اكتشف باحثون من جامعة برينستون أن السلوكيات المستفادة يمكن أن تُورث لأجيال متعددة حيثت تنتقل من الأم إلى الذرية عبر خلايا البيض والحيوانات المنوية.لقد تم عرض الورقة المفصلة عن هذا الاستنتاج ، من إعداد ريبيكا مور وراشيل كاليتسكي وكولين ميرفي ، في عدد 13 يونيو من مجلة Cell.
من المعروف جيدًا أن خصائص الكائن الحي يتم ترميزها في جينات تنتقل من الأم إلى ذرية من خلال البيض والحيوانات المنوية للخط الجرثومي. يتم تحديد وراثة بعض الصفات بشكل حصري ما إذا كان الفرد يتلقى الشكل السائد أو المتنحي من الجين المرتبط به من كل والد.
تتأثر السمات الوراثية الأخرى بالتركيب الوراثي وعوامل مثل التغذية أو الحرارة أو الإجهاد البيئي ، والتي يمكن أن تؤثر على مستويات التعبير عن الجينات ذات الصلة. تُعرف الميزات التي لا يرتكبها الميراث حصريًا بتسلسل الحمض النووي “اللاجيني” (البادئة “epi” تعني “أعلى”).
يمكن أن يتغير النمط الظاهري للكائن خلال حياته بسبب الآليات اللاجينية. على سبيل المثال ، في الدودة المجهرية Caenorhabditis elegans ، يدفع المجاعة أو الإجهاد الحراري الحيوانات إلى التكيف مع هذه الظروف من خلال تغيير التعبير عن جينات متعددة.
على مستوى الجينوم ، يمكن جعل هذه التغييرات دائمة من خلال تغيير مدى إحكام امتلاء الحمض النووي الذي يشفر الجين ، وبالتالي تنظيم وصوله إلى آلات نسخ الحمض النووي الريبي. بدلاً من ذلك ، يمكن للخلايا أن تشارك في آليات تدمر أو تقطع نصوص الحمض النووي الريبي المشفر للبروتين.
عندما يتم إجراء هذه التعديلات في الخلايا الجرثومية ، يمكن أن تنتقل إلى الأجيال القادمة في ظاهرة تعرف باسم الميراث الوراثي عبر الأجيال. وقد أظهرت الدراسات أن لتكيف مع الجوع والضغط الحراري يمكن أن تكون موروثة لعدة أجيال.
هل من الممكن أيضًا نقل أنماط ظاهرية أكثر تعقيدًا ، مثل التغيرات السلوكية ، بهذه الطريقة؟
قال مورفي ، أستاذ في قسم البيولوجيا الجزيئية في جامعة برينستون ومعهد لويس سيغلر: “في بيئتها الطبيعية ، تتلامس الديدان مع العديد من الأنواع البكتيرية المختلفة. بعضها مصدر غذائي مغذي ، في حين أن البعض الآخر سوف يصيبها ويقتلها”.
لعلم الجينوم التكاملي. “تنجذب الديدان مبدئيًا إلى Pseudomonas aeruginosa الممرض ، لكن عند الإصابة ، يتعلمون تجنبه. وإلا فإنهم سيموتون في غضون بضعة أيام.”
حققت مور وزملاؤها فيما إذا كانت C. elegans يمكنها أن تنقل سلوك التجنب المستخلص إلى ذريتهم. ووجدوا أنه عندما تعلمت الديدان الأم أن تتفادى P. aeruginosa ، عرفت ذريتهم أيضًا تجنب البكتيريا.
تم تجاوز الجاذبية الطبيعية للذرية إلى الزائفة على الرغم من أنها لم تصادف مسببات المرض من قبل.
ومن اللافت للنظر ، أن هذا السلوك الموروث استمر أربعة أجيال ، ولكن في الجيل الخامس تم جذب الديدان مرة أخرى إلى الزائفة.
في مفاجأة أخرى ، لاحظ الباحثون أن وراثة تجنب التعلم لم تكن عالمية لجميع البكتيريا المسببة للأمراض. على الرغم من أن الديدان الأم يمكن أن تتعلم كيفية تجنب البكتيريا المسببة للأمراض Serratia marcescens ، والتي هي أقل وفرة من الزائفة في بيئة C. elegans ، لم ينتقل هذا النفور إلى ذرية. مفتونًا ، انطلق الباحثون لاستكشاف ما يتحكم في انتقال سلوك تجنب P. aeruginosa عبر الأجيال.
أظهر المؤلفون أن الأمهات C. elegans يجب أن يصبحن في الواقع من ابتلاع P. aeruginosa من أجل نقل التهرب إلى الأجيال القادمة ؛ التعرض للروائح المنبعثة من الممرض لم يكن كافيا لإثارة للتجنب.
ومع ذلك ، فإن المسارات الحسية العصبية مهمة للتجنّب الوراثي ، لأن سلوك التجنّب لدى كل من الأمهات وذريتهم كان مرتبطًا بالتعبير المنتظم للعديد من الجينات المرتبطة بالخلايا العصبية. من بين هذه ، كانت هناك حاجة إلى التعبير المرتفع عن TGF-ig يجند داف -7 في الأمهات من أجل ذرية لوراثة النفور الممرض. ووجد مور وزملاؤها أن تعبير daf-7 في نوع معين من الخلايا العصبية الحسية ، أي الخلايا العصبية ASI ، يرتبط بقوة بسلوك تجنب موروث.
وقال ميرفي: “تتطلب عملية توريث هذا التجنب المستفاد [أيضًا] نشاط الحمض النووي الريبي الصغير الذي يُسمى بيرنا”. لقد تورطت piRNAs في مسارات وراثة جينية أخرى عبر الأجيال في C. elegans ، حيث يُعتقد أنهم يسكتون التعبير الجيني وينظمون تعبئة الحمض النووي بشكل غير مباشر.
المصدر :
المواد مقدمة من جامعة برينستون.
