• mostafa

الوراثة البشرية

تم التحديث: سبتمبر 8



علم الوراثة البشرية ، دراسة وراثة الخصائص من قبل الأطفال من الآباء. الميراث في البشر لا يختلف بأي شكل أساسي عن ذلك في الكائنات الحية الأخرى.


تحتل دراسة الوراثة البشرية مكانة مركزية في علم الوراثة. ينبع الكثير من هذا الاهتمام من الرغبة الأساسية في معرفة من هم البشر ولماذا هم. على مستوى أكثر عملية ، فإن فهم الوراثة البشرية له أهمية حاسمة في التنبؤ والتشخيص وعلاج الأمراض التي تحتوي على مكون وراثي. أدى السعي لتحديد الأساس الجيني لصحة الإنسان إلى ظهور مجال علم الوراثة الطبية. بشكل عام ، أعطى الطب التركيز والغرض لعلم الوراثة البشرية ، لذلك غالباً ما تعتبر مصطلحات علم الوراثة الطبية وعلم الوراثة البشرية مترادفة.


الكروموسومات البشرية


بدأ عصر جديد في علم الوراثة الخلوية ، مجال التحقيق المعني بدراسات الكروموسومات ، في عام 1956 باكتشاف جو هين تجيو وألبرت ليفان أن الخلايا الجسدية البشرية تحتوي على 23 زوجًا من الكروموسومات. منذ ذلك الوقت ، تقدم المجال بسرعة مذهلة وأثبت أن انحرافات الكروموسومات البشرية هي من الأسباب الرئيسية لوفيات الجنين والأمراض البشرية المأساوية ، والتي يصاحب الكثير منها إعاقة ذهنية. نظرًا لأنه يمكن تحديد الكروموسومات فقط خلال الانقسام الفتيلي ، فمن الضروري فحص المواد التي يوجد بها العديد من الخلايا المقسمة. يمكن تحقيق ذلك عادة عن طريق زراعة الخلايا من الدم أو الجلد ، حيث أن خلايا النخاع العظمي فقط (التي لا يتم أخذ عينات منها بسهولة إلا أثناء الإصابة بمرض النخاع العظمي الخطير مثل اللوكيميا) لديها انزلاقات كافية في غياب الثقافة الاصطناعية. بعد النمو ، يتم تثبيت الخلايا على شرائح ثم تلطخ بمجموعة متنوعة من البقع الخاصة بالحمض النووي التي تسمح بتحديد وتحديد الكروموسومات. حدد نظام دنفر لتصنيف الكروموسومات ، الذي تم إنشاؤه في عام 1959 ، الكروموسومات بطولها وموقع الوسطيات. ومنذ ذلك الحين ، تم تحسين الطريقة باستخدام تقنيات تلطيخ خاصة تضفي نطاقات خفيفة وداكنة فريدة على كل كروموسوم. تسمح هذه النطاقات بتحديد مناطق الكروموسومات المكررة أو المفقودة أو المنقولة إلى الكروموسومات الأخرى.


تم إنتاج صور مجهرية توضح الأنماط الكاريبية (أي المظهر الجسدي للكروموسوم) للذكر والأنثى. في صورة مجهرية نموذجية ، يتم ترتيب 46 كروموسومًا بشريًا (العدد الثنائي) في أزواج متماثلة ، يتكون كل منها من عضو مشتق من الأم وعضو مشتق من الأب. جميع الكروموسومات مرقمة باستثناء الكروموسومات X و Y ، وهي الكروموسومات الجنسية. لدى البشر ، كما هو الحال في جميع الثدييات ، الأنثى الطبيعية لديها كروموسوم X والذكر الطبيعي لديه كروموسوم X واحد وكروموسوم Y واحد. وبالتالي فإن الأنثى هي الجنس المثلي ، حيث أن جميع أمشاجها عادة ما يكون لها كروموسوم X واحد. الذكر غير متجانس ، لأنه ينتج نوعين من الأمشاج - أحدهما يحتوي على كروموسوم X والآخر يحتوي على كروموسوم Y. هناك أدلة جيدة على أن كروموسوم Y لدى البشر ، على عكس ذلك الموجود في ذبابة الفاكهة ، ضروري (ولكن ليس كافيًا) للذكور.


التسميد وتحديد الجنس والتمايز


ينشأ الفرد البشري من خلال اتحاد خليتين ، بويضة من الأم وحيوان من الأب. بالكاد تكون خلايا البويضات البشرية مرئية للعين المجردة. يتم التخلص منها ، عادة في وقت واحد ، من المبيض إلى القنوات (قناة فالوب) ، والتي تمر من خلالها إلى الرحم. يحدث الإخصاب ، وهو تغلغل البويضة بواسطة الحيوانات المنوية ، في القنوات البيضية. هذا هو الحدث الرئيسي للتكاثر الجنسي ويحدد الدستور الجيني للفرد الجديد.


تحديد الجنس البشري هو عملية وراثية تعتمد بشكل أساسي على وجود الكروموسوم Y في البويضة الملقحة. هذا الكروموسوم يحفز التغيير في الغدد التناسلية غير المتمايزة إلى الذكور (الخصية). يتوسط عمل الغدد التناسلية للكروموسوم Y بواسطة جين يقع بالقرب من سنترومير. يرمز هذا الجين إلى إنتاج جزيء سطح الخلية يسمى مستضد H-Y. يتم التحكم في زيادة تطوير الهياكل التشريحية ، الداخلية والخارجية ، المرتبطة بالذكور عن طريق الهرمونات التي تنتجها الخصية. يمكن التفكير في جنس الفرد في ثلاثة سياقات مختلفة: الجنس الكروموسومي ، والجنس التناسلي ، والجنس التشريحي. تؤدي التناقضات بين هذه ، وخاصة الأخيرين ، إلى تطور الأفراد الذين لديهم جنس غامض ، غالبًا ما يسمى خنثى. المثلية الجنسية لا علاقة لها بعوامل تحديد الجنس المذكورة أعلاه. من المثير للاهتمام أنه في غياب الغدد التناسلية للذكور (الخصية) يكون التشريح الجنسي الداخلي والخارجي دائمًا أنثى ، حتى في غياب مبيض الأنثى. بالطبع ، لن تكون الأنثى بدون مبايض .


ولن تعاني من أي من التغييرات النمائية الأنثوية المرتبطة عادة بالبلوغ. غالبًا ما تكون مثل هذه الأنثى مصابة بمتلازمة تورنر.

إذا تم إنتاج الحيوانات المنوية المحتوية على X و Y بأعداد متساوية ، فوفقًا لفرصة بسيطة ، يتوقع المرء أن تكون نسبة الجنس عند الحمل (الإخصاب) نصف الأولاد ونصف البنات ، أو 1: 1. الملاحظة المباشرة لنسب الجنس بين إن البويضات البشرية المخصبة حديثًا ليست ممكنة بعد ، وعادةً ما يتم جمع بيانات النسبة بين الجنسين في وقت الولادة. في جميع السكان حديثي الولادة تقريبًا ، هناك زيادة طفيفة في الذكور ؛ يولد حوالي 106 فتيان لكل 100 فتاة. على مدى الحياة ، هناك معدل وفيات أعلى للذكور ؛ هذا يغير ببطء نسبة الجنس حتى ، بعد سن حوالي 50 سنة ، هناك فائض من الإناث. تشير الدراسات إلى أن الأجنة الذكرية تعاني من درجة أكبر نسبيًا من وفيات ما قبل الولادة ، لذلك من المتوقع أن تكون نسبة الجنس عند الحمل لصالح الذكور حتى أكثر من نسبة 106: 100 التي لوحظت عند الولادة. لم يتم وضع تفسيرات حازمة للزيادة الظاهرة في تصورات الذكور ؛ من الممكن أن تعيش الحيوانات المنوية المحتوية على Y بشكل أفضل داخل الجهاز التناسلي الأنثوي ، أو قد تكون أكثر نجاحًا في الوصول إلى البويضة لتخصيبها. على أي حال ، فإن الاختلافات بين الجنسين صغيرة ، ولا يزال التوقع الإحصائي لصبي (أو فتاة) في أي ولادة واحدة قريبًا من واحد من اثنين.


خلال فترة الحمل - فترة التسعة أشهر بين الإخصاب وولادة الرضيع - تحدث سلسلة ملحوظة من التغيرات النمائية. من خلال عملية الانقسام الفتيلي ، يتغير إجمالي عدد الخلايا من 1 (البويضة الملقحة) إلى حوالي 2 × 1011. بالإضافة إلى ذلك ، تتمايز هذه الخلايا إلى مئات الأنواع المختلفة بوظائف محددة (خلايا الكبد والخلايا العصبية وخلايا العضلات ، إلخ. .). تحقق العديد من العمليات التنظيمية ، الخاضعة للرقابة الجينية والبيئية ، هذا التمايز. لا يزال توضيح التوقيت الرائع لهذه العمليات أحد التحديات الكبرى لعلم الأحياء البشري.


علم الوراثة المناعي


المناعة هي قدرة الفرد على التعرف على الجزيئات "الذاتية" التي يتكون منها الجسم وتمييزها عن الجزيئات "غير الذاتية" مثل تلك الموجودة في الكائنات الحية الدقيقة المعدية والسموم. هذه العملية لها مكون وراثي بارز. ازدادت المعرفة بالأساس الوراثي والجزيئي لجهاز المناعة في الثدي بالتوازي مع التقدم المتفجر المحرز في الخلايا الجسدية وعلم الوراثة الجزيئي.


هناك مكونان رئيسيان لجهاز المناعة ، ينشأ كلاهما من نفس الخلايا "الجذعية". يوفر مكون الجراب الخلايا الليمفاوية B ، وهي فئة من خلايا الدم البيضاء التي ، عندما يتم تحفيزها بشكل مناسب ، تتمايز إلى خلايا البلازما. تنتج هذه الخلايا الأخيرة بروتينات قابلة للذوبان في الدم تسمى الأجسام المضادة أو الغلوبولين المناعي. يتم إنتاج الأجسام المضادة استجابة لمواد تسمى المستضدات ، ومعظمها من البروتينات الأجنبية أو السكريات. يمكن لجزيء الجسم المضاد التعرف على مستضد معين ، والدمج معه ، وبدء تدميره. يتم تحقيق ما يسمى بالمناعة الخلطية من خلال سلسلة معقدة من التفاعلات مع الجزيئات والخلايا الأخرى. يتم التوسط في بعض هذه التفاعلات من قبل مجموعة أخرى من الخلايا الليمفاوية ، الخلايا الليمفاوية T ، المشتقة من الغدة الصعترية. بمجرد تعرض الخلية الليمفاوية B لمستضد معين ، فإنها "تتذكر" الاتصال بحيث يتسبب التعرض المستقبلي في تفاعل مناعي معجل ومكبر. هذا مظهر من مظاهر ما يسمى الذاكرة المناعية.


يتركز مكون الغدة الصعترية في الجهاز المناعي على الخلايا الليمفاوية التائية المستمدة من الغدة الصعترية. بالإضافة إلى تنظيم الخلايا البائية في إنتاج المناعة الخلطية ، تهاجم الخلايا التائية أيضًا الخلايا التي تظهر مستضدات أجنبية. هذه العملية ، التي تسمى المناعة الخلوية ، لها أهمية كبيرة في حماية الجسم من مجموعة متنوعة من الفيروسات وكذلك الخلايا السرطانية. المناعة الخلوية هي أيضًا السبب الرئيسي لرفض زرع الأعضاء. توفر الخلايا اللمفاوية التائية شبكة معقدة تتكون من سلسلة من الخلايا المساعدة (وهي خاصة بالمستضد) وخلايا مكبر الصوت والخلايا الكابتة والخلايا السامة للخلايا ، وكلها مهمة في تنظيم المناعة.


علم الوراثة لتكوين الأجسام المضادة


كانت إحدى المشاكل الرئيسية في فهم علم الوراثة للجهاز المناعي في تفسير التنظيم الجيني لإنتاج الأجسام المضادة. لقد أثبت علماء المناعة أن النظام يمكن أن ينتج أكثر من مليون جسم مضاد محدد ، كل منها يناظر مستضد معين. سيكون من الصعب تصور أن كل جسم مضاد مشفر بواسطة جين منفصل ؛ سيتطلب مثل هذا الترتيب حصة غير متناسبة من الجينوم البشري بأكمله. لقد ألقى تحليل الحمض النووي المؤتلف الضوء على الآليات التي يمكن لعدد محدود من جينات الغلوبولين المناعي أن يشفر هذا العدد الهائل من الأجسام المضادة.


يتكون كل جزيء من الأجسام المضادة من عدة سلاسل مختلفة من عديد الببتيد - السلاسل الخفيفة (L) والسلاسل الثقيلة الأطول (H). هذا الأخير يحدد أي من الفئات الخمسة المختلفة (IgM أو IgG أو IgA أو IgD أو IgE) ينتمي الغلوبولين المناعي. كلا السلاسل L و H فريدة بين البروتينات من حيث أنها تحتوي على أجزاء ثابتة ومتغيرة. الأجزاء الثابتة لها تسلسل حمض أميني متطابق نسبيًا في أي جسم مضاد معين. من ناحية أخرى ، تحتوي الأجزاء المتغيرة على تسلسلات مختلفة من الأحماض الأمينية في كل جزيء جسم مضاد. إن الأجزاء المتغيرة هي التي تحدد خصوصية الجسم المضاد.


كشفت دراسات الحمض النووي المؤتلف لجينات الجلوبيولين المناعي في الفئران أن جينات السلسلة الخفيفة يتم ترميزها في أربعة أجزاء منفصلة في الحمض النووي للخط الجرثومي: جزء رئيسي (L) ، مقطع متغير (V) ، جزء متصل (J) ، و قطعة ثابتة (C). يتم فصل هذه الأجزاء على نطاق واسع في الحمض النووي للخلية الجنينية ، ولكن في الخلايا الليمفاوية B الناضجة توجد في القرب النسبي (وإن كانت مفصولة بواسطة إنترونات). يحتوي الفأر على أكثر من 200 جين متغير في المنطقة الخفيفة ذات السلسلة المتغيرة ، سيتم دمج واحد منها فقط في التسلسل القريب الذي يرمز إلى إنتاج الأجسام المضادة في خلية ليمفاوية ب معينة. يتم تعزيز تنوع الأجسام المضادة بشكل كبير من خلال هذا النظام ، حيث يعيد ترتيب مقاطع V و J ويصنف بشكل عشوائي في كل خلية سلائف B-lymphocyte. إن الآليات التي تتم من خلالها إعادة ترتيب الحمض النووي غير واضحة ، ولكن لا شك في أن عمليات نقل الترددات متورطة. تحدث عمليات اندماج مماثلة في الجينات التي ترمز للسلاسل الثقيلة ؛ علاوة على ذلك ، يمكن لكل من جينات السلسلة الخفيفة والسلسلة الثقيلة أن تخضع لطفرات جسدية لإنشاء تسلسلات جديدة لترميز الأجسام المضادة. يتيح التأثير الصافي لهذه العمليات التوافقية والتطفرية ترميز الملايين من جزيئات الأجسام المضادة المحددة من عدد محدود من الجينات. ومع ذلك ، يجب التأكيد على أن كل خلية ليمفاوية ب يمكنها إنتاج جسم مضاد واحد فقط. إن مجموعة الخلايا الليمفاوية B ككل هي التي تنتج مجموعة هائلة من الأجسام المضادة في البشر والثدييات الأخرى.


جعلت أورام خلايا البلازما (الورم النقوي) من الممكن دراسة الأجسام المضادة الفردية ، لأن هذه الأورام ، التي هي أحفاد خلية بلازما واحدة ، تنتج جسمًا مضادًا واحدًا بكثرة. طريقة أخرى للحصول على كميات كبيرة من الأجسام المضادة المحددة هي دمج الخلايا الليمفاوية B مع خلية سرطانية تنمو بسرعة. تتكاثر الخلية الهجينة الناتجة ، المعروفة باسم الورم الهجين ، بسرعة في الثقافة. بما أن الأجسام المضادة التي يتم الحصول عليها من الأورام الهجينة تنتجها استنساخ مشتق من خلية ليمفاوية واحدة ، فإنها تسمى الأجسام المضادة أحادية النسيلة.


جينات المناعة الخلوية


كما قيل ، يتم التوسط في المناعة الخلوية بواسطة الخلايا اللمفاوية التائية التي يمكنها التعرف على خلايا الجسم المصابة ، والخلايا السرطانية ، وخلايا زرع أجنبي. يتم التحكم في التفاعلات المناعية الخلوية من خلال مجموعة مرتبطة من الجينات ، تُعرف باسم مجمع التوافق النسيجي الرئيسي (MHC). ترمز هذه الجينات إلى مستضدات التوافق النسيجي الرئيسية ، والتي توجد على سطح جميع الخلايا الجسدية المنواة تقريبًا. تم اكتشاف مستضدات التوافق النسيجي الرئيسية لأول مرة على الكريات البيض (خلايا الدم البيضاء) ، وبالتالي يشار إليها عادةً باسم مستضدات HLA (مجموعة الكريات البيضاء البشرية


أ) .أدى ظهور زرع الأعضاء البشرية في الخمسينات من القرن العشرين إلى مسألة توافق الأنسجة بين المتبرع والمتلقي ذات الأهمية الحيوية ، وفي هذا السياق تم توضيح مستضدات HLA و MHC. وجد المحققون أن MHC موجود على الذراع القصيرة للكروموسوم 6 ، في أربعة مواقع مرتبطة ارتباطًا وثيقًا باسم HLA-A و HLA-B و HLA-C و HLA-D. كل موضع متعدد الأشكال للغاية ؛ أي ، يتم تمثيل كل منها بعدد كبير من الأليلات داخل مجموعة الجينات البشرية. يتم التعبير عن هذه الأليلات ، مثل تلك الموجودة في نظام فصيلة الدم ABO ، بطريقة مشفرة. بسبب العدد الكبير من الأليلات في كل موضع HLA ، هناك احتمال ضعيف للغاية لأي شخصين (بخلاف الأشقاء) لديهم أنماط وراثية متطابقة لـ HLA. (بما أن الشخص يرث كروموسوم 6 واحدًا من كل من الوالدين ، فإن احتمال أن يتلقى الأشقاء 25 كروموسومًا من الأب والأم 6 وبالتالي يكونون HLA متطابقين.


على الرغم من أن مستضدات HLA مسؤولة إلى حد كبير عن رفض عمليات زرع الأعضاء ، فمن الواضح أن MHC لم يتطور لمنع نقل الأعضاء من شخص إلى آخر. في الواقع ، تشير المعلومات التي تم الحصول عليها من معقد التوافق النسيجي في الفأر (الذي يشبه إلى حد كبير في تنظيمه الجيني إلى تنظيم الإنسان) إلى أن الوظيفة الأساسية لمستضدات HLA هي تنظيم عدد الخلايا القاتلة التائية السامة للخلايا ، والتي لها القدرة على تدمير الخلايا المصابة بالفيروس والخلايا السرطانية.


وراثة دم الإنسان


يُعرف المزيد عن علم وراثة الدم أكثر من أي نسيج بشري آخر. أحد أسباب ذلك هو أنه يمكن تأمين عينات الدم بسهولة وإخضاعها للتحليل الكيميائي الحيوي دون ضرر أو انزعاج كبير للشخص الذي يتم اختباره. ربما يكون السبب الأكثر إقناعاً هو أن العديد من الخصائص الكيميائية لدم الإنسان تظهر أنماطاً بسيطة نسبياً من الميراث.


فصائل الدم


قد تكون بعض المواد الكيميائية داخل خلايا الدم الحمراء (مثل مواد ABO و MN المذكورة أعلاه) بمثابة مستضدات. عندما يتم إدخال الخلايا التي تحتوي على مستضدات معينة في جسم حيوان تجريبي مثل الأرنب ، يستجيب الحيوان من خلال إنتاج أجسام مضادة في دمه.


بالإضافة إلى أنظمة ABO و MN ، حدد علماء الوراثة حوالي 14 نظامًا جينيًا من نوع الدم مرتبطًا بمواقع الكروموسومات الأخرى. أشهرها هو نظام Rh. تعتبر مستضدات Rh ذات أهمية خاصة في الطب البشري. الغريب ، ومع ذلك ، تم اكتشاف وجودها في القرود. عندما يتم حقن الدم من قرد الريسوس (وبالتالي تسمية Rh) في الأرانب ، تنتج الأرانب ما يسمى بالأجسام المضادة لـ Rh التي سوف تتكتل ليس فقط خلايا الدم الحمراء للقرد ولكن خلايا نسبة كبيرة من البشر أيضًا. بعض الناس (الأفراد السلبيون Rh) يفتقرون إلى المستضد Rh ؛ وتختلف نسبة هؤلاء الأشخاص من مجتمع بشري إلى آخر. بالنسبة للبيانات المتعلقة بنظام ABO ، فإن الدليل على جينات Rh يشير إلى أن موضع كروموسوم واحد فقط (يسمى r) هو موجود وأنه يقع على الكروموسوم 1. على الأقل 35 الأليلات Rh معروفة لموقع r ؛ في الأساس حالة Rh السلبية هي متنحية.


قد تنشأ مشكلة طبية عندما تحمل المرأة المصابة بـ Rh سالبة جنينًا مصابًا بـ Rh. قد لا يجد الطفل الأول صعوبة في ذلك ، لكن حالات الحمل المماثلة في وقت لاحق قد تؤدي إلى إصابة الأطفال حديثي الولادة بفقر الدم الوخيم. يبدو أن التعرض لخلايا الدم الحمراء للجنين الأول الإيجابي Rh هو تحصين الأم سلبية Rh ، أي أنها تطور أجسامًا مضادة قد تسبب تلفًا دماغيًا (أحيانًا مميتًا) في أي جنين لاحق. ينشأ الضرر من ندرة الأكسجين الذي يصل إلى دماغ الجنين بسبب التدمير الشديد لخلايا الدم الحمراء. تتوفر تدابير لتجنب الآثار الشديدة لعدم توافق Rh عن طريق عمليات نقل الجنين داخل الرحم ؛ ومع ذلك ، فإن الاستشارة الوراثية قبل الحمل مفيدة حتى يمكن للأم أن تتلقى الجلوبيولين المناعي الريح مباشرة بعد حملها الأول وأي حالات لاحقة تتضمن جنينًا إيجابيًا Rh. يدمر هذا الجلوبيولين المناعي خلايا الدم الحمراء الجنينية بشكل فعال قبل تحفيز جهاز المناعة لدى الأم. وهكذا تتجنب الأم التحصين بنشاط ضد مستضد Rh ولن تنتج أجسامًا مضادة يمكنها مهاجمة خلايا الدم الحمراء لجنين إيجابي Rh مستقبلي


بروتينات المصل


يحتوي المصل البشري ، وهو الجزء السائل من الدم الذي يبقى بعد التجلط ، على بروتينات مختلفة ثبت أنها تحت السيطرة الجينية. ازدهرت دراسة التأثيرات الوراثية منذ تطوير طرق دقيقة لفصل وتحديد بروتينات المصل. هذه تتحرك بمعدلات مختلفة تحت زخم المجال الكهربائي (الرحلان الكهربائي) ، كما تفعل البروتينات من العديد من المصادر الأخرى (مثل العضلات أو الأعصاب). نظرًا لأن تكوين البروتين يتم تحديده من خلال بنية الجين المقابل له ، فإن الدراسات البيوكيميائية القائمة على الرحلان الكهربائي تسمح بإجراء دراسة مباشرة لمواد الأنسجة التي ليست سوى خطوة استقلابية أو اثنتين بعيدًا عن الجينات نفسها.


كشفت الدراسات الكهربي أن ما لا يقل عن ثلث بروتينات مصل الإنسان تحدث بأشكال مختلفة. العديد من بروتينات المصل متعددة الأشكال ، وتحدث كمتغيرين أو أكثر بتردد لا يقل عن 1 في المائة لكل مجموعة من السكان. تم استخدام أنماط متغيرات بروتين مصل متعدد الأشكال لتحديد ما إذا كان التوائم متطابقين (كما هو الحال في تقييم التوافق لزراعة الأعضاء) أو ما إذا كان شخصان مرتبطان (كما هو الحال في حل دعاوى الأبوة). لا يُعرف بشكل عام ما إذا كانت الأشكال المختلفة لها ميزة انتقائية.


تم تركيز الكثير من الاهتمام في علم الوراثة للمواد في الدم على بروتينات المصل التي تسمى haptoglobins و transrins (التي تنقل الحديد) و globulins غاما (التي يُعرف عدد منها بالتحصين ضد الأمراض المعدية). يبدو أن هابتوغلوبين يرتبط بأليلين شائعين في موضع كروموسوم واحد ؛ يبدو أن وضع وراثة الاثنين الآخرين أكثر تعقيدًا ، حيث تم وصف حوالي 18 نوعًا من الترانسفيرين. مثل جينات مستضد خلايا الدم ، يتم توزيع جينات بروتين المصل في جميع أنحاء العالم بين السكان بطريقة تسمح باستخدامها في تتبع أصل وهجرة مجموعات مختلفة من الناس.


الهيموغلوبين


تم التعرف على مئات متغيرات الهيموغلوبين عن طريق الرحلان الكهربائي ، ولكن القليل نسبيًا ما يكفي لتكرار ما يسمى تعدد الأشكال. من تعدد الأشكال ، تنتج الأليلات للهيموغلوبين المنجلية والخلايا الدموية مرضًا خطيرًا في الزيجوت المتماثل ، في حين أن البعض الآخر (الهيموغلوبين C و D و E) لا يفعلون. يمنح تعدد أشكال الخلايا المنجلية ميزة انتقائية على الكائنات المتغايرة التي تعيش في بيئة ملاريا ؛ يوفر تعدد أشكال الثلاسيميا ميزة مماثلة.


تأثير البيئة


كما ذكرنا سابقًا في هذه المقالة ، يحدث التعبير الجيني فقط بعد التعديل بواسطة البيئة. من الأمثلة الجيدة على ذلك المرض الوراثي المتنحي المسمى الجالاكتوز في الدم ، والذي يكون فيه الإنزيم الضروري لاستقلاب الجالاكتوز - أحد مكونات سكر الحليب - معيبًا. المصدر الوحيد للجلاكتوز في النظام الغذائي للرضيع هو الحليب ، وهو في هذه الحالة سام. علاج هذا المرض الأكثر خطورة في حديثي الولادة هو إزالة جميع أشكال الحليب الطبيعية من النظام الغذائي (التلاعب البيئي) واستبدال الحليب الاصطناعي الذي يفتقر إلى الجالاكتوز. سيتطور الرضيع بشكل طبيعي ولكنه لن يكون قادرًا على تحمل الأطعمة التي تحتوي على اللاكتوز. إذا لم يكن الحليب جزءًا رئيسيًا من النظام الغذائي للرضيع ، فلن يتمكن الجين الطافر أبدًا من التعبير عن نفسه ، ولن يكون الجالاكتوز في الدم غير معروف.


طريقة أخرى لقول ذلك هي أنه لا توجد سمة يمكن أن توجد أو تصبح فعلية بدون مساهمة بيئية. وهكذا ، فإن السؤال القديم الأكثر أهمية ، الوراثة أو البيئة ، لا معنى له. كل من الطبيعة (الوراثة) والتربية (البيئة) مهمان دائمًا لكل سمة بشرية.


لكن هذا لا يعني أن المساهمات المنفصلة للوراثة والبيئة تعادل كل خاصية. التصبغ الداكن لقزحية العين ، على سبيل المثال ، يخضع للتحكم الوراثي حيث يحدد واحد أو أكثر من الجينات التوليف والترسيب في قزحية الصباغ (الميلانين). هذه إحدى السمات المستقلة نسبيًا عن العوامل البيئية مثل النظام الغذائي أو المناخ ؛ وبالتالي ، الفروق الفردية في العين يميل اللون إلى أن يعزى إلى حد كبير إلى العوامل الوراثية بدلاً من التغير البيئي العادي.


من ناحية أخرى ، من غير المبرر أن نفترض أن السمات الأخرى (مثل الطول أو الوزن أو الذكاء) تتأثر قليلاً بالبيئة مثل لون العين. من السهل جدًا جمع المعلومات التي تشير إلى أن الوالدين القويين يميلان ، في المتوسط ​​، إلى إنجاب أطفال طويلين (وأن الآباء القاصرين يميلون إلى إنتاج أطفال قصيرين) ، مما يشير بشكل صحيح إلى مساهمة وراثية في الطول. ومع ذلك ، من الواضح بنفس القدر أنه يمكن وقف النمو في حالة الغياب البيئي للتغذية الكافية. تنشأ المعضلة من أنه لا يمكن ملاحظة مباشرة النتيجة النهائية المجمعة لهذا التفاعل بين الطبيعة والتغذية. لا توجد طريقة دقيقة (في حالة فرد واحد) لقياس المساهمات المنفصلة للوراثة والبيئة في خاصية مثل الارتفاع. يتم توفير طريقة استدلالية للخروج من هذه المعضلة من خلال دراسات التوائم.


التوائم المتماثله أو المتآخيه


عادة ما تنتج الأنثى البشرية الخصبة بيضة واحدة مرة واحدة في الشهر. في حالة حدوث الإخصاب (يتم تشكيل البويضة الملقحة) ، يستمر نمو الطفل بشكل طبيعي بعد أن يتم زرع البويضة المخصبة في جدار الرحم (الرحم). في الظروف غير العادية التي يتم فيها إطلاق بويضتين غير مخصبتين في وقت واحد بواسطة المبيضين ، قد يتم تخصيب كل بويضة بواسطة خلية منوية مختلفة في نفس الوقت تقريبًا ، وتزرع وتنمو ، مما يؤدي إلى ولادة توأمان.


يمكن أن يكون التوائم التي تتكون من بويضات منفصلة وخلايا منوية مختلفة من نفس الجنس أو من أي من الجنسين. بغض النظر عن جنسهم ، يتم تصنيفهم على أنهم توأمان أخويان. يستخدم هذا المصطلح للتأكيد على أن التوائم الأخوية ليست وراثيا أكثر من الأخوة (الأخوة أو الأخوات) المولودين بفارق سنوات. يختلفون بشكل أساسي عن الأشقاء العاديين فقط في نموهم جنبًا إلى جنب في الرحم وفي ولادتهم في نفس الوقت تقريبًا.


توائم متطابقان


في نوع رئيسي من التوأمة غير الأخوية ، يتم تخصيب بيضة واحدة فقط ، ولكن خلال انقسام هذا البيضة الملقحة إلى خليتين ، يتم فصل الزوج الناتج بطريقة أو بأخرى. قد تزرع كل من الخليتين في الرحم بشكل منفصل وتنمو إلى فرد كامل كامل. في الدراسات المختبرية مع الزيجوتات للعديد من الأنواع الحيوانية ، وجد أنه في مرحلة خليتين (وبعد ذلك) قد يتطور جزء من الجنين ، إذا تم فصله تحت المجهر من قبل المجرب ، إلى فرد كامل مثالي. يحدث هذا التقسيم بشكل عفوي في مرحلة الخلايا الأربع في بعض الكائنات الحية (على سبيل المثال ، أرماديللو) وتم تحقيقه تجريبيًا مع أجنة السمندل ، من بين أمور أخرى.


قد تكون النتيجة الصافية للانقسام في مرحلة جنينية مبكرة هي إنتاج ما يسمى بتوائم متطابقة. نظرًا لأن هذه التوائم مشتقة من نفس البويضة المخصبة ، فإن المادة الوراثية التي نشأت منها متطابقة تمامًا في كل شيء ، وصولًا إلى آخر موضع جيني. في حين أن الاختلافات النمائية والجينية بين توأم "متطابق" وآخر قد لا تزال تنشأ من خلال عدد من العمليات (مثل الطفرة) ، فإن هذه التوائم دائمًا ما تكون من نفس الجنس. غالبًا ما تكون متشابهة بشكل مذهل في المظهر ، وكثيراً ما تنخفض إلى التفاصيل التشريحية والبيوكيميائية الدقيقة للغاية (على الرغم من أن بصماتها قابلة للتمييز)


تشخيص أنواع التوائم


نظرًا لعدم ملاحظة الحدث الأولي في جسم الأم (إما انقسام بويضة واحدة أو إخصابين منفصلين) بشكل مباشر ، يتم استخدام وسائل استدلالية لتشخيص مجموعة من التوائم على أنها أخوية أو متطابقة. غالبًا ما تتميز ولادة التوائم الأخوية بمرور ولادتين منفصلتين. في العديد من الحالات ، لا يتبع التوائم المتطابقة سوى ولادة واحدة ، ولكن الاستثناءات لهذه الظاهرة شائعة جدًا لدرجة أن هذه ليست طريقة موثوقة للتشخيص.


تعتمد الطريقة الأكثر موثوقية لاستنتاج النوع التوأم على تحديد التشابه الوراثي. من خلال تحديد تلك السمات التي تعرض أقل الاختلافات التي تعزى إلى التأثيرات البيئية (مثل لون العين وأنواع الدم) ، من الممكن ، إذا تم النظر في عدد كاف من الكروموسومات المنفصلة ، إجراء تشخيص للنوع التوأم بثقة عالية. أصبحت مستضدات HLA ، كما هو مذكور أعلاه ، متعددة الأشكال للغاية ، أكثر فائدة في هذا الصدد.


الصفات المترية (الكمية)


من خلال قياس ارتفاعات عدد كبير من الأشقاء العاديين (الإخوة والأخوات) والأزواج التوأم ، يمكن إثبات أن متوسط ​​الفرق بين التوائم المتطابقة أقل من نصف الفرق لجميع الأشقاء الآخرين. أي اختلافات متوسطة بين مجموعات التوائم المتطابقة تعزى بثقة كبيرة إلى البيئة. وبالتالي ، نظرًا لأن عينة التوائم المتطابقة التي تم تربيتها بعيدًا (في منازل مختلفة) اختلفت قليلاً في الارتفاع عن الهويات المتطابقة التي نشأت معًا ، يبدو أن التأثيرات البيئية الجينية على هذه السمة تميل إلى أن تكون متشابهة لكلا المجموعتين.


ومع ذلك ، تكشف بيانات التوائم الأخوية من نفس الجنس عن متوسط ​​فرق أكبر بكثير في الطول (تقريبًا نفس ذلك الموجود بين الأشقاء العاديين الذين نشأوا في نفس المنزل في أعمار مختلفة). على ما يبدو ، كان التوائم الأخوية أكثر اختلافًا من المتماثلين (على الرغم من تربيتهما معًا) لأن الأخوة اختلفا أكثر عن بعضهما البعض في النمط الجيني. هذا يؤكد على التشابه الوراثي الكبير بين المتطابقين. يمكن أن تكون هذه الدراسات مفيدة بشكل خاص عندما يتم إخفاء أو تشويه آثار الجينات الفردية من خلال تأثير العوامل البيئية على السمات الكمية (القابلة للقياس) (على سبيل المثال ، الطول والوزن والذكاء)


يمكن فحص أي سمة يمكن قياسها بشكل موضوعي في توأمان متطابقين وأخويين لتوليفة معينة من التأثيرات الوراثية والبيئية التي تؤثر عليها. يقترح تأثير البيئة على التوائم المتطابقة التي تم تربيتها بشكل منفصل من خلال متوسط ​​الاختلاف الكبير نسبيًا في وزن الجسم مقارنة مع التوائم المتطابقة التي تم تربيتها معًا. يبدو أن المتغيرات البيئية تعدل الوزن بشكل أقوى من الطول.


تشير دراسة الخصائص المقارنة بين حيوانات المزرعة والنباتات إلى أن السمات البشرية الكمية مثل الطول والوزن تتأثر بالاختلافات الأليلية في عدد من مواقع الكروموسوم - التي لا تتأثر ببساطة بالجينات في مكان واحد. يتم التحقيق في هذه الأنظمة الجينية في مواقع متعددة (أنظمة متعددة الجينات) إلى حد كبير من خلال تجارب التربية الانتقائية بين مجموعات كبيرة من النباتات والحيوانات الدنيا. يختار البشر رفقائهم بطريقة أكثر حرية ، بالطبع ، وبالتالي فإن الدراسات المتعددة الجينات بين الناس محدودة للغاية.


الذكاء سمة إنسانية معقدة للغاية ، وقد كانت جيناتها موضوع جدل لبعض الوقت. ينشأ الكثير من الجدل من حقيقة أنه من الصعب تحديد الذكاء. استندت المعلومات بشكل كامل تقريبًا إلى درجات في اختبارات الذكاء الموحدة التي تم إنشاؤها بواسطة علماء النفس. بشكل عام ، لا تأخذ هذه الاختبارات بعين الاعتبار الاختلافات الثقافية والبيئية والتعليمية. ونتيجة لذلك ، كان التعريف العملي للذكاء "العامل العام المشترك لعدد كبير من الاختبارات المعرفية المتنوعة (IQ)". حتى إذا تم قياس الذكاء تقريبًا كمعدل الذكاء ، فإن الذكاء يُظهر مساهمة قوية من البيئة.


ومع ذلك ، يظهر التوائم الأخوية اختلافًا كبيرًا نسبيًا في معدل الذكاء ، مما يشير إلى مساهمة مهمة من الوراثة أيضًا. في الواقع ، تشير التقديرات إلى أنه في المتوسط ​​، يمكن أن يكون ما بين 60 و 80 في المائة من التباين في درجات اختبار الذكاء وراثيًا. من المهم أن نلاحظ أن الذكاء موروث بشكل متعدد الجينات ولديه أعلى درجة من التزاوج المتنوع من أي سمة ؛ وبعبارة أخرى ، يميل الناس إلى التزاوج مع الأشخاص الذين لديهم حاصل ذكاء مماثل. علاوة على ذلك ، ينبغي النظر بحذر في الدراسات التوأم التي تنطوي على سمات نفسية. على سبيل المثال ، نظرًا لأن التوائم المتطابقة تميل إلى أن يتم تمييزها من أجل اهتمام خاص ، فلا يجب اعتبار بيئتها معادلة حتى لتلك الخاصة بالأطفال الآخرين الذين نشأوا في أسرهم.


منذ زمن غالتون ، تم إجراء التعميمات بشكل متكرر حول الاختلافات العرقية في الذكاء ، مع ادعاءات التفوق الجيني لبعض الأجناس على الآخرين. تفشل هذه التعميمات في إدراك أن الأجناس تتكون من أفراد ، لكل منهم نمط جيني فريد مكون من جينات مشتركة مع البشر الآخرين ، وأن مصادر التباين داخل الجذور أكثر من تلك التي تنتج اختلافات بين الأعراق.


الصفات الأخرى


بالنسبة للسمات ذات الطبيعة النوعية (الكل أو لا شيء) ، يمكن أيضًا استخدام طريقة التوأم في الجهود المبذولة لتقييم درجة المساهمة الوراثية. تستند هذه التحقيقات على فحص الحالات التي يظهر فيها عضو واحد على الأقل من الزوجين السمة. وجد في إحدى الدراسات ، على سبيل المثال ، أنه في حوالي 80 في المائة من جميع الأزواج التوأم المتطابقة التي يظهر فيها أحد التوأم أعراض الاضطراب النفسي المسمى بالفصام ، يظهر العضو الآخر في الزوج أيضًا الأعراض ؛ أي أن الاثنين متوافقان مع السمة الفصامية. في الـ 20 بالمائة المتبقية ، التوائم متعارضان. أي أن المرء يفتقر إلى السمة. منذ التوائم المتطابقة غالبا ما يكون

بيئات مماثلة ، هذه المعلومات في حد ذاتها لا تميز بين آثار الوراثة والبيئة. عندما تتم دراسة أزواج من التوائم الأخوية المتشابهة التي يتم تربيتها معًا ، فإن درجة التوافق مع مرض انفصام الشخصية تكون أقل بكثير - حوالي 15 بالمائة فقط.


وبالتالي ، من الواضح أن الفصام يتطور بسهولة أكبر في بعض الأنماط الجينية من البعض الآخر. وهذا يشير إلى استعداد وراثي قوي لتطور السمة. يعد الفصام أيضًا مثالًا جيدًا على تأثير العوامل البيئية ، نظرًا لأن التوافق مع الحالة لا يظهر في 100 في المائة من التوائم المتطابقة.


أجريت دراسات التوافق والاختلاف بين التوائم المتطابقة والأخوية للعديد من الخصائص البشرية الأخرى. من المعروف ، على سبيل المثال ، لسنوات عديدة أن السل عدوى بكتيرية ذات أصل بيئي. لكن التوائم المتطابقة التي أثيرت في نفس المنزل تظهر التوافق للمرض في كثير من الأحيان أكثر من التوائم الأخوية. يبدو أن هذا الاستنتاج يفسر بالدرجة العالية من التشابه الجيني بين التوائم المتطابقة. في حين أن جرثومة السل غير وراثية ، يبدو أن الوراثة تجعل واحدة أكثر (أو أقل) عرضة لهذه العدوى بالذات. وبالتالي ، قد توفر جينات فرد ما الأساس الكيميائي للتعرض لمرض ما ، بينما قد تفشل جينات فرد آخر في ذلك.

في الواقع ، يبدو أن هناك اختلافات جينية بين جراثيم المرض نفسها التي تؤدي إلى اختلافات في ضراوتها. وبالتالي ، فإن ما إذا كان الشخص الذي يكون عرضة للإصابة وراثيًا يُصاب بالفعل بمرض يعتمد أيضًا جزئيًا على وراثة سلالة معينة من البكتيريا أو الفيروس التي يجب أن يتعامل معها. وبالتالي ، ما لم يتم تقييم العوامل البيئية مثل هذه بشكل كاف ، فإن الاستنتاجات المستخلصة من دراسات الحساسية يمكن أن تكون مضللة للأسف.


يجب أن تساعد المناقشة أعلاه في توضيح حدود الحتمية الجينية. يمكن تعديل تعبير النمط الجيني دائمًا بواسطة البيئة. يمكن القول أن جميع أمراض الإنسان لها مكون وراثي وأن أساس العلاج الطبي هو التعديل البيئي. على وجه التحديد ، هذا هو الأمل لإدارة الأمراض الوراثية. كلما تعلمت المزيد عن الاختلالات الجزيئية والخلوية المرتبطة بهذه الأمراض ، كلما كانت أكثر قابلية للتلاعب البيئي.

2 عرض

© 2023 by The Artifact. Proudly created with Wix.com

This site was designed with the
.com
website builder. Create your website today.
Start Now