التحويل البارامتري

في علم التخلق ، يُعرف التحوّر الوراثي المصاحب بأنه تفاعل بين أليلين في موقع جيني واحد ، حيث يُحدث أحدهما تغييرًا وراثيًا في الآخر. ^{[ 1 ]} قد يكون هذا التغيير في نمط مثيلة الحمض النووي أو تعديلات الهيستون. ^{[ 2 ]} يُطلق على الأليل المُحدث للتغيير اسم الأليل المُحفِّز للتحوّر الوراثي المصاحب، بينما يُطلق على الأليل الذي طرأ عليه تغيير وراثي مصاحب اسم الأليل القابل للتحوّر الوراثي المصاحب. ^{[ 1 ]} قد يُظهر الأليل القابل للتحوّر الوراثي المصاحب مستويات مُتغيرة من التعبير الجيني ، والتي قد تستمر في النسل الذي يرث هذا الأليل، حتى وإن لم يعد الأليل المُحفِّز للتحوّر الوراثي المصاحب موجودًا. ^{[ 1 ]} من خلال التزاوج السليم، يُمكن أن ينتج عن التحوّر الوراثي المصاحب أشقاء يحملون نفس التسلسل الجيني، ولكن بأنماط ظاهرية مختلفة تمامًا . ^{[ 3 ]}

على الرغم من أن دراسة الطفرة الوراثية المتباينة تركز بشكل أساسي على الذرة ، فقد وُصفت في عدد من الأنظمة الأخرى، بما في ذلك أنظمة حيوانية مثل ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا ميلانوجاستر) والفئران. ^{[ 1 ] [ 4 ]} وعلى الرغم من انتشارها الواسع، فإن أمثلة هذه الظاهرة نادرة، وآليتها غير مفهومة تمامًا.

أول وصف لما سيُعرف لاحقًا باسم الطفرة الموازية كان من قِبل ويليام بيتسون وكارولين بيلو عام 1915، عندما وصفا نباتات بازلاء "شاذة" تنقل دائمًا نمطها الظاهري "الشاذ" إلى نسلها. ^{[ 5 ]} مع ذلك، فإن أول وصف رسمي للطفرة الموازية قدمه آر. إيه. برينك في جامعة ويسكونسن-ماديسون في خمسينيات القرن العشرين، والذي أجرى أبحاثه على الذرة ( Zea mays ). ^{[ 5 ]} لاحظ برينك أن أليلات محددة ضعيفة التعبير لموقع red1 (r1) في الذرة، والذي يُشفّر عامل نسخ يُكسب حبوب الذرة الصبغة الحمراء ، يمكنها أن تُغير وراثيًا أليلات محددة قوية التعبير إلى حالة تعبير أضعف . ^{[ 1 ]} حالة التعبير الأضعف التي يتبناها الأليل المُتغير قابلة للتوريث، ويمكنها بدورها أن تُغير حالة التعبير لأليلات نشطة أخرى في عملية تُسمى الطفرة الموازية الثانوية. ^{[ 1 ]} أظهر برينك أن تأثير الأليل شبه الطافر يمكن أن يستمر لأجيال عديدة. ^{[ 1 ]}

تُسمى الأليلات التي تُسبب تغيرات وراثية في الأليلات التي تتلامس معها بالأليلات شبه الطافرة، بينما تُسمى الأليلات التي تُعدّلها بالأليلات شبه الطافرة. أما الأليلات التي لا تُشارك في هذا التفاعل فتُسمى بالأليلات المحايدة. عند وجودها معًا في كائن حي، يتحول الأليل شبه الطافر إلى الأليل شبه الطافر، ويحتفظ بخاصية شبه الطافرة في الأجيال اللاحقة. لا يُصاحب هذا التحول أي تغيير في تسلسل الحمض النووي، بل تُميز التعديلات فوق الجينية (مثل مثيلة الحمض النووي) الأليل شبه الطافر عن الأليل شبه الطافر. في معظم الحالات، يكون الأليل شبه الطافر هو الأكثر نسخًا، بينما يخضع الأليل شبه الطافر لنسخ ضئيل أو معدوم.

أول مثال موصوف وأكثرها بحثًا هو الموضع r1 في الذرة. يُشفّر الجين الموجود في هذا الموضع، عند نسخه بنشاط، عامل نسخ يُعزز إنتاج الأنثوسيانين ، مما ينتج عنه حبوب ذات لون أرجواني. أحد الأليلين في هذا الموضع، ويُشار إليه بـ B'، قادر على إحداث مثيلة في الأليل الآخر، BI. تؤدي هذه المثيلة إلى انخفاض النسخ، وبالتالي انخفاض إنتاج الأنثوسيانين . لا يختلف هذان الأليلان في تسلسل الحمض النووي، لكنهما يختلفان في درجة مثيلة الحمض النووي . وكما هو الحال مع أمثلة أخرى للطفرة الموازية، فإن هذا التغيير من الأليل BI إلى الأليل B' مستقر وقابل للتوريث. توجد أمثلة أخرى مماثلة للطفرة الموازية في مواضع أخرى في الذرة ، وكذلك في نباتات أخرى مثل نبات الرشاد الأذيني (Arabidopsis thaliana) ونباتات البتونيا المعدلة وراثيًا . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

وقد تم توثيق الطفرة الموازية أيضاً في حيوانات مثل ذباب الفاكهة ، والديدان الأسطوانية ، والفئران . ^{[ 1 ] [ 4 ] [ 9 ]}

على الرغم من أن الآليات المحددة التي تعمل بها الطفرة المتغيرة تختلف من كائن حي إلى آخر، إلا أن جميع الحالات الموثقة جيداً تشير إلى التعديل فوق الجيني وإسكات الحمض النووي الريبي كآلية أساسية للطفرة المتغيرة. ^{[ 1 ]}

في حالة الموضع r1 في الذرة، يُعدّ مثيلة الحمض النووي لمنطقة من التكرارات المتتالية بالقرب من المنطقة المشفرة للجين سمة مميزة للأليل B' المُسبّب للطفرات، وعندما يصبح الأليل BI القابل للطفرات مُسبّبًا لها، فإنه يكتسب نمط مثيلة الحمض النووي نفسه. ^{[ 10 ]} ولكي تنتقل هذه المثيلة بنجاح، يلزم وجود عدد من الجينات التي تُشفّر بوليميرازات الحمض النووي الريبي المعتمدة على الحمض النووي الريبي ومكونات أخرى لمسارات إسكات الحمض النووي الريبي ، مما يُشير إلى أن الطفرة المُسبّبة للطفرات تتم عبر مسارات إسكات الحمض النووي الريبي الداخلية. ^{[ 1 ]} ويؤكد نسخ الحمض النووي الريبي المتداخل القصير من مناطق التكرارات المتتالية هذا الأمر. في الأنظمة الحيوانية مثل ذبابة الفاكهة ، تورطت جزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة المتفاعلة مع بروتينات piRNA أيضًا في التوسط في الطفرة المُسبّبة للطفرات. في هذه الحالة، يمكن أن تحدث الطفرة المُسبّبة للطفرات في غياب أي اقتران مُحتمل بين الموضع المُسبّب للطفرات والموضع المُصاب بها، ويمكن أن تكون مستقرة لأكثر من 50 جيلًا. ^{[ 4 ]} بالإضافة إلى التغيرات المميزة في حالة مثيلة الحمض النووي ، لوحظت أيضًا تغيرات في أنماط تعديل الهيستون في مناطق الحمض النووي المثيلة، و/أو الحاجة إلى بروتينات تعديل الهيستون للتوسط في الطفرة الموازية في أنظمة متعددة. ^{[ 2 ] [ 9 ]} وقد اقتُرح أن هذه التعديلات على الهيستون تلعب دورًا في الحفاظ على حالة الطفرة الموازية. ^{[ 2 ]} كما أن منطقة التكرار المتتالي المذكورة سابقًا في الموضع r1 نموذجية أيضًا لمواضع أخرى تُظهر ظواهر الطفرة الموازية أو ظواهر شبيهة بها. ^{[ 5 ]}

ومع ذلك، لوحظ أنه لا يمكن تفسير جميع حالات وخصائص الطفرات المتباينة بما هو معروف عن إسكات النسخ بوساطة التداخل الرناوي، مما يشير إلى أن مسارات و/أو آليات أخرى تلعب دورًا أيضًا. ^{[ 7 ]}

يُعتقد أنه في أي مجموعة سكانية معينة، ستظهر طفرات باراموتية ملحوظة في عدد قليل نسبيًا من الجينات، نظرًا لأن النفاذية العالية للأليلات الباراموتية (مثل B' في الموضع r1 في الذرة) ستؤدي إما إلى تثبيت الأليل الباراموتي أو الأليل القابل للباراموتي . ^{[ 3 ]} ومع ذلك، قد تستمر الطفرات الباراموتية في مواضع أخرى ذات أليلات باراموتية بنفاذية أقل، وهو ما قد يحتاج مربو النباتات إلى أخذه في الاعتبار . ^{[ 3 ]}

نظراً لوجود أمثلة على الطفرات المتوازية، أو ظواهر شبيهة بالطفرات المتوازية، في حيوانات مثل ذباب الفاكهة والفئران، فقد تم اقتراح أن الطفرات المتوازية قد تفسر حدوث بعض الأمراض البشرية التي تظهر أنماط وراثية غير مندلية . ^{[ 11 ]}