پشت پرده ژن ها

تصور كنید كه دیوید بكام هستید. شما با از خودگذشتگی روی مهارت های فوتبال تان تمرین كرده اید، روی شایستگی ها و قابلیت هایتان كار كرده اید، غذای سالم خورده اید و عموماً یك زندگی ارزشمند، راضی كننده و موفق داشته اید. اكنون تصور كنید هر چیزی كه به آن رسیده اید می تواند از طریق ژن هایتان به فرزندان شما منتقل شود.بنابراین با حداقل تلاش می توانند در موفقیت های شما شریك شوند. كاملاً ممكن است ساختاری ژنتیكی وجود داشته باشد كه استعدادی طبیعی برای فوتبال به فرزندان بكام بدهد، اما این راه میانبری برای همه كار و تلاش های سختی كه او در ورزش انجام داده، نیست. اما آیا امكان این كه برخی صفات اكتسابی از طریق نسل ها منتقل شوند وجود دارد؟ چنین نظری در قرن نوزدهم رایج شد و اولین بار توسط لامارك دانشمند فرانسوی پیشنهاد شد اما این نظریه با پیدایش ژنتیك كلاسیك و تكامل داروینی از اعتبار ساقط شد. آخرین میخ تابوت تكامل لاماركی كشف DNA در سال ۱۹۵۳ بود. به نظر می رسد این مولكول كارآمد و منظم كه رمز هایی برای حیات را در توالی های بسته بندی شده ای به نام ژن حمل می كند ثابت می كند كه تنها یك خصوصیت ژنتیكی مثل رنگ چشم می تواند به ارث برسد. برای دانشمندان علم ژنتیك والدین و اجداد تنها به عنوان افرادی كه ژن هایشان را انتقال داده اند اهمیت دارند و نوع زندگی شان در این مورد نقشی ندارد اما گروه دیگری از دانشمندان اكنون دلایل قانع كننده ای ارائه كرده اند كه پیشنهاد می كند توارث ممكن است به واقع آنقدر كه ژنتیك دان های كلاسیك معتقدند، ساخته و پرداخته نباشد. این نظریه اپی ژنتیك نامیده می شود.
• اپی ژنتیك چیست
اپی ژنتیك نظریه ای در زمینه توارث است كه می گوید ژن دارای «حافظه ای» برای یك واقعه است. ممكن است دو نسل در معرض واقعه یا رخدادی قرار بگیرند و این رخداد در ژن های آن نسل نشان گذاری شود و موضوع برای ۴ یا ۵ نسل بعد یا بیشتر ادامه یابد. این خود شاخه كاملی از ژنتیك با مفاهیمی گسترده است كه اغلب ما در مورد آن چیزی نشنیده ایم.
اپی ژنتیك مطالعه چگونگی انتقال اطلاعات از یك سلول اخلاقش بدون رمزگذاری دقیق اطلاعات در توالی DNA است. در عوض ژن ها ممكن است به شیوه های دیگر تغییر یابند یا اصلاح شوند. اپی ژنتیك كه به طور تحت اللفظی به معنی «روی» ژن ها است، اصلاحاتی است كه می تواند به صورت حذف یا اضافه شدن مولكول های خاص از DNA باشد و این امر به نوبه خود بر چگونگی تفسیر ژن ها توسط هسته سلول تاثیر می گذارد.
• نشان گذاری ژنی (Gene Imprinting)
در سال ۱۹۸۰ ماركوس پمبری استاد ژنتیك در بیمارستان استریت اورموند یكی از اولین افرادی بود كه نشان داد برخی ژن های انسانی به وسیله نشانگر اپی ژنتیكی نشان گذاری می شوند و در نتیجه می توان تعیین كرد كه آنها از كدام والد منشأ گرفته اند. پمبری در حال مطالعه یك بیماری نادر به نام نشانگان انجلمن (Angelman Syndrom) بود كه در آن در نتیجه جهش، توالی كوچكی از DNA از یكی از كروموزوم ها حذف می شود.مبتلایان به این نشانگان حرف نمی زنند، راه رفتنی خشك و نامنظم دارند و بیش از حد می خندند. پمبری دریافت كه این نشانگان زمانی ایجاد می شود كه توالی DNA كه از مادر به ارث می رسد حذف شود. دیگران نشان دادند كه اگر همین توالی از DNA پدر حذف شود باعث ایجاد ناهنجاری كاملاً متفاوتی به نام نشانگان پرادر- ویلی (Prader- Willi) می شود، كه كودكان مبتلا به آن علاقه سیری ناپذیری نسبت به خوردن غذا دارند. اگر این عارضه كنترل نشود باعث می شود كه آنها به صورت وسواسی غذا بخورند تا زمانی كه از نظر بالینی چاق شوند. مطالعه پمبری نشان می دهد كه به نحوی ژن «به یاد می آورد» از كدام والد منشأ گرفته است. در همین زمان دانشمندان متوجه شدند، در حالی كه هر سلول در بدن انسان حاوی DNA یكسانی است، ژن های منفرد دارای مكانیسم تغییر وضع دهنده یا سوئیچ كننده ای هستند كه به آنها دستور می دهد، خاموش یا روشن باشند. این موضوع مشخص می كند كه چگونه یك سلول برای مثال به سلول مغز، چشم یا ریه تبدیل می شود. جهش های اپی ژنتیكی می توانند با تداخل در این مكانیسم سوئیچ كننده از شناسایی شدن یا بروز یك ژن خاص جلوگیری كنند.
دكتر ولف استاد دانشگاه كمبریج نشان داد كه ممكن است عوامل مداخله گر محیطی یا انسانی با این سوئیچ تداخل ایجاد كرده و به طور مصنوعی آنها را با ایجاد اثراتی طولانی مدت خاموش یا روشن كنند. آزمایش هایی در حال شروع شدن هستند تا نشان دهند كه اثرات اپی ژنتیكی واقعاً از طریق نسل ها انتقال می یابند. دكتر جاناتان سكل دردانشگاه ادینبورگ كارشناس علمی و بالینی در مورد هورمون استرس «كورتیزول» است.او در ابتدای امسال دریافت كه اگر موش های آزمایشگاهی باردار تحت استرس قرار گیرند، نسل بعدی آنها هم نشانه های استرس، فشار خون بالا، دیابت و رفتار های اضطرابی را نشان می دهند. این موضوع مثالی از یك «اثر مادری» است كه طی آن محیط داخل رحم نسل های بعدی را متاثر می كند، در حال حاضر روشن نیست كه آیا یك عامل اپی ژنتیكی این اثر مادری را ایجاد می كند یا نه. آنچه كه سكل به آن علاقه مند بود اینكه نسل های بعدی موش ها، نشانه های مشابه استرس را به طور اپی ژنتیك از مادربزرگشان به ارث می برند؛ استرسی كه خودشان تجربه نكرده بودند. جالب تر اینكه اگر فرزندان مذكر دچار استرس با ماده های طبیعی جفت گیری می كردند، این ماده ها هم فرزندانی به دنیا می آوردند كه نشانه های استرس غیرعادی را نشان می دادند. سكل آنقدر متعجب شده بود كه آزمایش ها را تكرار كرد و نتایج مشابهی به دست آورد.
• ژن های جنسیت
مطالعات اولیه انسان ها هم نشانه های توارث فرانسلی اپی ژنتیكی (trans-generation) را نشان داده است. لارس اولاو بیگرن پزشك سوئدی در همكاری با پمبری متوجه شد كه اگر پدربزرگ پدری در دوران كودكی دچار سوءتغذیه باشد، نوه های پسری او عمر طولانی تری دارند ولی بر روی هیچ یك از نوه های دختری تاثیر نخواهد گذاشت. این وضع نشان می دهد كه مكانیسم انتقال اثرات اپی ژنتیكی در زنان و مردان متفاوت است. این مطالعات حتی نشان داده است كه دسترسی به موقع به غذا در زندگی جد مادری بر روی نوه هایش تاثیر دارد. اپی ژنتیك این نظر را كه تعیین توالی ژنوم انسان همه جواب های لازم درباره توارث انسان را خواهد داد، به زیر سئوال برده است. استلزامات ناشی از تغییرات اپی ژنتیكی DNA كاملاً وسیع و قابل ملاحظه است؛ آنها می توانند بعدی اضافی را به تكامل بیفزایند و آن را نسبت به محرك های مصنوعی پاسخ دهنده كنند كه كاملاً متفاوت با ژنتیك كلاسیك خواهد بود. گاهی محیط تغییراتی را فقط برای چند نسل برمی انگیزد، اما ما هنوز نمی دانیم كه چه چیزی می تواند به طور بالقوه عكس العمل های اپی ژنتیكی را آغاز كند. به نظر می رسد كه میراث ما برای نسل های آینده بیش از آن چیزی باشد كه تا به حال تصور می كردیم.
منبع: سالی پالمر
ترجمه: محمد ملائكه
روزنامه شرق