الانماط الاساسية لوراثة الانسان

تحتل دراسة الوراثة الإنسانية موقعا مركزيا في علم الوراثة، حيث ينبع الكثير من هذا الاهتمام من الرغبة الأساسية في معرفة من هم البشر ولماذا هم كذلك. وعلى المستوى العملي، فإن فهم الوراثة الإنسانية ذا أهمية حاسمة في التنبؤ بالأمراض التي لها مكون وراثي وتشخيصها وعلاجها .

نبذة عن الكروموسومات البشرية

– بدأ عصر جديد في مجال علم الوراثة الخلوية في عام 1956، وهو مجال البحث الذي يركز على دراسة الكروموسومات، بعد اكتشاف جو هين تجيو وألبرت ليفان أن الخلايا الجسدية البشرية تحتوي على 23 زوجا من الكروموسومات. منذ ذلك الحين، تقدم هذا المجال بسرعة مذهلة وأثبت أن الانحرافات في كروموسومات الإنسان تصنف كأسباب رئيسية لوفاة الجنين والأمراض البشرية المأساوية، والتي تصاحبها الكثير من التخلف العقلي .

نظرا لأنه لا يمكن تحديد الكروموسومات إلا أثناء الانقسام، فمن الضروري فحص المواد التي تحتوي على العديد من الخلايا المنقسمة. يمكن تحقيق ذلك عادة من خلال استنبات خلايا من الدم أو الجلد، لأن خلايا نخاع العظم فقط (التي لا يتم أخذ عينات منها بسهولة إلا أثناء إصابة مرض النخاع العظمي الخطير مثل سرطان الدم) لديها عمليات تخفيف كافية في غياب ثقافة اصطناعية .

بعد النمو، تركز الخلايا على شرائح ويتم تلطيخها بمجموعة متنوعة من البقع المحددة للحمض النووي التي تسمح بتحديد وتحديد موقع الكروموسومات، وقد حدد نظام دنفر لتصنيف الكروموسومات الذي تم إنشاؤه في عام 1959 الكروموسومات بناء على طولها وموقعها. ومنذ ذلك الحين، تم تحسين هذه الطريقة باستخدام تقنيات تلطيخ خاصة تنقل عصابات فريدة من الضوء والظلام إلى كل كروموسوم، وتسمح هذه النطاقات بتحديد مناطق الكروموسومات المتكررة أو المفقودة أو المنقولة إلى الكروموسومات الأخرى .

تحديد الجنس و الاختلاف بين البشر

يتكون الإنسان من خلال اتحاد بيضة من الأم ونطفة من الأب، وتكاد خلايا البيض البشرية أن تكون غير مرئية للعين المجردة، وتلقى البيض عادة واحدة في كل مرة من المبيض إلى قناة فالوب، والتي يتم من خلالها الانتقال إلى الرحم، ويحدث الإخصاب عندما تغلغل الحيوانات المنوية في البويضة داخل قناة البيض. هذا الحدث هو الأساس في التكاثر الجنسي ويحدد التركيب الجيني للفرد الجديد .

– تحديد الجنس البشري هو عملية وراثية تعتمد بشكل أساسي على وجود كروموسوم Y في البويضة المخصبة. يحفز هذا الكروموسوم تغيير الغدد التناسلية غير المتمايزة في الذكور (الخصية) ، تتوسط حركة الغدد التناسلية للكروموسوم Y بواسطة جين يقع بالقرب من السنترومير ؛ هذه الرموز الجينية لإنتاج جزيء سطح الخلية تسمى مستضد H-Y .

– يتم التحكم في تطوير الهرم التشريحي، الداخلي والخارجي على حد سواء، المرتبط بالذكورة، بواسطة الهرمونات التي تنتجها الخصية. يمكن التفكير في جنس الفرد في ثلاثة سياقات مختلفة: الجنس الكروموسومي، والجنس التناسلي، والجنس التشريحي. تؤدي التناقضات بين هذه السياقات، وخاصة الأخيرتين، إلى تطور الأفراد الذين يمارسون الجنس بشكل غامض وغالبا ما يشار إليهم بـ “الخنثى”، وهي ظاهرة الشذوذ الجنسي التي لا يوجد سبب مؤكد لها ولا علاقة لها بالعوامل المحددة للجنس أعلاه .

– من المهم أنه في غياب الغدد التناسلية الذكرية (الخصية) يكون تشريح الجنس الداخلي والخارجي دائمًا أنثى ، حتى في غياب المبيض الأنثوي. بطبيعة الحال ، فإن الأنثى التي لا تحتوي على المبايض سوف تكون مصابة بالعقم ولن تواجه أيًا من التغيرات الأنثوية المرتبطة بالبلوغ عادةً. مثل هذه الأنثى غالبا ما تكون مصابة بمتلازمة تيرنر .

– إذا تم إنتاج الحيوانات المنوية المحتوية على X و Y التي تحتوي على Y بأعداد متساوية ، فوفقًا لفرصة بسيطة ، يتوقع المرء أن تكون نسبة الجنس عند الحمل (الإخصاب) نصف بنين ونصف الفتيات ، أو 1: 1. الملاحظة المباشرة لنسب الجنس بين البيض البشري المخصب حديثًا غير ممكن بعد ، وعادةً ما يتم جمع بيانات نسبة الجنس في وقت الولادة. في جميع السكان البشر حديثي الولادة تقريبا ، هناك زيادة طفيفة من الذكور .

تزايد عدد الذكور بنسبة حوالي 106 لكل 100 أنثى عند الولادة، ويستمر هذا التفوق طوال الحياة، ولكن يحدث وفيات بين الذكور بنسبة أعلى قليلا، مما يؤدي إلى تغيير بطيء في نسبة الجنس حتى يصبح هناك فائض من الإناث بعد سن الخمسين. وتشير الدراسات إلى أن الأجنة الذكور تتعرض لنسبة أعلى من وفيات ما قبل الولادة، مما يجعل من المتوقع أن يكون هناك تحيز نحو الذكور في نسبة الجنس أثناء الحمل بنسبة أعلى من 106:100 التي تلاحظ عند الولادة .

الجهاز المناعي للإنسان

– المناعة هي قدرة الفرد على التعرف على الجزيئات `الذاتية` التي تتكون من جسم الفرد وتمييزها عن جزيئات `غير ذاتية` كتلك الموجودة في الكائنات الحية الدقيقة والسموم، وتتم هذه العملية بوجود تركيبة وراثية مميزة. زادت المعرفة بالأساس الوراثي والجزيئي لجهاز المناعة في الثدييات بنفس الوقت الذي شهد فيه التطور الهائل في علم الوراثة الخلوية والجزيئية .

هناك مكونان رئيسيان في الجهاز المناعي، وكلاهما ينشأ من الخلايا الجذعية الذاتية، يوفر المكون الأول البلازموسيتات ب، وهي فئة من خلايا الدم البيضاء التي، عند تحفيزها بشكل مناسب، تتطور إلى خلايا بلازما. تنتج هذه الخلايا الأخيرة بروتينات قابلة للذوبان تسمى الأجسام المضادة أو الأجسام المناعية، وتنتج الأجسام المضادة استجابة لمواد تسمى مستضدات، ومعظمها بروتينات غريبة أو متعددة السكريات .

يتعرف جزيء الجسم المضاد على مستضد معين ويتحد معه ليبدأ في تدميره. يتم تحقيق هذا النوع من المناعة من خلال سلسلة معقدة من التفاعلات مع الجزيئات والخلايا الأخرى، وبعض هذه التفاعلات يتوسطها مجموعة أخرى من الخلايا اللمفاوية التائية المستمدة من الغدة الصعترية. وعندما تتعرض الخلية الليمفاوية B لمستضد معين، فإنها تتذكر هذا التفاعل حتى يتسبب التعرض المستقبلي لنفس المستضد في تفاعل مناعي سريع وكبير، وهذا ما يسمى بالذاكرة المناعية .

مكون الغدة الصعترية 

يتركز جزء الغدة الدرقية في الجهاز المناعي على الخلايا التائية المستمدة من الغدة الدرقية، وتنظم الخلايا البائية إنتاج المناعة المختلطة. تهاجم الخلايا التائية أيضا الخلايا التي تعرض المستضدات الأجنبية، وتسمى هذه العملية المناعة الخلوية، وهي مهمة لحماية الجسم من الفيروسات والخلايا السرطانية، وتعتبر المناعة الخلوية السبب الرئيسي لرفض عمليات زرع الأعضاء، وتوفر الخلايا التائية شبكة معقدة تتكون من الخلايا المساعدة (المخصصة للمستضد) وخلايا المكبر والخلايا المثبطة والخلايا السامة للخلايا، وجميعها مهمة في تنظيم المناعة .

خلايا البلازما

– تمكن وجود أورام خلايا البلازما (المايلوما) من دراسة الأجسام المضادة الفردية، وذلك لأن هذه الأورام، التي تنشأ عن خلية بلازما واحدة، تنتج كمية كبيرة من الجسم المضاد. وهناك طريقة أخرى للحصول على كميات كبيرة من الأجسام المضادة المحددة، وهي دمج الخلايا اللمفاوية مع خلية سرطان سريعة النمو، حيث يتضاعف الخليط الناتج بسرعة في الثقافة، وتسمى الأجسام المضادة المحصلة من الأورام الهجينة الناتجة باسم “الأجسام المضادة وحيدة النسيلة”؛ لأنها تنتج من خلية لمفاوية واحدة مستنسخة .

وراثة المناعة الخلوية

يتم التوسط في المناعة الخلوية بواسطة الخلايا اللمفاوية التائية التي يمكنها التعرف على الخلايا المصابة في الجسم والخلايا السرطانية وخلايا الزرع الأجنبية. يتم التحكم في ردود الفعل المناعية الخلوية من خلال مجموعة من الجينات المترابطة، والمعروفة باسم مجمع التوافق النسيجي الرئيسي (MHC). ترمز هذه الجينات إلى مستضدات التوافق النسيجي الرئيسية، والتي توجد على سطح جميع الخلايا الجسدية التي تحتوي على النواة، وتم اكتشاف أول مستضدات التوافق النسيجي الرئيسية على كريات الدم البيضاء (الخلايا البيض)، ولذلك يشار إليها عادة بمستضدات HLA (مجموعة كريات الدم البيض البشرية A) .

جعل ظهور زراعة الأعضاء البشرية في الخمسينيات مسألة توافق الأنسجة بين المتبرع والمتلقي ذو أهمية حيوية، وفي هذا السياق تم توضيح مستضدات HLA و MHC، حيث اكتشف الباحثون أن MHC موجود على الذراع القصيرة للكروموسوم 6، في أربعة مواقع مرتبطة ارتباطا وثيقا وهي HLA-A و HLA-B و HLA-C و HLA-D، حيث يتمتع كل موقع بتنوع كبير؛ على سبيل المثال، يحتوي كل منها على عدد كبير من الأليلات ضمن مجموعة الجينات البشرية، وتعبر هذه الأليلات بأسلوب مشابه لتلك الموجودة في نظام فصيلة الدم ABO .

– بسبب وجود عدد كبير من الأليلات في كل موضع HLA ، هناك احتمال ضعيف للغاية لأي شخصين (بخلاف الأشقاء) لديهم أنماط وراثية متطابقة من HLA ، (نظرًا لأن الشخص يرث كروموسوم واحد 6 من كل من الوالدين ، يكون لدى الأشقاء احتمال بنسبة 25 بالمائة لتلقي نفس الكروموسومات الأبوية والأم (6) ومن ثم أن تكون متطابقة مع HLA .

على الرغم من أن مستضدات HLA تلعب دورا كبيرا في رفض زرع الأعضاء، إلا أنه يبدو أن MHC لم يتطور لمنع نقل الأعضاء من شخص إلى آخر. في الواقع، تشير المعلومات المستمدة من دراسة التوافق النسيجي في الفئران (والتي تشبه إلى حد كبير تلك الموجودة في الإنسان) إلى أن وظيفة مستضدات HLA الأساسية هي تنظيم عدد الخلايا القاتلة التي تحمل القدرة على تدمير الخلايا المصابة بالفيروس والخلايا السرطانية .