أين ذهبت الميتوكوندريا الأبوية؟

يكشف بحث جديد ما الذي يحدث بالضبط للميتوكوندريا الأبوية أثناء الإخصاب؟

إن حقيقة أن جميع الكائنات الحية ترث الميتوكوندريا - "محطات الطاقة" الخلوية - من الأم معروفة جيدًا. ولكن ما الذي يحدث بالضبط للميتوكوندريا الأبوية أثناء الإخصاب؟ والسؤال، لماذا وكيف يتم منع انتقال الميتوكوندريا من الآباء إلى أحفادهم، لا يزال لغزا، وهذا على الرغم من أنها ظاهرة تم الحفاظ عليها بشكل جيد طوال التطور، وبين جميع الأنواع.

لقد اكتشفوا ذلك مؤخرًا دكتور إيلي أرما وأعضاء مجموعته من قسم الوراثة الجزيئية فقاعات خلوية خاصة (حويصلات) تتشكل في بيض ذبابة الفاكهة، وظيفتها تدمير الميتوكوندريا الأبوية أثناء الإخصاب. الدراسة، والذي نشر في المجلة العلمية خلية متطورةقد يساهم مستقبلاً في تحسين إجراءات الإخصاب في المختبر وفهم مشاكل الخصوبة لدى الرجال.

تساعد الدراسة في تسليط الضوء على نظريتين متنافستين فيما يتعلق بتدمير الميتوكوندريا الأبوية. وفقًا للنظرية النشطة، يتم تدمير الميتوكوندريا الأبوية من خلال نظام خلوي من "الأكل الذاتي"، يُعرف باسم "الالتهام الذاتي الانتقائي". في هذه العملية، تقوم الفقاعات التي تسمى الجسيمات البلعمية الذاتية بتغليف الهياكل غير المرغوب فيها - مثل البروتينات أو العضيات الخلوية غير الطبيعية، ويتم تحطيمها. ومع ذلك، فإن الدراسات التي تدعم هذه النظرية أجريت على الديدان، التي يختلف تركيب خلاياها المنوية بشكل كبير عن خلية الحيوانات المنوية لدى الثدييات وذباب الفاكهة، وهي ممدودة وتحتوي على ذيل. في القضيب، تتركز الميتوكوندريا وتتصل ببعضها البعض لتشكل نوعًا من الأنبوب الطويل، الذي يكون متصلاً أو ملتفًا حول الهيكل العظمي للقضيب - يسمى المحور المحوري. هل يمكن لفقاعات البلعمة الذاتية أن تحيط وتكسر مثل هذا الهيكل الكبير الذي يصل طوله في ذبابة الفاكهة إلى 2 ملم؟

تعتمد النظرية السلبية بشكل أساسي على دراستين أجريتا على الفئران، وتدعي أن الميتوكوندريا الأبوية تضعف بكمية زائدة من الميتوكوندريا الأمومية. ومع ذلك، فإن هذه النظرية لا تفسر وجود بعض العلامات الجينية المرتبطة بالالتهام الذاتي في الميتوكوندريا الأبوية مباشرة بعد الإخصاب.

الدراسة الحالية، التي قادها طلاب البحث ليرون غال ويوآف فوليتي، مع الدكتور يوسي خليفة (المتدرب الأول حينها) وطالبة البحث الدكتورة ليات رافيد (آنذاك)، وجميعهم من مجموعة الدكتور أرما، ومع بمساعدة البروفيسور زيبولون إليزار من قسم الكيمياء البيولوجية في المعهد، اكتشف أن الميتوكوندريا الأبوية يتم تدميرها بالفعل في عملية نشطة. في اللحظة التي يخترق فيها الحيوان المنوي البويضة، تنجذب الحويصلات الخلوية - الموجودة بالفعل في بويضة ذبابة الفاكهة - إلى الحيوان المنوي. ثم يقومون بعد ذلك بتكسير الغشاء الخارجي لخلايا الحيوانات المنوية والسماح للميتوكوندريا بالانفصال عن الهيكل الخلوي. ثم يتم قطع أنبوب الميتوكوندريا الطويل إلى قطع صغيرة، ويتم "التهامها" وتدميرها في عملية الالتهام الذاتي الانتقائي.

وكشفت نظرة فاحصة أن هذه الحويصلات الخلوية لا تشبه تلك الخاصة بالالتهام الذاتي، بل هي نوع من الحويصلات المشاركة في مسار خلوي مختلف، ومع ذلك فهي تحتوي على علامات وراثية لآلية الالتهام الذاتي. يقول الدكتور أرما: "ما رأيناه لم يكن مسارًا كلاسيكيًا للالتهام الذاتي، نظرًا لأن الفقاعات الموجودة فيه كانت أكبر بكثير، ولم تشبه من الناحية الشكلية جسيمات البلعمة الذاتية". وتشير نتائج البحث إلى أن الفقاعات الفريدة للبيضة تشكل جزءًا من نظام جديد، يتكون من مزيج من العمليات البيولوجية المنفصلة، ​​والتي تختلف بعض الشيء عن وظيفتها الكلاسيكية المعروفة.

ويعتقد العلماء أن هذه النتائج ستكون صالحة لأي مخلوق ينتج الحيوانات المنوية، بما في ذلك البشر، وأنها قد تساعد، من بين أمور أخرى، على فهم حقيقة أن حوالي ربع عمليات التلقيح الاصطناعي الغازية فقط تؤدي إلى حمل طبيعي. هل من الممكن أن يؤدي الإجراء الطبي الغزوي إلى الإضرار بقدرة البويضة على تدمير الميتوكوندريا الأبوية؟ ويأمل الدكتور أرما وأعضاء فريقه أن تلقي المزيد من الأبحاث حول هذا الموضوع مزيدًا من الضوء على مجموعة متنوعة من الأسئلة المتعلقة بالميتوكوندريا الأبوية، حيث يكون الهدف النهائي هو فهم أفضل لعوامل الميتوكوندريا المتعلقة بخصوبة الرجال، فضلاً عن فهم الوضع الطبيعي. معدل دوران الميتوكوندريا في الخلايا – وهو موضوع يتعلق بالأمراض التنكسية العصبية مثل مرض باركنسون.