الجينات المميتة

ما هي الجينات المميتة؟

إن الجينات القاتلة تسبب موت الكائنات الحية التي تحملها، حيث في بعض الأحيان لا يكون الموت فوريًا، إذ قد يستغرق الأمر سنوات اعتمادًا على الجين، على أية حال إذا أدت الطفرة إلى الوفاة فهذا يدل على أن الجين المصاب له وظيفة أساسية في نمو وتطور وبقاء الكائن الحي، كما يمكن أن تكون الجينات المميتة متنحية كما هو الحال في تجارب الفئران المذكورة أدناه، ويمكن أيضًا أن تكون الجينات القاتلة مهيمنة أو مشروطة أو شبه مميتة أو تركيبية اعتمادًا على الجين أو الجينات المعنية.

لاحظ العام لوسيان كوينت أنماطًا غير عادية عند دراسة وراثة جين لون المعطف في الفئران في عام 1905، حيث بعد تزاوج اثنين من الفئران الصفراء لاحظ أن النسل لم يظهر أبدًا نسبة مظهرية طبيعية 3: 1، وبدلاً من ذلك لاحظ كوينت دائمًا نسبة 2:1، مع وجود اثنين من الفئران الصفراء لكل فأر غير أصفر، وهكذا قرر كوين أن لون الغلاف الأصفر هو السمة المظهرية السائدة وباستخدام تقاطعات الاختبار أظهر أن جميع الفئران الصفراء كانت متغايرة الزيجوت، ومع ذلك من خلال تقاطعاته العديدة لم ينتج كوين أبدًا فأرًا أصفر متماثلًا واحدًا.

بعد ذلك بوقت قصير في عام 1910 أكد دبليو إي كاسل وجيم سيليتل نسب الفصل غير العادية في كوين علاوة على ذلك، أظهروا أن تقاطعات كوينت تكافئ فيما يبدو أنها نسب غير مندلية؛ لأنه اكتشف جينًا قاتلًا، حيث قام كاسل وليتل بذلك من خلال إظهار أن ربع النسل من التهجينات بين الزيجوت المتغايرة مات أثناء التطور الجنيني، وهذا هو السبب في أن كوينت لم يلاحظ قط فئران صفراء متماثلة اللواقح، وهكذا من خلال اعتبار الموت الجنيني أو الموت كفئة نمطية جديدة يمكن إعادة تأسيس النسبة الكلاسيكية 1: 2: 1 للأنماط الجينية.

الجينات المميتة المتنحية:

في عام 1907 بدأ إدوين باور عمله مع نبات أنف العجل وتميز الحالة (aurea)، حيث كان للنباتات أوراق ذهبية بدلاً من الأوراق الخضراء، وعندما تم عبور نباتين أوريا أنف العجل لاحظ بور نسبة 2: 1 من الشتلات الخضراء إلى الشتلات الصفراء، حيث افتقرت نباتات الأوريا المتجانسة إلى نمو الكلوروفيل الطبيعي وتوفيت إما خلال المرحلة الجنينية أو عندما كان عمر الشتلات من يومين إلى ثلاثة أيام وبعبارة أخرى، مثل فئران كوينت المتماثلة اللواقح لم تستطع نباتات الأوريا متماثلة اللواقح أن تتطور بشكل كامل لذلك ماتت فئة كاملة من النسل.

اكتشف كوينو وبور هذه الجينات المميتة المتنحية الأولى لأنها غيرت نسب الوراثة المندلية، حيث يمكن للجينات القاتلة المتنحية أن ترمز إلى الصفات المهيمنة أو المتنحية لكنها لا تسبب الموت فعليًا ما لم يكن الكائن الحي يحمل نسختين من الأليل القاتل، ومن أمثلة الأمراض التي تصيب الإنسان بسبب الأليلات المميتة المتنحية: التليف الكيسي، وفقر الدم المنجلي والودانة وهو اضطراب عظمي سائد وراثي يسبب التقزم، في حين أن وراثة أليل الودانة يمكن أن تسبب المرض فإن وراثة اثنين من الأليلات المتنحية المميتة تكون قاتلة.

الجينات القاتلة المهيمنة:

يتم التعبير عن الجينات القاتلة المهيمنة في كل من الزيجوت متماثلة الزيجوت ومتغايرة الزيجوت، لكن كيف يمكن لأليلات مثل هذه أن تنتقل من جيل إلى آخر إذا تسببت في الموت، نادرًا ما يتم اكتشاف الجينات القاتلة السائدة بسبب القضاء عليها بسرعة من السكان، وأحد الأمثلة على المرض الناجم عن أليل قاتل مهيمن هو مرض هنتنغتون وهو اضطراب عصبي يصيب البشر، ويقلل من متوسط ​​العمر المتوقع.

نظرًا لبطء ظهور مرض هنتنغتون يمكن للأفراد الذين يحملون الأليل نقله إلى ذريتهم، وهذا يسمح للحفاظ على الأليل في السكان، كما يمكن أيضًا الحفاظ على السمات السائدة في السكان من خلال الطفرات المتكررة أو إذا كان اختراق الجين أقل من 100 ٪.

الجينات القاتلة المشروطة:

التفويل هو حالة وراثية مرتبطة بالجنس تنتج عن نقص في إنزيم يسمى الجلوكوز 6 فوسفات ديهيدروجينيز، وهو أكثر شيوعًا بين الأشخاص من أصل يهودي متوسطي وأفريقي وجنوب شرق آسيوي وسفاردي وسمي المرض؛ لأنه عندما يأكل الأفراد المصابون الفول، فإنهم يصابون بفقر الدم الانحلالي، وهي حالة تتفكك فيها خلايا الدم الحمراء وتسد الأوعية الدموية.

يمكن أن يتسبب الانسداد في فشل كلوي ويؤدي إلى الوفاة، وقد يصاب الأفراد المصابون أيضًا بفقر الدم عند تناول جرعات علاجية من الأدوية المضادة للملاريا والأدوية الأخرى، يلاحظ مع ذلك أن أليل نازعة هيدروجيناز الجلوكوز 6 فوسفات المعيب يسبب الموت فقط في ظل ظروف معينة مما يجعله جينًا قاتلًا مشروطًا، ومما يجعل هذا الأليل شائعًا جدًا هو الشيء المثير للاهتمام حول الأفراد الذين لديهم أليل (favism) هو أنهم مقاومون للملاريا، لأنه يصعب على طفيليات الملاريا التكاثر في الخلايا ذات الكميات الناقصة من الجلوكوز 6 فوسفات ديهيدروجينيز لذلك، فإن حمل الأليل من أجل (favism) يمنح ميزة وراثية أو تكيفية جوهرية من خلال حماية الأفراد من الإصابة بالملاريا.

يمكن أيضًا التعبير عن الجينات القاتلة المشروطة بسبب ظروف معينة مثل درجة الحرارة، على سبيل المثال يمكن إجراء هندسة وراثية لبروتين متحور ليعمل بكامل طاقته عند 30 درجة مئوية وغير نشط تمامًا عند 37 درجة مئوية، وفي الوقت نفسه يعمل البروتين من النوع البري بكامل طاقته في كلتا درجات الحرارة، حيث يُطلق على الحالة التي يتم فيها التعبير عن النمط الظاهري المتحور اسم غير سام وفي الوقت نفسه، فإن الحالة التي يتم فيها التعبير عن النمط الظاهري من النوع البري تسمى السماح، ومن أجل دراسة طفرة قاتلة مشروطة يجب الحفاظ على الكائن الحي في ظل ظروف السماح ثم التحول إلى الحالة غير القاتلة أثناء تجربة معينة، إذ من خلال تطوير نسخة قاتلة مشروطة من جين قاتل مهيمن يمكن للعلماء دراسة وصيانة الكائنات الحية التي تحمل أليلات قاتلة سائدة.

الجينات شبه المميتة:

الهيموفيليا مرض وراثي ناتج عن نقص في عوامل التخثر مما يؤدي إلى ضعف تخثر الدم وتجلط الدم، حيث نظرًا لأن الأليل المسؤول عن الهيموفيليا يُحمل على الكروموسوم X، فإن الأفراد المصابين هم في الغالب من الذكور ويرثون الأليل من أمهاتهم، وعادة تساعد عوامل التخثر في تكوين قشرة مؤقتة بعد إصابة وعاء دموي لمنع النزيف، لكن المصابين بالهيموفيليا لا يستطيعون الشفاء بشكل صحيح بعد الإصابات بسبب انخفاض مستويات عوامل تخثر الدم لديهم.

لذلك ينزف الأفراد المصابون لفترة أطول من الوقت حتى يحدث التخثر، وهذا يعني أن الجروح الطفيفة عادة يمكن أن تكون قاتلة لدى الشخص المصاب بالهيموفيليا، وبالتالي فإن الأليلات المسؤولة عن الهيموفيليا تسمى الجينات شبه القاتلة أو شبه القاتلة؛ لأنها تسبب موت بعض الأفراد أو الكائنات الحية فقط مع النمط الجيني المصاب.