملات فعالة للمعلومات غير الوراثية. إذا تم تأكيد ذلك، فقد يغير النموذج في الطريقة التي نفكر بها ونفهم بها بيولوجيا العضيات الموجودة في جميع الحيوانات حقيقية النواة طوال التطور.

وبطبيعة الحال، هذا لن يقلل من قيمة البحث الطبي. ونظرًا لعدد الأمراض المرتبطة بالسيتانيريولز، فقد يفتح هذا طريقًا جديدًا في طرق العلاج المبتكرة. وعلى وجه الخصوص، توضح الدراسة كيف يمكن للمريكزات المعيبة أن تنتقل مباشرة من الأب إلى عمق حياة الجنين. وهذا له آثار على طريقتنا في فهم الأمراض المرتبطة بالمريكز.
يقول بيير غونشي: "لطالما كان يُنظر إلى المريكزات على أنها الشيء الذي يبدأ تطور الجنين". "هنا نعرض ما قد تعنيه المريكزات بالنسبة لوراثة المعلومات، مع تأثير كبير على التطور الأولي."
سيقوم أعضاء فريقه بعد ذلك بالتحقيق فيما إذا كان البقاء الاستثنائي للمريكزات يمتد إلى أنظمة أخرى، بما في ذلك الخلايا البشرية.

للإعلان عن معهد البوليتكنيك في لوزان