بعض الحيوانات المنوية تسمم منافسيها
العامل الجيني يساعد خلايا الحيوانات المنوية على التفوق على قريناتها الأخرى
04 فبراير 2021
البرفسور الدكتور برنهارد جي هيرمان والدكتورة الكسندرا امارال
المترجم: عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم 45 لسنة 2021
Some sperms poison their competitors
FEBRUARY 04,2021
Prof. Dr. Bernhard G. Herrmann
Dr. Alexandra Amaral
المنافسة بين خلايا الحيوانات المنوية «الحويمنات» منافسة شرسة - فجميع هذه الحيوانات المنوية تريد أن تكون أول ما يصل إلى خلية البويضة كي تخصبها. أثبت فريق بحثي من برلين على الفئران أن قدرة الحيوانات المنوية على التحرك بشكل تصاعدي [تسارعي] تعتمد على بروتين RAC1. المقدار الأمثل من البروتين النشط يحسّن القدرة التنافسية للحيوان المنوي الفردي، في حين يتسبب النشاط الشاذ له في العقم الذكوري.
في المنافسة المباشرة، تتفوق الحيوانات المنوية الحاملة للنمط الفرداني t على قريناتها الطبيعية في السباق على خلية البويضة بالحيل الجينية جاعلة اياها تسبح في دوائر
الأمر لا يعدو حرفيًا إلًا أن يكون سباقًا للنجاة عندما تسبح ملايين الحيوانات المنوية نحو خلايا البويضة لتخصيبها. لكن هل الحظ الصرف يفرض أيًا من هذه الحيوانات المنوية تنجح في الوصول الى البويضة؟ كما يتضح، هناك اختلافات في القدرة التنافسية بين الحيوانات المنوية الفردية. في الفئران، جزء الحمض النووي ”الأناني“ الموجود بشكل طبيعي يكسر القواعد المعيارية / القياسية للوراثة الجينية - ويضفي نسبة نجاح تصل إلى 99 بالمائة على خلايا الحيوانات المنوية التي تحتوي على هذا الجزء من الحمض النووي.
فريق من الباحثين في معهد ماكس بلانك للوراثيات «الجينتكس» الجزيئية في برلين وصف كيف يعزز العامل الجيني المسمى ب "النمط الفرداني t-haplotype «انظر 1» نجاح إخصاب الحيوانات المنوية التي تحمل هذا العامل الجيني.
أثبت الباحثون لأول مرة من ناحية تجريبية أن الحيوانات المنوية التي تحمل النمط الفرداني t تتحرك بشكل أسرع إلى الأمام من أقرانها من الحيوانات المنوية ”العادية“، وبالتالي تستخدم هذه الميزة في الإخصاب. قام الباحثون بتحليل الحيوانات المنوية الفردية وكشفوا أن معظم الخلايا التي أحرزت تقدمًا طفيفًا [تجاه خلية البويضة] في مساراتها كانت ”طبيعية“ جينيًا، في حين احتوت الحيوانات المنوية التي تحركت بشكل مباشر على النمط الفرداني t.
والأهم من ذلك، ربط الباحثون الاختلافات في القدرة على الحركة ببروتين RAC1. هذا المفتاح الجزيئي ينقل إشارات من خارج الخلية إلى داخلها وذلك بتنشيط البروتينات الأخرى. الجزيء معروف أن له دخالة في توجيه، على سبيل المثال، خلايا الدم البيضاء أو الخلايا السرطانية نحو الخلايا التي ترسل إشارات كيميائية. البيانات الجديدة توحي بأن بروتين RAC1 قد يلعب أيضًا دورًا في توجيه خلايا الحيوانات المنوية نحو البويضة، ”مستنشقًا رائحة البويضة“ ليساعده على التوجه إليها[بحسب ما ورد في 2 و3].
"يبدو أن القدرة التنافسية للحيوانات المنوية الفردية تعتمد على المستوى الأمثل من بروتين RAC1 النشط؛ كل من بروتين RAC1 المنخفض النشاط أو المفرط النشاط يتداخل مع الحركة الأمامية الفعالة. كما تقول ألكسندرا أمارال، الباحثة في معهد ماكس بلانك للوراثيات «الجينتكس» الجزيئية MPIMG والمؤلفة الأولى للدراسة،
الحيوانات المنوية الذي تحمل النمط الفرداني t تسمم منافسيها
”الحيوانات المنوية الحاملة للنمط الفرداني t تستطيع تعطيل الحيوانات المنوية التي لا تحمل هذا النمط“ كما يقول برنهارد هيرمان Bernhard Herrmann، مدير في ال MPIMG ومعهد علم الوراثيات الطبية في الشاريتيه Charité وهي كلية طب في برلين تابعة لجامعة هومبولت وجامعة برلين الحرة Universitätsmedizin Berlin، والمؤلف المراسَل للدراسة: ”الحيلة هي أن النمط الفرداني يقوم“ بتسميم ”جميع الحيوانات المنوية، ولكن في نفس الوقت ينتج ترياقًا يعمل فقط في الحيوانات المنوية الحاملة للنمط الفرداني t وتحميها“ كما يبين هذه الباحث. ”تخيل سباق الماراثون حين يتم تسميم جميع المشاركين في السباق بمياه الشرب، ولكن في نفس الوقت يأخذ بعض المتسابقين ترياقًا.“
كما اكتشف برنهارد وزملاؤه، أن الحيوانات المنوية الحاملة للنمط الفرداني t تحوي متغيرات جينية معينة تشوه الإشارات التنظيمية. هذه العوامل المشوهة تُرَسخ / توطد في المرحلة المبكرة من تكوّن الحيوانات المنوية وتُوزَع على جميع حيوانات المنوية في الفأر الحاملة للنمط الفرداني t. هذه العوامل هي ”السم“ الذي يعيق الحركة التصاعدية [التسارعية] للحيوانات المنوية.
يأخذ ”الترياق“ مفعوله بعد انقسام مجموعة الكروموسومات بالتساوي بين الحيوانات المنوية أثناء نضوجها - كل خلية منوية تحتوي الآن على نصف الكروموسومات فقط. ونصف الحيوانات المنوية الحاملة للنمط الفرداني t فقط تنتج عاملًا إضافيًا يعكس التأثير السلبي للعوامل المشوهِة. وهذا العامل الوقائي لا يتم توزيعه على الحيوانات المنوية بل ُيحتفظ به في الحيوانات المنوية الحاملة للنمط الفرداني t.
ڤيديو
في الحيوانات المنوية من فئران ذكور حاملة للنمط الفرداني t فقط على كرموسوم 17 من زوج كروموسوم 17 «4»، لاحظ الباحثون أن بعض الخلايا تتحرك للأمام والبعض الآخر لا تحرز تقدمًا يذكر. اختبروا حيوانًا منويًا واحدًا ووجدوا أن الحيوانات المنوية ”الطبيعية“ جينيًا هي تلك التي لا تتحرك بشكل مستقيم / مباشر. عندما عالجوا المجموعة المختلطة من الحيوانات المنوية بمادة تثبط بروتين RAC1، لاحظوا أن الحيوانات المنوية ”الطبيعية“ جينيًا أصبحت الآن قادرة على السباحة بشكل متسارع. ميزة الحيوانات المنوية الحاملة للنمط الفرداني t هذه انتهت / فُقدت، مما يُثبت أن نشاط بروتين RAC1 الشاذ يعيق الحركة التسارعية.
توضح النتائج لماذا ذكور الفئران التي لديها نسختان من النمط الفرداني t، نسخة واحدة على كل كرموسوم من زوجي الكروموسوم 17، عقيمة. هذه الذكور تنتج فقط حيوانات منوية تحمل النمط الفرداني t. هذه الخلايا لديها مستويات من بروتين RAC1 النشط أعلى بكثير من الحيوانات المنوية من الفئران الطبيعية جينيًا، كما اكتشف الباحثون الآن، وهذه الحيوانات المنوية الآن شبه غير قادرة على الحركة.
لكن الحيوانات المنوية من الفئران الطبيعية التي عولجت بمثبط بروتين RAC1 فقدت أيضًا قدرتها على التحرك بشكل تسارعي. وبالتالي، فإن نشاط بروتين RAC1 المنخفض للغاية هو أيضًا غير ملائم. يتوقع الباحثون أن نشاط بروتين RAC1 الشاذ قد يكون أيضًا أساسًا لأشكال معينة من العقم الذكوري لدى الرجال.
”بياناتنا تسلط الضوء على حقيقة أن خلايا الحيوانات المنوية منافسة لا تعرف الرحمة“ كما يقول هيرمان Herrmann. علاوة على ذلك، يوضح مثال النمط الفرداني t كيف تستخدم بعض الجينات حيلًا قذرة إلى حد ما حتى تُورّث. ”يمكن أن تمنح الاختلافات الجينية الحيوانات المنوية الفردية ميزة في السباق للنحاة، وبالتالي تعزز انتقال متغيرات جينية معينة إلى الجيل التالي“.
