فك رموز تعقيد الجينوم البشري: كشف أسرار كروموسوم “واي”
منذ أكثر من عقدين من الزمن، حدث إنجاز علمي هائل أدى إلى تحويل فهمنا لعلم الوراثة البشرية – تسلسل الجينوم البشري. لقد فتح هذا الإنجاز الضخم الباب أمام فهم أعمق لتركيبتنا الجينية، لكنه جاء مصحوبًا بنصيبه من التحديات، ولا سيما وجود مساحات شاسعة من تسلسلات الحمض النووي المفقودة. ومع ذلك، فمن خلال التفاني المستمر والتقدم التكنولوجي، تمكن الباحثون تدريجيًا من تعزيز دقة واكتمال الجينوم البشري. كانت أحدث الإنجازات في مجال تسلسل الجينوم، وخاصة فيما يتعلق بالكروموسوم Y بعيد المنال، إيذاناً ببدء عصر جديد من الاستكشاف الجيني.
تحدي التسلسلات المتكررة
الجينوم البشري هو مخطط رائع يملي تطورنا، وعلم وظائف الأعضاء، والصحة. ومع ذلك، فإن ما يخص البشر حوالي 20000 جينوم – حوالي 2٪ – يشتمل على الجينات التي ترمز للبروتينات، في حين تم وصف الـ 98٪ المتبقية بأنها DNA غير مشفر. تضم هذه المنطقة غير المشفرة عناصر مختلفة، مثل التسلسلات المتكررة، والترانسبوزونات، والناقلات الرجعية، والتسلسلات التنظيمية التي تحكم التعبير الجيني. ولذلك الجينوم البشري عبارة عن نسيج غني شديد التعقيد يعمل العلماء بلا كلل على فك شفرته.
اتحاد T2T: سد الثغرات
في مارس 2022، وصلت لحظة محورية في مجال علم الجينوم مع نشر مراجعة رئيسية للجينوم في مجلة العلوم Science. وقد قاد هذا الإنجاز الاتحاد الدولي “T2T”، وهو اختصار لعبارة “telomere to telomere”، في إشارة إلى نهايات الكروموسومات. تضمن هذا الجهد التعاوني استراتيجية جديدة تتمحور حول نوع فريد من الخلايا يسمى CHM13، والذي يحتفظ بنسخة واحدة فقط من كل كروموسوم.
ومن خلال تسخير تقنيات تسلسل الحمض النووي المتطورة، نجح باحثو T2T في سد الفجوات في الجينوم عن طريق إضافة ما يقرب من 200 مليون حرف من الشفرة الوراثية. كان لهذا الإنجاز أهمية خاصة في حل معظم المقاطع غير المكتملة في الكروموسومات من 1 إلى 22. ومع ذلك، بقي استثناء واحد ملحوظ، وهو الكروموسوم Y، وهو الكروموسوم الأصغر والأكثر تعقيدًا، والذي ظل لغزًا.
كشف كروموسوم Y
ويلعب كروموسوم Y، المخصص للذكور، دورًا محوريًا في تطور الخصائص الجنسية الذكرية. وهو يحمل جينات مهمة، بما في ذلك الجين المنظم الرئيسي SRY، الذي يحفز تطور الأعضاء التناسلية الذكرية. أخيرًا، نجحت الجهود البارعة التي بذلها اتحاد T2T في حل العقبات التقنية التي تعيق إكمال تسلسل الكروموسوم Y. لم يكمل هذا الإنجاز كروموسوم Y فحسب، بل كشف أيضًا عن 40 جينًا لترميز البروتين لم تكن معروفة سابقًا.
يشمل الجينوم المحدث، المعروف باسم T2T-CHM13+Y مليون حرف وراثي إضافي. أدى هذا التوسع إلى حجم إجمالي للجينوم البشري يبلغ حوالي 3.23 مليار حرف. أصبح مرجع الجينوم T2T-CHM13+Y مصدرًا قيمًا مشتركًا مع المجتمع العلمي الأوسع، مما يوفر للباحثين أساسًا معززًا لمزيد من الاستكشاف.
تعقيدات الكروموسوم Y: رحلة تطورية
وبالتزامن مع التسلسل الكامل للكروموسوم Y، سلطت دراسة ثانية نشرت في مجلة نيتشر Nature الضوء على التاريخ التطوري لهذا الكروموسوم. وبتحليل تسلسل 43 كروموسوم Y من البشر على مدى 183 ألف سنة الماضية، كشف الباحثون عن نسيج من التنوع في الحجم والبنية. وتضمنت نتائج الدراسة ملاحظات مثيرة للاهتمام حول انقلابات التسلسل الكبير، حيث تم قلب أجزاء الحمض النووي وإدخالها في اتجاه مقلوب.
التداعيات والآفاق المستقبلية
تحمل المعرفة المكتشفة حديثًا حول كروموسوم Y آثارًا عميقة على فهمنا لعلم الوراثة البشرية والتطور. كما ربطت الاكتشافات العلمية الحديثة فقدان كروموسوم Y في العديد من الخلايا مع تقصير متوسط العمر المتوقع للرجال مقارنة بالنساء. بينما نواصل كشف التعقيدات الجينية للكروموسوم Y والجينوم الأوسع، هناك رؤى لا تعد ولا تحصى في انتظار اكتشافها – رؤى قد تحدث ثورة في نهجنا في الطب والصحة وفهمنا للتنمية البشرية.
مبادرة البانجينوم: رسم التنوع الجيني
تتماشى هذه الدراسات الرائدة مع مبادرة البانجينوم المستمرة، وهي مسعى تعاوني يهدف إلى التقاط التنوع الجيني الذي يميزنا كأفراد. بينما نتشارك جزءًا كبيرًا من شفرتنا الوراثية، فإن اختلافاتنا الجينية تمثل حوالي 0.1% من حمضنا النووي. يُترجم هذا الاختلاف البسيط على ما يبدو إلى أكثر من 3 ملايين زوج من الحروف الجينية التي تميز أي فردين. تهدف مبادرة البانجينوم إلى إعادة تعريف مفهوم الجينوم المرجعي من خلال تقديم العديد من مراجع الجينوم، مما يعكس النسيج الجيني الغني للبشرية. يَعِد هذا التحول بتسهيل تحديد الطفرات الجينية المرتبطة بالأمراض الخلقية، مما يتيح إمكانية إجراء تشخيصات أكثر دقة وعلاجات مخصصة.
تلخيصاً، كان إكمال تسلسل الجينوم البشري منذ أكثر من عقدين من الزمن بمثابة بداية رحلة غير عادية إلى قلب تركيبتنا الجينية. في حين أن تسلسل الجينوم الأولي كان مليئا بالفجوات والشكوك، فإن التفاني العلمي المستمر والتقدم التكنولوجي مهد الطريق لاكتشافات رائعة. إن الإنجازات الأخيرة في تسلسل الكروموسوم Y، وهو حجر الزاوية في علم الوراثة الذكورية، تحمل الوعد بإعادة تشكيل فهمنا لعلم الوراثة، والتطور، والصحة. وبينما تعمل مبادرة البانجينوم على إثراء فهمنا للتنوع الجيني، فإننا على استعداد لفتح عصر جديد من الطب الشخصي، والوقاية من الأمراض، والتعرف على جوهر ما يجعلنا بشرا.
المصدر: /theconversation.com
الصور من موقع: Freepik
