الجميع على دراية بالأحجام المتفاوتة بشكل كبير، وكذلك أعمار الثدييات المختلفة. الفأر، الذي يزن أقل من أوقية، يعيش فقط من 12 إلى 18 شهرًا. يمكن أن يصل وزن ذكور الأفيال إلى 13,000 رطل ويبلغ متوسط عمرها من 60 إلى 70 عامًا. الحوت الأزرق يتفوق على الفيل في الحجم ويمكن أن يزن أكثر من 400,000 رطل مذهل ويمكن أن يعيش من 80 إلى 90 عامًا.
تكتسب جميع الحيوانات، الكبيرة والصغيرة، وكذلك البشر، بانتظام ما يُعرف بالطفرات الجسدية التي تحدث طوال حياة الكائن الحي. هذه الطفرات الجسدية هي تغييرات جينية في الخلايا غير خلايا التكاثر الحيوانية، حيث يراكم البشر حوالي 20 إلى 50 من هذه الطفرات سنويًا.
في حين أن غالبية هذه الطفرات غير ضارة، إلا أن بعضها يمكن أن يؤثر على الوظائف الطبيعية للخلية أو حتى يحفز الخلية لتصبح سرطانية. لعدة عقود، كان الباحثون يعتقدون أن هذه الطفرات يجب أن تلعب دورًا ما في الشيخوخة، لكن لم تكن لديهم الوسائل التكنولوجية لدراستها. الآن، التكنولوجيا موجودة التي تمكن العلماء من مراقبة هذه الطفرات الجسدية في الخلايا الطبيعية.
مفارقة بيتو
ولكن بجانب الدور المحتمل للطفرات الجسدية في الشيخوخة، كان لدى الباحثين أيضًا سؤال آخر لم تتم الإجابة عليه حول تطور السرطان، والمعروف بمفارقة بيتو.
المفارقة هي كالتالي: السرطان يتطور من خلايا فردية. لذا فإن الحيوانات الأكبر حجماً، مثل الأفيال التي لديها عدد أكبر بكثير من الخلايا مقارنة بالحيوانات الأصغر حجماً، مثل الفأر، يجب أن تكون نظرياً أكثر عرضة للإصابة بالسرطان.
لكنهم لا يفعلون ذلك. إن معدل الإصابة بالسرطان في الحيوانات المختلفة مستقل تمامًا عن حجم أجسامها. يتكهن العلماء بأن الحيوانات الأكبر حجمًا قد طورت بطريقة ما نوعًا من الآلية بحيث لا تصاب بالسرطان بالمعدل الذي يمكن توقعه بناءً على حجمها فقط. إحدى النظريات التي قد تفسر هذا هي أن الحيوانات الأكبر حجمًا لديها معدل منخفض لتراكم الطفرات الجسدية في خلاياها، ولكن حتى الآن، لم يكن بالإمكان اختبار ذلك.
في دراسة جديدة نُشرت في 13 أبريل 2022 في المجلة المرموقة Nature، فحص العلماء خلايا ستة عشر نوعًا مختلفًا: قرد الكولوبوس الأسود والأبيض، القط، البقرة، الكلب، النمس، الزرافة، خنزير البحر، الحصان، الإنسان، الأسد، الفأر، الجرذ العاري، الأرنب، الجرذ، الليمور ذو الذيل الحلقي والنمر. وجد الباحثون أنه على الرغم من التباين الهائل في حجم الجسم وكذلك العمر الافتراضي، عندما تصل الأنواع الحيوانية المختلفة إلى نهاية حياتها الطبيعية، فإنها جميعًا لديها أعداد متشابهة من الطفرات الجسدية.
اكتشف الباحثون أيضًا شيئًا آخر متعلقًا بطول العمر، مما أكد شكوكهم السابقة. كلما طال عمر الحيوان، كان معدل حدوث هذه الطفرات الجسدية أبطأ. وهذا يشير إلى أن تكهنات العلماء التي استمرت لعقود حول دور الطفرات الجسدية في عملية الشيخوخة صحيحة.
ولكن بعد أن أخذ العلماء في الاعتبار العمر الافتراضي، لم يكن هناك ارتباط بين حجم الحيوان ومعدل الطفرات الجسدية، مما دفع الباحثين إلى افتراض وجود عوامل أخرى تلعب دورًا في تقليل خطر الإصابة بالسرطان لدى الحيوانات الأكبر حجمًا بالنسبة لحجم أجسامها.
الشيخوخة والتغيرات الجينية
الشيخوخة هي عملية بيولوجية معقدة ومتعددة العوامل، وتراكم التغيرات الجينية في شكل طفرات جسدية ليس كل ما يحدث. يمكن أن تتضرر الخلايا وأنسجة الجسم بطرق عديدة أخرى، بما في ذلك تراكم البروتينات المشوهة داخل وخارج الخلايا، وكذلك التغيرات فوق الجينية التي تحدث نتيجة للتأثيرات البيئية.
التغيرات الجينية اللاجينية لا تؤدي في الواقع إلى تغيير في الحمض النووي للخلية، ولكن يمكن أن تؤثر على طريقة عمل الجينات من خلال تغيير كيفية "قراءة" الجسم لتسلسل معين من الحمض النووي. يمكن أن تمنع التغيرات الجينية اللاجينية الأخرى التعبير عن الجينات ونتيجة لذلك، لا يتم تصنيع البروتينات المشفرة بواسطة تلك الجينات.
السرطان والتغيرات الجينية
دراسة سابقة، نُشرت في أكتوبر 2018 من قبل نفس مجموعة الباحثين، من معهد ويلكوم سانجر ووحدة أبحاث السرطان التابعة لمجلس البحوث الطبية، جامعة كامبريدج، نظرت في خلايا المريء لدى الأشخاص الأصحاء الذين لا تظهر عليهم أي علامات أو أعراض للمرض. أصبح العلماء مهتمين بخلايا المريء لأنهم كانوا يعرفون بالفعل أن الخلايا السليمة تتراكم فيها الطفرات الجسدية.
كشفت الأبحاث السابقة أن حوالي ربع الخلايا في جلد الشخص الطبيعي تحتوي على طفرات مسببة للسرطان. ولكن نظرًا لأن جلد الإنسان يتعرض لأشعة الشمس وأن الأشعة فوق البنفسجية التي تحتويها معروفة بزيادة تطور السرطان، فقد أخذ الباحثون عينات من داخل المريء، حيث لا يمكن لأشعة الشمس أن تخترق.
كشفت الأبحاث أن الأشخاص في العشرينات من عمرهم، تحتوي الخلايا السليمة في المريء لديهم بالفعل على مئات الطفرات في كل خلية. ويزداد هذا العدد بشكل كبير ليصل إلى أكثر من 2000 طفرة لكل خلية بالنسبة لأولئك الذين هم أكبر سناً.
لكن الاكتشاف المثير للاهتمام وغير المتوقع إلى حد ما في الدراسة كان هذا: عند فحص الخلايا المريئية للمشاركين في الدراسة، الذين كانوا جميعًا أصحاء ولم تظهر عليهم أي أعراض للمرض، تحت المجهر، بدت طبيعية تمامًا. ولكن عندما فحص العلماء التركيب الجيني لتلك الخلايا نفسها اكتشفوا أن الأنسجة المريئية كانت مملوءة بالكامل بالطفرات، لدرجة أنه في المشاركين في منتصف العمر، كانت الخلايا الطافرة تفوق عدد الخلايا الطبيعية!
تم ربط هذه الطفرات الخاصة بسرطان المريء ويبدو أنه في موضوعات الدراسة، منحت هذه الطفرات الخلايا ميزة تنافسية وسمحت لها بـ"السيطرة" على الأنسجة المحيطة لتشكيل شبكة كثيفة من الخلايا المتحورة.
تشير هذه الدراسات إلى بداية فهم كيفية تسبب التغيرات الجينية مثل الطفرات الجسدية في تطور السرطان والدور الذي تلعبه هذه الطفرات في عملية الشيخوخة. يُعتبر سرطان المريء من أصعب أنواع السرطان علاجًا، حيث لا ينجو سوى 20 بالمئة من المرضى لأكثر من خمس سنوات بعد تشخيصهم.
إن فهم كيفية تطور هذه الطفرات الجسدية والسماح أيضًا بميزة تنافسية للخلايا في المريء التي تحملها يمكن أن يؤدي إلى اختبارات تشخيصية قد تمكن من اكتشاف المرض في وقت مبكر جدًا، مما يؤدي إلى تحسين كبير في معدل البقاء على قيد الحياة.
مرض الزهايمر والتغيرات الجينية
الخلايا لا تستسلم دائمًا لتلف الحمض النووي، حيث لديها مسارات إصلاح للتعامل مع الآثار، ولكن في أمراض مثل الزهايمر، لا تستطيع الخلايا العصبية (خلايا الدماغ) مواكبة كمية التلف الذي يحدث. في الواقع، في الأشخاص المصابين بالزهايمر، تتراكم الطفرات في الخلايا العصبية بسرعة أكبر بكثير من الأشخاص غير المصابين بالمرض.
تؤدي هذه الطفرات إلى تراكم البروتينات المعروفة باسم أميلويد-β وتاو التي تحفز إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية، مما يساهم في موت خلايا الدماغ. في دراسة نُشرت في أبريل 2022، وجد الباحثون أن الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر لديهم أعداد كبيرة من الطفرات المكتسبة حديثًا في خلايا الدماغ، وهي كمية كبيرة بما يكفي لتعطيل الجينات المهمة لوظيفة الدماغ.
ماذا تعني هذه الأبحاث لصحتك
يعتمد علم طول العمر والشيخوخة، وكذلك الرؤى المتعلقة بتطور السرطان، على هذه الدراسات الجينية الأساسية المبكرة، التي تمهد الطريق لمزيد من البحث وتطوير الوسائل التشخيصية والعلاجية. في غضون ذلك، يجب عليك كفرد تحسين صحتك من خلال مزيج من التغذية، المكملات المستهدفة، التمارين الرياضية، النوم الجيد والسيطرة على التوتر للحفاظ على تأثيرات هذه الطفرات الحتمية تحت السيطرة.
المراجع:
1. كاجان، أ.، بايز-أورتيغا، أ.، برزوزوسكا، ن. وآخرون. معدلات الطفرات الجسدية تتناسب مع العمر الافتراضي عبر الثدييات. نيتشر 604، 517–524 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04618-z
2. Martincorena I, Fowler JC, Wabik A, Lawson ARJ, Abascal F, Hall MWJ, Cagan A, Murai K, Mahbubani K, Stratton MR, Fitzgerald RC, Handford PA, Campbell PJ, Saeb-Parsy K, Jones PH. تستعمر النسخ الطافرة الجسدية المريء البشري مع تقدم العمر. مجلة العلوم. 23 نوفمبر 2018؛ 362(6417):911-917. doi: 10.1126/science.aau3879. نُشر على الإنترنت في 18 أكتوبر 2018. PMID: 30337457; PMCID: PMC6298579.
3. ميلر، م.ب.، هوانغ، أ.ي.، كيم، ج. وآخرون. التغيرات الجينومية الجسدية في خلايا عصبية مفردة لمرضى الزهايمر. نيتشر (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04640-1
