الجين المتماثل

الجينات الموجهة للتطور هي جينات تنظم نمو التراكيب التشريحية في كائنات حية متنوعة مثل شوكيات الجلد، ^{[ 1 ]} والحشرات، والثدييات، والنباتات. غالبًا ما تشفر هذه الجينات بروتينات عوامل النسخ ، وتؤثر هذه البروتينات على النمو من خلال تنظيم شبكات الجينات اللاحقة المشاركة في تشكيل الجسم. ^{[ 2 ]}

تُسبب الطفرات في الجينات المُنظِّمة للنمو ( التحول المتماثل ) أجزاءً من الجسم في غير موضعها الطبيعي، مثل نمو قرون الاستشعار في الجزء الخلفي من الذبابة بدلاً من الرأس. ^{[ 3 ]} عادةً ما تكون الطفرات التي تؤدي إلى نمو تراكيب غير طبيعية قاتلة. ^{[ 4 ]}

توجد عدة مجموعات فرعية من الجينات المنظمة للتماثل. تشمل هذه المجموعات العديد من جينات Hox و ParaHox المهمة لتقسيم الجسم . ^{[ 5 ]} توجد جينات Hox في الحيوانات ثنائية التناظر، بما في ذلك ذبابة الفاكهة (حيث اكتُشفت لأول مرة) والإنسان. تُعد جينات Hox مجموعة فرعية من جينات صندوق التماثل . غالبًا ما تكون جينات Hox محفوظة عبر الأنواع، لذا فإن بعض جينات Hox في ذبابة الفاكهة متماثلة مع تلك الموجودة في الإنسان. بشكل عام، تلعب جينات Hox دورًا في تنظيم التعبير الجيني، بالإضافة إلى المساعدة في نمو وتحديد تراكيب محددة أثناء نمو الجنين. يتراوح ذلك من تقسيم الجسم في ذبابة الفاكهة إلى نمو الجهاز العصبي المركزي في الفقاريات. ^{[ 6 ]} تُصنف كل من Hox وParaHox ضمن مجموعة جينات HOX-Like (HOXL)، وهي مجموعة فرعية من فئة ANTP (المسماة نسبةً إلى جين Antennapedia في ذبابة الفاكهة ). ^{​​[ 7 ]}

وتشمل هذه الجينات أيضًا الجينات الحاوية على صندوق MADS، والتي تُشارك في نموذج ABC لتطور الزهرة . ^{[ 8 ]} وإلى جانب النباتات المُزهرة، يوجد نمط صندوق MADS أيضًا في كائنات حية أخرى مثل الحشرات والخمائر والثدييات. وتؤدي هذه الجينات وظائف متنوعة تبعًا للكائن الحي، بما في ذلك تطور الزهرة، ونسخ الجينات الأولية المسرطنة، وتنظيم الجينات في خلايا مُحددة (مثل الخلايا العضلية). ^{[ 9 ]}

على الرغم من شيوع استخدام المصطلحين بشكل متبادل، إلا أن ليس كل الجينات المنظمة للتطور هي جينات هوكس؛ فجينات صندوق MADS هي جينات منظمة للتطور ولكنها ليست جينات هوكس. وبالتالي، فإن جينات هوكس هي مجموعة فرعية من الجينات المنظمة للتطور.

تُعدّ ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا ميلانوغاستر ) من أكثر الكائنات النموذجية شيوعًا في دراسة الجينات المتماثلة . توجد جينات هوكس المتماثلة فيها إما في مُركّب أنتينابيديا (ANT-C) أو مُركّب بيثوراكس (BX-C) الذي اكتشفه إدوارد ب. لويس . ^{[ 10 ]} يركز كل مُركّب على جانب مختلف من جوانب النمو. يتكون مُركّب أنتينابيديا من خمسة جينات، من بينها جين بروبوسيبيديا ، ويشارك في نمو الجزء الأمامي من الجنين، مُشكّلًا أجزاء الرأس والصدر. ^{[ 11 ]} أما مُركّب بيثوراكس فيتكون من ثلاثة جينات رئيسية، ويشارك في نمو الجزء الخلفي من الجنين، أي البطن والأجزاء الخلفية من الصدر. ^{[ 12 ]}

أثناء التطور (بدءًا من مرحلة البلاستوديرم في الجنين)، يتم التعبير عن هذه الجينات باستمرار لتحديد الهياكل والوظائف لأجزاء جسم الذبابة المختلفة. ^{[ 13 ]}

أُجريت أبحاثٌ كثيرةٌ على الجينات المتماثلة في كائناتٍ حيةٍ مختلفة، بدءًا من الفهم الأساسي لكيفية عمل هذه الجزيئات، مرورًا بالطفرات، وصولًا إلى كيفية تأثير هذه الجينات على جسم الإنسان. ويمكن أن يؤثر تغيير مستويات التعبير عن الجينات المتماثلة سلبًا على الكائن الحي. فعلى سبيل المثال، في إحدى الدراسات، تسبب نوعٌ من الفيتوبلازما الممرضة في زيادة أو نقصان ملحوظ في التعبير عن الجينات المتماثلة في نباتٍ مزهر. وأدى ذلك إلى تغيراتٍ ظاهريةٍ حادة، شملت التقزم، وعيوبًا في المدقات، ونقص التصبغ، وظهور تراكيب شبيهة بالأوراق على معظم الأعضاء الزهرية. ^{[ 14 ]} وفي دراسةٍ أخرى، وُجد أن الجين المتماثل Cdx2 يعمل كمثبطٍ للأورام . ففي مستويات التعبير الطبيعية، يمنع هذا الجين تكوّن الأورام وسرطان القولون والمستقيم عند التعرض للمواد المسرطنة ؛ ومع ذلك، عندما لم يكن التعبير عن Cdx2 جيدًا، تسببت المواد المسرطنة في نمو الأورام. ^{[ 15 ]} تُظهر هذه الدراسات، إلى جانب العديد من الدراسات الأخرى، أهمية الجينات المتماثلة حتى بعد اكتمال النمو.

• هوموبوكس
• التماثل

• قاعدة الطيران
• الجينات المتماثلة وأنماط الجسم
• مفاتيح جينات نوفا