علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
All identical twins may share a common set of chemical markers on their DNA
(Jonathan Lambert – بقلم: جوناثان لامبرت)
ملخص المقالة:
تشير الأبحاث الجديدة إلى أن جميع التوائم المتطابقة تشترك في شارة مشتركة للتوأمة على الحمض النووي الخاص بهم، وهي جزء من الجينوم، وهي علامات كيميائية تنتشر في العديد من البقع على امتداد الحمض النووي وتؤثر على نشاط الجينات دون تغيير تسلسلها. وتم بحث اختلافات جينية في أكثر من 450,000 موقعًا على امتداد جينومات ما يقرب من 6000 توأم أحادي الزيجوت وتوأم ثنائي الزيجوت أو تماثلي. وقد وُجِد في 834 بقعة على امتداد الجينوم أن التوائم المتطابقة متشابهة بشكل لافت للنظر. وتركزت هذه العلامات اللاجينية المشتركة في أجزاء معينة من الجينوم، بما في ذلك مناطق سنترومير وتيلومير على الكروموسومات. وكانت بعض العلامات بالقرب من الجينات المشاركة في عمليات النمو المبكرة، بما في ذلك تلك التي تنظم مدى تمسك الخلايا ببعضها البعض بإحكام.
( المقالة )
يمكن أن يكشف اختبار العلامات عما إذا تم تصور شخص ما على أنه توأم متطابق
اعتاد الأشقاء المتطابقون على مشاركة الكثير مع توأمهم، بما في ذلك الحمض النووي الخاص بهم. ولكن الأبحاث الجديدة تشير إلى أن جميع التوائم المتطابقة [١] تشترك في شارة مشتركة للتوأمة، ليس في الحمض النووي الخاص بهم، ولكن عليه.
وهذه الشارة هي جزء من الجينوم، وهي علامات كيميائية تنتشر في العديد من البقع على امتداد الحمض النووي وتؤثر على نشاط الجينات دون تغيير تسلسلها. ويشترك التوائم المتطابقة في كل مكان إلى حد كبير في مجموعة محددة من هذه العلامات التي تستمر من الولادة إلى مرحلة البلوغ، وأفاد باحثون في 28 سبتمبر في نشرة “اتصالات الطبيعة” (Nature Communications). و يمكن استخدام هذه الوسوم اللاجينية المشتركة لتحديد الأشخاص الذين تم تصورهم كتوأم متطابق ولكنهم فقدوا شقيقهم في الرحم أو انفصلوا عند الولادة.
وتقول نانسي سيغال، عالمة النفس التنموي في جامعة ولاية كاليفورنيا، في مدينة فولرتون، التي قامت بأبحاث عن التوائم ولكنها لم تشارك في هذه الدراسة: “هذه الورقة العلمية رائعة للغاية”. وتضيف أن البحث يضع الأساس للعلماء لفهم أفضل “ما الذي قد يتسبب في انقسام البويضة المخصبة وتشكيل توائم [متطابقة] أحادية الزيجوت”.
وتقول جيني فان دونغن، عالمة علم الوراثة اللاجينية في جامعة فريجي أمستردام، على الرغم من افتتان البشر الأزلي بالتوائم المتطابقة، فإن العملية البيولوجية التي تولدهما، والمعروفة باسم التوأمة أحادية الزيجوت، “هي لغز”.
ويعرف الباحثون أن التوائم المتطابقة تتشكل بعد انقسام بويضة مخصبة، تسمى الزيجوت، بطريقة أو بأخرى إلى جنينين أثناء النمو. وتقول فان دونغن إن سبب حدوث هذا الانقسام لا يزال غير معروف. وبالنسبة للجزء الأكبر، لا تتوارث الأُسَر انجاب التوائم المتطابقة، ويحدث بنفس المعدل تقريبا في جميع أنحاء العالم – حوالي 3 إلى 4 لكل 1000 ولادة. وتقول إنه بدون سبب وراثي أو بيئي واضح، فإن الفرضية السائدة هي أن التوائم المتطابقة تنشأ عشوائيا.
ويحدث التطور المبكر، بالنسبة للتوائم وغير التوائم على حد سواء، وسط موجة من التغيرات اللاجينية التي تُعْمِل العديد من الجينات أو تمنعها مع تشكيل الجنين. وقد تفسر بعض هذه التغييرات اختلافات طفيفة بين التوائم المتطابقة [علوم الطبيعة: 17 يوليو 2012 (SN: 7/17/12)]. ومن أجل فهم أفضل لما يجعل الزيجوت ينقسم لتشكيل توأم متطابق، تقول فان دونغن: “من المنطقي النظر إلى علم التخلق”.
وقد بحثت هي وزملاؤها عن اختلافات جينية في أكثر من 450,000 موقعًا على امتداد جينومات ما يقرب من 6000 توأم أحادي الزيجوت وتوأم ثنائي الزيجوت أو تماثلي (أخوي). وسمحت مقارنة التوائم المتطابقة بالتوائم الأخوية، بدلا من مقارنة التوائم بغير التوائم، للباحثين باستبعاد أي تغييرات جينية نابعة من التجربة غير العادية للتشارك في الرحم.
وقد وجد الباحثون أنه في 834 بقعة على امتداد الجينوم، كانت التوائم المتطابقة متشابهة بشكل لافت للنظر. وتركزت هذه العلامات اللاجينية المشتركة في أجزاء معينة من الجينوم، بما في ذلك مناطق سنترومير وتيلومير [٢] على الكروموسومات. وكانت بعض العلامات بالقرب من الجينات المشاركة في عمليات النمو المبكرة، بما في ذلك تلك التي تنظم مدى تمسك الخلايا ببعضها البعض بإحكام. وتقول فان دونغن إنه غير واضح ما إذا كانت هذه الاختلافات لها عواقب صحية على التوائم المتطابقة.
وظهرت هذه العلامات اللاجينية في توائم صغارا وكبارا، من أماكن بعيدة المنال مثل فنلندا إلى أستراليا وتم العثور عليها في أنواع مختلفة من الخلايا. وكانت العلامات المشتركة شائعة بشكل فريد بين التوائم المتطابقة لدرجة أن الباحثين تمكنوا من وضع اختبار يمكنه تحديد ما إذا كان الفرد توأما متطابقا بدقة تصل إلى 80 في المائة. ويشمل ذلك الأفراد الذين لا يعرفون أنهم فقدوا توأمهم أثناء الحمل، وهي ظاهرة تعرف باسم متلازمة التوأم المتلاشي، والتوائم التي انفصلت عند الولادة.
وتقول سيغال، عالمة النفس التنموي: “هذه نتيجة مهمة جدا تفتح الكثير من سبل التحقيق”. فعلى سبيل المثال، التوائم المتطابقة مهيأة لمجموعة متنوعة من الحالات، من العسراوية (كون الشخص أعسرًا أي يستخدم اليد اليسرى) إلى بعض الاضطرابات الخلقية مثل السنسنة المشقوقة (spina bifocals)، حيث يفشل العمود الفقري في التطور بشكل صحيح. وتقول إنه ربما، بالنسبة لجزء من الناس، تنبع هذه الظروف من كونها توأما متطابقا غير معروف.
وتقول فان دونغن إنه لا يزال غير واضح ما إذا كانت هذه الشارة اللاجينية سببا أو نتيجة أو منتجا ثانويا للتوأمة أحادية الزيجوت. ومن الممكن أن تخبر بعض هذه التغييرات اللاجينية الزيجوت بالانقسام. وبدلا من ذلك، يمكن أن تعكس هذه العلامات الكيميائية الآثار اللاجينية لحدث الانقسام.
ويقول روبرت ووترلاند، عالم الوراثة اللاجينية في كلية بايلور للطب في هيوستن: “يمكن أن تكون مثل ندبة جزيئية مستمرة في عملية [التقسيم] نفسها”. ويضيف: “إن تقسيم الجنين إلى قطعتين من شأنه أن يزعج الأشياء نوعا ما”، وذلك يمكن أن يعطل العمليات اللاجينية الطبيعية بطريقة تترك علامة دائمة. ويقول إنه ينجذب نحو تبني تفسير الندبة الجزيئية، على الرغم من أن هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لمعرفة ذلك على وجه اليقين.
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
اقتباسات: جي فان دونغين وآخرون، Identical twins carry a persistent epigenetic signature of early genome programming. Nature Communications. Published online September 28, 2021. Doi: 10.1038/s41467-021-25583-7.
الهوامش:
[١] يعرف التوائم المتطابقة (identical twins) أيضا باسم التوائم أحادية الزيجوت. وهي ناتجة عن تخصيب بويضة واحدة تنقسم إلى قسمين. تشترك التوائم المتطابقة في جميع جيناتها وهي دائما من نفس الجنس. وعلى النقيض من ذلك، ينتج التوائم الأخوية (fraternal twins) أو ثنائية الزيجوت عن تخصيب بويضتين منفصلتين خلال نفس الحمل. إنهم يشتركون في نصف جيناتهم، تماما مثل أي أشقاء آخرين. يمكن أن يكون التوائم الأخوية من نفس الجنس أو من جنسين مختلفين. المصدر: https://www.genome.gov/genetics-glossary/identical-twins [٢] السنترومير هو منطقة كروموسومية تتشكل فيها الحركية، وهي نقطة التعلق بالألياف المغزلية. وبالتالي، فهي مسؤولة عن الفصل الصحيح للكروموسومات أثناء انقسام الخلايا. تحمي التيلوميرات نهايات الكروموسومات من التحلل الأنزيمي والانصهارات، وتوطين الكروموسومات في نواة الخلية. ولهذا السبب، فإن السنترومير والتيلوميرات هي أجزاء من كل كروموسوم خطي ضرورية لأدائها بشكل صحيح. المصدر: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7360632/