إذا كانت المادة الوراثية مُتماثلة بكل الخلايا، فمن أين يأتي التنوع في الوظائف؟

بما أنّ الجينوم «المادة الوراثية الكاملة للكائن الحيّ» متطابق في كل الخلايا الجسدية في الكائن الحي، إذن كيف تختلف الخلايا عن بعضها؟! «خلايا جلد، خلايا عظام، خلايا عصبية، ...إلخ»، إذا كانت كل خلية لديها جينات بروتين الهيموجلوبين والإنسولين، لماذا يُصنع الهيموجلوبين لخلايا الدم الحمراء فقط؟!، وكذلك الإنسولين لماذا يُصنع فقط فى نوع محدد من خلايا البنكرياس؟!، ولا يُصنع فى الكلى أو الجهاز العصبي أو غيرهم؟!

وقد أجمعت الدراسات فى الستينيات أن الخلايا تتمايز من خلال «التعبير الجيني المتباين - Differential Gene Expression» بُناءً على دلائل جينية فى التكافؤ الجيني «Genomic Equivalence»، وهنالك ثلاثة إفتراضات بُني على أساسها التعبير الجيني المتمايز كالتالى: 1. لدى كل نواة داخل خلايا الجسم نسخة من الجينوم الكامل، أكتسبتها من البويضة المُخصَبة «zygote» بمعنى آخر: الحمض النووى «DNA» لدى كل خلايا الجسد المتمايزة متطابق. 2. الجينات الغير مُستخدمَة فى الخلايا المتمايزة لا تُكسر ولا يحدث لها طفرة، وتلك الجينات لديها إمكانية أن يتم التعبير عنها. 3. يتم التعبير عن نسبة صغيرة فقط من الجينوم فى كل خلية، والذي يميز هذا النوع من الخلايا هو جزء من الـ«RNA» المُصنَّع فى الخلية، بمعنى آخر « تُصنع أحد الأنواع المختلفة من الأحماض النووية الريبوزية «RNA» فى أحد أنواع الخلايا، ولا يوجد فى كل أنواع الخلايا».

الآن قد ناقشنا أول نقطتين، النقطة الثالثة فى الموضوع وهي أن نسبة ضئيلة من الجينوم هي التي تُشفر البروتينات المختلفة المسئولة عن الوظائف بالأنسجة، وأن كل نسيج له جزء محدد من الجينوم مُفعِل ويُعبِر عن نفسه. خضع ذلك للتجارب أول مرة فى يرقات الحشرات، يرقة ذبابة الفاكهة «الدروسوفيلا»، كروموسومات بعض خلاياها بوليتينية «تلك الكروموسومات يكون حجمها أكبر من الحجم الطبيعي»، وتتكون نتيجة مضاعفة الـ«DNA» فى بعض الخلايا المتمايزة دون إنقسامها؛ لتزيد من حجمها. وكل نسيج له ما يُشفر وظائفه من الجينوم حيث يتم تفعيله وترجمته بينما كل الأجزاء في نفس الجينوم غير ذات الصلة بتلك الوظائف فيه يتم تعطيلها، وبالتالى يصبح لدينا فى كل خلية أجزاء من الجينوم مُفعّلة وأخرى مُعطلة حسب نوع ووظيفة كل خلية.

وفكرة أن الجينات في الكروموسومات كان يتم التعبير عنها بشكل مختلف في أنواع الخلايا المختلفة، تم تأكيدها بإستخدام تهجين الـ«DNA» والـ«RNA»، أو ما يعرف باسم «DNA-RNA hybridization» هذه التقنية تضمّن السماح لشريط منفرد««single strand من ال««RNA أو ال««DNA بتكوين روابط هيدروجينية مع أشرطتها المُكمِّلة لإنتاج نُسَخ مزدوجة مهجّنة. وكما وجدنا أن بعض ال«mRNA» موجودين في اكثر من نوع من الخلايا «كما كان متوقع أنهم «mRNAs» مسؤولين عن إنتاج انزيمات لها علاقة بالعمليات الحيوية التى تتم في كل الخلايا»، وجدنا معظم أنواع الـ «mRNA» مخصّصه لأنواع محددة من الخلايا، ورغم أن الجينات التى تكونهم موجودة في كل الخلايا، لكن لا يتم التعبير عنهم إلا في الأنواع الخاصّه بهم فقط ومن هنا: التعبير الجيني المتباين كان هو الذي يفسّر كيف لنفس الجينوم الذي جاء من نفس المكان «البويضة المخصّبه» يستطيع أن يُكُون مئات الأنواع المختلفه من خلايا الجسم، والسؤال هنا هو كيف يحدث هذا التعبير الجيني المتباين؟! وعلى أي أساس يتم التعبير عن جينات معيّنة دون غيرها؟

- المصدر

ترجمة: أحمد مُسعد | تدقيق: إسراء سامي | إعداد: أسماء وحيد