قام الباحثون في مركز جون انيس بإكتشاف عظيم صدر التقرير به في تاريخ 24 تموز من عام 2011 في مجلة الطبيعة (Nature) يوضح كيف يمكن للعضو ان يكون ذاكرة بيولوجية لبعض الحالات المحيطة به مثل جودة الغذاء ودرجة الحرارة, ويوضح هذا الاكتشاف الية هذه الذاكرة – كنوع من المفاتيح البيولوجية – وكيف يمكن ان تنتقل هذه الذاكرة الى الاجيال القادمة.
قاد هذا العمل البروفيسور مارتن هوارد والبروفيسور كارولين دين في مركز جون انيس.
تقول البروفيسور جين: “هناك امثلة قليلة نعرفها الان حول فعالية الجينات التي يمكن ان تتأثر بالعوامل البيئية.
وفي بعض الحالات يؤدي هذا التغير البيئي الى تغير الطبيعة الفسلجية للاجيال القادمة دون تغير في السلسلة الجينية للكائن genome sequence “
على سبيل المثال بعض الدراسات اظهرت انه لدى العائلات التي تعاني نقصا في التغذية تزداد فرصة اصابة الاجيال الجديدة من الاطفال بالسكري والامراض القلبية والتي يمكن تفسيرها بواسطة الذاكرة فوق الجينية epigenetic memory.
ولكن حتى الان لم نعرف آلية محددة لتوضيح كيف يمكن ان يطور الافراد هذا النوع من الذاكرة بناء على عوامل معينة كالتغذية.
استخدم فريق العمل مثالا على كيفية تذكر الاشجار لطول فترة الشتاء لتحديد فترة انبات الازهار time flowering بحيث تحدث عملية انتاج البذور ونموها في الوقت المناسب.
يقول البروفيسور هوارد:”نحن نعلم ان هناك الكثير من الجينات التي تتعلق بعملية انبات الازهار كما انه من الواضح ان هناك شيئا ما يجعل الشتاء يؤثر على وقت ظهور الازهار بناء على طول فترة البرد”.
بإستخدام مزيج من التمثيل الرياضي والتحليل والتجارب اكتشف الفريق الجين الاساسي الذي يحدد هذه العملية والذي اطلقت عليه تسمية FLC والذي اما ان يكون عاملا او ان يكون منطفئا في الخلية الواحدة (On-Off) ولاحقا في ذريتها.
كما وجد الباحثون انه مع طول فترة الشتاء يبقى جين FLC منطفئا مما يؤخر عملية الازهار ويوضح العملية المعروفة بـ epigenetic memory.
الذاكرة فوق الجينية epigenetic memory تأتي بمظاهر متعددة غير ان اهم شكل لها هو الشكل المتعلق بالهستونات histones – البروتينات المحيطة بالدنا DNA. إذ ان تغييرات كيميائية جزئية تؤثر على الهستونات وبالتالي تؤثر على الجينات القريبة المتعلقة بالوظيفة المطلوب ضبطها مع التغذية او الوقت مثل جين FLC ومن ثم يمكن ان تورث هذه التغييرات مع الاجيال القادمة بعد انقسام الخلايا او من خلال التزاوج الجنسي.
وقد قام الدكتور اندرو انجيل Andrew Angel (العامل أيضا في مركز جون انيس John Innes Centre) مع البروفيسور هوارد بإنتاج موديل رياضي لنظام الـ FLC. الموديل يفترض ان جين الـ FLC ينبغي ان يكون في كل خلية مفعلا بشكل تام او غير مفعل مما يحدد علاقة نشاط الخلية مع طول فترة البرد.
ولتوفير دليل تجريبي على هذا الموديل قامت البروفيسور دين بإضفاء تقنية تجعل الخلايا التي يفعل بها هذا الجين تظهر بلون ازرق تحت المجهر فبدا ان الخلايا اما ان تكون زرقاء او ان تكون نقية اللون دون تدرج بين الاثنين.
وقد اظهر الدكتور سونگ ان البروتينات الهستونية histone proteins القريبة من جين الـ FLC قد تم تعديلها خلال فترة البرد بالشكل الذي يجعل الجين منطفئا او عاملا.
تمويل المشروع جاء من الجمعية الملكية (Royal Society) ومن مجلس الابحاث الاوربي (European Research Council) ومن (Biotechnology and Biological Sciences Research Council ) BBSRCالمجلس العلمي للتقنيات الاحياء وعلم الاحياء.
يقول البروفيسور دوگلاس کیل (Professor Douglas Kell) المدير التنفيذي لـ BBSRC : “ان هذا الاكتشاف لن يعطينا تفسيرا مهما لأمن الغذاء في العالم فحسب من خلال تحديد توقيت الازهار ولكنه سيكشف لنا اليات اخرى مهمة تلعب دورا بالغ الاهمية في علم الاحياء عموما.هذا مثال هام على ان التمويل الذي تقدمه BBSRC يمكن ان يقدم حلول واقعية لمشاكل الحياة ويمكن ان يفتح افاق مستقبلية واسس جديدة لعلم الاحياء كما انه يوضح الاهمية الكبرى للعمل المتعدد الاختصاصات حيث الجمع بين الاحياء والرياضيات والفيزياء”.
رابط مفيد آخر في الذاكرة فوق الجينية
عنوان لبحث ذو صلة:
Cellular Memory Review and the Histone Code – Bryan M. Turner – Chromatin and Gene Expression Group – Anatomy Department – University of Birmingham Medical School – Cell, Vol. 111, 285–291, November 1, 2002, Copyright 2002 by Cell Press2
