طفرة جسدية

الطفرة الجسدية هي تغيير في تسلسل الحمض النووي لخلية جسدية لكائن متعدد الخلايا ذي خلايا تناسلية متخصصة ؛ أي أي طفرة تحدث في خلية أخرى غير الجاميت أو الخلية الجرثومية أو الجاميتوسيت .

على عكس الطفرات الجرثومية ، التي يمكن توريثها لذرية الكائن الحي، فإن الطفرات الجسدية لا تنتقل عادةً إلى الذرية. ويتلاشى هذا التمييز في النباتات، التي تفتقر إلى خط جرثومي محدد ، وفي الحيوانات التي تتكاثر لا جنسيًا عبر آليات مثل التبرعم ، كما هو الحال في أفراد جنس الهيدرا من اللاسعات .

على الرغم من أن الطفرات الجسدية لا تنتقل إلى نسل الكائن الحي، إلا أنها ستكون موجودة في جميع الخلايا المنحدرة من خلية واحدة داخل الكائن الحي نفسه. والعديد من أنواع السرطان ناتجة عن تراكم الطفرات الجسدية.

تتواجد الطفرات الجسدية التي تحدث في مراحل مبكرة من التطور الجنيني عمومًا في نسبة أكبر من خلايا الجسم. في الحالة (F)، حدثت الطفرة في مرحلة مبكرة من التطور مقارنةً بالحالة (G)، وبالتالي فهي موجودة في عدد أكبر من خلايا الطفل.

يشير مصطلح الخلايا الجسدية عمومًا إلى خلايا الجسم، على عكس الخلايا التناسلية ( الخلايا الجرثومية ) التي تُنتج البويضة أو الحيوان المنوي . فعلى سبيل المثال، في الثدييات ، تُشكل الخلايا الجسدية الأعضاء الداخلية والجلد والعظام والدم والأنسجة الضامة. ^{[ 1 ]}

في معظم الحيوانات، يحدث انفصال الخلايا الجنسية عن الخلايا الجسدية ( تطور الخلايا الجنسية ) خلال المراحل المبكرة من النمو . وبمجرد حدوث هذا الانفصال في الجنين، لا يمكن توريث أي طفرة خارج الخلايا الجنسية إلى نسل الكائن الحي.

مع ذلك، تنتقل الطفرات الجسدية إلى جميع ذرية الخلية المتحولة داخل الكائن الحي نفسه. لذا، قد يحمل جزء كبير من الكائن الحي الطفرة نفسها، خاصةً إذا حدثت هذه الطفرة في مراحل مبكرة من النمو. ^{[ 2 ]} يصعب اكتشاف الطفرات الجسدية التي تحدث في مراحل لاحقة من حياة الكائن الحي، لأنها قد تؤثر على خلية واحدة فقط، مثل خلية عصبية بعد الانقسام ؛ ^{[ 3 ] [ 4 ]} ولذلك، تُعدّ التحسينات في تسلسل الحمض النووي للخلايا المفردة أداةً مهمةً لدراسة الطفرات الجسدية. ^{[ 5 ]} يمكن أن تتراكم الطفرات في كل من الحمض النووي النووي والحمض النووي للميتوكوندريا في الخلية؛ وقد ثبت تورط الطفرات الجسدية في الميتوكوندريا في تطور بعض الأمراض التنكسية العصبية. ^{[ 6 ]}

استثناءات من الميراث

هناك استثناءات عديدة لقاعدة عدم وراثة الطفرات الجسدية للأبناء. فالعديد من الكائنات الحية (مثل النباتات والحيوانات البدائية كالإسفنج والمرجان ) لا تُخصص خطًا جرثوميًا منفصلًا خلال مراحل النمو المبكرة، بل تُنتج الأمشاج من الخلايا الجذعية في الأنسجة الجسدية البالغة. ^{[ 7 ] [ 8 ]} في النباتات المزهرة، على سبيل المثال، يمكن أن تنشأ الخلايا الجرثومية من الخلايا الجسدية البالغة في النسيج الإنشائي الزهري. ومن الحيوانات الأخرى التي لا تمتلك خطًا جرثوميًا محددًا: الكيسيات والديدان المسطحة . ^{[ 9 ]}

يمكن أن تنتقل الطفرات الجسدية إلى النسل في الكائنات الحية التي تتكاثر لا جنسيًا ، أي دون إنتاج الأمشاج. على سبيل المثال، تتكاثر حيوانات جنس الهيدرا (Hydra) من شعبة اللاسعات لا جنسيًا عن طريق التبرعم (كما يمكنها التكاثر جنسيًا). في الهيدرا ، يتطور برعم جديد مباشرةً من الخلايا الجسدية للهيدرا الأم. ^{[ 10 ]} وتنتقل الطفرة الموجودة في النسيج الذي يُنتج الكائن الوليد إلى هذا النسل.

تتكاثر العديد من النباتات طبيعياً عن طريق التكاثر الخضري ، أي نمو نبات جديد من جزء من النبات الأم دون الحاجة إلى إنتاج البذور. وهذا قد يؤدي إلى انتشار الطفرات الجسدية. أما الإنسان فيحفز التكاثر الخضري صناعياً عن طريق التطعيم والعقل.

كما هو الحال مع الطفرات الجرثومية، قد تنشأ الطفرات في الخلايا الجسدية نتيجة عوامل داخلية، بما في ذلك الأخطاء التي تحدث أثناء تضاعف الحمض النووي وإصلاحه، والتعرض لأنواع الأكسجين التفاعلية الناتجة عن العمليات الخلوية الطبيعية. ويمكن أيضًا أن تحدث الطفرات نتيجة التلامس مع المواد المطفرة ، مما قد يزيد من معدل حدوثها.

تعمل معظم المواد المسببة للطفرات عن طريق إحداث تلف في الحمض النووي، كتغييرات في بنيته مثل ثنائيات البيريميدين ، أو كسر أحد شريطي الحمض النووي أو كليهما. تستطيع عمليات إصلاح الحمض النووي إزالة التلف الذي قد يؤدي، لولا ذلك، إلى حدوث طفرات أثناء تضاعف الحمض النووي. وتنتج الطفرات عن التلف عندما تتسبب أخطاء في آلية إصلاح الحمض النووي في تغييرات في تسلسل النيوكليوتيدات، أو إذا حدث التضاعف قبل اكتمال الإصلاح.

يمكن أن تكون المواد المسببة للطفرات فيزيائية، مثل الإشعاع الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية ، أو كيميائية - جزيئات تتفاعل مباشرة مع الحمض النووي - مثل نواتج أيض البنزوبيرين ، وهو مادة مسرطنة قوية موجودة في دخان التبغ . ^{[ 11 ]} غالبًا ما تُدرس المواد المسببة للطفرات المرتبطة بالسرطان لفهم السرطان وسبل الوقاية منه.

تشير الأبحاث إلى أن معدل حدوث الطفرات أعلى عمومًا في الخلايا الجسدية منه في خلايا الخط الجنسي؛ ^{[ 12 ]} علاوة على ذلك، توجد اختلافات في أنواع الطفرات التي تُلاحظ في الخلايا الجنسية والخلايا الجسدية. ^{[ 13 ]} كما يوجد تباين في معدل حدوث الطفرات بين الأنسجة الجسدية المختلفة داخل الكائن الحي نفسه ^{[ 13 ]} وبين الأنواع. ^{[ 2 ]}

قام ميلولاند وآخرون (2017) بدراسة معدل الطفرات في الخلايا الليفية الجلدية (نوع من الخلايا الجسدية) والخلايا الجرثومية لدى البشر والفئران. وقاسوا معدل الطفرات أحادية النوكليوتيد (SNVs)، والتي ينتج معظمها عن أخطاء في عملية التضاعف. وقد تبين أن معدلات الطفرات الجسدية، سواء من حيث الحمل الطفري (إجمالي الطفرات الموجودة في الخلية) أو معدل الطفرات لكل انقسام خلوي (الطفرات الجديدة مع كل انقسام متساوي )، كانت أعلى بعشر مرات من مثيلاتها في الخلايا الجرثومية، وذلك في كل من البشر والفئران.

في البشر، كان معدل الطفرات في الخلايا الليفية أكبر بأكثر من عشرين ضعفًا من معدل الطفرات في الخلايا الجرثومية (2.8 × 10⁻⁷ ^طفرة لكل زوج قاعدي مقابل 1.2 × 10⁻⁸ ^طفرة لكل زوج قاعدي). وبعد تعديل النتائج وفقًا للاختلافات في العدد المُقدَّر لانقسامات الخلايا، كان معدل الطفرات في الخلايا الليفية أكبر بحوالي 80 ضعفًا من معدل الطفرات في الخلايا الجرثومية (2.66 × 10⁻⁹ ^طفرة لكل زوج قاعدي لكل انقسام متساوي، مقابل 3.3 × 10⁻¹¹ ^طفرة لكل زوج قاعدي لكل انقسام متساوي). ^{[ 2 ]}

من المرجح أن يعكس التباين في معدل الطفرات بين الخلايا الجنسية والأنسجة الجسدية الأهمية الأكبر للسلامة الجينية في الخلايا الجنسية مقارنةً بالأنسجة الجسدية. ^{[ 12 ]} وقد يعود التباين في معدل الطفرات إلى اختلافات في معدلات تلف الحمض النووي أو إلى اختلافات في عملية إصلاح الحمض النووي نتيجة لارتفاع مستويات إنزيمات إصلاح الحمض النووي. ^{[ 13 ]}

في أبريل 2022، أفادت التقارير أن معظم الثدييات لديها نفس العدد تقريبًا من الطفرات عند بلوغها نهاية عمرها، وبالتالي فإن تلك التي تتمتع بعمر مماثل سيكون لديها معدلات طفرات جسدية متقاربة، بينما ستكون معدلات الطفرات الجسدية أعلى/أقل لدى تلك التي تعيش عمرًا أقصر/أطول على التوالي. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

تتراكم الطفرات الجسدية داخل خلايا الكائن الحي مع تقدمه في العمر ومع كل دورة من انقسام الخلايا؛ ودور الطفرات الجسدية في تطور السرطان راسخ، كما أن تراكم الطفرات الجسدية له دور في بيولوجيا الشيخوخة. ^{[ 4 ]}

تؤدي الطفرات في الخلايا الجذعية العصبية (خاصةً أثناء تكوين الخلايا العصبية ) ^{[ 18 ]} وفي الخلايا العصبية بعد الانقسام إلى عدم تجانس جيني في الخلايا العصبية، يُعرف باسم "فسيفساء الدماغ الجسدية". ^{[ 3 ]} قد يرتبط تراكم الطفرات المرتبطة بالعمر في الخلايا العصبية بأمراض التنكس العصبي ، بما في ذلك مرض الزهايمر ، لكن هذه العلاقة لم تُثبت بعد. غالبية خلايا الجهاز العصبي المركزي لدى البالغين هي خلايا بعد الانقسام، وقد تؤثر الطفرات لدى البالغين على خلية عصبية واحدة فقط. على عكس السرطان، حيث تؤدي الطفرات إلى تكاثر استنساخي، قد تُساهم الطفرات الجسدية الضارة في أمراض التنكس العصبي عن طريق موت الخلايا. ^{[ 19 ]} لذلك، لا يزال التقييم الدقيق لعبء الطفرات الجسدية في الخلايا العصبية أمرًا صعبًا.

• الفسيفساء (علم الوراثة)
• التباين الجسدي البشري

• جيروم غروبمان ، "الفسيفساء البشرية: لماذا يعني العيش التحوّل" (مراجعة لكتاب روكسان خامسي ، ما وراء الوراثة ، ريفرهيد)، مجلة نيويوركر ، 13 أبريل 2026، ص 73-76. "تسلط الدراسات الحديثة في علم الوراثة الضوء على أهمية الطفرة كجزء لا يتجزأ من النظام الذي تتكاثر به الخلايا." (ص 73).