ما هو الحد الأقصى لعدد الآباء البيولوجيين الذي يمكن أن يمتلكه الكائن الحي؟
تأتي العائلات في جميع الأشكال والأحجام ، وليس كل الآباء مرتبطين بيولوجيًا بأطفالهم. لكن معظم الناس لديهم أبوين وراثيين ورثوا منهما الحمض النووي الخاص بهم. ومع ذلك ، فإن عددًا قليلاً جدًا من الأشخاص لديهم من الناحية الفنية ثلاثة آباء وراثيين ، واعتمادًا على تعريف “الوالد” ، فإن الكائنات الحية الأخرى لديها أكثر من ذلك بكثير.
إذن ما هو أقصى عدد من الآباء يمكن أن يمتلكه كائن حي؟ يمكن أن يكون لبعض الحيوانات ما يصل إلى ثلاثة آباء وراثيين ، ويمكن أن تحتوي النباتات على ثلاثة آباء على الأقل ، ويمكن أن يكون للبكتيريا أعداد كبيرة.
يتكاثر البشر ومعظم الحيوانات الأخرى جنسيًا. تجمع خلية منوية من أحد الوالدين وخلية بويضة من أخرى الحمض النووي لإنشاء خلية جديدة. ثم تنقسم تلك الخلية مرارًا وتكرارًا عندما تصبح فردًا جديدًا.
في حالات نادرة جدًا ، يمكن للإنسان أن يرث المادة الوراثية من ثلاثة آباء في المجموع – من خليتين منويتين وبويضة واحدة ، أو من بيضتين وحيوان منوي واحد. يحدث هذا الأخير من خلال إجراء يسمى العلاج ببدائل الميتوكوندريا. يتم تخزين معظم الحمض النووي في نواة الخلية. ولكن في خلايا البويضات ، يتم تخزين بعض الحمض النووي أيضًا في جزء من الخلية يسمى الميتوكوندريا. عندما يتلف الحمض النووي للميتوكوندريا ، يمكن أن يؤدي إلى العقم أو أمراض عضلية وعصبية خطيرة عند الأطفال.
لمساعدة العائلات في مواجهة هذه التحديات ، بدأ الباحثون في استبدال الحمض النووي للميتوكوندريا في خلية بويضة واحدة بحمض نووي صحي من خلية أخرى. أ عدد قليل من الأطفال وُلدوا بهذه الطريقة خلال العقد الماضي ، على الرغم من أن الرقم الدقيق ليس عامًا لأسباب تتعلق بالخصوصية. أقل من 1٪ من مجموع الحمض النووي الخاص بهم يأتي من البويضة المانحة.
متعلق ب: ما هي الأنواع الأكثر تنوعًا وراثيًا؟
يمكن أن يكون للإنسان والحيوانات الأخرى ، في حالات نادرة للغاية ، ثلاثة آباء وراثيين عن طريق الصدفة ، إذا تمكنت خليتان من الحيوانات المنوية من أبوين مختلفين من تخصيب نفس خلية البويضة. هذه الظاهرة تسمى تعدد الحيوانات المنوية ، وهي نادرة لأن البويضة تبدأ في منع الحيوانات المنوية الأخرى بعد ميكروثانية من الإخصاب. أولي غروسنيكلاوس، أستاذ علم الوراثة التنموية النباتية بجامعة زيورخ في سويسرا. وقال إنه بينما يمكن أن يحدث ذلك ، “عادة ما تموت النسل”.
أوضح جروسنيكلاوس أنه عندما تجمع الحيوانات الحمض النووي ، يتم تنظيم العملية بواسطة هياكل تسمى المريكزات. تعمل عملية التكاثر مع اثنين من المريكزات – واحد من البويضة والآخر من الحيوانات المنوية – ولكن ليس ثلاثة. قال جروسنيكلاوس لـ Live Science: “لا يمكن للثدييات ثلاثية الصبغيات البقاء على قيد الحياة”. “ولكن إذا كان ، على سبيل المثال ، مجرد جزء من الجسم ثلاثي الصبغيات ، يمكن أن يعمل ذلك.”
عادة ، عندما تنقسم خلية ثلاثية الصيغة الصبغية – إلى ثلاث خلايا بدلاً من خليتين عاديتين – لن يكون لدى الخلايا الجديدة المزيج الصحيح من المادة الجينية للبقاء على قيد الحياة. في بعض الأحيان ، على الرغم من ذلك ، البعض منهم سيفعل ذلك. يمكن للطفل بعد ذلك الحصول على الحمض النووي من أحد الحيوانات المنوية في بعض أجزاء الجسم والحمض النووي من أخرى – أو كليهما – في مكان آخر. هذا الخلط ، وهو شكل من أشكال الفسيفساء الجينية ، نادر جدًا. قد كان موثقة في البشر (الذين لديهم إعاقات ذهنية وجسدية شديدة) وكذلك في الحصان و أجنة الماشية. قال غروسنيكلاوس إنه في الحالات التي نعرفها ، كان كلا النطافين من نفس الوالد. من الناحية الفنية ، يمكن أن يحدث هذا أيضًا مع الحيوانات المنوية من والدين مختلفين.
بعض السمندر في أمبيستوما للنسب أيضًا آباء متعددين ، وفقًا لدراسة أجريت عام 2017 في المجلة بيولوجيا الجينوم والتطور. هذه السمندل لها ذرية إناث فقط ، ولكنها تتزاوج مع ذكور من أنواع أخرى في الولايات المتحدة أمبيستوما جنس. عندما تتزاوج أنثى ، فإنها تحتفظ ببعض جينات الذكر ، بينما تتجاهل البعض الآخر. بعد دراسة أنثى لديها جينوم ثلاثي الصبغيات ، أو ثلاث نسخ جينوم “إضافية” من ثلاثة أنواع مختلفة من الذكور ، وجد الباحثون أن كل أب ساهم بشكل متساوٍ في الابنة.
“إنه متوازن في الغالب” ، كاتب الدراسة الأول كايل ماكلروي، عالم أحياء في جامعة ولاية أيوا ، قال في بيان. “يتم التعبير عن الجينومات الثلاثة في الغالب بشكل متساوٍ في هذا الهجين.”
من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون للنباتات ثلاثة آباء وراثيين يساهمون في جميع الخلايا في أجسامهم “لأن النباتات لا تحتوي على أي مريكزات” ، على حد قول غروسنيكلاوس. للبحث عن نباتات لديها أكثر من والدين ، أجرى جروسنيكلاوس تجارب على الذرة ؛ تم نشر هذا البحث في المجلة علم الأحياء الحالي. كل نواة ذرة هي بيضة مخصبة. ترك كل منهما جنينًا ثم فحصها. وبسبب الطريقة التي أجرى بها تجربته ، تمكن من التمييز بين الوالدين المخصبين. وقال: “كان أحدهما بالتأكيد بذرة ثلاثية الصيغة الصبغية ، لذا لا بد أنه كان لها أبان”. مجموعة بحثية أخرى وجدت خلايا مع ثلاثة آباء في نبات الأرابيدوبسيس thaliana، وهو نبات الخردل الذي تمت دراسته بشكل متكرر.
متعلق ب: هل الأشجار موجودة (من الناحية العلمية)؟
لكن هل يمكن أن يكون للنباتات أكثر من ثلاثة آباء؟ قال غروسنيكلاوس: “أعتقد أنه ممكن ، لكنك ستحتاج إلى نوع من الطفرة”. تصل الحيوانات المنوية الموجودة في حبوب اللقاح إلى البيض في الأزهار عبر أنابيب حبوب اللقاح ؛ تحتوي معظم البيض على أنبوب واحد فقط ، بينما يحتوي بعضها على أنبوبين. افترض جروسنيكلاوس أن الحصول على أكثر من ثلاثة آباء يحتاجون إلى اكتساب طفرات جينية لإنتاج المزيد من الأنابيب. قد يحدث هذا في الأنواع الأخرى ، ولكن إذا كان الأمر كذلك ، فلم تتم دراسته.
في البكتيريا ، يصبح معنى “الوالد” و “الطفل” معقدًا. البكتيريا هي كائنات وحيدة الخلية تتكاثر في الغالب لاجنسيًا ، عن طريق الانقسام. عندما تنقسم الخلية إلى قسمين ، “يصبح الوالد هو الأبناء” سوزان روزنبرغ، عالم الوراثة البكتيرية في كلية بايلور للطب في هيوستن. في بعض الأحيان ، يطلق الباحثون على إحدى الخلايا الجديدة اسم الأم والأخرى بالابنة. لكن بالنسبة للبكتيريا ، فإن مصطلح “طفل” هو مصطلح تعسفي إلى حد ما. الخط الفاصل بين الوالد والجد ليس واضحا.
لجعل الأمر أكثر تعقيدًا ، تكتسب البكتيريا أيضًا الحمض النووي من بعضها البعض ومن الفيروسات. قال روزنبرغ لـ Live Science: “أشعر نوعًا ما بأن أي شخص تحصل منه على الحمض النووي ، ما لم يكن مرضًا ، هو على الأرجح والدك”. “جميع المساهمين لديهم جزء صغير من النسب.” قال روزنبرغ ، باستخدام هذا التعريف ، “يمكن أن يكون للبكتيريا الآلاف من الآباء – ولكن ليس عادة في نفس الوقت.”
في النباتات والحيوانات ، يكون الحد الأقصى لعدد الآباء محدودًا لأن لكل فرد بداية ونهاية واضحين. لكن هناك لا توجد لحظة واضحة عندما تصبح البكتيريا فردًا جديدًا. قال روزنبرغ إن هذا يعني أن العدد الأقصى من الآباء للبكتيريا كبير بشكل مدهش: فهو مقيد فقط بالعدد الإجمالي للجينات التي يمكن أن يحل محلها الوالد الجديد.
