ما الذى يجعلنا بشرا؟

ما الذي يَجْعَلُنَا بَشَرًا؟^(*)

تكشف المقارنات بين جينومي الإنسان والشمبانزي

تلك الامتدادات النادرة من الدنا التي ننفرد بها وحدنا.

مفاهيم مفتاحية الشمبانزي هو أقرب الأقرباء الأحياء للإنسان، ويتشارك معنا في 99 في المئة تقريبا من الدنا. لقد ساعدت جهود تعرف النواحي من الجينوم البشري التي تغيّرت أكثر من غيرها منذ أن تباعدت الشمبانزيات والبشر من سلف مشترك، على تحديد دقيق لمتواليات الدنا DAN sequences التي تجعلنا بشرا. وقد زودتنا النتائج أيضا بتبصرات حاسمة حول كيف أمكن للشمبانزيات والبشر أن يختلفا بمثل هذا القدر، على الرغم من امتلاكهما مخطّطات أولية متماثلة تقريبا من الدنا. محرّرو ساينتفيك أمريكان

قبل ست سنوات، رحّبتُ بفرصة الانضمام إلى الفريق الدولي الذي كان يعمل حينذاك على تعرف تسلسل قواعد، أو «حروف»، الدنا⁽¹⁾ في جينوم الشمبانزيات الشائعة Pan troglodytes (القردة الأمريكية الشبيهة بالإنسان). وكاختصاصية في الإحصاء الحيوي لها اهتمام طويل الأمد في الأصول البشرية، كنت متلهّفة لوضع سلسلة الدنا البشري جنبا إلى جنب مع تلك الخاصة بأقرب أقربائنا الأحياء، ومن ثم المقارنة بينهما. وهنا ظهرت حقيقة تحطّ من قدرنا: تبلغ نسبة التطابق بين مخطّطات الدنا لدينا نحو 99 في المئة من مثيلاتها لدى الشمبانزيات. ويعني ذلك أنه من بين الثلاثة بلايين حرف التي تكوّن الجينوم البشري، لم يتغيّر سوى 15 مليونا فقط ــ أي أقل من 1 في المئة ــ خلال الستّة ملايين سنة أو نحوها التي مضت منذ أن تباعدت سلالتا البشر والشمبانزيات.



ترى النظرية التطوّرية أنّ الأغلبية الساحقة من هذه التغيرات كان لها تأثير طفيف أو لا تأثير في بيولوجيتنا. ولكن في مكان ما بين تلك القواعد التي يبلغ عددها 15 مليونا تقريبا، تكمن تلك الاختلافات التي جعلت منا بشرا، والتي عَقَدْتُ العزم على اكتشافها. منذ ذلك الحين، حققتُ أنا وآخرون تقدّما مثيرا في تعرف عدد من سلاسل الدنا التي تفرّق بيننا وبين الشمبانزيات.



مفاجأة مبكّرة^(**)



مع أنها لا تمثل سوى نسبة مئوية ضئيلة من الجينوم البشري، فلا تزال ملايين القواعد مجالا واسعا للبحث. ولتسهيل البحث، قمتُ بكتابة برنامج حاسوبي يمسح الجينوم البشري بحثا عن قطع الدنا DNA التي تغيّرت أكثر من غيرها منذ أن انفصل البشر والشمبانزيات عن سَلَف مشترك. ولأن معظم الطفرات الوراثية العشوائية لا تُفيد الكائن الحي ولا تضره، فهي تتراكم بمعدّل ثابت يعكس مقدار الوقت الذي انقضى منذ امتلاك نوعين من الكائنات الحيّة لسَلَف مشترك (في كثير من الأحيان، يتم التعبير عن معدل التغيير هذا باعتباره «دقّات الساعة الجزيئية⁽²⁾»). وعلى النقيض من ذلك، فإن تسارع معدل التغير هذا في بعض أجزاء الجينوم يمثل علامة مميّزة على الانتخاب (الانتقاء) الإيجابي positive selection، الذي تكون فيه الطفرات التي تساعد الكائن الحي على البقاء والتناسل، أقرب احتمالا لأن تنتقل إلى الأجيال القادمة. وبعبارة أخرى، فإن تلك الأجزاء من الكود the code التي خضعت لأكبر قدر من التعديل منذ تباعُد البشر والشمبانزيات هي على الأغلب المتواليات sequences التي شكّلت الجنس البشري.



في الشهر11 /2004، وبعد شهور من تشخيص أخطاء debugging برنامجي وأمثَلَتِهِ optimizing بحيث يعمل على مجموعة حاسوبية هائلة في جامعة كاليفورنيا بسانتا كروز، انتهيت أخيرا بملف يحوي قائمة مصنّفة من هــذه المتواليات السريعة التغيّر. وتحت الإشـــــراف المباشــــــــر لأســــــتاذي ومرشدي ، نظرت إلى النجاح الأكبر، وهو امتداد مكون من 118 قاعدة، صارت تعرف معا بالناحية البشرية المتسارعة (المُعجّلة) 1 ⁽HAR1⁽³. وباستخدام متصفّح الجينوم الخاص بجامعة كاليفورنيا بسانتا كروز، وهي أداة للرؤية تذيّل⁽⁴⁾ الجينوم البشري بالمعلومات المستمدة من قواعد البيانات العامّة، قمت بتكبير الصورة على الناحية HAR1. فأظهر المتصفّح متواليات هذه الناحية لدى كل إنسان وشمبانزي وفأر ودجاجة ـــ وهي جميع أنواع الفقاريات التي تم حينذاك حَل (فَك) كود جينوماتها. كما أظهر المتصفح أنّ تجارب التحري الواسعة النطاق السابقة قد اكتشفت نشاط الناحية HAR1 في عينتين من خلايا الدماغ البشري، مع أن أحدا من العلماء لم يسبق له أن سمى أو درس هذه المتوالية حتى الآن. لقد صرخنا في صوت واحد «رائع!»، عندما أدركنا أنّ الناحية HAR1 قد تكون جزءا من جينة جديدة على العِلم تنشط في الدماغ.



لقد حققنا نجاحا مدويا. فمن المعروف جيدا أن الدماغ البشري يختلف إلى حدّ بعيد عن دماغ الشمبانزيات من حيث الحجم والتنظيم والتعقيد، من بين سمات أخرى. ومع ذلك، فإن الآليات النمائية والتطوّرية الأساسية للخصائص التي تميز الدماغ البشري غير مفهومة جيدا. فقد كان لدى الناحية HAR1 إمكانية إلقاء الضوء على هذا الجانب الأكثر غموضا في البيولوجيا البشرية.



وقد قضينا السنة التالية في محاولة اكتشاف كلّ ما يمكننا اكتشافه حول التاريخ التطوّري للناحية HAR1 بمقارنة هذه الناحية من الجينوم في أنواع حية مختلفة، بما فيها 12 نوعا إضافيا من الفقاريّات، التي جرت سَلسَلَتها خلال تلك الفترة. وقد اتضح أنه حتى ظهور البشر، كان تطوّر الناحية HAR1 شديد البطء. وفي الدجاج والشــمبانزيـات ـــ اللتيْن تباعـــدت سـلالتاهمــــا قبل نحــو 300 مليـــون ســـــنة ـــ لا يوجــد اختـــلاف ســـوى في اثنتين من القواعد البالغ عددها 118، مقارنة بثمانية عشر اختلافا بين البشر والشمبانزيات، اللذيْن تباعدت سلالتاهما بعد ذلك بكثير. وحقيقة أنّ الناحية HAR1 ظلت جوهريا مجمّدة زمنيا طوال مئات الملايين من السنين، تشير إلى أن وظيفتها بالغة الأهمية؛ كما أن خضوعها حينذاك لتنقيح revision مفاجئ في البشر يشير إلى أنّ هذه الوظيفة قد تم تعديلها بشكل ملحوظ في سلالتنا.



في عام 2005، ظهرت فكرة بالغة الأهمية بالنسبة إلى وظيفة الناحية HAR1 في الدماغ، بعد أن حصل زميلي [من الجامعة الحرة في بروكسل] على قارورة تحوي نسخ الناحية HAR1 من مختبرنا. وقد استخدم متواليات الدنا هذه لتصميم واسمة جزيئية تألقية⁽⁵⁾ تضيء عندما يجري تنشيط الناحية HAR1 في الخلايا الحية ـــ أي عندما تُنسخ من الدنا إلى الرنا. عند تشغيل الجينات النمطية في خلية ما، تصنع الخلية أولا نسخة من الرنا المرسال وبعد ذلك تستخدم الرنا كقالب (مرصاف) template لاصطناع بعض الپروتينات المطلوبة. وقد كشف التوسيم the labeling أنّ الناحية HAR1 تُنَشَّط في نوع من العصبونات يؤدي دورا رئيسيا في شكل وتخطيط القشرة المخية النامية، وهي الطبقة الخارجية المجعّدة من الدماغ. وعندما تفشل وظيفة هذه العصبونات، فالنتيجة قد تكون وخيمة، بل مميتة في كثير من الأحيان ـــ وهو اضطراب خلقي يعرف بانعدام التلافيف lissencephaly (الدماغ الأملس)، وفيه تفتقر القشرة المخية إلى الطيّات المميزة لها وتُظهر مساحة سطحيّة مختزلة بدرجة كبيرة. وترتبط الاختلالات الوظيفية في هذه العصبونات نفسها أيضا ببدء ظهور الفصام في سن البلوغ.



ومن ثم تصبح الناحية HAR1 نشطة في الوقت والمكان المناسبين لتؤدي دورا فعّالا في تشكيل قشرة مخية صحّية (تشير أدلة أخرى إلى أنّها قد تؤدي، إضافة إلى ذلك، دوراً في إنتاج النطاف sperm). ولكن كيف بالتحديد تؤثر هذه القطعة من الكود الوراثي في تطوّر القشرة المخية لا زال يمثل لي ولزملائي لغزا يستعصي حلّه. ونحن متلهّفون إلى عمل ذلك: ربما أدت الهبّة الحديثة من الاستبدالات في الناحية HAR1 إلى إحداث تغيرات ملحوظة في أدمغتنا.

الإختلاف في واحد في المئة فقط : يتميز البشر عن الشمبانزيات في عدد من الجوانب المهمة, وذلك علي الرغم من اشتراكهما في نحو 99 في المئة من الدنا. وتطشف التحليلات الجديدة أدزاء الجينوم التي جعلت نوعنا البشري متميزا.

وإضافة إلى امتلاك تاريخ تطوّري استثنائي، تتسم الناحية HAR1 بالخصوصية؛ لأنها لا تكوّد الپروتينات. وطوال عقود من الزمن، ركّزت أبحاث البيولوجيا الجزيئية بشكل حصري تقريبا على الجينات التي تعيّن الپروتينات، وهي كتل البناء الأساسية للخلايا. ولكن بفضل مشروع الجينوم البشري، الذي قام بسَلسَلَة جينومنا نحن البشر، يعرف العلماء الآن أن الجينات التي تكوّد الپروتينات، لا تمثل سوى 1.5 في المئة من الدنا البشري. أما الـ98.5 في المئة الأخرى ـــ والتي يطلق عليها أحيانا اسم «دنا متدنٍ (سَقط)» junk DNA ـــ فتحتوي على متواليات تنظيمية تُخبر الجينات الأخرى متى تعمل ومتى تتوقف عن العمل، وجينات تكوّد الرنا الذي لا يترجم إلى پروتينات، إضافة إلى الكثير من الدنا الذي بدأ العلماء مؤخرا فقط بفهم وظائفه.



استنادا إلى الأنماط الموجودة في متوالية الناحية HAR1، توقّعنا أنّ الناحية HAR1 تقوم بتكويد الرنا ـــ وهو تخمين تأكد من صحته لاحقا كل من ، و، و [الباحثين في جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز] وذلك من خلال تجارب مختبرية أجروها عام 2006. وفي الواقع، اتضح أن الناحية HAR1 البشرية تقبع في جينتين متداخلتين. وتؤدي المتوالية HAR1 المشتركة إلى نمط جديد كليّا من بنية الرنا، يضاف إلى الأصناف الستّة المعروفة من جينات الرنا. وتشمل هذه المجموعات الرئيسية الستّ أكثر من 1000 فصيلة مختلفة من جينات الرنا، تتميز كلّ منها ببنية ووظيفة الرنا المكوّد داخل الخلية. وتمثل الناحية HAR1 أيضا أول مثال موثّق على متوالية مكوّدة للرنا، والتي يبدو أنها خضعت للانتخاب (للانتقاء) الإيجابي.

[تجربة] مسح (تفرّس) الجينوم(***) للعثور على تلك الأجزاء من جينومنا التي جعلتنا بشرا، قامت المؤلفة بإعداد برنامج حاسوبي للبحث عن متواليات الدنا التي تغيّرت أكثر من غيرها منذ أن تباعد البشر والشمبانزيات عن سلفهما المشترك الأخير. وقد جاءت على رأس القائمة جملة مكونة من 118 حرفا من كود يعرف باسم الناحية المعجّلة البشرية 1 (HAR1). وهذه الناحية من الجينوم لم تتغير سوى بقدر ضئيل للغاية طوال معظم فترات تطور الفقاريات vertebrate، حيث تختلف متواليتا الشمبانزيات والدجاج في حرفين فقط. وعلى أية حال، فإن الناحيتين HAR1 في كل من البشر والشمبانزيات تختلفان في 18 حرفا، مما يشير إلى أنّ الناحية HAR1 قد اكتسبت وظيفة جديدة مهمة في البشر.

قد يبدو من المفاجئ أنّ أحدا لم يهتم من قبل بهذه القواعد الـ118 المدهشة من الجينوم genome البشري. ولكن في غياب تقنية تتيح المقارنة السهلة للجينومات الكاملة، لم تكن لدى الباحثين طريقة لمعرفة أنّ الناحية HAR1 كانت أكثر من مجرد قطعة أخرى من الدنا المتدني.



دالات لغوية^(****)



إن مقارنات الجينومات الكاملة في الأنواع الأخرى زودتنا أيضا بتبصرات إضافية حاسمة حول سبب كون الإنسان والشمبانزي شديدي الاختلاف، مع أن جينوماتهما تتشابه كثيرا. وفي السنوات الأخيرة، تمت سَلسَلَة جينومات آلاف الأنواع (ميكروبات في معظمها). وقد ظهر أنه حيثما وجدت استبدالات الدنا في الجينوم ــ وليس العدد الإجمالي للتغيرات التي تنشأ ــ قد يكون لذلك أهمية كبرى. وبعبارة أخرى، لا يحتاج الأمر إلى إحداث تغيرات هائلة في الجينوم لصنع نوع جديد. وبالتالي، فإن سبيل تطوّر البشر من سلف شمبانزي ــ بشري لا يتمثل في تسريع دقّات الساعة الجزيئية ككل، بل على العكس من ذلك، يكمن السرّ في إحداث تغيير سريع في المواقع التي تُحدث التغيرات فيها فَرْقا مُهما في وظيفة الكائن الحي.



ومن المؤكد أن الناحية HAR1 هي من بين هذه المواقع، وكذلك أيضا الجينة FOXP2، التي تحوي واحدة أخرى من المتواليات السريعة التغيّر التي تعرّفتها والمعروف أن لها دورا في الكلام. وقد اكتشف دورها في الكلام من قبل باحثين في جامعة أكسفورد بإنكلترا. ففي عام 2001، ذكر هؤلاء الباحثون أنّ الأشخاص المصابين بطفرات في هذه الجينة يكونون غير قادرين على القيام ببعض الحركات الوجهية السريعة غير الملحوظة واللازمة للكلام الطبيعي، مع أنّهم يمتلكون القدرة الاستعرافية cognitive لمعالجة اللغة. تعرض المتوالية البشرية النمطية العديد من الاختلافات عن مثيلتها في الشمبانزيات: استبدالان في القواعد التي عدّلت نواتجها الپروتينية، والعديد من الاستبدالات الأخرى التي ربما أدّت إلى تحولات تؤثّر في كيف ومتى وأين تستخدم الپروتينات في الجسم البشري.



ألقى اكتشاف حديث بعض الضوء على الوقت الذي ظهرت فيه النسخة الممكِّنة للكلام من الجينة FOXP2 في الأناسي hominids: ففي عام 2007 قام العلماء بمعهد ماكس پلانك للأنثروبولوجيا التطوّرية في لايپتزيگ بألمانيا بسَلسَلَة الجينة FOXP2 المستخرجة من مستحاثة نياندرتالية فوجدوا أنّ أولئك البشر المنقرضين كانوا يمتلكون نسخة البشر المعاصرين من هذه الجينة، الأمر الذي ربما سمح لهم بالتلفظ كما نفعل نحن. وتشير التقديرات الحالية حول الوقت الذي تباعدت فيه سلالتا النياندرتال والبشر المعاصرين إلى أنّ الشكل الجديد من الجينة FOXP2 لابدّ وأنه ظهر قبل نصف مليون سنة على الأقل. وعلى أية حال، فأغلب ما يميّز لغة البشر عن التواصل الصوتي في الأنواع الأخرى لا يأتي من سبل جسدية physical means بل من القدرة الاستعرافية، التي ترتبط في كثير من الأحيان بحجم الدماغ. والرئيسات Primates تمتلك بوجه عام أدمغة أكبر مما يُتوقّع من حجم أجسادها. ولكن حجم الدماغ البشري تضاعف أكثر من ثلاث مرات منذ السلف الشمبانزي ــ البشري؛ وهي طفرة في النمو بدأ باحثو الوراثيات مؤخرا فقط بحلِّها.



ومن بين أفضل الأمثلة التي تمت دراستها على جينة متعلقة بحجم الدماغ في البشر والحيوانات الأخرى، نجد الجينة ASPM. لقد أدت الدراسات الوراثية للبشر المصابين بالحالة المعروفة بصغر الرأس microcephaly، والتي يتضاءل فيها حجم الدماغ بنحو 70 في المئة، إلى كشف دور الجينة ASPM وثلاث جينات أخرى ـــ هي: MCPH1 CDK5RAP2 و CENPJ ـــ في التحـكــــم في حـجــــم الدماغ. وفي فترة لاحقة، أظهر الباحثون في جامعتي شيكاغو ومتشيگان أنّ الجينة ASPM قد تعرضت للعديد من هبّات التغيير خلال مسيرة تطور الرئيسات، وهو نمط دال على الاختيار (الانتقاء) الإيجابي. وقد حصلت واحدة على الأقل، من هذه الهبات في السلالة البشرية منذ أن تباعدت عن مثيلتها في الشمبانزيات، وبالتالي كانت محتملة الفائدة في تطور أدمغتنا الكبيرة.



ربما أثّرت أجزاء أخرى من الجينوم في تحوّل metamorphosis الدماغ البشري بصورة أقل مباشرة. فقد أدى المسح الحاسوبي، الذي تعرّف الناحية HAR1، إلى اكتشاف 201 ناحية بشرية معجّلة أيضا، لا يكوّد أغلبها الپروتينات أو حتى الرنا. (هناك دراسة ذات صلة أجريت بالمعهد⁽WTSI⁽⁶في كامبردج بإنكلترا، وكشفت العديد من النواحي البشرية المعجلة ذاتها). وبدلا من ذلك، يبدو أنها سلاسل تنظيمية تُخبر الجينات القريبة منها بالوقت الذي تنشط فيه أو تتوقف عن العمل. ومن المثير للدهشة أن أكثر من نصف الجينات الموجودة قرب النواحي البشرية المعجّلة يؤثر في تطوّر الدماغ ووظيفته. وكما ينطبق على الجينة FOXP2، تقوم منتجات العديد من هذه الجينات بتنظيم الجينات الأخرى. وهكذا، فمع أنّ النواحي البشرية المعجلة تمثل جزءا ضئيلا من الجينوم، فإن التغيرات في هذه النواحي ربما أدت إلى تبدلات جذرية في الدماغ البشري من خلال التأثير في نشاط شبكات كاملة من الجينات.

لست بحاجة إلى أن تغير كثيرا في الجينوم كي تُكوِّن نوعا جديدا.

ما وراء الدماغ^(*****)



ومع أن كثيرا من الأبحاث الوراثية ركّزت على تفسير تطور دماغنا البالغ التعقيد، ظل الباحثون أيضا يحاولون تعرف سبب نشوء السمات الفريدة الأخرى للجسم البشري. وفي هذا السياق، هناك مثال جيّد يتمثل بالناحية HAR2، وهي ناحية منظمة للجينات وثاني أهم المواقع المعجّلة على قائمتي. وفي عام 2008، أظهر الباحثون في مختبر لورانس بيركلي الوطني⁽⁷⁾ أنّ الاختلافات المحددة في القواعد الموجودة في النسخة البشرية من الناحية HAR2 (والمعروفة كذلك باسم HACNS1)، مقارنة بالنسخة الموجودة في الرئيسات من غير البشر، تسمح لمتوالية الدنا هذه بتوجيه النشاط الجيني في الرسغ والإبهام أثناء النماء الجنيني؛ في حين أن النسخة السلفية ancestral في الرئيسات الأخرى لا تستطيع ذلك. وهذا الاكتشاف مثير على وجه الخصوص؛ لأنه يمكن أن يفسّر التغيرات المورفولوجية morphological في اليد البشرية التي أتاحت لنا المهارة اللازمة لصناعة واستخدام الأدوات المعقّدة.



وإلى جانب التغيرات في الشكل، مرّ أسلافنا أيضا بتحولات سلوكية وفزيولوجية ساعدتهم على التكيّف مع الظروف المتغيرة وأن يهاجروا إلى بيئات جديدة. فعلى سبيل المثال، أدى التغلب على النار قبل أكثر من مليون سنة، والثورة الزراعيــة قبــل000 10 سنة تقريبا إلى جعل الوصول إلى الأطعمة الغنية بالنشاء أكثر سهولة. ولكن التحولات الثقافية لوحدها لم تكن كافية للاستفادة من هذه الأطعمة الغنية بالسعرات الحرارية، فقد كان لزاما على أسلافنا أن يتكيّفوا جينيا مع تلك الأطعمة.



والتغيرات في الجينة AMY1، التي تكوّد الأميلاز اللعابي⁽، وهو إنزيم يُسهم في هضم النشاء، تُعد أحد الأمثلة الشهيرة على التكيّف من هذا النوع. ويحتوي جينوم الثدييات على نسخ متعدّدة من هذه الجينة، حيث يتفاوت عدد النسخ بين الأنواع وحتى بين الأفراد من البشر. ولكن بصورة إجمالية، وبالمقارنة مع الرئيسات الأخرى، يمتلك البشر عددا كبيرا على وجه الخصوص من نسخ الجينة AMY1. وفي عام 2007، أظهر علماء الوراثيات في جامعة ولاية أريزونا أن الأفراد الذين يحملون عددا أكبر من نسخ الجينة AMY1 يمتلكون قدرا أكبر من الأميلاز في لعابهم، مما يسمح لهم بهضم كميات أكبر من النشاء. وهكذا يبدو أن تطور الجينة AMY1 يكتنف كلا من عدد نسخ هذه الجينة، والتغيرات المحددة في متوالية الدنا الخاصة بها.



هناك مثال آخر مشهور على التكيّف الغذائي، والذي يكتنف الجينة (LCT) المتعلقة باللاكتاز⁽⁹⁾، وهو إنزيم يسمح للثدييات بهضم اللاكتوز المحتوى في الكربوهيدرات، ويعرف أيضا بسكّر الحليب. وفي أغلب الأنواع، وحدهم الأطفال الرضّع يمكنهم معالجة اللاكتوز. ولكن قبل نحو 9000 سنة ـــ وهو تاريخ قريب جدا، من المنظور التطوّري ـــ أدت تغيّرات في الجينوم البشري إلى ظهور نسخ الجينة LCT التي سمحت للبالغين بهضم اللاكتوز. وقد تطوّرت الجينة LCT المعدّلة بشكل مستقل في الشعوب الأوروبية والأفريقية، مما يمكّن حامليها من هضم حليب الحيوانات الداجنة. واليوم نجد الأحفاد البالغين لأولئك الرعاة القدماء أكثر تحملا للاكتوز الموجود في أطعمتهم من البالغين القادمين من أجزاء أخرى من العالم، بما في ذلك آسيا وأمريكا اللاتينية، فكثير منهم مصابون بعدم تحمّل اللاكتوز بسبب امتلاكهم نسخة من جينة أسلاف الرئيسات.

[الموجودات] الدنا المتميّز(******) أدت الجهود المبذولة لكشف الدنا المميّز للبشر إلى عدد من المتواليات المتميّزة في البشر مقارنة بالشمبانزيات. وفيما يلي قائمة جزئية بهذه المتواليات مع بعض وظائفها.

ليست الجينة LCT هي الجينة الوحيدة المعروف أنها تتطوّر حاليا في البشر، فقد تعرف مشروع جينوم الشمبانزيات خمس عشرة جينة أخرى تخضع لعملية التحول من نسخة كانت طبيعية للغاية في أسلافنا من القردة، والتي تعمل بصورة جيدة في الثدييات الأخرى، لكنها، في ذلك الشكل العتيق، ترتبط بأمراض مثل داء ألزايمر والسرطان في البشر المعاصرين. يصيب العديد من هذه الاضطرابات البشر فقط أو تحدث بمعدلات أعلى في البشر من الرئيسات الأخرى. وحاليا يقوم العلماء ببحث وظائف الجينات التي تستلزم ذلك، كما يحاولون معرفة لماذا أصبحت النسخ السلفية من هذه الجينات سيئة التلاؤم maladaptive فينا. ومن الممكن أن تساعد هذه الدراسات الأطباء الممارسين على تعرف المرضى المعرضين أكثر للإصابة بأحد هذه الأمراض المهدّدة للحياة، أملا في مساعدتهم على تفادي تلك الأمراض. وقد تساعد هذه الدراسات الباحثين أيضا على تعيين وتطوير معالجات جديدة.



مع الجيد يأتي السيئ^(*******)



ظَلّ الصراع ضد المرض بحيث يمكننا تمرير جيناتنا إلى الأجيال القادمة مسعىً مستمرا في تطور البشر، كما هو الحال في جميع الأنواع. ويظهر هذا الصراع أوضح ما يكون في الجهاز المناعي. فعندما يقوم الباحثون بدراسة الجينوم البشري بحثا عن أدلة على الانتخاب الإيجابي، كثيرا ما يكون المرشّحون الكبار هم المتورطون في المناعة. وليس من المفاجئ معرفة أن التطور يتلاعب كثيرا بهذه الجينات: ففي غياب المضادات الحيوية واللقاحات، فإن أقرب عقبة تعترض قيام الأفراد بتمرير جيناتهم ستتمثل على الأرجح بعدوى مهددة للحياة تصيبهم قبل نهاية السنوات التي يمكنهم الإنجاب خلالها. ومما يحرّض المزيد من تسريع تطوّر الجهاز المناعي، نجد التلاؤم المستمر للعوامل المُمرضة على دفاعاتنا، مما يؤدّي إلى سباق تسلح تطوّري بين الميكروبات والعوائل (الأثوياء) hosts.



وثمة سجلات لهذا الكفاح محفورة في الدنا الخاص بنا. وينطبق هذا بشكل خاص على الڤيروسات القهقرية⁽¹⁰⁾، مثل ڤيروس العوز المناعي البشري HIV، الذي يبقى ويتكاثر بإدخال مادّته الوراثية إلى جينوماتنا. ويعج الدنا البشري بنسخ من هذه الجينومات القصيرة الخاصة بالڤيروسات القهقرية، وبكثير من الڤيروسات التي سبّبت أمراضا قبل ملايين السنين، والتي ربما توقفت عن الانتقال. ومع مرور الوقت، تُكدّس متواليات الڤيروسات القهقرية تغيرات عشوائية كما تفعل أيّ متوالية أخرى، بحيث تكون النسخ المختلفة متشابهة، لكنها ليست متماثلة. وعن طريق فحص كمية التباعد بين هذه النسخ، يمكن للباحثين استخدام تقنيات الساعة الجزيئية لتأريخ العدوى الأصلية بالڤيروسات القهقرية. ويمكن رؤية نُدوب هذه الإصابات القديمة أيضا في جينات النظام المناعي للعائل، التي تتكيّف باستمرار لمحاربة الڤيروسات القهقرية المتطورة على الدوام.



يُعد الڤيروس PtERV1 مثالا على هذه الڤيروسات المعمِّرة. وفي البشر المعاصرين، يعمل پروتين يُرمز له بـ TRIM5a على منع الڤيروس PtERV1 والڤيروسات القهقرية القريبة منه من التنسّخ replicating. وتشير الأدلة الوراثية إلى أنّ وباء الڤيروس PtERV1 اجتاح الشمبانزيات والغوريلات والبشر الذين عاشوا في أفريقيا قبل نحو أربعة ملايين سنة. ولفهم كيف استجابت الرئيسات المختلفة للڤيروس PtERV1، قام الباحثون في مركز لأبحاث السرطان⁽¹¹⁾ في سياتل عام 2007، باستخدام النسخ العديدة من الڤيروس PtERV1 والتي تعرضت لطفرات عشوائية في جينوم الشمبانزيات وذلك لإعادة بناء المتوالية الأصلية للڤيروس PtERV1، ومن ثَمَّ إعادة تكوين هذا الڤيروس القهقري العتيق. وقد قاموا بعد ذلك بإجراء عدد من التجارب لتعرف مدى قدرة نُسَخ الجينة TRIM5a الموجودة في الِقرَدَة الكبرى والبشر على تقييد نشاط الڤيروس PtERV1، المُعاد إحياؤه. وتشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أنّ تغيّرا وحيدا في الجينة البشرية TRIM5a أدى على الأرجح إلى تمكين أسلافنا من مكافحة عدوى الڤيروس PtERV1 بفعالية أكبر مما أمكن لأبناء عمومتهم من القردة. (ربما تطوّرت تغيّرات إضافية في الجينة TRIM5a كاستجابة لأحد الڤيروسات القهقرية ذات الصلة.) وللرئيسات الأخرى مجموعاتها الخاصة بها من التغيرات في الجينة TRIM5a، والتي يحتمل أنها تعكس المعارك التي انتصرت فيها أسلافها على الڤيروسات القهقرية.



بيد أن هزيمة نوع واحد من الڤيروسات القهقرية لا تضمن بالضرورة استمرار النجاح ضدّ الأنواع الأخرى. فمع أن التغيرات في الجينة TRIM5a ربما ساعدتنا على النجاة من الڤيروس PtERV1، فإن هذه التغيرات نفسها تزيد بكثير من صعوبة قدرتنا على محاربة الڤيروس HIV. هذا الاكتشاف يساعد الباحثين على فهم سبب كون عدوى الڤيروس HIV تؤدّي إلى الإصابة بالإيدز AIDS في البشر لكن ليس في الرئيسات من غير البشر. من الواضح أن التطور يمكنه أن يخطو خطوة واحدة إلى الأمام وخطوتين إلى الوراء. وفي بعض الأحيان، يشعر البحث العلمي بالشعور نفسه. وقد قمنا بتعرف العديد من المرشّحين المثيرين لتفسير الأساس الوراثي للسمات البشرية المتميّزة. ومع ذلك، ففي أغلب الحالات لا نعرف بَعدُ سوى الأساسيات حول وظيفة متواليات الجينوم هذه. وتتسم الثغرات في معرفتنا بكونها كبيرة على وجه الخصوص بالنسبة إلى نواحٍ مثل: HAR1 و HAR2 التي لا تكوّد الپروتينات.



تشير هذه المتواليات السريعة التطوّر، والبشرية على الخصوص، إلى الطريق إلى الأمام. وإنّ قصّة ما جعلنا بشرا لن تركّز على الأرجح على التغيرات التي حدثت في كتل البناء الپروتينية في أجسادنا، ولكن بالأحرى على كيفية قيام التطور بتجميع هذه اللبنات blocks بطرق جديدة عن طريق تغيير وقت ومكان عمل وتعطل جينات الجسم المختلفة. وإن الدراسات النظرية والتجريبية الجارية حاليا في الآلاف من المختبرات حول العالم، تَعِدُ بشرح ما يجري في الـ98.5 في المئة من جينومنا التي لا تكوّد للپروتينات. إنها تبدو كلَّ يوم أقل فأقل شبها بالسقط.

مشكلو الدماغ Brain Shapers : قد تكون التغيرات الحادثة في بعض متواليات الجينوم تأثريات مثيرة (دراماتيكية) في الدماغ. فعلي سبيل المثال, تؤدي الطفرات الجينة ASPM إلي تقليص حجم الدماغ بدرجة كبيرة (في الوسط) مقارنة بالدماغ الطبيعي (في الأعلي) , مما يشير إلي ان هذه الجينة تؤدي دورا رئيسيا في تطور الحجم الكبير للدماغ في البشر. وفي الوقت نفسه, فإن اختلاف وظيفة العصبونات التي تنشط فيها الناحية HAR1 خلال التطور قد يؤدي إلي اضطراب وخيم تفشل فيه القشرة المخية في التطوي FOLD بالشكل الصحيح (في الأسفل), مما يلمح إلي ان الناحية HAR1 ضرورية لتشكيل قشرة مخية صحية.

---

المؤلفة

Katherine S. Pollard

باحثة في الإحصاء الحيوي بجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو. وفي عام 2003، بعد حصولها على الدكتوراه وإجراء أبحاث بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا ببيركلي، بدأت <پولارد> زمالة في الجينوميات المقارنة في جامعة سانتا كروز، وشاركت خلالها في سَلْسَلة جينوم الشمبانزيات. استخدمت <پولارد> هذه المتوالية لتحديد النواحي الأسرع تطورا في الجينوم البشري. وفي عام 2008 حصلت على زمالة سلون Sloan البحثية في البيولوجيا الجزيئية الحسابية والتطوّرية، ومؤخرا شرعت في دراسة تطور الميكروبات التي تعيش في جسم الإنسان.

موضوع فوق الممتاز