البيئة

البيئة المحيطة هي مجموعة العوامل البيئية، الحالية والسابقة، التي تؤثر على حالة الكائن الحي، وخاصةً حالته المرضية. ^{[ 1 ]} يُطلق على دراسة البيئة المحيطة وتأثيراتها اسم علم البيئة . يربط هذا المفهوم جوهر الظروف البيئية بالأداء البيولوجي الناجح للكائنات الحية، وقد نشأ في علم الأوبئة الوراثية .

صاغ جيه سي أنتوني مصطلح "علم البيئة الوظيفية" لأول مرة في مجال علم الأوبئة النفسية عام 1995. ^{[ 2 ] [ 3 ]} ومؤخرًا، امتد استخدام المصطلح ليشمل المجال الخلوي، حيث يدرس علم البيئة الوظيفية الخلوية كلاً من الجينوم والبيئة المحيطة من منظور بيولوجيا الأنظمة. ^{[ 4 ]} في النباتات، يرتبط علم البيئة الوظيفية ارتباطًا مباشرًا بعلم وظائف الأعضاء البيئية المعقدة ، حيث يمكن تحليل البيئة الواسعة للنباتات، على مستوى علم الجينوم ، وفهمها كفسيفساء من عوامل النمو المحتملة وتوازن الموارد المتنوعة المتاحة. ^{[ 5 ] [ 6 ]} في علم البيئة ، يمكن ربط هذا المفهوم بقانون شيلفورد للتسامح . ^{[ 7 ]}

يُعتبر علم البيئة ركيزة أساسية في تربية النباتات الحديثة ، ^{[ 8 ]} فهو قادر على ربط تصميم وتطوير أهداف التربية بالأهداف الزراعية للزراعة الذكية مناخياً . ^{[ 9 ]} كما أنه قادر على سد الفجوات المعرفية بين مختلف مستويات بيولوجيا الأنظمة وعلم الفينوميات في سياق التفاعل بين الجينات والبيئة . ^{[ 10 ]}

على الرغم من وجود تأثيرات إيجابية وسلبية للبيئة على الكائن الحي، إلا أن التركيز غالبًا ما ينصب على التأثيرات السلبية عند مناقشة الأمراض. وقد اقترح ماكدويل تصنيفًا لأنواع المخاطر الصحية البيئية، منها: المخاطر الفيزيائية الكيميائية الطبيعية، والمخاطر الفيزيائية الكيميائية من صنع الإنسان، والمخاطر البيولوجية/العضوية، والمخاطر الطبيعية أو من صنع الإنسان، والمخاطر الاجتماعية الكلية، والمخاطر الاجتماعية الجزئية أو النفسية الاجتماعية. ^{[ 3 ]} ويتمثل أحد أساليب تصنيف البيئة في تنظيم العوامل بناءً على احتمالية تسببها في أمراض محددة، مثل أمراض القلب والأوعية الدموية. ^{[ 11 ]}

The time-scale of the envirome hazard is another possible dimension of classification; an envirome hazard are said to be a sudden change (such as a disaster), a rapid environmental change, or a slow change or a static situation.^[3] In twin studies, envirome influences are often decomposed into shared environmental factors, common to both twins and non-shared environmental factors that differ between the twins.^[12]

In plants, the enviromics term was probably first scientifically mentioned by Xu,^[13] in his iconic article on Envirotyping, and also comprehensively described by Resende et al.,^[14] which is the field of applied data science that integrates databases of environmental factors into quantitative genetics.^[7] Then, it can leverage an important plant ecophysiology knowledge capable to bridge the gaps about how the environment acts across different levels of the systems biology (genes, transcripts, proteins, and metabolites). Consequently, it can boost the ability to better understand/model the phenotypic plasticity of the main agronomic traits under diverse growing conditions. The plant breeding community has experienced reduced costs for acquiring environmental sensors (e.g., weather stations) to be installed in the field trials while increasing the reliability and resolution of the remote sensing techniques.^[6] The combination of those two factors has started the spring of enviromics-aided breeding in recent years. Recently, Costa-Neto et al.^[7] introduced the concept of enviromic-aided genomic prediction involving the use of adaptation typologies to process the raw environmental data into a reliable descriptor of the environmental diversity. This data is then used for training accurate GxE prediction models, mostly involving molecular breeding protocols in agriculture and forestry improvement.

تتأثر المرونة الظاهرية ، وهي قدرة الكائن الحي على إظهار سمات مختلفة استجابةً للعوامل البيئية الداخلية والخارجية، بعوامل وراثية وبيئية على حد سواء. وكما استُخدمت المناهج الوراثية لتحديد الأداء والتنبؤ به بناءً على المؤشرات الوراثية، يمكن تحليل مساهمة العوامل البيئية في المرونة الظاهرية والتنبؤ بها بشكل منهجي. ^{[ 15 ]} يستخدم برنامج CERIS (المُحلل البيئي الحرج من خلال البحث المُستنير) ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} المتغيرات البيئية على مدار الموسم لتحديد الظروف البيئية الرئيسية التي تُسهم في الأداء، على غرار كيفية تحديد تحليل QTL / GWAS للجينات الرئيسية من المؤشرات الجينومية. ويمكن استخدام التنبؤ البيئي للتنبؤ بأداء الكائن الحي في ظل ظروف نمو جديدة بناءً على تحليل المتغيرات البيئية على مدار الموسم، على غرار استخدام التنبؤ الجينومي للتنبؤ بأداء الأنماط الوراثية الجديدة.

يمكن تعديل تأثير البيئة على الكائن الحي من خلال تركيبه الجيني، أي جينومه. وتتمثل الطريقتان الرئيسيتان لتفاعل الجينات مع البيئة في الارتباط بين النمط الجيني والبيئة والتفاعل بينهما . ^{[ 12 ]} يحدث الارتباط بين النمط الجيني والبيئة لأن الأطفال، على سبيل المثال، يرثون جينات من آبائهم ويعيشون تحت تأثيرهم. ^{[ 12 ]} في سياق علم الأوبئة الجينية، يشير التفاعل إلى مشاركة الجينات والبيئة معًا بطريقة سببية تتجاوز النموذج الجمعي البسيط للتأثيرات. ^{[ 3 ]} ومن أمثلة التفاعل بين النمط الجيني والبيئة زيادة خطر الإصابة بمرض الزهايمر بعد إصابة في الرأس لدى الأشخاص الحاملين لجين APOE.${\displaystyle \epsilon 4}$الأليل. ^{[ 20 ]}

يرى بعض الباحثين أن مصطلح "البيئة" ما هو إلا إعادة تسمية لمكون "التنشئة " الراسخ في ثنائية الطبيعة والتنشئة لتفسير السلوك النفسي. ^{[ 3 ]} وقد جادل ستيفن روز بأنه في الطب النفسي ، قد حان الوقت للتخلي تمامًا عن ثنائية الجينوم والبيئة لصالح رؤية تكاملية لمسار حياة الفرد. ^{[ 21 ]}

• علم الأوبئة البيئية
• علم الأوبئة
• إكسوزوم
• علم الأوبئة الجزيئي
• علم وظائف الأعضاء البيئية
• علم الوراثة الكمي
• علم الفينوميات