ما وراء الحمض النووي: اكتشف العلماء الميراث الذي يكسر قواعد علم الوراثة

وجد العلماء أن بعض السمات الموروثة يمكنها تجاوز القواعد التقليدية لعلم الوراثة، مما يكشف عن طبقة جديدة مفاجئة من الوراثة تتجاوز الحمض النووي.

لأكثر من قرن من الزمان، كانت قوانين الميراث التي وضعها جريجور مندل بمثابة الأساس لعلم الوراثة. لكن الأبحاث الجديدة تشير إلى أن الوراثة يمكن أن تكون أكثر تعقيدا من تسلسل الحمض النووي الذي ينتقل من الآباء إلى أطفالهم.

في دراسة ممولة فيدراليًا شملت الفئران، وجد العلماء أن بعض العلامات اللاجينية الموروثة، وهي عبارة عن تعديلات كيميائية تؤثر على نشاط الجينات دون تغيير رمز الحمض النووي الأساسي، يمكن أن تنتقل عبر الأجيال بطرق لا تتبع قواعد مندل الكلاسيكية. يقدر الباحثون أن حوالي 7% من أنماط الوراثة اللاجينية التي فحصوها تقع خارج التوقعات المندلية التقليدية.

وكشفت النتائج أيضًا عن أشكال نادرة من الوراثة لم يتم توثيقها من قبل في الثدييات، بما في ذلك مثال يحدث بشكل طبيعي للطفرة، وهي ظاهرة لوحظت سابقًا في النباتات وذباب الفاكهة.

يقول أندرو فاينبرج، دكتوراه في الطب، وأستاذ بلومبرج المتميز في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز، وكلية وايتنج للهندسة وكلية بلومبرج للصحة العامة، والقائد المشارك للبحث مع زملائه في جامعة تكساس إيه آند إم: “يمكن أن تكون الأنماط غير المندلية لوراثة الوراثة اللاجينية طريقة أسرع لاكتساب سمات متنوعة أو جديدة من التعديلات في التسلسل الجينومي نفسه، خاصة استجابة للضغوط البيئية”.

ونشرت الدراسة في علم الوراثة الطبيعة وكان مدعوما من المعاهد الوطنية للصحة والمؤسسة الوطنية للعلوم.

النظر إلى ما وراء قوانين مندل

تصف قوانين مندل كيفية وراثة إصدارات مختلفة من الجينات، المعروفة باسم الأليلات. تشرح هذه المبادئ كيفية انتقال السمات السائدة والمتنحية من جيل إلى جيل. في الثدييات، يرث النسل أليلًا واحدًا من كل والد، وتحدد الأليلات السائدة عمومًا السمات التي يتم التعبير عنها.

لقد عرف العلماء منذ زمن طويل أن بعض التأثيرات الموروثة تقع خارج تلك القواعد. أحد الأمثلة على ذلك هو البصمة الجينية، حيث يمكن للعلامات الكيميائية إسكات الجين اعتمادًا على ما إذا كان قد جاء من الأم أو الأب. في هذه الحالات، يتم التحكم في نشاط الجين من قبل الوالد الأصلي وليس من خلال ما إذا كان الأليل سائدًا أو متنحيًا.

حددت الدراسة الجديدة البصمة في خمسة جينات إضافية. والأهم من ذلك، أنها تشير إلى أن الوراثة اللاجينية غير المندلية قد تحدث في كثير من الأحيان أكثر مما تم التعرف عليه سابقًا.

لاحظ الباحثون أيضًا أنماطًا لاجينية موروثة في النسل لم يتم اكتشافها لدى أي من الوالدين، وهي نتيجة غير متوقعة تتحدى الافتراضات التقليدية حول الميراث.

تتبع التغيرات اللاجينية عبر الأجيال

ركز الفريق على مثيلة الحمض النووي، وهو تعديل جيني شائع حيث ترتبط المجموعات الكيميائية التي تحتوي على ذرات الكربون والهيدروجين بالمناطق المعززة للجينات. تساعد مناطق المروج هذه في التحكم في تشغيل الجين أو إيقاف تشغيله.

وللتحقق من كيفية وراثة المثيلة، قام العلماء بتحليل عينات الأنسجة من ثلاثة أجيال من الفئران تتراوح أعمارهم بين 4 و 6 أشهر. وشملت الدراسة 26 فأراً في الجيل الأول، و34 ذرية في الجيل الثاني، و19 فأراً في الجيل الثالث.

قام الباحثون بفحص أجزاء كبيرة من جينوم الفأر وتتبعوا كلاً من التباين الجيني و12 نمط وراثة معروف يتضمن مثيلة الحمض النووي.

تعاون فاينبرج مع المؤلفين المشاركين ديفيد ثريدجيل، دكتوراه، وأستاذ ريجنتس في جامعة تكساس إيه آند إم، وكاسبر هانسن، دكتوراه، أستاذ الإحصاء الحيوي في كلية جونز هوبكنز بلومبرج للصحة العامة. بالتعاون مع آدم دافيدوفيتش، طالب الدراسات العليا بجامعة جونز هوبكنز، طور الفريق طرقًا مختبرية وحسابية جديدة سمحت لهم بتحليل البيانات الجينومية وبيانات المثيلة في وقت واحد.

حالات الميراث المفاجئة

خلال الدراسة، حدد الباحثون 522 حالة، تمثل حوالي 7% من أنماط الوراثة اللاجينية، حيث تم وراثة المثيلة على الكروموسومات غير الجنسية بطرق لا تتوافق مع قوانين مندل.

وكان من بين تلك الأحداث 54 حدثًا وراثيًا نادرًا أو “ناشئًا” ظهر في النسل على الرغم من عدم إظهار أي من الوالدين نفس نمط المثيلة.

على سبيل المثال، عندما تم تربية فأرين يفتقران إلى المثيلة على أليل معين، لاحظ الباحثون أحيانًا ذرية تحتوي على المثيلة على كلا النسختين من ذلك الأليل.

يقول فاينبرج: “يبدو أن عملية المثيلة ظهرت من العدم”.

حدد الفريق أيضًا مثالًا طبيعيًا للطفرات في جين الثدييات المسمى Capn11، والذي يلعب دورًا في التطور الطبيعي للحيوانات المنوية من خلال التنظيم المعتمد على الكالسيوم. ترتبط الطفرات التي تؤثر على النسخة البشرية من الجين بالعقم وتشوهات الحيوانات المنوية.

يحدث التبدل عندما تؤدي عملية المثيلة المرتبطة بأليل واحد إلى حدوث مثيلة في أليل آخر. ووجد الباحثون هذا التأثير في منطقة تحتوي على عنصر وراثي متكرر معروف بحساسيته للمؤثرات البيئية.

يقول فاينبرج: “يبدو الأمر كما لو أن عملية المثيلة قد انتقلت إلى أليل آخر”.

وقد ربطت الدراسات السابقة التغيرات اللاجينية بالعوامل البيئية بما في ذلك الإجهاد والصدمات والنظام الغذائي.

الآثار المترتبة على صحة الإنسان والمرض

تشير النتائج إلى أن العلماء قد يحتاجون إلى النظر في كل من المعلومات الجينية والجينية لفهم كيفية وراثة السمات والأمراض والنتائج الصحية بشكل كامل.

يقول هانسن: “قد يقنع هذا العمل العلماء بدمج كل من علم الجينوم وعلم اللاجينوم في كثير من الأحيان من أجل فهم كامل لكيفية وراثة السمات التي تنتج المرض والحالات الصحية”.

ولإجراء الدراسة، اعتمد الباحثون على تقنية تسلسل الحمض النووي طويلة القراءة، والتي يمكنها تحليل أجزاء من الحمض النووي تتراوح من حوالي 10000 زوج قاعدي إلى أكثر من مليون زوج قاعدي في الطول. على الرغم من أنها تتطلب عمالة كثيفة أكثر من التسلسل قصير القراءة، إلا أن هذه التقنية مناسبة بشكل أفضل لتحديد الاختلافات بين الأليلات واكتشاف مواقع المثيلة الموجودة بعيدًا عن الجسم الرئيسي للجين.

ويخطط الباحثون لتوسيع نطاق عملهم ليشمل البيانات الجينومية البشرية. يمكن أن تساعد الدراسات المستقبلية العلماء على فهم أنماط الوراثة غير العادية بشكل أفضل في العائلات المتضررة من المرض وتوفر رؤية جديدة حول كيفية تأثير العوامل البيئية مثل النظام الغذائي على الميراث عبر الأجيال.

مراجع:

“الوراثة غير المندلية لأنماط مثيلة الحمض النووي في الفئران” بقلم آدم دافيدوفيتش، ودانيلا كومو، وهانج سو، وسانديب كامبهامباتي، وتشينغتشينغ جونج، وألكسندرا نارون، وراكيل تريجفادوتير، وليونارد ماكميلان، وكاسبر د. هانسن، وديفيد دبليو ثريدجيل وأندرو بي. فاينبرج، 20 مايو 2026، علم الوراثة الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41588-026-02604-z

“المثيلة الخاصة بالأليل تكشف الوراثة غير المندلية”، 21 مايو 2026، علم الوراثة الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41588-026-02603-0

من بين المؤلفين الإضافيين في الدراسة دانيلا كومو وألكسندرا نارون من جامعة تكساس إيه آند إم؛ هانغ سو وليونارد ماكميلان من جامعة نورث كارولينا في تشابل هيل؛ وسانديب كامبهامباتي، وتشينجينج جونج، وراكيل تريجفادوتير من جامعة جونز هوبكنز.

تم توفير التمويل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (DP1DK119129، R35GM149323، RM1HG008529، R01DK130333)، والمؤسسة الوطنية للعلوم، ومنحة شتلات مركز العلوم الصحية في تكساس إيه آند إم.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.