العلماء يكتشفون العجائب والغرائب في الخريطة الجينية للإنسان

ي الصفوف الدراسية في علم الأحياء وفي العلوم ألأخرى جرى إبلاغنا مرارا وتكرارا، بأن خريطتنا الوراثية (الجينوم) تقع في قلب هويتنا وشخصيتنا. لذا فما علينا إلا قراءة التسلسل الجيني في الكرموسومات في أي خلية، للاطلاع على كل المعلومات الخاصة بجينات الإنسان.

وكما تقول شركة «23 أند مي» 23andme، الشركة البارزة في مجال اختبار الجينات على موقعها على الشبكة، بأنه «كلما علمت المزيد عن حمضك النووي، عرفت نفسك أكثر».

لكن العلماء باتوا يكتشفون إلى درجة مدهشة تقريبا بأننا نحتوي على وفرة كبيرة من الجينات. كان الباحثون يرددون منذ فترة طويلة، أن من النادر أن تكون الخلايا في شخص سليم تختلف من الناحية الجينية بشكل كبير.

بيد أن العلماء شرعوا يكتشفون أنه من العادي جدا أن يمتلك الفرد كثيرا من «الجينومات». وبعض الأفراد على سبيل المثال يمتلكون مجموعات من الخلايا بتشوهات وتحولات لا تجدها في بقية أنحاء الجسم، بينما يمتلك البعض الآخر جينومات مصدرها أشخاص آخرون.

«كانت هنالك همسات حول ذلك منذ سنوات، وحتى عقود، ولكنها كانت كلها على سبيل الافتراض»، كما يقول ألكسندر أوروبان عالم الوراثة في جامعة ستانفورد في أميركا. لكن جاءت أخيرا سلسلة من التقارير التي صدرت عن أوروبان وغيره تقول إن مثل هذه الهمسات ليست افتراضية فحسب، بل إن الاختلافات في الجينومات الموجودة في شخص ما، هي من السعة والشمول بحيث لا يمكن إنكارها. «نحن نعرف أنها موجودة هناك، ونحن في سبيلنا إلى وضع خريطة لمثل هذه القارة الجديدة»، يضيف أوريان.

وكتب الدكتور جيمس لوبسكي الخبير البارز في الجينوم البشري في كلية بايلور للطب في مجلة «ساينس» أن وجود الجينومات المتعددة في شخص بشري سيكون له أثره الكبير على ممارسة الطب، «لأنه يغير أسلوب التفكير».

ووجد العلماء روابط بين كثير من الجينومات، وأنواع نادرة من الأمراض، وشرعوا حاليا في التحقق من هذه الاختلافات الجينية، بغية تسليط الضوء على المزيد من حالات الاضطرابات الصحية الشائعة.

وهذا التغيير بالنظرة العلمية شرع يثير أيضا تساؤلات حول كيفية قيام علماء الطب الشرعي باستخدام الحمض النووي للتعرف على الأشخاص. كما وضع تحديات أمام المستشارين في علم الوراثة الذين لا يستطيعون الافتراض أن المعلومات الجينية المستخلصة من إحدى الخلايا، يمكنها أن تعلمهم كثيرا حول الحمض النووي لأجسام الأشخاص.

عندما تتحد النطفة والبويضة لتكوين الحمض النووي لهؤلاء الأفراد، فإن الجينوم الذي ينتجه الاثنان يتضمن جميع المعلومات الضرورية لتشييد جسم بشري جديد. وعندما تنقسم البويضة لتشكل الجنين، فإنها تنتج نسخا جديدة من الجينوم الأصلي.

ولعقود من السنين أجرى اختصاصيو علم الوراثة بحوثا واكتشافات حول كيفية قيام الجنين باستخدام هذه التعليمات والإرشادات الموجودة في جينوم واحد لتطوير العضلات والأعصاب والأجزاء الأخرى من الجسم البشري.

كذلك استخدموا عملية الكشف عن التسلسل لفهم الاختلافات الجينية التي قد تثير مخاطر الإصابة ببعض الأمراض المعينة. وبذلك يمكن لهؤلاء الاختصاصيين النظر إلى نتائج الفحوصات والاختبارات لمساعدة المرضى وعائلاتهم في التعامل مع هذه الأمراض عن طريق تغيير نظامهم الغذائي مثلا، إذا كان ينقصهم جين معين يفرز إنزيما معينا.

 

وكانت تكلفة الحصول على سلسلة جينوم برمته قد تدنت بشكل كبير خلال السنوات العشرين الماضية، لتصبح بضعة آلاف الدولارات فقط من أصل ثلاثة مليارات دولار تكلفة أولى المحاولات السابقة، التي تشاركت كلها لمعرفة تسلسل الجينوم البشري. وبذلك يجري التعرف على الروابط وتحديد علاقاتها بالتشوهات والأمراض التي لم تكن معروفة سابقا.

وتعتمد كل هذه الاختبارات القوية على فرضية وجود جينوم محدد واحد. واعتقد العلماء أنهم قادرون على النظر إلى الجينوم من الخلايا التي تستخلص من مسحة من بطانة الخد داخل الفم ليتمكنوا من معرفة جينومات الخلايا في الدماغ، أو الكبد، أو أي جزء آخر من الجسم.

لكن منذ أواسط بدايات الأعوام الأولى من القرن العشرين أخذ العلماء يتلقون إشارات وأدلة بأن هذا الأمر ليس صحيحا دوما. وفي عام 1953 مثلا قامت امرأة بريطانية بالتبرع بنصف لتر من الدم.

وتبين لاحقا أن بعض هذا الدم كان من نوع «أو» O والآخر من نوع «إيه» A. وتوصل العلماء الذين درسوا حالتها، إلى أنها اكتسبت بعض دمها هذا من أخيها التوأم في رحم أمها، بما في ذلك بعض جينوماته الموجودة في خلايا دمه.

وبدا أن مثل هذه «الخيمرية» Chimerism (في الميثولوجيا الإغريقية، الكيمر أو الخيمر Chimera هو كائن أو وحش خرافي) التي باتت تعرف بها مثل هذه الحالات لسنوات طوال، أنها من الأشياء النادرة.

لكنها قد تكون من الأمور الشائعة، وفقا إلى الدكتورة ليندا راندولف الطبيبة في مستشفى الأطفال في لوس أنجليس، التي كتبت مراجعة عن «الخيمرية» في يوليو (تموز) الماضي نشرت في مجلة «أميركان جورنال أوف ميديكال جينيتكس».

وقد ينتهي التوائم بالحصول على دم مختلط لدى تلقيهم التغذية في رحم أمهاتهم عن طريق المجموعة ذاتها من الأوعية الدموية. وفي حالات أخرى قد تندمج البويضتان المخصبتان سويا، لتستمر هاتان «الخيمريتان الجنينيان» طوال حياتهما المقبلة غير عارفتين بأصلهما.

وقد اكتشفت إحدى النساء أنها «خيمرية» وهي في عمر 52 سنة، وكانت بحاجة إلى زرع كلى بعد إخضاعها للفحوصات لإيجاد شخص مطابق لها. وأظهرت النتائج أنها ليست - من الناحية الجينية كما يبدو - والدة أطفالها البيولوجيين الثلاثة، وأنها كانت وليدة جينومين مختلفين، أحدهما كان وراء تكوين دمها وبعض من بويضاتها، بينما حملت البويضات الأخرى جينوما منفصلا! 

وبمقدور النساء أيضا اكتساب جينومات من أطفالهن. فبعد ولادة الطفل قد يترك وراءه بعض الخلايا الجنينية في جسد والدته التي قد تنتقل إلى الأعضاء الأخرى المختلفة، حيث يجري امتصاصها في نسيجها. وبذلك فإن من المحتمل جدا، وفقا إلى الدكتور راندولف، أن تكون أي امرأة كانت قد حملت - «خيمرية».

وهكذا شرع العلماء بالبحث منهجيا عن «الخيمريين» بدلا من انتظار اكتشافهم صدفة خلال الفحوص الطبية. وهم موجودون في قسم كبير من أفراد الجمهور، ففي العام الماضي أجرى العلماء الكنديون عمليات تشريح في أدمغة 59 امرأة ميتة، ووجدوا خلايا عصبية بـ«الكرموسومات» من نوع «واي» Y الذكرية في 63% منهن. ويبدو أن الخلايا هذه تطورت من خلايا يرجع أصلها إلى أولادهن.

وأفادت أوجين دهموليا من معهد «دانا - فاربر» للسرطان في بوسطن وزملاؤها في تقرير نشر في «ذي إنترناشيونال جورنال أوف كانسر» في أغسطس (آب) الماضي أن الخلايا الذكرية يمكنها أن تخترق نسيج الثدي لدى النساء. فلدى البحث عن «كرموسومات» Y في عينات مأخوذة من نسيج الثدي، وجدوها في 56% من النساء اللواتي خضعن للفحوصات.

وقبل قرن مضى اكتشف اختصاصيو علم الوراثة أسلوبا يكتسب الأشخاص من خلاله جينومات جديدة. فقد كانوا يدرسون «الحيوانات الفسيفسائية -mosaic animals »، وهي مخلوقات نادرة برقع ملونة غريبة من الفرو.

ولم ترث هذه الحيوانات هذه الجينات من آبائها وأمهاتها، بل اكتسبتها عندما كانت لا تزال أجنة على شكل تشوهات في الخلايا الجلدية التي تنقسم لإنتاج الرقع الملونة هذه. وتعرف هذه الحالة بـ«الموزائيكية» mosaicism التي كان من الصعب دراستها في البشر قبل مجيء عصر سلسلة الحمض النووي. 

لكن في عام 1960 وجد الباحثون نوعا من سرطان الدم (اللوكيميا) يحدث نتيجة هذا «الموزائيكية» عندما تتشوه الخلية الدموية وتتمسخ ذاتيا لدى انقسامها، ناقلة كتلة كبيرة من الكرموسوم إلى الخلية الأخرى. ودعمت الدراسات اللاحقة فكرة أن السرطان هو نتيجة التشوهات في خلايا محددة. لكن العلماء كانوا يملكون معلومات قليلة عن مسؤولية «الموزائيكية» في الإصابة بالسرطان.

وأظهرت الاكتشافات الأخيرة بوضوح أن «الموزائيكية» هي حالة شائعة، حتى بين الخلايا السليمة. فقد قام الدكتور أربان ورفاقه على سبيل المثال بالتحقق عن التمسخ في الخلايا التي تدعى الخلايا الليفية الموجودة عادة في الأنسجة الضامة.

وبحثوا بشكل خاص عن حالات عندما تكون مقاطع من الحمض النووي مكررة أو ملغاة. وتبين أن 30% من تلك الخلايا الليفية تحمل في طياتها واحدة على الأقل من هذا التمسخ. والآن شرع العلماء يعترفون بمدى شيوع «الخميرية» و«الموزائيكية» وتأثيراتهما على الصحة العامة.

ويقول الدكتور والش الطبيب الأخصائي بالجينات في مستشفى بوسطن إنه من مأمون الكلام القول إن نسبة كبيرة من هذه التمسخات هي حميدة، فقد دلت الدراسات الأخيرة على «الخيمرية» أن مثل هذه الجينومات الإضافية قد تكون مفيدة، إذ تقوم الخلايا الخيمرية من الأجنة على سبيل المثال بالبحث عن الأنسجة التالفة وترممها.

لكن العلماء اكتشفوا أيضا حالات عندما تقوم التمسخات في خلايا معينة بالمساعدة على تطور أمراض غير السرطان، فقد درس الدكتور والش حالة اضطراب عقلي لدى طفل تسمى «كبر حجم الدماغ غير الطبيعي» hemimegalencephaly، عندما ينمو أحد جانبي الدماغ أكثر من الجانب الآخر، مما يؤدي إلى أزمات مرضية مدمرة.

فقد عثر الدكتور والش بعد إزالته نصف دماغ الطفل على خلايا عصبية ممسوخة من قبل أحد جيناتها التي تتحكم بنمو الخلايا العصبية. وبذلك يمكن التعرف على آلية الأمراض على حد قوله.

ومن شأن عمليات زرع النخاع الشوكي إرباك علماء التشريح. فقد قام الباحثون في الجامعة الطبية النمساوية في إنسبروغ بأخذ مسحات من لعاب 77 شخصا تلقوا مثل هذا الزرع، قبل تسع سنوات.

وعثروا على نسبة 74% من العينات على مزيج من الجينوم، منها ما يعود إلى الأصل، ومنها يعود إلى أولئك المتبرعين. فالخلايا الجذعية المزروعة لم تحل محل خلايا الدم فحسب، بل تحولت إلى خلايا أيضا في بطانة الخد. 

وهذا يفسر أيضا أن علماء الطب الشرعي في ولاية واشنطن في أميركا تحيروا من أن عينات اللعاب والسائل المنوي المأخوذة من بعض مرتكبي الاعتداءات الجنسية لم تتطابق مع الجينات المحددة لهوياتهم.