الحيوانات المنوية المسنة تتحور بشكل أسرع مما توقعه العلماء

تصبح الطفرات الجينية الضارة في الحيوانات المنوية أكثر شيوعًا مع تقدم الرجال في السن، وتظهر الأبحاث الجديدة أن هذا لا يرجع ببساطة إلى عشوائية الحمض النووي الضرر مع مرور الوقت. وبدلا من ذلك، يبدو أن بعض هذه الطفرات مفضلة بشكل فعال أثناء إنتاج الحيوانات المنوية.

رسم خرائط التغيرات الجينية المرتبطة بالعمر في الحيوانات المنوية

في دراسة كبيرة نُشرت مؤخرًا في مجلة Nature، عمل علماء من معهد ويلكوم سانجر مع دراسة TwinsUK في King’s College London لرسم خريطة لكيفية زيادة تغيرات الحمض النووي الضارة في الحيوانات المنوية عبر الجينوم مع تقدم الرجال في العمر. يقدم البحث الصورة الأكثر تفصيلاً حتى الآن لكيفية تأثير عمر الأب على المخاطر الجينية.

تفتح هذه النتائج أيضًا الباب أمام أبحاث جديدة حول كيف يمكن لخيارات نمط الحياة والتعرضات البيئية أن تشكل المعلومات الجينية التي تنتقل إلى الأجيال القادمة.

لماذا تكتسب بعض الطفرات ميزة؟

في الأنسجة التي تجدد نفسها باستمرار، يمكن للطفرات (التغيرات في الحمض النووي) أن تمنح خلايا معينة في بعض الأحيان ميزة النمو. وعندما يحدث ذلك، تتكاثر تلك الخلايا بسرعة أكبر، لتشكل مجموعات من الخلايا المتطابقة وراثيًا تُعرف باسم النسائل. بمرور الوقت، يمكن لهذه الحيوانات المستنسخة أن تتوسع وتتفوق على الخلايا المحيطة.

معظم الطفرات التي تحدث في الخلايا العادية أو الجسدية، التي تشكل الأعضاء والعظام والأنسجة الضامة، ليست موروثة. ومع ذلك، يمكن أن تنتقل الطفرات في خلايا الحيوانات المنوية والبويضة مباشرة إلى النسل. حتى وقت قريب، لم يتمكن العلماء من قياس مدى قوة تفضيل طفرات معينة في الحيوانات المنوية بدقة، لأن تقنيات تسلسل الحمض النووي المتاحة كانت تفتقر إلى الدقة اللازمة.

استخدام تسلسل الحمض النووي فائق الدقة

للتغلب على هذا القيد، استخدم الباحثون NanoSeq1، وهي طريقة دقيقة للغاية لتسلسل الحمض النووي، لفحص الحيوانات المنوية من 81 رجلاً سليمًا تتراوح أعمارهم بين 24 و75 عامًا.2،3 جاءت هذه العينات من مجموعة TwinsUK، أكبر سجل للتوائم البالغين في المملكة المتحدة، والتي تقدم مجموعة متنوعة وموثقة جيدًا للتحليل.

وقد سمح هذا النهج للفريق باكتشاف التغيرات الجينية النادرة بشكل غير مسبوق دقة وتتبع كيفية تغير تواترها مع تقدم العمر.

كيف تزيد معدلات الطفرة مع تقدم العمر

وكشف التحليل أن حوالي 2% من الحيوانات المنوية لدى الرجال في أوائل الثلاثينيات من العمر تحتوي على طفرات مسببة للأمراض. وارتفع هذا الرقم إلى ما بين 3 و5 في المائة لدى الرجال في منتصف العمر (43 إلى 58 عاما) والرجال الأكبر سنا (59 إلى 74 عاما). ومن بين المشاركين الذين يبلغون من العمر 70 عامًا، وجد الباحثون أن 4.5% من الحيوانات المنوية تحمل طفرات ضارة.

وعلى الرغم من أن الرجال أكثر عرضة لإنجاب أطفال في سن أصغر، فإن الزيادة المطردة في معدلات الطفرات تسلط الضوء على كيفية ارتفاع المخاطر الجينية على النسل مع تقدم الآباء في السن.

الانتقاء الطبيعي داخل الخصيتين

ولا يمكن تفسير الخطر المتزايد فقط بالتراكم التدريجي لأخطاء الحمض النووي العشوائية. وجد الباحثون دليلاً على وجود شكل خفي من الانتقاء الطبيعي يحدث داخل الخصيتين. في هذه العملية، تمنح بعض الطفرات الخلايا المنتجة للحيوانات المنوية ميزة تنافسية، مما يسمح لتلك التغيرات الجينية بالانتشار بشكل أكثر فعالية أثناء تكوين الحيوانات المنوية.

العشرات من الجينات المتضررة

حدد الفريق 40 جينا يتم فيها تفضيل تغييرات معينة في الحمض النووي أثناء إنتاج الحيوانات المنوية. وترتبط العديد من هذه الجينات باضطرابات النمو العصبي الشديدة لدى الأطفال وخطر الإصابة بالسرطان الوراثي. وبينما كان من المعروف بالفعل أن 13 من هذه الجينات متورطة، فإن النتائج الجديدة تظهر أن هذه الظاهرة تؤثر على مجموعة أوسع بكثير من الجينات المرتبطة بنمو الخلايا وتطورها مما تم التعرف عليه سابقًا.

ليست كل الطفرات تؤدي إلى الولادة

وعلى الرغم من أن نسبة الحيوانات المنوية التي تحمل طفرات ضارة تزداد مع تقدم العمر، إلا أنه لا تؤدي كل طفرة إلى إخصاب أو ولادة حية. قد يتداخل بعضها مع الإخصاب، أو يعطل نمو الجنين، أو يؤدي إلى فقدان الحمل. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم كيف يترجم العدد المتزايد من طفرات الحيوانات المنوية إلى نتائج صحية محددة للأطفال.

يعتقد الباحثون أن الفهم الأفضل لكيفية ظهور اختلافات الحمض النووي وتشكيلها عن طريق الانتقاء في الحيوانات المنوية يمكن أن يحسن تقييمات المخاطر الإنجابية ويساعد العلماء على استكشاف كيفية تأثير العوامل البيئية ونمط الحياة على المخاطر الجينية عبر الأجيال.

أدلة من الحمض النووي للأطفال

وفي دراسة تكميلية، نُشرت أيضًا في مجلة Nature اليوم، قام باحثون من كلية الطب بجامعة هارفارد ومعهد سانجر بفحص نفس العملية من خلال تحليل الطفرات التي انتقلت بالفعل إلى الأطفال بدلاً من تلك التي تم قياسها مباشرة في الحيوانات المنوية. ومن خلال دراسة الحمض النووي لأكثر من 54000 من الآباء والأبناء و800000 من الأفراد الأصحاء، حدد الفريق أكثر من 30 جينا تعطي الطفرات فيها خلايا الحيوانات المنوية ميزة تنافسية.

وتداخلت العديد من هذه الجينات مع تلك الموجودة في الدراسة التي ركزت على الحيوانات المنوية، وارتبطت مرة أخرى باضطرابات النمو النادرة والسرطان. ووجد الباحثون أن هذه الطفرات يمكن أن ترفع معدلات طفرة الحيوانات المنوية بنحو 500 ضعف. ويساعد هذا في تفسير سبب ظهور بعض الاضطرابات الوراثية النادرة عند الأطفال حتى عندما لا يحمل الوالدان الطفرات في الحمض النووي الخاص بهم.

لاحظت الدراسة أيضًا أنه نظرًا لشيوع هذه الطفرات في الحيوانات المنوية، فإنها يمكن أن تجعل الأمر يبدو وكأن بعض الجينات مرتبطة بالمرض عندما يكون الارتباط مدفوعًا في الواقع بمعدلات طفرة عالية بشكل غير عادي بدلاً من التأثير المباشر المسبب للمرض. بشكل عام، تظهر النتائج كيف يمكن اكتشاف الانتقاء الطبيعي داخل الحيوانات المنوية مباشرة في الحمض النووي للأطفال والتأثير على خطر الإصابة بالأمراض الوراثية.

ما يقوله العلماء

قال الدكتور ماثيو نيفيل، المؤلف الأول من معهد ويلكوم سانجر: “كنا نتوقع العثور على بعض الأدلة على حدوث طفرات في الحيوانات المنوية. ما أدهشنا هو مدى ارتفاع عدد الحيوانات المنوية التي تحمل طفرات مرتبطة بأمراض خطيرة”.

وقال البروفيسور مات هيرلز، مدير معهد ويلكوم سانجر والمؤلف المشارك: “تكشف النتائج التي توصلنا إليها عن خطر وراثي خفي يزداد مع تقدم عمر الأب. بعض التغييرات في الحمض النووي لا تبقى على قيد الحياة فحسب، بل تزدهر داخل الخصيتين، مما يعني أن الآباء الذين يحملون في وقت لاحق من الحياة قد يكونون أكثر عرضة لخطر نقل طفرة ضارة إلى أطفالهم دون قصد”.

قال البروفيسور كيرين سمول، المؤلف المشارك والمدير العلمي لدراسة TwinsUK في كينجز كوليدج لندن: “نحن ممتنون للغاية للتوائم الذين شاركوا في هذه الدراسة. من خلال العمل مع مجموعة TwinsUK، يمكننا تضمين عينات طولية قيمة مرتبطة بمعلومات صحية وجينية غنية، مما يسمح لنا باستكشاف كيفية تراكم الطفرات وتطورها مع تقدم العمر في الأفراد الأصحاء. يسلط هذا التعاون الضوء على قوة الأفواج الكبيرة القائمة على السكان لتعزيز فهمنا للتنمية البشرية و الميراث.”

وقالت الدكتورة رحيلة رحباري، المؤلفة الرئيسية ورئيسة المجموعة في معهد ويلكوم سانجر: “هناك افتراض شائع مفاده أنه نظرًا لأن السلالة الجرثومية لديها معدل طفرة منخفض، فهي محمية بشكل جيد. ولكن في الواقع، السلالة الجرثومية الذكرية هي بيئة ديناميكية حيث يمكن للانتقاء الطبيعي أن يفضل الطفرات الضارة، مع عواقب في بعض الأحيان على الجيل التالي”.

المرجع: “تسلسل الحيوانات المنوية يكشف عن اختيار إيجابي واسع النطاق في السلالة الذكورية” بقلم ماثيو دي سي نيفيل، أندرو آر جيه لوسون، راشيش سانغفي، فيديريكو أباسكال، ماي إتش. فام، بانتيليس أ. روبرتس، ستيفاني في. لينسينغ، سارة ويدا، راؤول إي. ألكانتارا، ماريا باز غارسيا، سام وادج، مايكل ر. ستارتون، بيتر ج. كامبل، كيرين سمول، إنييجو مارتينكورينا، ماثيو إي. هيرلز ورحيلة رحباري، 8 أكتوبر 2025 طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-025-09448-3

يتم تمويل هذا البحث جزئيًا من قبل Wellcome. يمكن العثور على قائمة كاملة بأسماء الممولين في الشكر الوارد في المنشور.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.