معلومة

لماذا لم يكن تعدد الصبغيات مميتًا في بعض القوارض ذات ثماني الأسنان؟

لماذا لم يكن تعدد الصبغيات مميتًا في بعض القوارض ذات ثماني الأسنان؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كما نوقش في لماذا يكون تعدد الصبغيات قاتلاً لبعض الكائنات بينما البعض الآخر ليس كذلك؟

ومع ذلك ، هناك نوعان من Octodontidae (قوارض أمريكا الجنوبية) ، هما رباعي الصبغيات بسبب مضاعفة جميع الكروموسومات مؤخرًا:

  • Tympanoctomys barrerae: 4x = 102
  • Pipanacoctomys aureus: 4x = 92 (يبدو أن بعض الكروموسومات فقدت بعد حدث تعدد الصبغيات)

انظر ورقة تناقش T. barrerae، تم اكتشاف أول هذه القوارض الرباعية الصبغية.

وفقًا لمقال Wikipedia ، يُعتقد أن كلاهما ينحدر من نفس النوع ، Octomys ميماكس (أو من المحتمل أن تكون أقارب منه منقرضة الآن) ، والتي تحتوي على 2x = 2n = 56 كروموسوم ، نصف عدد الكروموسومات T. barrerae.

ما الذي كان مميزًا عنه أوكتوميس الذي يسمح لها بالبقاء على قيد الحياة تعدد الصبغيات ، على عكس معظم الثدييات؟

مثير للإعجاب:

يعتبر رأس الحيوانات المنوية في Tympanoctomys هو الأكبر الذي يحدث بشكل طبيعي في الثدييات ، ويرتبط حجمه سببيًا بحجم الجينوم المزدوج الذي يجب أن يستوعبه.


في الواقع ، هذا ليس ما تمت مناقشته في السؤال الذي ربطت به. فيما يلي اقتباس من الإجابة الشاملة المقبولة (التركيز لي):

ينشأ تعدد الصبغيات بسهولة في كل من الحيوانات والنباتات ، لكن استراتيجيات التكاثر قد تمنعه ​​من التكاثر في ظروف معينة ، بدلاً من أي انخفاض في اللياقة ناتج عن ازدواجية الجينوم.

في الواقع ، حاول إعادة قراءة هذه الإجابة والمراجع الواردة فيها ، فهي تجيب على سؤالك العام.

هناك نظرية شائعة (مقبولة في الغالب) مفادها أنه كانت هناك أحداث كاملة لتكرار الجينوم (WGDs) في أسلاف الفقاريات. إذا كان هذا صحيحًا ، فهذا يعني أن جميع الثدييات هي من نسل أسلاف متعدد الصيغ الصبغية. لمراجعة لطيفة للغاية لمجموعات WGDs في تطور الفقاريات ، انظر هنا [1]. Octomys هو ببساطة الوحيد معروف حيوان ثديي مع حدث WGD أحدث. وأما ما يجعلها مميزة (مأخوذة من [2]):

توضح بياناتنا أن الإسكات الخاص بالوالدين لجين واحد على الأقل وآلية جرعة كروموسومية X طبيعية محفوظة في جينوم رباعي الصبغيات. نحن نفترض عملًا منسقًا للآليات الجينية والتخلقية أثناء عملية ثنائية الصبغة الوظيفية لهذا الجينوم رباعي الصبغيات.

1) Van de Peer Y، Maere S، Meyer A.، الأهمية التطورية لتكرار الجينوم القديم.، نات ريف جينيت. 2009 أكتوبر ؛10(10):725-32.

2) باكيه ج ، وآخرون.، عمليات جينية في حيوان ثديي رباعي الصبغيات ، مام جينوم. يونيو 200819(6):439-47.


5.10: أنواع الانتواع

التعريف البيولوجي للأنواع ، الذي يعمل من أجل كائنات التكاثر الجنسي ، هو مجموعة من الأفراد المتكاثرون بالفعل أو المحتمل تهجينهم. هناك استثناءات لهذه القاعدة. العديد من الأنواع متشابهة بدرجة كافية لدرجة أن النسل الهجين ممكن وقد يحدث غالبًا في الطبيعة ، ولكن بالنسبة لغالبية الأنواع ، تنطبق هذه القاعدة بشكل عام. في الواقع ، يشير وجود أنواع هجينة في الطبيعة بين الأنواع المتشابهة إلى أنها قد تكون قد انحدرت من نوع واحد متزاوج ، وقد لا تكتمل عملية الانتواع بعد.

بالنظر إلى التنوع الاستثنائي للحياة على هذا الكوكب ، يجب أن تكون هناك آليات لذلك انتواع: تكوين نوعين من نوع أصلي واحد. تصور داروين هذه العملية كحدث متفرع ورسم العملية في الرسم التوضيحي الوحيد الموجود في حول أصل الأنواع (الشكل 1 أ). قارن هذا الرسم التوضيحي بالرسم التخطيطي لتطور الأفيال (الشكل 1 ب) ، والذي يوضح أنه مع تغير نوع واحد بمرور الوقت ، فإنه يتفرع ليشكل أكثر من نوع جديد واحد ، بشكل متكرر ، طالما بقي السكان على قيد الحياة أو حتى ينقرض الكائن الحي.

الشكل 1. الرسم التوضيحي الوحيد في Darwin & rsquos حول أصل الأنواع هو (أ) رسم بياني يوضح أحداث الانتواع التي تؤدي إلى التنوع البيولوجي. يوضح الرسم التخطيطي أوجه التشابه مع مخططات النشوء والتطور المرسومة اليوم لتوضيح العلاقات بين الأنواع. (ب) تطورت الأفيال الحديثة من باليوماستودون، وهو نوع عاش في مصر منذ 35 & ndash50 مليون سنة.

لكي يحدث الانتواع ، يجب تكوين مجموعتين جديدتين من مجتمع أصلي واحد ويجب أن تتطور بطريقة تجعل من المستحيل على الأفراد من المجموعتين الجديدتين التزاوج. اقترح علماء الأحياء آليات يمكن من خلالها حدوث ذلك والتي تقع في فئتين عريضتين. الانتواع الخيفي (allo& ndash = & ldquoother & rdquo & ndashباتريك = & ldquohomeland & rdquo) الفصل الجغرافي للسكان عن الأنواع الأم والتطور اللاحق. انتواع متعايش (سيم& ndash = & ldquosame & rdquo & ndashباتريك = & ldquohomeland & rdquo) يحدث انتواع داخل الأنواع الأم المتبقية في مكان واحد.

يعتقد علماء الأحياء في أحداث الانتواع على أنها انقسام نوع أسلاف واحد إلى نوعين متحدرين. لا يوجد سبب لعدم وجود أكثر من نوعين في وقت واحد باستثناء أنه أقل احتمالية ويمكن تصور أحداث متعددة على أنها انقسامات فردية تحدث في وقت قريب.


الانتواع من خلال الفصل الجغرافي

يحتوي السكان المستمرون جغرافيًا على مجموعة جينات متجانسة نسبيًا. تدفق الجينات ، حركة الأليلات عبر نطاق الأنواع ، مجاني نسبيًا لأن الأفراد يمكنهم التحرك ثم التزاوج مع الأفراد في موقعهم الجديد. وبالتالي ، فإن تواتر الأليل في أحد طرفي التوزيع سيكون مماثلاً لتكرار الأليل في الطرف الآخر. عندما تصبح المجموعات السكانية غير متصلة جغرافيًا ، يتم منع التدفق الحر للأليلات. عندما يستمر هذا الفصل لفترة من الزمن ، يمكن للمجموعتين أن تتطور على طول مسارات مختلفة. وهكذا ، فإن ترددات أليلها في العديد من المواضع الجينية تصبح تدريجياً مختلفة أكثر فأكثر مع ظهور الأليلات الجديدة بشكل مستقل عن طريق الطفرة في كل مجموعة. عادة ، ستختلف الظروف البيئية ، مثل المناخ ، والموارد ، والحيوانات المفترسة ، والمنافسين ، بالنسبة للمجموعتين ، مما يؤدي إلى الانتقاء الطبيعي لصالح التكيفات المتباينة في كل مجموعة. كما أن التواريخ المختلفة للانحراف الجيني ، والتي تعززت لأن السكان أصغر من السكان الأصليين ، ستؤدي أيضًا إلى الاختلاف.

بالنظر إلى الوقت الكافي ، من المرجح أن يؤثر الاختلاف الوراثي والنمط الظاهري بين السكان على الشخصيات التي تؤثر على التكاثر بما يكفي من أفراد المجتمعين مجتمعين ، وسيكون التزاوج أقل احتمالًا ، أو إذا حدث التزاوج ، فسيكون النسل غير قابل للحياة أو عقيمًا. قد تؤثر أنواع كثيرة من الشخصيات المتباينة على العزلة الإنجابية (عدم القدرة على التزاوج) بين المجموعتين. يمكن تقسيم آليات العزلة الإنجابية هذه إلى آليات ما قبل الإخصاب (تلك التي تعمل قبل الإخصاب) وآليات ما بعد اللاقحة (تلك التي تعمل بعد الإخصاب). تتضمن آليات Prezygotic سمات تسمح للأفراد بالعثور على بعضهم البعض ، مثل توقيت التزاوج ، أو الحساسية للفيرومونات ، أو اختيار مواقع التزاوج. إذا كان الأفراد قادرين على مواجهة بعضهم البعض ، فقد يمنع الاختلاف في الشخصية طقوس الخطوبة من أن تؤدي إلى التزاوج إما لأن تفضيلات الإناث قد تغيرت أو تغيرت سلوكيات الذكور. قد تتداخل التغيرات الفسيولوجية مع الإخصاب الناجح إذا كان التزاوج ممكنًا. تتضمن آليات ما بعد الزيجوت عدم التوافق الجيني الذي يمنع التطور السليم للنسل ، أو إذا كان النسل يعيش ، فقد لا يتمكنون من إنتاج الأمشاج القابلة للحياة بأنفسهم كما في مثال البغل ، النسل العقيم لحصان أنثى وحمار ذكر.

إذا تم الجمع بين المجموعتين المعزولتين معًا ، وكان النسل الهجين الذي تشكل من التزاوج بين أفراد المجموعتين أقل معدلًا للبقاء على قيد الحياة أو انخفاض في الخصوبة ، فإن الاختيار سيفضل الأفراد القادرين على التمييز بين الزملاء المحتملين لسكانهم والآخر. تعداد السكان. هذا الاختيار سيعزز العزلة الإنجابية.

يمكن أن يحدث عزل المجموعات المؤدية إلى انتواع تماثل الأنواع بطرق متنوعة: من نهر يشكل فرعًا جديدًا ، أو تآكلًا يشكل واديًا جديدًا ، أو مجموعة من الكائنات الحية تنتقل إلى موقع جديد دون القدرة على العودة ، مثل البذور التي تطفو فوقها. المحيط إلى جزيرة. تعتمد طبيعة الفصل الجغرافي الضروري لعزل السكان كليًا على بيولوجيا الكائن الحي وإمكانية انتشاره. إذا استقرت مجموعتان من الحشرات الطائرة في وديان قريبة منفصلة ، فمن المحتمل أن الأفراد من كل مجموعة سوف يطيرون ذهابًا وإيابًا ، مع استمرار تدفق الجينات. ومع ذلك ، إذا انقسمت مجموعتان من القوارض عن طريق تكوين بحيرة جديدة ، فلن يكون من المحتمل استمرار تدفق الجينات ، وبالتالي سيكون التكاثر أكثر احتمالًا.

يقوم علماء الأحياء بتجميع العمليات التماثلية في فئتين. إذا انتقل عدد قليل من أعضاء نوع ما إلى منطقة جغرافية جديدة ، فإن هذا يسمى التشتت. إذا نشأ موقف طبيعي لتقسيم الكائنات جسديًا ، فإن هذا يسمى بالتناوب.

لقد وثق العلماء العديد من حالات الانتواع الخيفي التي تحدث. على سبيل المثال ، على طول الساحل الغربي للولايات المتحدة ، يوجد نوعان فرعيان منفصلان من البوم المرقط. البومة الشمالية المرقطة لها اختلافات وراثية وظاهرية عن قريبها القريب ، البومة المكسيكية المرقطة ، التي تعيش في الجنوب (الشكل 11.4.2). سبب انفصالهم الأولي غير واضح ، ولكن ربما يكون سببه تقسيم الأنهار الجليدية للعصر الجليدي السكان الأوليين إلى قسمين. 1

الشكل 11.4.2: تعيش البومة المرقطة الشمالية والبومة المكسيكية المرقطة في مواقع منفصلة جغرافيًا ذات مناخات وأنظمة إيكولوجية مختلفة. البومة هي مثال على الأنواع الأولية. (الائتمان والبومة المرقطة الشمالية و rdquo: تعديل العمل بواسطة جون وكارين هولينجسورث ، ائتمان USFWS & ldquo البومة المرقطة المكسيكية & rdquo: تعديل العمل بواسطة Bill Radke ، USFWS)

بالإضافة إلى ذلك ، وجد العلماء أنه كلما زادت المسافة بين مجموعتين كانتا ذات مرة من نفس النوع ، زادت احتمالية حدوث التكاثر. يبدو هذا منطقيًا لأنه مع زيادة المسافة ، من المحتمل أن يكون للعوامل البيئية المختلفة قواسم مشتركة أقل من المواقع القريبة. بالنظر إلى البومتين في الشمال ، المناخ أكثر برودة من الجنوب ، تختلف الأنواع الأخرى من الكائنات الحية في كل نظام بيئي ، كما تختلف سلوكياتهم وعاداتهم أيضًا ، تختلف عادات الصيد واختيار الفرائس للبوم في الجنوب عن الشمال. منها. يمكن أن تؤدي هذه الاختلافات إلى تطور الاختلافات في البوم ، ومع مرور الوقت من المحتمل أن تحدث الأنواع ما لم يتم استعادة تدفق الجينات بين السكان.

في بعض الحالات ، تنتشر مجموعة من نوع واحد في جميع أنحاء المنطقة ، ويجد كل منها مكانًا متميزًا أو موطنًا منعزلاً. بمرور الوقت ، تؤدي المتطلبات المتنوعة لأنماط حياتهم الجديدة إلى أحداث انتواع متعددة تنشأ من نوع واحد ، وهو ما يسمى بالإشعاع التكيفي. من نقطة أصل واحدة ، تتطور العديد من التكيفات مما يتسبب في إشعاع الأنواع إلى عدة أنواع جديدة. توفر أرخبيل الجزر مثل جزر هاواي سياقًا مثاليًا لأحداث الإشعاع التكيفي لأن المياه تحيط بكل جزيرة ، مما يؤدي إلى العزلة الجغرافية للعديد من الكائنات الحية (الشكل 11.4.3). يوضح زاحف العسل في هاواي أحد الأمثلة على الإشعاع التكيفي. من نوع واحد ، يسمى الأنواع المؤسس ، تطورت العديد من الأنواع ، بما في ذلك الأنواع الثمانية الموضحة في الشكل 11.4.3.

شكل 11.4.3: طيور زاحف العسل توضح الإشعاع التكيفي. من نوع أصلي واحد من الطيور ، نشأ العديد من الطيور الأخرى ، ولكل منها خصائصه المميزة.

لاحظ الاختلافات في الأنواع و rsquo مناقير في الشكل 11.4.3. أدى التغيير في التباين الجيني للمناقير استجابة للانتقاء الطبيعي بناءً على مصادر غذائية محددة في كل موطن جديد إلى تطور منقار مختلف يناسب مصدر الغذاء المحدد. تحتوي الطيور الآكلة للفاكهة والبذور على مناقير أكثر سمكًا وأقوى مناسبة لكسر المكسرات الصلبة. الطيور الآكلة للرحيق لديها مناقير طويلة لتغطس في الزهور لتصل إلى رحيقها. الطيور الآكلة للحشرات لها مناقير مثل السيوف ، وهي مناسبة لطعن الحشرات وطعنها. طيور داروين ورسكووس هي مثال آخر مدروس جيدًا للإشعاع التكيفي في الأرخبيل.


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


لماذا لم يكن تعدد الصبغيات مميتًا في بعض القوارض ذات ثماني الأسنان؟ - مادة الاحياء

مقال مراجعة - مجلة علم المناعة للسرطان (2020) المجلد 2 ، العدد 4

الاستراتيجيات الناشئة لمهاجمة الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات

Jing Zhang 1، Shenqiu Zhang 1، Qiong Shi 1، Dun Yang 1، 2، Thaddeus D. Allen 1 *

1 Anticancer Bioscience، Ltd. ، ومعهد جي مايكل بيشوب لأبحاث السرطان ، تشنغدو ، الصين 640000

2 جامعة تشنغدو للطب الصيني التقليدي ، 1166 شارع ليوتاي ، منطقة وينجيانغ ، تشنغدو ، الصين 611137

* المؤلف المراسل: ثاديوس د
بريد الالكتروني:[email protected]

تاريخ الحصول عليه: 23 أكتوبر 2020 التاريخ المقبول: 12 نوفمبر 2020

الاقتباس: تشانغ J ، تشانغ S ، شي Q ، يانغ D ، ألن TD. الاستراتيجيات الناشئة لمهاجمة الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات. ياء السرطان إمونول. 2020 2 (4): 199-206.

حقوق النشر: ونسخ 2020 Zhang J، et al. هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution License ، والذي يسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ بأي وسيلة ، بشرط ذكر المؤلف الأصلي والمصدر.

الملخص

يمكن أن تنشأ الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية من جديد في الأورام أو يمكن أن تحدث عن طريق العلاجات التي تزيد عن غير قصد من معدل فشل الحركة الخلوية. تنذر هذه الخلايا بنتائج سيئة في العديد من السرطانات لأن الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات يمكن أن تخضع لانقسامات خلوية مختزلة للخطأ لتنتج ذرية مختزلة الصيغة الصبغية. لقد طور الجهاز المناعي آليات يمكنه من خلالها التعرف على الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية وإزالتها ، ولكن يبدو أن هذه الخلايا تتلاعب بالأورام الخبيثة بحيث يمكن للخلايا متعددة الصبغيات أن تستمر وتغذي تطور الخلايا السرطانية المستنسخة التي تقاوم العلاجات ولها إمكانات نقيلية. نراجع هنا الآليات التي يمكن أن تنشأ من خلالها الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات ، ويتم فحصها بواسطة الجهاز المناعي والاستراتيجيات العلاجية التي قد تمنع الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات أو تهاجمها بشكل مباشر.

الكلمات الدالة

متعدد الصيغ الصبغية ، الانقسام ، العلاجات ، موت الخلايا المبرمج ، السرطان ، ترصد المناعة

خلايا عديد الصيغ الصبغية العادية

بينما يتم تعريف الخلايا التي تحتوي على مكمل 2n من الكروموسومات على أنها ثنائية الصبغيات ، يشار إلى الخلايا التي تمتلك أكبر من 2n على أنها متعددة الصبغيات. قد يبدو محتوى الحمض النووي الإضافي للخلايا متعددة الصيغ الصبغية شديد التباين ، ولكن الخلايا متعددة الصبغيات موجودة في الثدييات وتؤدي أدوارًا حيوية في كل من النمو واستتباب الأنسجة [1]. الأرومة الغاذية المخلوية المشيمية ، على سبيل المثال ، تشكل الواجهة بين دم الأم والسائل الجنيني. تتيح هذه الخلايا تبادل الغازات والمغذيات وتنتج هرمونات تحافظ على الحمل. وهي عبارة عن خلايا متعددة النوى ويتم تشكيلها والحفاظ عليها من خلال اندماج الخلايا الأرومة الغاذية الخلوية ثنائية الصبغة الكامنة [2]. يمكن أن يحدث تعدد الصبغيات بدلاً من ذلك عندما يتم نسخ الجينوم ولكن الخلايا تفشل في الخضوع للحركة الخلوية. يحدث هذا الموقف مع نضوج خلايا النواء (MKs). تتطور من الخلايا الجذعية المكونة للدم ثنائية الصبغيات في نخاع العظم ، ولكن أثناء النضج تصبح متعددة الصبغيات عن طريق التكاثر الداخلي ، وتكرار الحمض النووي دون انقسام الخلية. هذه العملية مدفوعة بهرمون Thrombopoietin ويمكن أن ينتج عنها ما يصل إلى 64n من محتوى الحمض النووي [3]. تتطلب خطوة النضج النهائية لأعضاء MK بثق المحتوى النووي وتشكيل هياكل Proplatelet من السيتوبلازم الخاص بهم. على الرغم من أنه لا يزال موضع نقاش ، فمن المحتمل أن يكون مطلب تعدد الصبغيات في تطوير MK مرتبطًا بالحاجة إلى كميات كبيرة من mRNA والبروتين الذي يتم تعبئته في النهاية في الصفائح الدموية للتخثر والإصلاح.

الأرومة الغاذية المخلوية ، التي تشكلت من خلال اندماج الخلايا ، و MKs ، من خلال التكاثر الداخلي ، تمثل نوعين متميزين من الخلايا المتخصصة حيث يلعب تعدد الصبغيات دورًا فسيولوجيًا حيويًا. ومع ذلك ، يمكن أن تظهر الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية الشاذة أيضًا عندما تتأثر الضوابط والتوازنات الطبيعية في انقسام الخلايا في الخلايا السرطانية الكاذبة. أدناه ، نوضح كيف تنشأ الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات والأساس المنطقي لمهاجمة هذه المجموعة من الخلايا السرطانية.

الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية

التغيرات الجينية التي تحدث في السرطان تسهل الانزلاق الانقسامي والفشل الخلوي. هذا الاضطراب يسهل اختلال الصيغة الصبغية ، وهو تغيير عددي في جزء صغير من مجموعة الكروموسومات ثنائية الصبغيات. على سبيل المثال ، طفرات فقدان الوظيفة في مثبطات الأورام مثل BRCA2 [4] ، TP53 [5] و APC [6] ، كل ذلك يزيد من معدل فشل الحركية الخلوية ، في حين أن تنشيط طفرات كيناز يمكن أن يؤثر على دقة الانقسام الفتيلي. تتلاقى شلالات الإشارات للتأثير على التولد الحيوي ووظيفة الجسيمات المركزية ، وسلامة نقطة تفتيش تجميع المغزل الانقسامي (SAC) ، واستكمال الحركة الخلوية [7-9]. يعمل SAC كضمانة للفصل الدقيق للكروموسومات ، مما يضمن التعلق المناسب من kinetochores بالأنابيب الدقيقة للمغزل الانقسامي والتوتر الأمثل بين kinetochores الشقيقة ثنائية الاتجاه قبل الانتقال إلى الطور (للمراجعة ، انظر [10-12]). يُعتقد أن العيوب في الفصل الكروموسومي ناتجة عن تجاوز SAC. وبالتالي ، يمكن أن تكون الأحداث المسببة للأورام بمثابة مقدمة لمزيد من عدم التجانس الجيني داخل الورم من خلال تعزيز عدم توازن الصبغيات. هذا يغذي ظهور خلايا سرطانية أكثر عدوانية مع مرور الوقت. تستمر تقنيات تسلسل الخلية المفردة في الكشف عن عمق هائل في عدم التجانس النسيلي الموجود في السرطان [13].

ومع ذلك ، قد يشتمل المسار البارز إلى اختلال الصيغة الصبغية على وسيط متعدد الصيغ الصبغية. يختلف تعدد الصبغيات عن اختلال الصيغة الصبغية. تعدد الصبغيات هو تغيير عددي في المجموعة الكاملة من الكروموسومات ، وليس مجرد كسر. يمكن أن تخضع الخلايا السرطانية للانقسام الفتيلي القابل للحياة ولكنها تفشل بعد ذلك في إكمال الحركة الخلوية ، مما يؤدي إلى تكوين خلية متعددة النوى. على النقيض من النظرة التقليدية لتعدد الصبغيات كحالة توقف تكاثرية ، تشير البيانات المتراكمة إلى أن الخلايا متعددة الصيغ الصبغية يمكن أن تخضع لانقسامات اختزالية قد تكون عرضة للخطأ ، مما يؤدي إلى ذرية شديدة الاختلال في الصيغة الصبغية تكون قابلة للحياة وتكاثرية [14]. بالمقارنة مع ثنائي الصيغة الصبغية ، فإن تعدد الصبغيات يعمل كوسيط مرن لاختلال الصيغة الصبغية لأن محتوى الحمض النووي المتزايد يحمي فقدان الكروموسومات الأساسية بشكل أكثر فعالية [15].

الخلايا التي تكون 4 ن ، 8 ن أو أكثر موجودة في العديد من الأورام ، ووجود الخلايا متعددة الصيغ الصبغية معروف كمؤشر إنذاري ضعيف في العديد من السرطانات [16-18]. بالنسبة لسرطان الدم ، على وجه الخصوص ، فمن المعروف منذ فترة طويلة أنه ينذر بنتائج سيئة [19]. لذلك ، يمكن أن تعمل المجموعة متعددة الصيغ الصبغية من الخلايا السرطانية كمصدر ثابت يمكن أن تظهر عليه الخلايا ذات التغيرات الجينية المتغيرة ، منتجة خلايا وخلايا مقاومة علاجياً ذات إمكانات نقيلية محسنة بمرور الوقت [14 ، 15 ، 20] (موضحة في شكل 1).

تبدو الخلايا متعددة الصيغ الصبغية مناسبة بشكل خاص لبذر تكرار النقيلي. استجابة واحدة لتعدد الصبغيات هو تطور الشيخوخة الخلوية [21]. كخلايا هادئة ، قد تكون polyploids قادرة بشكل فريد على البقاء على قيد الحياة في مواجهة العلاجات الكيميائية التي تستهدف الخلايا المنقسمة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إعادة توصيل جينات الاستجابة لتلف الحمض النووي في الخلايا متعددة الصبغيات ، مما يؤدي إلى إصلاح قاعدة أحادية الجديلة ومسارات ربط نهائية غير متماثلة لزيادة نشاط إصلاح الحمض النووي [22]. يمكن أن يساهم ظهور الخلايا متعددة الصبغيات من الشيخوخة لإنتاج ذرية مختلة الصيغة الصبغية قابلة للحياة في تكرار الورم بعد فترة طويلة من توقف العلاج الكيميائي. تشير سطور متعددة من الأدلة إلى أنها تظهر بالفعل وتنتج خلايا سرطانية مستنسخة عدوانية [14 ، 20 ، 23 ، 24]. أحد الجوانب غير المفهومة تمامًا لبيولوجيا الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية هو التحسن الملحوظ في تعدد الصيغ الصبغية للخصائص المرتبطة بالسرطانات الخبيثة للغاية ، حتى عندما لا تكون هذه الخصائص واضحة في تجمع الخلايا السرطانية ثنائية الصبغيات المصاحبة. تشمل الأمثلة التعبير المتغير لمنظمات دورة الخلية [22،25] والعلامات المرتبطة بالانتقال الظهاري إلى اللحمة المتوسطة (EMT) والخلايا الجذعية السرطانية [26،27]. تم نشر مراجعة تفصيلية لتعزيز الخصائص الخبيثة في الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات [28].

الأهم من ذلك ، أن الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية لديها القدرة على تكوّن الأورام ، لذا فهي تمتلك خصائص شبيهة بالخلايا الجذعية السرطانية. تعبر الخلايا متعددة الصيغ الصبغية المعزولة من خطوط الخلايا السرطانية المبيضية عن مستويات أعلى من القرص المضغوط لعلامة الخلايا الجذعية لسرطان المبيض133، تشكل الأجسام الشبه الكروية في الثقافة والأورام في الفئران التي تعاني من نقص المناعة [27]. ربما يكون الأكثر دلالة فيما يتعلق بالنمط الظاهري لعدم التمايز لهذه الخلايا هو أنه يمكن التلاعب بها بشكل انتقائي في مزرعة الخلايا لتأخذ خصائص الأنساب اللحمية المتوسطة من الدهون والغضاريف والعظام [27]. لطالما اعتبر الميل إلى الخضوع لـ EMT عاملاً ينذر بالانتشار النقيلي ، لذا قد يكون وراثة اللدونة التطورية خاصية مهمة ترثها الخلايا الوليدة من سلائف متعددة الصبغيات.

قد يكون هذا الميراث جينيًا. هناك دليل ، على الأقل في السرطان الإيجابي p53 ، على أن التغيرات اللاجينية في الخلايا متعددة الصيغ الصبغية تمكن من إسكات أهداف p53 transciptional التي تنشط موت الخلايا المبرمج وتوقف دورة الخلية. على سبيل المثال ، يمكن لمثبط مثيلة الحمض النووي 5-aza-2- deoxycytidine (5-AzadC) استعادة التعبير عن الهدف p53 ومثبط كيناز المعتمد على السيكلين ، p21 CIP1 ، وكذلك استعادة حساسية الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات إلى TNF و alpha [22]. لم يتم استكشاف قدرة التعديلات اللاصقة على الانتقال إلى ذرية اختلال الصيغة الصبغية من متعدد الصيغ الصبغية بشكل كافٍ وقد تساهم في ظهور مقاومة الأدوية والورم الخبيث.

ترصد المناعة

في الفئران ذات الكفاءة المناعية ، تتكون الأورام التي تظهر في النهاية بعد تطعيم الخلايا متعددة الصيغ الصبغية بشكل أساسي من خلايا سرطانية كاذبة ، لذا فهي تنشأ من نسل انقسام الخلايا الاختزالية [29]. يمكن أن تكون قدرة الجهاز المناعي على اكتشاف الخلايا متعددة الصيغة الصبغية على وجه التحديد آلية تستلزم هذا التقليل في البلايد.

تنشأ الآليات التي يقضي بها الجهاز المناعي على الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات من خلال إشارات الإجهاد. يتم إعادة تمركز بروتين الكالريتيكولين في غشاء البلازما للخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية ، حيث يعمل بمثابة رابط للبروتين المرتبط بمستقبلات LDL (LRP) (المعروف أيضًا باسم CD91) على سطح الخلايا البلعمية [30]. للعمل كإشارة & ldquoeat me & rdquo ، يجب أن يحدث الإزاحة من الشبكة الإندوبلازمية (ER) حيث يعمل الكالريتيكولين عادةً كمرافق جزيئي [31]. يأتي الدليل القوي على أن الكالريتيكولين أساسي في المراقبة المناعية للخلايا متعددة الصيغ الصبغية من التجارب التي تثبت أن التعرض للكالريتيكولين على سطح خلية الخلايا متعددة الصبغيات لا يحد من تكوين الأورام في الفئران التي تعاني من نقص المناعة ، ولكنه يحد من تكوين الأورام في الفئران التي تتمتع بنظام مناعي سليم [29،32]. يوجه إجهاد ER التكويني في الخلايا متعددة الصيغة الصبغية الكالريتيكولين إلى سطح الخلية حيث أن التلاعب الذي يخفف من إجهاد ER يقلل أيضًا من نقل الكالريتيكولين إلى سطح الخلية والقدرة المناعية [29].

تخضع الخلايا متعددة الصيغ الصبغية أيضًا للمراقبة المناعية المتزايدة بواسطة خلايا Natural Killer (NK). تحفز العلاجات الكيميائية المحفزة لفرط الصبغيات التعبير السطحي للخلية عن الروابط لمستقبلات تنشيط الخلايا القاتلة الطبيعية NKG2D و DNAM-1 [33]. مرة أخرى ، تلعب استجابة ER للضغط دورًا. يتم تنظيم يجند NKG2D ، MICA على سطح كل من خلايا سرطان القولون HCT-116 وخلايا ابيضاض الدم النقوي K-562 عن طريق إجهاد ER وهذا يؤدي إلى نشاط التحلل الخلوي لـ NKs [33]. وبالتالي فإن تعدد الصبغيات قد يكون أول مناعة ضد الورم. على الرغم من هذا الترصد المناعي المستمر ، غالبًا ما يتم تشخيص السرطانات في مرحلة متقدمة مع اختلال الصيغة الصبغية والانتشار والقدرة الفطرية على تجنب الخلايا المناعية. على الرغم من ظهور الأجسام المضادة المعدلة في نقاط التفتيش المناعية ، فإن استعادة قدرة الجهاز المناعي على التعرف على الخلايا السرطانية ومهاجمتها لا يزال يمثل تحديًا سريريًا كبيرًا.

تعدد الصبغيات التي يسببها العلاج الكيميائي

ينبع التعقيد الإضافي من حقيقة أن العلاجات التي تهاجم الخلايا المنقسمة يمكن أن تعزز عن غير قصد تطور تعدد الصبغيات. على سبيل المثال ، الأدوية التي تعطل المغزل الانقسامي تحفز التوقف الانقسامي لفترات طويلة مما يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج الناجم عن كارثة الانقسامات. ومع ذلك ، فإن الخلايا المتفرقة تفلت ، ربما عن طريق السقوط تحت عتبة الإشارات الاستقرائية المطلوبة للاستماتة. يمكن أن تفشل هذه الخلايا بدلاً من ذلك في إكمال التحلل الخلوي ، لتصبح متعدد الصيغ الصبغية. يمكن للجولات المتتالية من النسخ المتماثل مع الحركية الخلوية الفاشلة أن تنتج خلايا ذات عدد أكبر من 4n ploidy ، وبينما لا تزال إشارات موت الخلايا المبرمج قابلة للتطبيق في الخلايا السرطانية رباعية الصبغيات التي يسببها نوكودازول [34] ، فإن خطوط الخلايا الرباعية الصبغية تكون أكثر مقاومة للإشعاع والموت الناجم عن تلف الحمض النووي. نظائر ثنائية الصبغة [35]. يشير هذا إلى أن تعدد الصيغة الصبغية يسير جنبًا إلى جنب مع القدرة المخففة على تنشيط إشارات موت الخلايا المبرمج الجوهرية. بعيدًا عن موت الخلايا المبرمج ، تم العثور على التدفق الذاتي المعزز في الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات إما لتعزيز أو قمع بقائها على المدى الطويل بطريقة تعتمد على السياق [36 ، 37]. من المحتمل أن يتم تمكين استمرار الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات من خلال تقارب آليات الهروب المتعددة.

تحفز عدة فئات من علاج السرطان مجموعة الخلايا متعددة الصبغيات ، بما في ذلك التاكسانات المستخدمة سريريًا مثل الدوسيتاكسيل [24،38] والباكليتاكسيل ، [39] والعوامل الضارة للحمض النووي مثل دوكسوروبيسين [40] والإشعاع [14،41] والبروتين الورمي- استهداف المركبات [7،42]. ويشمل ذلك أيضًا الأدوية المثبطة للكيناز المستهدفة التي تهاجم بشكل مباشر آلية الانقسام ، مثل مثبطات أورورا كيناز [37،43] ومثبطات كيناز الشبيهة بالبولو [44،45]. إذا كانت دورات تعدد الصبغيات متبوعة بانقسام الخلايا المختزلة تغذي التوليد التدريجي لاختلال الصيغة الصبغية ، فإن العلاج الذي يستهدف الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات قد يكون وسيلة لتقصير دائرة هذه الدورة ، ومهاجمة قابلية تطور جينوم السرطان وتعزيز الفعالية الكلية للعديد من المستخدمين حاليًا العلاجات.

منع تطور الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات

من الناحية النظرية ، يمكن أن يكون تقليل تحويل الخلايا السرطانية ثنائية الصبغيات إلى خلايا متعددة الصبغيات استراتيجية للحد من قابلية التطور. تشير عدة سطور من الأدلة إلى علاجات مركبة تعمل لتحقيق هذا الهدف. أحد العلاجات المركبة التي تستهدف بشكل فعال تكوين الخلايا متعددة الصيغ الصبغية ، على الأقل في سلالات الخلايا الليمفاوية للخلايا البائية الكبيرة المنتشرة (DLBCL) ، هو الاستخدام المشترك لمثبط هيستون ديستيلاز المركب (HDAC) ، Belinostat ، جنبًا إلى جنب مع قلويد فينكا ، فينكريستين [46] . الفينكريستين وحده ، مثل سموم المغزل الأخرى ، لديه ميل للحث على بعض تعدد الصبغيات جنبًا إلى جنب مع توقف الانقسام وموت الخلايا المبرمج. يعمل Belinostat على تقوية استجابة موت الخلايا المبرمج. يتكهن المؤلفون بأن هناك عددًا أقل من الخلايا متعددة الصيغ الصبغية نظرًا لأن عددًا أقل من الخلايا يخضع لتوقيف مطول وانزلاق انقسام وانقسام خلوي [46]. المزيد من الخلايا السرطانية تستسلم لموت الخلايا المبرمج الحاد. لذلك ، فإن التأثير التعاوني لهذين العقارين يهاجم الخلايا قبل أن تتاح لها فرصة الخضوع لمضاعفة داخلية.

تم اقتراح Flavopiridol ، وهو مثبط للكيناز (CDK) واسع الطيف المعتمد على السيكلين ، لتقليل الميل لتكوين الخلايا متعددة الصبغيات مع سموم المغزل [47]. يُعزى هذا النشاط إلى توقيف G1 للخلايا السرطانية ويحدث حتى في الخلايا التي تعاني من نقص في الجينات الكابتة للورم التي تلغي استجابة نقطة تفتيش G1 والتي تميل إلى التكرار الداخلي عند العلاج بسموم المغزل. لذلك ، فإن تأثير تثبيط الخلايا للفلافوبيريدول قد يمنع التضاعف الداخلي وتعدد الصبغيات الناتجة عن سموم المغزل ، على الأقل في المختبر. يمكن أن يعتمد الميل لحدوث موت الخلايا المبرمج جنبًا إلى جنب مع توقف G1 الناجم عن الفلافوبيريدول على نوع الخلية والعقاقير المستخدمة جنبًا إلى جنب مع مثبط CDK (للمراجعة ، انظر [48]).

قد يأتي تطوير وصيانة تعدد الصبغيات بتكاليف طاقة قابلة للاستغلال. زادت الخلايا متعددة الصيغ الصبغية من حجمها ومحتوى الحمض النووي واستدامتها أثناء بدء جولات جديدة من تخليق الحمض النووي تتطلب مدخلات طاقة متزايدة مقارنة بنظيراتها ثنائية الصبغيات. بصفته منظمًا رئيسيًا لاستخدام الطاقة الخلوية ، فإن الهدف الميكانيكي لمركب رابامايسين 1 (mTOR1) يترجم الإشارات الأيضية والبيئية إلى سلسلة من الأحداث التي تمكن عمليات الابتنائية مثل ترجمة mRNA وتخليق الدهون ويمكن أن تحد من عمليات تقويضية مثل الالتهام الذاتي. يتم تعزيز التأثيرات المضادة للسرطان لمثبطات Aurora kinase B من خلال العلاج المشترك مع مثبطات mTOR [49]. كل من رابامايسين وتوركينيب (PP242) يحفز موت الخلايا المبرمج الناجم عن مثبط أورورا كيناز وتحريض الموت الذاتي في خلايا ابيضاض الدم النخاعي الحاد متعدد الصيغ الصبغية (AML). تم العثور على الأيض حال للجلوكوز في الخلايا متعددة الصيغ الصبغية ويعزى التعاون إلى زيادة الإجهاد الأيضي [49]. على نفس المنوال ، فإن تنشيط بروتين كيناز 5 & rsquo AMP المنشط (AMPK) ، وهو مثبط مباشر للتيار mTOR ، إما عن طريق المنتج الطبيعي ، ريسفيراترول ، أو الساليسيلات ، المنتج النشط للأسبرين ، يمكن أن يمنع تكوين الخلايا متعددة الصبغيات [50]. حدث هذا جنبًا إلى جنب مع العلاج بأدوية تحفيز تعدد الصبغيات nocodazole أو cytochalasin D أو مثبط Aurora kinase B. الأهم من ذلك ، تم التحقق من صحة نشاط مكافحة تعدد الصبغيات في الجسم الحي باستخدام نموذج مصغر لسرطان القولون والمستقيم APC [50].

مهاجمة الخلايا السرطانية الموجودة

استهداف الخلايا متعددة الصيغ الصبغية بشكل تفضيلي أو منع انتقال الخلايا متعددة الصيغ الصبغية إلى اختلال الصيغة الصبغية يمكن أن يعطل تقدم الورم. يشير الفحص عالي الإنتاجية للمركبات التي تقتل بشكل انتقائي الخلايا متعددة الصبغيات إلى أن جرعة الجينات قد تكون سمة قابلة للاستغلال [51]. على سبيل المثال ، 8-azaguanine ، وهو مركب يتطلب التحويل إلى مستقلب نشط بيولوجيًا بواسطة إنزيم هيبوكسانثين فوسفوريبوزيل ترانسفيراز 1 (HPRT 1) ، هو أكثر سمية للخلايا السرطانية متعددة الصبغيات. النسخ الإضافية من HRPT 1 في الخلايا متعددة الصبغيات الكامنة وراء هذه السمية [51]. قد يكون التعبير المعدَّل عن الجينات الأخرى قابلاً للاستغلال أيضًا. تم العثور على الجينات التي تنظم انقسام الخلايا الانقسام الاختزالي في الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات ، جنبًا إلى جنب مع الجينات التي تنظم الانقسام الانقسامي [41،52]. وهذا يعني أن الانقسام الخلوي ، بما في ذلك التقسيمات المختزلة التي تنتج ذرية اختلال الصيغة الصبغية ، إما من خلال التبرعم النووي أو الانقسام متعدد الأقطاب أو وسائل أخرى ، قد يستغل مجموعة متميزة من بروتينات انقسام الخلايا مقارنة بالبروتينات الثنائية. من غير المعروف ما إذا كانت أي بروتينات خاصة بالانقسام الاختزالي مطلوبة تمامًا أو قابلة للدواء في الخلايا متعددة الصبغيات ، ولكن تحديد نقاط الضعف هذه سيقترب خطوة من العلاجات المستهدفة للخلايا السرطانية متعددة الصبغيات.

تم الكشف عن إستراتيجية متميزة باستخدام نظام زراعة الخلايا لفحص القدرة المميتة الاصطناعية بين MYC وتثبيط Aurora kinase B. أعضاء مؤيدون للبقاء على قيد الحياة في Bcl2 تم تأكيد الأسرة لتمكين استمرار الخلايا متعددة الصبغيات [53،54]. التعاون بين مثبطات Aurora kinase B ومثبطات Bcl المؤيدة للبقاء2 البروتينات ، سبق استكشافها [55-57]. تم افتراض التأثيرات التعاونية بسبب موت الخلايا المبرمج المعزز من خلال تنشيط مسار الاستماتة الجوهري. ومع ذلك ، تشير النتائج الجديدة إلى آلية متميزة. المؤيد للبقاء Bcl2 تتفاعل بروتينات العائلة أيضًا مع BH3 فقط البروتين Beclin1 (أيضًا ATG6) في الشبكة الإندوبلازمية لحصار الالتهام الذاتي [58،59]. تم إثبات أن هذا التفاعل ضروري لمنع الالتهام الذاتي المميت الذي يصاحب تعدد الصبغيات وللمساهمة في مقاومة الأدوية في في المختبر نموذج [54]. يحدد هذا البحث آلية عمل مستهدفة لمهاجمة الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات مباشرة. BH3 الأدوية المحاكية تعطل تفاعل Bcl المؤيد للبقاء2 عائلة البروتينات مع BH3 مجال Beclin1 وهذا التكتيك يمكن استخدامه مع أدوية مثل مثبطات Aurora kinase لتعزيز قتل الخلايا. BH3 وقد ثبت أيضًا أن المحاكاة فعالة جنبًا إلى جنب مع الأدوية الأخرى التي تحفز تعدد الصبغيات [60].

وسائل أخرى لتعطيل Beclin1/ Bcl2 قد يكون التفاعل أيضًا ذا قيمة. السيراميد هي عائلة من الدهون تتكون من السفينجوزين وسلسلة الأحماض الدهنية. توجد في حجرات غشاء خلوي مختلفة ، بما في ذلك Golgi و lysosome ويمكنها تعديل مسارات إشارات الخلية. تم العثور على سيراميدات قصيرة السلسلة للحث على تفكك المركب المتكون بين بيكلين1 و Bcl2 من خلال تنشيط c-Jun N-terminal kinase 1 (JNK1) [61]. JNK1 فسفرته ال Bcl2 البروتين وهذا يتعارض مع الارتباط بين بيكلين1 و Bcl2، وبالتالي تمكين الالتهام الذاتي [61]. بالنسبة للخلايا متعددة الصبغيات ، فإن الالتهام الذاتي قاتل. ضربة قاضية للجين الذي يشفر بروتين نقل السيراميد (المعروف باسم COL4أ3BP أو CERT) ، الذي ينقل السيراميد من الشبكة الإندوبلازمية (ER) إلى جهاز جولجي ، ويحفز التعبير عن بروتين الغشاء المرتبط باللايسوزوم 2 (LAMP2) ويزيد من تدفق البلعمة ، مما يؤدي إلى موت الخلايا متعددة الصبغيات [62]. لذلك ، COL4أ3قد يكون BP هدفًا للتدخل العلاجي لمهاجمة الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات التي تعمل في النهاية عن طريق تعطيل Beclin1/ Bcl2 تفاعل.

لا يجب أن تستهدف أساليب الاستهداف المباشر الخلايا متعددة الصيغ الصبغية فقط. على سبيل المثال ، تثبيط PLK1 إلى جانب العلاج بسموم المغزل يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج المعزز لكل من الخلايا السرطانية ثنائية الصبغية ومتعددة الصبغيات ، لكن الخلايا متعددة الصبغيات عززت الحساسية [63]. التأثير المعزز لـ PLK1 التثبيط على الخلايا ذات محتوى DNA & gt4n يعزى إلى عدم قدرة الخلايا متعددة الصبغيات على تحمل أي زيادة أخرى في ploidy التي يسببها PKL1 كبت. تم نقل الخلايا متعددة الصيغ الصبغية بسهولة نحو موت الخلايا المبرمج الناجم عن الكارثة الانقسامية. يزيد تكرار الجينوم أيضًا من الحساسية للمثبطات الدوائية لأفراد عائلة كينيسين الانقسامي 11 (المعروف أيضًا باسم Eg5) [64] وبروتين المغزل أحادي القطب 1 (MPS1) [65] ، لذا فإن التثبيط المستمر للمنظمات الانقسامية يكون أكثر سمية للخلايا متعددة الصبغيات من نظيراتها ثنائية الصيغة الصبغية. من الناحية النظرية ، ستستهدف هذه الأساليب كلاً من الخلايا السرطانية ثنائية الصبغيات ومتعددة الصبغيات ويمكن أن تكون علاجات فعالة لمهاجمة جميع الخلايا السرطانية.

ملخص

عدم الاستقرار الجيني هو السمة المميزة للسرطان وظهرت الخلايا متعددة الصبغيات كخلية وسيطة على الطريق نحو اختلال الصيغة الصبغية. يتم التحقيق بنشاط في الأساليب التي تمنع تكوين و / أو استهداف الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات الموجودة. ومع ذلك ، فقد بدأنا للتو في فهم أفضل السبل لمهاجمة الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات. يبدو أن العلاجات المركبة التي تهاجم جميع الخلايا السرطانية ، ولكن بسبب نقاط الضعف الفريدة يمكن أن يكون تأثيرها التفضيلي للخلايا متعددة الصبغيات واعدًا. برز تمكين الالتهام الذاتي القاتل كوسيلة لمهاجمة مجموعة الخلايا متعددة الصبغيات السرطانية. هناك حاجة أيضًا إلى مزيد من البحث للتحقيق في الدور الذي يمكن أن تلعبه الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات في المناعة المضادة للورم. تلعب استجابة الإجهاد ER و calreticulin دورًا في المراقبة المناعية لتعدد الصبغيات الشاذة ، ولكن كيفية تجاوز ذلك لتمكين استمرار الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات في المرضى أمر غامض. قد تثبت العلاجات التي تعيد إنشاء هجوم مناعي على الخلايا متعددة الصبغيات ، جنبًا إلى جنب مع العلاجات التي تهاجم بشكل تفضيلي نقاط ضعف polyploids ، مزيجًا قويًا يوقف تقدم الورم في مساراته.


الانتواع الهجين في الثدييات: وهم أم حقيقة؟

في المراجعة ، تم تحليل الأمثلة المعروفة لانتواع هجين مفترض في الثدييات. ليس من السهل في كثير من الأحيان التمييز بوضوح بين الأنواع المختلطة ومشتقات السيناريوهات التطورية الأخرى. ومع ذلك ، فقد تم إثبات حقيقة الانتواع الهجين ، كل من متعدد الصيغ الصبغية (AHS) ومتجانسة الصيغة الصبغية (HHS) ، ضمن هذه الفئة. بشكل مميز ، تشمل الأمثلة التي تم النظر فيها حالة واحدة فقط من AHS إلى جانب العديد من أحداث HHS. الانتواع عن طريق تعدد الصبغيات غير محتمل في الثدييات بسبب ضعف آلية تعويض جرعات الجينات. يُفترض أن HHS يمكن أن يحدث ، على الأرجح في مجموعات من الثدييات ذات المشيمة الدموية. يظهر التوافق الجيد بين المواقف الطبيعية المحددة والتنبؤات النظرية أن الأنواع من أصل هجين مفترض عادة ما تكون منحرفة شكليًا (ضمن مجموعاتها الخاصة) ، ونطاقاتها الجغرافية صغيرة نسبيًا ، ويتم فصلها مكانيًا عن الأشكال الأبوية وغالبًا ما تشغل موائل حافة. إن الاعتراف بواقع مثل هذا النوع من الانتواع في الثدييات يجعل من الواضح أنه ليس فقط الأنواع ذات النطاق الضيق ، والتي تشغل منافذ إيكولوجية محيطية ، غالبًا مع ظروف بيئية قاسية ، التي يجب أن تؤخذ تحت الحماية ، ولكن أيضًا مجموعات هجينة مستقرة مع تجمع جيني فريد ومظهر مظهري مميز. مما لا شك فيه ، يمكن اعتبار هذه المجموعات السكانية نماذج تطورية مثيرة للاهتمام ، وبالتالي فهي تستحق الحماية بالتأكيد.


تشغيل p53 بعد فشل الحركة الخلوية

غالبًا ما تتوقف الخلايا التي تفشل في الانقسام أثناء الحركة الخلوية في المرحلة G1 التالية بواسطة آلية غامضة تعتمد على p53. سبب هذا الاعتقال غير واضح. تشير الدراسات الجديدة ، بما في ذلك تقرير في هذا العدد (Uetake and Sluder ، 2004) إلى أن هذا الاعتقال لا يحدث لأن الخلايا متعددة الصيغ الصبغية ، أو ثنائية النواة ، أو تحتوي على جسيم مركزي متعدد ، أو فشل في الحركة الخلوية ، مما يجعل هذه الظاهرة محيرة أكثر.

السمة المميزة لمعظم الخلايا السرطانية هي أنها شديدة الاختلال في الصيغة الصبغية ، في حين أن معظم الخلايا الجسدية لها ثباتية ثابتة. تم افتراض أن تعدد الصبغيات يولد عدم استقرار وراثي (Lengauer et al. ، 1998). من غير الواضح ما إذا كانت الخلايا الجسدية الطبيعية تحافظ على بلاديها ببساطة عن طريق الفصل الانقسامي الصادق لكروموسوماتها أو ما إذا كانت لديها آليات لاكتشاف اختلال الصيغة الصبغية وإما تصحيح هذه المشكلة أو منع الخلايا المختلة الصبغية من دورات الانقسام الأخرى. تشير مجموعة متزايدة من الأعمال إلى أن الخلايا التي تفشل في الخضوع للتنقل الخلوي تنشط "حاجزًا رباعي الصبغيات" الذي يقبض عليها في G1 التالي بطريقة تعتمد على p53. ومع ذلك ، تشير الأوراق الحديثة إلى أن تعدد الصبغيات في حد ذاته لا يمكن أن يؤدي إلى تشغيل شبكة p53 ، وأن الصلة في الجسم الحي لهذا الاعتقال لا تزال غير واضحة.

ثبت جيدًا أن البروتين p53 يمنع تقدم دورة الخلية في الخلايا التي تفشل في الحركة الخلوية ، حيث قام العديد من الباحثين بشكل مستقل بتوليد خلايا متعددة الصيغ الصبغية التي تتوقف في G1 التالي (الشكل 1). الملاحظة الأصلية لهذه الظاهرة سبقت اكتشاف p53. وجد هيرانو وكوريمورا (1974) أن الخلايا المصابة بـ SV40 لم تتوقف في G1 عند معالجتها باستخدام السيتوكالاسين ، وهو دواء يسمم الأكتين ، وبالتالي يمنع تقلص الأخدود الخلوي (الشكل 1 ب). من المعروف الآن أن عدوى SV40 تعطل p53. قام ريد وزملاؤه (كروس وآخرون ، 1995) باحتضان الأرومات الليفية لجنين الفئران (MEFs) في نوكودازول أو كولسيميد ، وهما دواءان مختلفان لإزالة البلمرة للأنابيب الدقيقة ، لمدة 22 ساعة ، ووجدوا أن MEFs من النوع البري توقف مع 4N ploidy ، ولكن P53 - / - أعادت MEFs تكرار كروموسوماتها وأصبحت 8N (Cross et al. ، 1995). أظهرت دراسات أخرى أنه على الرغم من أن الخلايا كانت في نوكودازول ، فإن الخلايا 4N لم تتوقف في الانقسام الفتيلي ولكنها هربت من نقطة تفتيش المغزل وتم القبض عليها في المرحلة G1 اللاحقة في حالة بها العديد من السمات المميزة لنقطة تفتيش p53 الناجمة عن تلف الحمض النووي (الشكل .1 C) (Lanni and Jacks، 1998 Minn et al.، 1996). تجدر الإشارة إلى أن هذه التجارب شوهدت لأول مرة في خلايا الفئران التي تحتوي على نقطة تفتيش وظيفية للمغزل ولكنها لا تستطيع الحفاظ على التوقيف الانقسامي في نوكودازول لمدة تقارب طول الخلايا البشرية. أنتجت مجموعة Margolis خلايا ثنائية النواة مع ثنائي هيدروسيتوكالاسين B (الشكل 1 ب) (Andreassen et al. ، 2001) ، ومرة ​​أخرى الخلايا الإيجابية p53 التي تم إيقافها في المرحلة G1 اللاحقة بينما p53 ناقص الخلايا أعادت تكرار الحمض النووي الخاص بها ليصبح 8N. أثناء استكشاف الكيفية التي أدى بها الإفراط في التعبير عن الجين الورمي Aurora A إلى توليد العديد من الجسيمات المركزية ، وجدت مجموعة Erich Nigg أن تعبير Aurora A الزائد يمنع الحركات الخلوية (الشكل 1 ب) (Meraldi et al. ، 2002). واستمروا في إظهار أن هذه الخلايا اعتقلت أيضًا في G1 التالي بطريقة تعتمد على p53. على الرغم من أنه لا يزال يتعين تأسيسه رسميًا ، فمن المحتمل أن تعمل آلية مشتركة على تنشيط p53 بعد كل من هذه العلاجات.

نظرًا لأن الخلايا السرطانية غالبًا ما تحتوي على كروموسومات إضافية ، فقد تم الافتراض أن هناك حدثًا أوليًا يتسبب في أن تصبح الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات ، ثم يؤدي انخفاض دقة الفصل الكروموسومي إلى اختلال الصيغة الصبغية اللاحق الذي يؤدي إلى فقدان تغاير الزيجوت من مثبطات الورم. وبالتالي ، فإن الفكرة القائلة بأن p53 يمنع التقدم إلى المرحلة S في الخلايا متعددة الصيغ الصبغية مرضية ، لأنها تفسر أيضًا الخسارة الشاملة تقريبًا لمسار p53 أثناء تقدم السرطان. ومع ذلك ، يشير التفكير الأعمق إلى أن الخلايا الجسدية "الطبيعية" غالبًا ما تكون متعددة الصبغيات ، وقد تكون النماذج الأولية ساذجة. تعدد الصيغ الصبغية ، كل من تعدد الصبغيات وتعدد الصبغيات ، شائع بين نباتات (كاسيات البذور) الأعلى ولكنه نادر نسبيًا بين الحيوانات ولا يقتصر على أي جنس معين. كان مولر (1925) أول من اقترح أن تعدد الصبغيات نادر في الحيوانات بسبب تطور الكروموسومات الجنسية والأساس الكروموسومي لتحديد الجنس. الأهم من ذلك ، هناك حيوانات متعددة الصيغة الصبغية. مجموعة متنوعة من الضفادع والضفادع هي رباعي الصيغة الصبغية ، وأشهرها Xenopus laevis. الجمبري المالح (أرتيميا فرنسيسكانا) هو رباعي الصيغة الصبغية ، في حين أن ذبابة الصنوبر (شبيه ديبريون) لديها ذكور ثنائية الصبغيات ولكن إناث رباعية الصبغيات. كما تم الإبلاغ عن زيادة البلويدية في البشر. غالبًا ما تموت الأجنة ثلاثية الصيغ الصبغية ورباعية الصيغة الصبغية ويتم إجهاضها في الأشهر الثلاثة الأولى من الحمل ، ولكن هناك العديد من حالات الأجنة التي تعيش حتى الثلث الثالث من الحمل وعدد صغير من حالات الولادات الحية رباعية الصبغيات (إدواردز وآخرون ، 1994 ناكامورا وآخرون ، 2003 ). هناك أنواع معينة من الخلايا في البشر متعددة الصيغ الصبغية على سبيل المثال ، تزداد خلايا النواء الكبيرة في الصبغيات كجزء من تمايزها (Queisser et al. ، 1971). على الرغم من أنه من الممكن أن تخضع الكائنات والخلايا متعددة الصيغ الصبغية لأحداث تكيفية ، فإن هذه الملاحظات تشير إلى أن تعدد الصبغيات في حد ذاته ليس مميتًا على المستوى الخلوي.

يوفر تقرير في هذه المشكلة نظرة ثاقبة جديدة حول سبب الاعتقال المعتمد على p53. وجد Uetake and Sluder أن العلاج العابر بتركيزات منخفضة جدًا من السيتوكالاسين D يمكن أن يمنع الحركية الخلوية لتوليد خلايا ثنائية النواة ، لكن الخلايا التي عولجت بهذه الطريقة لم تتوقف عند G1 (الشكل 1 د) (Uetake and Sluder ، 2004). باستخدام الفحص المجهري بالفيديو ، تابعوا الخلايا ثنائية النواة التي تشكلت في هذه التركيزات المنخفضة من السيتوكالاسين D وأظهروا أنها خضعت للانقسام الفتيلي وجولة أخرى من الحركية الخلوية. لم يكن سبب الافتقار إلى الاعتقال هو فقدان مسار p53 ، نظرًا لأن الخلايا نفسها التي تم توقيفها عند التركيزات الأعلى من السيتوكالاسين D. السيتوكالاسين) وأظهر أن الورم الهجين ثنائي النوى الناتج قد دخل في المرحلة S دون توقف طويل الأمد (Wong ، C. ، و T. Stearns ، اتصال شخصي). تجادل هذه التجارب البسيطة بقوة في أن الاعتقال المعتمد على p53 لا يتم تشغيله عن طريق ثنائي النواة أو تعدد الصبغيات أو الجسيمات المركزية المتعددة أو فشل الحركة الخلوية.

ما يحفز شبكة p53 في الخلايا الرباعية الصبغية أصبح اللغز المركزي في هذا المجال. يأتي أحد الدلائل من ملاحظة أنه قد يكون هناك بعض خصوصية نوع الخلية. استخدمت مجموعة Margolis في الأصل الخلايا الليفية الجنينية للجرذان (خلايا Ref52) (Andreassen et al. ، 2001) ووجدت Uetake and Sluder أن هذه الخلايا توقفت حتى عند التركيزات المنخفضة من السيتوكالاسين D والتي لم تمنع تقدم المرحلة S في خلايا hTert-RPE1 أو الخلايا الليفية القلفة الأولية البشرية. ومن المثير للاهتمام ، أن الاعتقال في خلايا Ref52 يمكن تخفيفه عن طريق طلاء الخلايا على الفبرونيكتين بدلاً من الزجاج مباشرة (Uetake and Sluder ، 2004). من غير الواضح لماذا يقوم الفبرونكتين بقمع التوقيف ، ولكن من المثير للاهتمام أن ارتباط الإنتجرينات بالفيبرونيكتين يمكن أن ينظم الهيكل الخلوي الأكتين والأنابيب الدقيقة. ربما يؤدي تعطل الهيكل الخلوي أثناء فشل الحركة الخلوية إلى إنشاء مجمع هيكلي خلوي "طريق مسدود" ينشط p53 ويمكن أن تحل المسارات في اتجاه مجرى الإنتغرينات مشاكل شبكة الهيكل الخلوي هذه.

لفهم ما إذا كان هذا الاعتقال المعتمد على p53 يمنع بالفعل تطور السرطان ، لا يلزم تحديد الإشارة فحسب ، بل يجب أيضًا وصف الظروف التي يتم من خلالها بدء التوقيف. استخدمت معظم الدراسات العقاقير لتحفيز الاعتقال ، باستثناء واحد من مجموعة Brian Reid التي وجدت زيادة في ploidy على وجه التحديد في p53 - / - الفئران. بعد 25 يومًا من الولادة ، يمتلك بنكرياس 53 فأر 23٪ من خلايا 4N مقارنة بـ 7٪ في النوع البري. علاوة على ذلك ، في الفئران المعدلة وراثيا التي منعت البروتين p53 والبروتينات الأخرى عن طريق التعبير عن مستضد SV40 T تحت محفز الإيلاستاز ، كان عدد الخلايا متعددة الصيغ الصبغية في البنكرياس & gt 45٪ (Cross et al. ، 1995). يشير هذا التقرير الخاص بمنع تعدد الصبغيات p53 في الجسم الحي إلى أن هذا المسار الغامض ربما لا يزال يلعب دورًا مهمًا في منع تطور السرطان.


الأنماط الفيزيائية

يوضح الشكل 1 ، في شكل مبسط ، الأقسام الرئيسية في تصنيف الأسماك ، مع إبراز الطلبات التي تحدث فيها polyploids. الأنواع التي تعتبر متعددة الصيغ الصبغية موضحة في الجدول 1 ، مقتبس من Otto & amp Whitton (2000). النقطة الأولى التي يجب ملاحظتها هي أن الأسماك مصابة بالشلل الدماغي ، ما لم يتم تضمين رباعيات الأرجل. سيتم تجاهل هذا التعقيد هنا ، وستستبعد المناقشة رباعيات الأرجل. تمت مراجعة تعدد الصبغيات في البرمائيات والثدييات بواسطة Mable و Gallardo وآخرون. (2004 - كلا هذه المسألة). التعقيد الثاني هو أنه ، في كثير من الحالات ، لا تكون المعلومات ذات الصلة متاحة ببساطة. بشكل عام ، تعتبر عمليات المسح الخاصة بعدد الكروموسومات أقل اكتمالًا للأسماك مقارنة بالحيوانات الأخرى: Lagier وآخرون. (1977) قدر أن 400 نوع فقط (1.6٪) تمت دراستها من قبل علماء الخلايا في الكروموسومات ، وعلى الرغم من أن الكثير من العمل قد تم القيام به منذ ذلك الحين ، لا يُعرف الكثير عن الوراثة الخلوية للغالبية العظمى من الأنواع. داخل Chondrichthyes ، خلص Stingo & amp Rocco (2001) إلى أن الأنماط النووية لـ 63 فقط من 1100 نوع معروف (5.73 ٪) قد تم وصفها في الأدبيات في الأربعين عامًا الماضية. ومع ذلك ، على الرغم من ندرة البيانات ، فمن الواضح أن تعدد الصبغيات قد حدث بشكل مستقل في مجموعة متنوعة من الأوامر. وتشمل هذه الأصناف المتنوعة نسبيًا مثل Lepidosireniformes (الأسماك الرئوية) ، و Acipenseriformes (أسماك مجداف وسمك الحفش) ، و Cypriniformes (مصاصون ، لوش ، مبروك ، سمكة صغيرة) و Perciformes (سمك الفرخ). في حين أن عائلات Catostomidae و Salmonidae هي عديد الصيغ الصبغية تمامًا أو من أصل متعدد الصيغ الصبغية ، في العائلات الأخرى (مثل Cobitidae و Cyprinidae) لوحظت مستويات مختلفة من ploidy (Machordom & amp Doadrio ، 2001).

مخطط فصلي للفئات العليا من الأسماك ، يوضح عدد الأنواع في كل من 57 ترتيبًا من الأسماك الموجودة (بيانات من نيلسون ، 1994). * الأصناف المنقرضة. † الأوامر المعروفة بأنها تحتوي على polyploids. لاحظ موقع رباعيات الأرجل داخل Sarcopterygii. مقتبس من نيلسون (1994).

مخطط فصلي للفئات العليا من الأسماك ، يوضح عدد الأنواع في كل من 57 ترتيبًا من الأسماك الموجودة (بيانات من نيلسون ، 1994). * الأصناف المنقرضة. † الأوامر المعروفة بأنها تحتوي على polyploids. لاحظ موقع رباعيات الأرجل داخل Sarcopterygii. مقتبس من نيلسون (1994).

العائلات والأنواع متعددة الصيغ الصبغية (معدلة من Otto & amp Whitton ، 2000)

ترتيب . الأنواع / الأصناف. مراجع .
Acipenseriformes Scaphirynchus platorhynchus شولتز (1980)
ملعقة بوليودون شولتز (1980)
Atheriniformes مينديا ص. Echelle & amp Mosier (1981)
سيبرينيفورميس بارباتولا بارباتولا Collares-Pereira و Madeira & amp Rab (1995)
كاتوستوميداي شولتز (1980)
بوتيا النيابة. يو وآخرون. (1987) و Rishi و Shashikala و amp Rishi (1998)
Cobitis النيابة. شولتز (1980) ، فريجينهوك وآخرون. (1989)
Misgurnus anguillicaudatus أراي وماتسوبارا وأمب سوزوكي (1993)
أحافير Misgurnus Post (1965) ، Raicu & amp Taisescu (1972)
باربودس النيابة. يو وآخرون. (1987)
باربوس النيابة. Chenuil و Galtier & amp Berrebi (1999)
Acrossocheilus sumatranus سوزوكي & أمبير تاكي (1981)
Aulopyge hugelii Vasil'yev (1980) ، Mazik ، Toktosunov & amp Rab (1989)
Carassius auratus شولتز (1980) ، يو وآخرون. (1987) ، Shimizu ، Oshiro & amp Sakaizumi (1993)
الفصيلة الفرعية Cyprininae شولتز (1980) ، يو وآخرون. (1987) ، Larhammar & amp Risinger (1994)
Opsariichthys أحادي البيدنس يو وآخرون. (1987) ، مزيك وآخرون. (1989)
Phoxinus eos – neogaeus مركب Dawley، Schultz & amp Goddard (1987)، Goddard & amp Schultz (1993)
Leuciscus alburnoides مركب ألفيس وآخرون. (1998)
الفصيلة الفرعية Schizothoracinae مزيك وآخرون. (1989)
الفصام الصدري النيابة. مزيك وآخرون. (1989)
Synocyclocheilus النيابة. يو وآخرون. (1987)
تور النيابة. غوي وآخرون. (1985)
خلد الماء زاكو يو وآخرون. (1987) ، مزيك وآخرون. (1989)
Cyprinodontiformes Poecilia النيابة. شولتز (1980) ، فريجينهوك وآخرون. (1989)
Poeciliopsis النيابة. شولتز (1980)
Lepidosireniformes بروتوبتروس دولوي فيرفورت (1980)
Lepisosteiformes Lepisosteus oculatus F. المنتج شولتز (1980)
بيرفورميس الجسم الزجاجي Stizostedion إوينج ، سكاليت وأمبير إيفنسون (1991)
السالمونيفورم السالمونيدية Allendorf & amp Thorgaard (1984)
Siluriformes كوردوراس, أسبيدوراس, بروشيس النيابة. أوليفيرا وآخرون. (1992, 1993)
كلارياس باتراكوس باندي وأمب لاكرا (1997)
الأحافير Heteropneustes Pandian & amp Koteeswaran (1999)
ترتيب . الأنواع / الأصناف. مراجع .
Acipenseriformes Scaphirynchus platorhynchus شولتز (1980)
ملعقة بوليودون شولتز (1980)
Atheriniformes مينديا ص. Echelle & amp Mosier (1981)
سيبرينيفورميس بارباتولا بارباتولا Collares-Pereira و Madeira & amp Rab (1995)
كاتوستوميداي شولتز (1980)
بوتيا النيابة. يو وآخرون. (1987) و Rishi و Shashikala و amp Rishi (1998)
Cobitis النيابة. شولتز (1980) ، فريجينهوك وآخرون. (1989)
Misgurnus anguillicaudatus أراي وماتسوبارا وأمب سوزوكي (1993)
أحافير Misgurnus Post (1965) ، Raicu & amp Taisescu (1972)
باربودس النيابة. يو وآخرون. (1987)
باربوس النيابة. Chenuil و Galtier & amp Berrebi (1999)
Acrossocheilus sumatranus سوزوكي & أمبير تاكي (1981)
Aulopyge hugelii Vasil'yev (1980) ، Mazik ، Toktosunov & amp Rab (1989)
Carassius auratus شولتز (1980) ، يو وآخرون. (1987) ، Shimizu ، Oshiro & amp Sakaizumi (1993)
الفصيلة الفرعية Cyprininae شولتز (1980) ، يو وآخرون. (1987) ، Larhammar & amp Risinger (1994)
Opsariichthys unicirostris بيدنز يو وآخرون. (1987) ، مزيك وآخرون. (1989)
Phoxinus eos – neogaeus مركب Dawley، Schultz & amp Goddard (1987)، Goddard & amp Schultz (1993)
Leuciscus alburnoides مركب ألفيس وآخرون. (1998)
الفصيلة الفرعية Schizothoracinae مزيك وآخرون. (1989)
الفصام الصدري النيابة. مزيك وآخرون. (1989)
Synocyclocheilus النيابة. يو وآخرون. (1987)
تور النيابة. غوي وآخرون. (1985)
خلد الماء زاكو يو وآخرون. (1987) ، مزيك وآخرون. (1989)
Cyprinodontiformes Poecilia النيابة. شولتز (1980) ، فريجينهوك وآخرون. (1989)
Poeciliopsis النيابة. شولتز (1980)
Lepidosireniformes بروتوبتروس دولوي فيرفورت (1980)
Lepisosteiformes Lepisosteus oculatus F. المنتج شولتز (1980)
بيرفورميس الجسم الزجاجي Stizostedion إوينج ، سكاليت وأمبير إيفنسون (1991)
السالمونيفورم السالمونيدية Allendorf & amp Thorgaard (1984)
Siluriformes كوردوراس, أسبيدوراس, بروشيس النيابة. أوليفيرا وآخرون. (1992, 1993)
كلارياس باتراكوس باندي وأمبير لاكرا (1997)
الأحافير Heteropneustes Pandian & amp Koteeswaran (1999)

العائلات والأنواع متعددة الصيغ الصبغية (معدلة من Otto & amp Whitton ، 2000)

ترتيب . الأنواع / الأصناف. مراجع .
Acipenseriformes Scaphirynchus platorhynchus شولتز (1980)
ملعقة بوليودون شولتز (1980)
Atheriniformes مينديا ص. Echelle & amp Mosier (1981)
سيبرينيفورميس بارباتولا بارباتولا Collares-Pereira و Madeira & amp Rab (1995)
كاتوستوميداي شولتز (1980)
بوتيا النيابة. يو وآخرون. (1987) و Rishi و Shashikala و amp Rishi (1998)
Cobitis النيابة. شولتز (1980) ، فريجينهوك وآخرون. (1989)
Misgurnus anguillicaudatus أراي وماتسوبارا وأمب سوزوكي (1993)
أحافير Misgurnus Post (1965) ، Raicu & amp Taisescu (1972)
باربودس النيابة. يو وآخرون. (1987)
باربوس النيابة. Chenuil و Galtier & amp Berrebi (1999)
Acrossocheilus sumatranus سوزوكي & أمبير تاكي (1981)
Aulopyge hugelii Vasil'yev (1980) ، Mazik ، Toktosunov & amp Rab (1989)
Carassius auratus شولتز (1980) ، يو وآخرون. (1987) ، Shimizu ، Oshiro & amp Sakaizumi (1993)
الفصيلة الفرعية Cyprininae شولتز (1980) ، يو وآخرون. (1987) ، Larhammar & amp Risinger (1994)
Opsariichthys أحادي البيدنس يو وآخرون. (1987) ، مزيك وآخرون. (1989)
Phoxinus eos – neogaeus مركب Dawley، Schultz & amp Goddard (1987)، Goddard & amp Schultz (1993)
Leuciscus alburnoides مركب ألفيس وآخرون. (1998)
الفصيلة الفرعية Schizothoracinae مزيك وآخرون. (1989)
الفصام الصدري النيابة. مزيك وآخرون. (1989)
Synocyclocheilus النيابة. يو وآخرون. (1987)
تور النيابة. غوي وآخرون. (1985)
خلد الماء زاكو يو وآخرون. (1987) ، مزيك وآخرون. (1989)
Cyprinodontiformes Poecilia النيابة. شولتز (1980) ، فريجينهوك وآخرون. (1989)
Poeciliopsis النيابة. شولتز (1980)
Lepidosireniformes بروتوبتروس دولوي فيرفورت (1980)
Lepisosteiformes Lepisosteus oculatus F. المنتج شولتز (1980)
بيرفورميس الجسم الزجاجي Stizostedion إوينج ، سكاليت وأمبير إيفنسون (1991)
السالمونيفورم السالمونيدية Allendorf & amp Thorgaard (1984)
Siluriformes كوردوراس, أسبيدوراس, بروشيس النيابة. أوليفيرا وآخرون. (1992, 1993)
كلارياس باتراكوس باندي وأمبير لاكرا (1997)
الأحافير Heteropneustes Pandian & amp Koteeswaran (1999)
ترتيب . الأنواع / الأصناف. مراجع .
Acipenseriformes Scaphirynchus platorhynchus شولتز (1980)
ملعقة بوليودون شولتز (1980)
Atheriniformes مينديا ص. Echelle & amp Mosier (1981)
سيبرينيفورميس بارباتولا بارباتولا Collares-Pereira و Madeira & amp Rab (1995)
كاتوستوميداي شولتز (1980)
بوتيا النيابة. يو وآخرون. (1987) و Rishi و Shashikala و amp Rishi (1998)
Cobitis النيابة. شولتز (1980) ، فريجينهوك وآخرون. (1989)
Misgurnus anguillicaudatus أراي وماتسوبارا وأمب سوزوكي (1993)
أحافير Misgurnus Post (1965) ، Raicu & amp Taisescu (1972)
باربودس النيابة. يو وآخرون. (1987)
باربوس النيابة. Chenuil و Galtier & amp Berrebi (1999)
Acrossocheilus sumatranus سوزوكي & أمبير تاكي (1981)
Aulopyge hugelii Vasil'yev (1980) ، Mazik ، Toktosunov & amp Rab (1989)
Carassius auratus شولتز (1980) ، يو وآخرون. (1987) ، Shimizu ، Oshiro & amp Sakaizumi (1993)
الفصيلة الفرعية Cyprininae شولتز (1980) ، يو وآخرون. (1987) ، Larhammar & amp Risinger (1994)
Opsariichthys unicirostris بيدنز يو وآخرون. (1987) ، مزيك وآخرون. (1989)
Phoxinus eos – neogaeus مركب Dawley، Schultz & amp Goddard (1987)، Goddard & amp Schultz (1993)
Leuciscus alburnoides مركب ألفيس وآخرون. (1998)
الفصيلة الفرعية Schizothoracinae مزيك وآخرون. (1989)
الفصام الصدري النيابة. مزيك وآخرون. (1989)
Synocyclocheilus النيابة. يو وآخرون. (1987)
تور النيابة. غوي وآخرون. (1985)
خلد الماء زاكو يو وآخرون. (1987) ، مزيك وآخرون. (1989)
Cyprinodontiformes Poecilia النيابة. شولتز (1980) ، فريجينهوك وآخرون. (1989)
Poeciliopsis النيابة. شولتز (1980)
Lepidosireniformes بروتوبتروس دولوي فيرفورت (1980)
Lepisosteiformes Lepisosteus oculatus F. المنتج شولتز (1980)
بيرفورميس الجسم الزجاجي Stizostedion إوينج ، سكاليت وأمبير إيفنسون (1991)
السالمونيفورم السالمونيدية Allendorf & amp Thorgaard (1984)
Siluriformes كوردوراس, أسبيدوراس, بروشيس النيابة. أوليفيرا وآخرون. (1992, 1993)
كلارياس باتراكوس باندي وأمبير لاكرا (1997)
الأحافير Heteropneustes Pandian & amp Koteeswaran (1999)

نظرًا لأهمية تعدد الصيغ الصبغية (خاصة تعدد الصبغيات) في انتواع النباتات (Leitch & amp Bennett ، 1997) ، فمن الملاحظ أيضًا أن أوامر الأسماك المعروفة بتضمينها أشكال متعددة الصيغ الصبغية هي أيضًا ، بشكل عام ، من بين أكثر الأنواع ثراءً (على سبيل المثال ، و Perciformes ، مع 9293 نوعًا ، و Cypriniformes ، مع 2662 نوعًا). في الواقع ، من بين 24618 نوعًا من الأسماك الموجودة في 57 ترتيبًا ، تقع الغالبية (63٪) في الرتب التسعة المعروفة بأنها تشتمل على polyploids. ومع ذلك ، يجب توخي الحذر عند استخلاص أي استنتاجات من هذه البيانات.أولاً ، لأنه ليس صحيحًا أن جميع الأنواع داخل هذه الأصناف متعددة الصيغ الصبغية ، وثانيًا ، لأن هذا النمط قد يعكس ببساطة حقيقة أن تعدد الصيغ الصبغية من المرجح أن يتم تحديده في مجموعات غنية بالأنواع. ومع ذلك ، في الانتقادات اللاذعة الغنية بالأنواع (انظر أدناه) ، يبدو أن تعدد الصبغيات ، بما في ذلك تعدد الصبغيات ، قد لعب دورًا في الانتواع (Machordom & amp Doadrio ، 2001). العلاقة المحتملة بين تعدد الصبغيات والانتواع تستحق مزيدًا من الاهتمام. على وجه الخصوص ، فإن Characiformes (1343 نوعًا) ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بـ Cypriniformes و Siluriformes ، وكلاهما معروفان بتضمين أشكال متعددة الصيغ الصبغية ، قد تكون جديرة بالتحقيق.

هناك نمط نسبي مذهل آخر يتعلق بتوزيع أوامر تعدد الصيغ الصبغية فيما يتعلق بالتهجين. لاجير وآخرون. (1977) ذكر أن الهجينة معروفة في 56 عائلة من الأسماك ، وهي الأكثر شيوعًا في السالمونيدات (Salmoniformes) ، Esocidae (Esociformes) ، Cyprinidae (Cypriniformes) ، Catostomidae (Cypriniformes) ، Centrarchidae (Perciformes) و Percidae (بيرسيفورميس). يشير التطابق بين هذه القائمة وتلك الطلبات التي تم تحديدها على أنها تتضمن متعدد الصبغيات في الشكل 1 إلى أن تعدد الصبغيات قد يكون هو الوضع السائد لتعدد الصبغيات في الأسماك.

ضمن الأصناف التي من المعروف أن تعدد الصبغيات يحدث فيها ، قد يكون تطور بشكل مستقل في أكثر من مناسبة. داخل Cyprinidae (أكبر عائلة من الفقاريات ، مع استثناء محتمل لـ Gobiidae Nelson ، 1994) ، كان الجنس باربوس تبرز على أنها شديدة التخصص ، مع أكثر من 800 نوع. تصنيف هذه المجموعة ، وخاصة تلك الخاصة بالأشجار الأفريقية ، معقد ، ودراسة حديثة باستخدام بيانات من السيتوكروم ب أظهر الجين أن المجموعة هي polyphyletic (Tsigenopoulos وآخرون. ، 2002). ثلاثة مستويات ploidy معروفة بداخلها باربوس: ثنائية الصبغيات ، ورباعية الصبغيات ، و hexaploids (Tsigenopoulos وآخرون. ، 2002). اقترح Machordom & amp Doadrio (2001) أن ما لا يقل عن ثلاثة أحداث تعدد الصيغة الصبغية قد حدثت داخل المجموعة ، أحدها يتعلق برباعي الصيغة الصبغية في جنوب إفريقيا ، والآخر يحدث في سلف مشترك من رباعي الصبغيات palaearctic و hexaploids ، وثالث في hexaploids (الشكل. 2). وهكذا ، يبدو أن رباعي الصيغة الصبغية قد تطورت بشكل منفصل في مناسبتين من حالة أسلاف ثنائية الصبغيات ، في حين يبدو أن سداسيات الصبغيات أحادية النواة (Tsigenopoulos وآخرون. ، 2002). ومن المثير للاهتمام ، أن وجود الأجناس "الأجنبية" كمجموعات شقيقة لبعض المجموعات أحادية النمط ضمن نسالة التطور يشير إلى أن السداسيات السداسية ربما تكون قد نشأت عن طريق تعدد الصبغيات (Machordom & amp Doadrio ، 2001). يُعرف وضع مماثل في Siluriformes (سمك السلور) ، حيث يكون السلف المشترك للأجناس كوردوراس, أسبيدوراس و بروشيس يُستنتج على أنه متعدد الصبغيات ، مع اثنين على الأقل من تعدد الصبغيات الثانوية (أوليفيرا وآخرون. ، 1992 ، 1993). ومن المثير للاهتمام، كوردوراس أكثر تحديدًا من النوعين الآخرين ، وهي حقيقة قد تستحق مزيدًا من البحث (M. Reichard، pers. comm.). وهكذا ، بالإضافة إلى التطور عدة مرات في رتب مختلفة (الشكل 1) ، تطور تعدد الصبغيات عدة مرات بشكل مستقل ضمن مجموعتين على الأقل ، ويبدو أنه من المحتمل أنه لا يزال يتعين اكتشاف أمثلة أخرى.

نسالة مبسطة من انتقالات انتقالات إلى رباعي الصيغة الصبغية وسداسي الصيغة الصبغية من حالة أسلاف ثنائية الصبغيات ، مع الأجناس "الأجنبية" أولوبيج و داري كورينوس. مقتبس من Machordom & amp Doadrio (2001).

نسالة مبسطة من انتقالات انتقالات إلى رباعي الصيغة الصبغية وسداسي الصيغة الصبغية من حالة أسلاف ثنائية الصبغيات ، مع الأجناس "الأجنبية" أولوبيج و داري كورينوس. مقتبس من Machordom & amp Doadrio (2001).

كما تمت دراسة استراتيجيات التكاثر للأسماك متعددة الصيغ الصبغية. أيضا داخل Cyprinidae ، البلمة الأيبيرية ، Leuciscus alburnoides، يتألف من مجموعة من الأشكال ثنائية الصيغة الصبغية ومتعددة الصيغ الصبغية مع أنماط مختلفة من التكاثر ، بما في ذلك التكاثر اللاجنسي (Alves، Coelho & amp Collares-Pereira، 2001). تحدث مجموعة متنوعة من الأشكال الطبيعية للصفائح المختلفة ، مع تحليل الألوزيم الذي يوضح أنها تستند إلى الجينومات P و C و A (P = بيرينيكوس، C = كاروليتيرتي A = سلف غير معروف) ، بما في ذلك ثنائي الصبغيات (بما في ذلك CA و AA و PA) وثلاثي الصيغة (CAA و CCA و PAA و PPA) ورباعي الصبغات (PPAA) (كارمونا) وآخرون. ، 1997 ألفيس وآخرون، 2001). إحدى السمات البارزة لهذا المركب المثير للاهتمام هي أن جينومات P و A تُفقد دوريًا وتُكتسب وتُستبدل بجينومات جديدة. على غير المعتاد بالنسبة للمجمعات الفقارية ، هناك حركة ثنائية الاتجاه للجينات بين الهجينة ثنائية الصبغية وثلاثية الصبغيات (Alves، Coelho & amp Collares-Pereira ، 1998) ، وتكون الذكور قادرة على الإنجاب وربما تكون قد بدأت في تحويل الصيغة الصبغية إلى رباعي الصبغيات عندما قام حيوان منوي نسيلي بتخصيب بويضة ثنائية الصبغيات. قد يؤدي هذا الطريق إلى رباعي الصبغيات إلى نوع جديد متعدد الصبغيات يتكاثر جنسيًا (Alves وآخرون., 2001).

إحدى المجموعات شديدة التحديد التي لم يتم الإبلاغ عن تعدد الصبغيات فيها هي Cichlidae. تتميز البلطي بالإشعاع التكيفي السريع ، حيث يوجد حوالي 500 نوع مستوطن في بحيرة فيكتوريا ، و 700-1000 في بحيرة ملاوي و 250 في بحيرة تنجانيقا (Turner ، 1997). ما يلفت الانتباه بشكل خاص حول أنواع بحيرة فيكتوريا هو أنها تباعدت عن سلف مشترك خلال الـ 12 400 سنة الماضية ، عندما عُرف أن البحيرة كانت جافة (جونسون) وآخرون. ، 1996). تم اقتراح عدد من العوامل كتفسيرات لمعدلات الانتواع المتفجرة ، بما في ذلك السلوك ، والاختيار الجنسي ، واللدونة المورفولوجية ، والتشكيل الغذائي (Greenwood، 1991 Albertson وآخرون. ، 1999 بارلو ، 2000). السؤال الواضح هو ما إذا كان تعدد الصبغيات عاملًا في الإشعاع التكيفي للبلطي ، كما هو الحال في انتقادات لاذعة. ومع ذلك ، يبدو أنه لا يُعرف إلا القليل نسبيًا عن الأنماط النووية لهذه الأسماك وقد ركز الكثير من العمل الجيني الحالي على متواليات الميتوكوندريا (Farias، Ortí & amp Meyer، 2000) ، على الرغم من وجود دراسات حول التسلسلات النووية (على سبيل المثال Ono). وآخرون. ، 1993 فارياس وآخرون. ، 2000). يمكن إحداث تعدد الصبغيات في البلطي عن طريق الصدمات الباردة والحرارة (Chourrot & amp Istkovich ، 1983 ، في Don & amp Avtalion ، 1986 ، 1988 Greenwood ، 1991) ، و Greenwood (1991) اقترح أن التهجين قد يكون عاملاً في انتواع السيشليد. على الرغم من ذلك ، يجب موازنة حقيقة أن تعدد الصبغيات الذي يحدث بشكل طبيعي غير معروف في البلطي ، وأن دراسة عن كثب لتسعة أنواع من بحيرة ملاوي خلصت إلى أن التهجين لم يكن عاملاً رئيسياً في إشعاع قطيع الأنواع (ألبرتسون) وآخرون، 1999). على الرغم من أن البلطي معروف بتكوين أنواع هجينة في البرية وفي الحوض ، حتى بين الأنواع ذات الصلة البعيدة (Elder ، Garrod & amp Whitehead ، 1971 Loiselle ، 1971) ، إلا أن هذا لا يزال مدروسًا قليلاً (Barlow ، 2000) ويبدو أنه كان يُنظر إليه بشكل أساسي على أنه عامل معقد ، وليس كعملية تساهم في الانتواع (انظر على سبيل المثال Nagl وآخرون، 2001). في دراسة عن جينات التوافق النسيجي الرئيسية النووية (MHC) من الدرجة الثانية ، أونو وآخرون. (1993) وجد أكثر من تسلسلين مختلفين في معظم الأفراد ، وخلص إلى أن بعض هذه التسلسلات مشتقة من مواضع مختلفة (بدلاً من مضاعفة الجينوم) ، لأنه يُعتقد أن البلطي ثنائي الصيغة الصبغية (Kornfield ، 1984). ومع ذلك ، كما هو الحال مع معظم العائلات متعددة الجينات ، يجب التعامل مع بيانات معقد التوافق النسيجي الكبير بحذر لأن وجود مواضع شاذة مع تماثل متسلسل قوي نسبيًا يمكن أن يعقد تحديد الأليل (Thorgaard وآخرون.، 2002). إن الاقتراح القائل بأن تعدد الصبغيات قد يكون متورطًا في انتواع البلطي لا يزال تخمينًا ، لكن الوراثة الخلوية في Cichlidae ، مثل تلك الموجودة في Characiformes ، تتطلب مزيدًا من الفحص.


محتويات

يؤدي زواج الأقارب (أي التكاثر بين الأفراد المرتبطين ارتباطًا وثيقًا) إلى المزيد من السمات المتنحية التي تظهر نفسها ، حيث أن جينومات الأزواج أكثر تشابهًا. يمكن أن تحدث السمات المتنحية فقط في النسل إذا كانت موجودة في جينومات كلا الوالدين. كلما كان الوالدان أكثر تشابهًا وراثيًا ، كلما ظهرت الصفات المتنحية في نسلهما. وبالتالي ، كلما كان زوج التكاثر أكثر ارتباطًا ، زادت الجينات المتماثلة اللواقح والأضرار التي قد يمتلكها النسل ، مما يؤدي إلى أفراد غير لائقين للغاية. بالنسبة للأليلات التي تمنح ميزة في الحالة المتغايرة الزيجوت و / أو الحالة السائدة متماثلة اللواقح ، قد تكون ملاءمة الحالة المتنحية متماثلة اللواقح صفرًا (بمعنى النسل العقيم أو غير القابل للحياة).

يظهر مثال على اكتئاب زواج الأقارب إلى اليمين. في هذه الحالة، أ هو الأليل المتنحي الذي له آثار سلبية. من أجل أ لكي يصبح النمط الظاهري نشطًا ، يجب أن ينتهي الجين باعتباره متماثل الزيجوت أأ لأنه في النمط الجيني أأ، يسيطر A على أ و ال أ ليس له أي تأثير. نظرًا لانخفاض تعبيرها الظاهري وما يترتب على ذلك من انخفاض في الانتقاء ، فإن الجينات المتنحية ، في كثير من الأحيان ، هي أنماط ظاهرية ضارة من خلال التسبب في أن الكائن الحي أقل ملاءمة لبيئته الطبيعية.

آلية أخرى مسؤولة عن اكتئاب الأقارب هي ميزة اللياقة البدنية لتغاير الزيجوت ، والتي تُعرف باسم فرط الهيمنة. يمكن أن يؤدي هذا إلى انخفاض اللياقة البدنية للسكان الذين لديهم العديد من الأنماط الجينية متماثلة اللواقح ، حتى لو لم تكن ضارة أو متنحية. هنا ، حتى الأليلات السائدة تؤدي إلى انخفاض اللياقة إذا كانت موجودة بشكل متماثل (انظر أيضًا القوة الهجينة).

حاليًا ، لا يُعرف أي من الآليتين أكثر انتشارًا في الطبيعة. للتطبيقات العملية ، على سبيل المثال في تربية الماشية ، يُعتقد أن الأول أكثر أهمية - فقد ينتج عنه ذرية غير قابلة للحياة تمامًا (بمعنى الفشل التام للنسب) ، في حين أن الأخير يمكن أن يؤدي فقط إلى انخفاض اللياقة البدنية نسبيًا.

لا يمكن للانتخاب الطبيعي أن يزيل بشكل فعال جميع الجينات المتنحية الضارة من مجموعة سكانية لعدة أسباب. أولاً ، تنشأ الجينات الضارة باستمرار من خلال طفرة داخل مجموعة سكانية. ثانيًا ، في المجتمع الذي يحدث فيه زواج الأقارب بشكل متكرر ، سيكون لمعظم النسل بعض الصفات الضارة ، لذا فإن القليل منهم سيكون أكثر ملاءمة للبقاء من الآخرين. من غير المحتمل للغاية أن تؤثر السمات الضارة المختلفة على التكاثر - وهي سمة متنحية غير مواتية بشكل خاص يتم التعبير عنها في فرد متنحي متماثل اللواقح من المرجح أن تقضي على نفسها ، مما يحد بشكل طبيعي من التعبير عن النمط الظاهري. ثالثًا ، سيتم "إخفاء" الأليلات الضارة المتنحية عن طريق تغاير الزيجوت ، وبالتالي في السمة المتنحية السائدة ، لن يتم اختيار متغاير الزيجوت ضدها.

عندما تحدث الأليلات الضارة المتنحية في حالة متغايرة الزيجوت ، حيث يتم إخفاء تعبيرها المحتمل أن يكون ضارًا بواسطة أليل من النوع البري المقابل ، يُشار إلى ظاهرة التقنيع هذه على أنها مكملة (انظر التكملة (علم الوراثة)).

بشكل عام ، للتكاثر الجنسي في حقيقيات النوى جانبان أساسيان: إعادة التركيب الجيني أثناء الانقسام الاختزالي ، والتهجين. لقد تم اقتراح أن هذين الجانبين لهما ميزتان انتقائيتان طبيعيتان على التوالي. تتمثل الميزة التكيفية المقترحة للانقسام الاختزالي في أنه يسهل الإصلاح التأشبي لأضرار الحمض النووي التي يصعب إصلاحها بطريقة أخرى (انظر إصلاح الحمض النووي كميزة تكيفية للانقسام الاختزالي). الميزة التكيفية المقترحة للتهجين هي التكملة ، وهي إخفاء الأليلات المتنحية الضارة [3] [4] (انظر القوة الهجينة أو التغاير). قد تكون الميزة الانتقائية للتكامل مسؤولة إلى حد كبير عن تجنب زواج الأقارب (انظر التعرف على الأقارب).

يمكن أن يؤدي إدخال الأليلات من مجموعة سكانية مختلفة إلى عكس اكتئاب زواج الأقارب. المجموعات المختلفة من نفس النوع لها سمات ضارة مختلفة ، وبالتالي لن يؤدي تكاثرها المتصالب إلى تماثل الزيجوت في معظم المواقع في النسل. يُعرف هذا باسم تعزيز التزاوج الخارجي ، الذي يمارسه مديرو الحفظ والمربون الأسير في حديقة الحيوان لمنع تماثل الزيجوت.

ومع ذلك ، فإن الخلط بين مجموعتين مختلفتين يمكن أن يؤدي إلى ظهور سمات متعددة الجينات غير مناسبة في اكتئاب التزاوج الخارجي (أي إنجاب ذرية تفتقر إلى التكيفات الجينية مع ظروف بيئية محددة). هؤلاء ، إذن ، سيكون لديهم لياقة أقل من الأفراد المولودين من سلالة معينة تكيفت مع بيئتها المحلية.

الآثار البيولوجية لاكتئاب الأقارب في البشر محجوبة إلى حد كبير بالتأثيرات الاجتماعية والاقتصادية والثقافية على السلوك الإنجابي. [5] أظهرت الدراسات التي أجريت على السكان أن العمر عند الزواج ، ومدة الزواج ، والأمية ، واستخدام وسائل منع الحمل ، والتعويض الإنجابي هي المحددات الرئيسية للخصوبة الظاهرة ، حتى بين السكان الذين لديهم نسبة عالية من الزيجات الأقارب. [6] ومع ذلك ، لوحظت العديد من التأثيرات الصغيرة على زيادة معدل الوفيات ، [7] فترات أطول بين الولادات [7] وانخفاض الإنتاجية الإجمالية [5] في بعض المجموعات السكانية المعزولة.

كان تشارلز داروين من أوائل العلماء الذين أظهروا آثار اكتئاب الأقارب من خلال تجارب عديدة على النباتات. كانت زوجة داروين ، إيما ، ابنة عمه الأولى ، وكان قلقًا بشأن تأثير زواج الأقارب على أطفاله العشرة ، حيث توفي ثلاثة منهم في سن العاشرة أو أقل ، وكان ثلاثة آخرون لديهم زيجات طويلة الأمد بدون أطفال. [8] [9] [10]

في حين وجد أن اكتئاب زواج الأقارب يحدث في جميع الأنواع المدروسة بشكل كافٍ تقريبًا ، يبدو أن بعض الأصناف ، وعلى الأخص بعض كاسيات البذور ، تعاني من انخفاض تكاليف اللياقة مقارنة بغيرها في المجموعات الفطرية. [11] يبدو أن هناك ثلاث آليات مسؤولة عن هذا: التطهير ، والاختلافات في التعددية ، واختيار الزيجوت غير المتجانسة. [11] يجب الحذر من أن بعض الدراسات التي فشلت في إظهار عدم وجود اكتئاب زواج الأقارب في بعض الأنواع يمكن أن ينشأ من أحجام عينات صغيرة أو عندما تعاني مجموعة التحكم المفترض أنها تزاوج أقاربًا بالفعل ، والذي يحدث كثيرًا في المجموعات السكانية التي خضعت مؤخرًا عنق الزجاجة ، مثل تلك الموجودة في جرذ الخلد العاري. [11] [12]

مسح التحديد تحرير

يحدث الانتقاء المطهر عندما تتعرض الأنماط الظاهرية للأليلات المتنحية الضارة من خلال زواج الأقارب ، وبالتالي يمكن اختيارها ضدها. يمكن أن يؤدي هذا إلى إزالة مثل هذه الطفرات الضارة من السكان ، وقد ثبت أنه يحدث بسرعة حيث يكون للأليلات المتنحية تأثير مميت. [11] ستعتمد كفاءة التطهير على العلاقة بين حجم التأثير الضار غير المقنع في الزيجوت المتماثلة الزيجوت وأهمية الانجراف الجيني ، بحيث يكون التطهير أضعف بالنسبة للأليلات غير المميتة مقارنة بالأليلات المتنحية المميتة. [13] بالنسبة للمجموعات الصغيرة جدًا ، يكون للانجراف تأثير قوي ، والذي يمكن أن يتسبب في تثبيت الأليلات شبه المميتة تحت الانتقاء الضعيف. [11] يمكن أن يؤدي تثبيت أليل واحد لجين معين أيضًا إلى تقليل اللياقة حيث كانت ميزة الزيجوت غير المتجانسة موجودة سابقًا (على سبيل المثال ، حيث يتمتع الأفراد متغاير الزيجوت بلياقة أعلى من متجانسة الزيجوت لأي من الأليلين) ، على الرغم من أن هذه الظاهرة تقدم عادةً مساهمة صغيرة في اكتئاب زواج الأقارب. على الرغم من أن التطهير يحدث بشكل طبيعي ، إلا أنه يمكن أن يكون مهمًا لبقاء السكان ، إلا أن محاولة تطهير الطفرات الضارة من السكان بشكل متعمد لا يوصى بها عمومًا كأسلوب لتحسين لياقة الحيوانات المرباة في الأسر. [14] [15] [16] في النباتات ، يمكن تقييم الحمل الجيني من خلال اختبار مماثل لاختبار اكتئاب زواج الأقارب يسمى اختبار اكتئاب الزواج الذاتي.

تحرير تعدد الصبغيات

يمكن للعديد من كاسيات البذور (النباتات المزهرة) أن تُخصب ذاتيًا لعدة أجيال وتعاني قليلاً من اكتئاب زواج الأقارب. هذا مفيد جدًا للأنواع التي تنتشر على نطاق واسع وبالتالي يمكن أن تجد نفسها تنمو في بيئة جديدة مع عدم وجود أنواع معينة. [11] تعدد الصبغيات (وجود أكثر من مجموعتين متزاوجتين من كل كروموسوم) ، السائد في كاسيات البذور ، والسراخس ، وعدد قليل من الأصناف الحيوانية المختارة ، تفسر ذلك. من خلال الحصول على عدة نسخ من الكروموسوم ، مقابل نسختين ، يقل احتمال حدوث الزيجوت المتماثل في النسل الفطري. هذا يعني أن الأليلات الضارة المتنحية لا يتم التعبير عنها بشكل متكرر كما هو الحال مع العديد من نسخ الكروموسوم ، فمن المرجح أن تحتوي واحدة على الأقل على أليل وظيفي. [11]

التحديد لتحرير الزيجوت غير المتجانسة

تم العثور أيضًا على اكتئاب زواج الأقارب بشكل تدريجي أكثر مما كان متوقعًا في بعض المجموعات البرية ، كما هو الحال في مجموعة الذئاب الاسكندنافية عالية التكاثر. يبدو أن هذا يرجع إلى ضغط الاختيار للأفراد غير المتجانسين ، والذين يكونون عمومًا في حالة أفضل ومن المرجح أن يصبحوا أحد الحيوانات القليلة التي تتكاثر وتنتج ذرية. [17]


الانتواع

التعريف البيولوجي للأنواع ، الذي يعمل من أجل كائنات التكاثر الجنسي ، هو مجموعة من الأفراد المتكاثرون بالفعل أو المحتمل تهجينهم. وفقًا لهذا التعريف ، يتميز أحد الأنواع عن الآخر بإمكانية التزاوج بين الأفراد من كل نوع لإنتاج ذرية خصبة. هناك استثناءات لهذه القاعدة. العديد من الأنواع متشابهة بدرجة كافية لدرجة أن النسل الهجين ممكن وقد يحدث غالبًا في الطبيعة ، ولكن بالنسبة لغالبية الأنواع ، تنطبق هذه القاعدة بشكل عام. في الواقع ، يشير وجود أنواع هجينة بين الأنواع المتشابهة إلى أنها قد تنحدر من نوع واحد متزاوج وأن عملية الانتواع ربما لم تكتمل بعد.

بالنظر إلى التنوع الاستثنائي للحياة على هذا الكوكب ، يجب أن تكون هناك آليات لذلك انتواع: تكوين نوعين من نوع أصلي واحد. تصور داروين هذه العملية كحدث متفرع ورسم العملية في الرسم التوضيحي الوحيد الموجود في على ال أصل الأنواع ([حلقة الوصل]أ). لكي يحدث الانتواع ، يجب تكوين مجموعتين جديدتين من مجتمع أصلي واحد ، ويجب أن تتطور بطريقة تجعل من المستحيل على الأفراد من المجموعتين الجديدتين التزاوج. اقترح علماء الأحياء آليات يمكن من خلالها حدوث ذلك والتي تقع في فئتين عريضتين. الانتواع الخيفي، يعني الانتواع في "الأوطان الأخرى" ، ينطوي على فصل جغرافي للسكان عن الأنواع الأم والتطور اللاحق. انتواع متعايش، وهو ما يعني الانتواع في "نفس الوطن" ، ينطوي على حدوث انتواع داخل الأنواع الأم مع البقاء في مكان واحد.

يعتقد علماء الأحياء في أحداث الانتواع على أنها انقسام نوع أسلاف واحد إلى نوعين متحدرين. لا يوجد سبب لعدم وجود أكثر من نوعين في وقت واحد باستثناء أنه أقل احتمالًا ويمكن أيضًا تصور مثل هذه الأحداث المتعددة على أنها انقسامات فردية تحدث في وقت قريب.

الانتواع من خلال الفصل الجغرافي

يحتوي السكان المستمرون جغرافيًا على مجموعة جينات متجانسة نسبيًا. تدفق الجينات ، حركة الأليلات عبر نطاق الأنواع ، مجاني نسبيًا لأن الأفراد يمكنهم التحرك ثم التزاوج مع الأفراد في موقعهم الجديد. وبالتالي ، فإن تواتر الأليل في أحد طرفي التوزيع سيكون مماثلاً لتكرار الأليل في الطرف الآخر. عندما تصبح المجموعات السكانية غير متصلة جغرافيًا ، يتم منع التدفق الحر للأليلات. عندما يستمر هذا الفصل لفترة من الزمن ، يمكن للمجموعتين أن تتطور على طول مسارات مختلفة.وهكذا ، فإن ترددات أليلها في العديد من المواضع الجينية تصبح تدريجياً مختلفة أكثر فأكثر مع ظهور الأليلات الجديدة بشكل مستقل عن طريق الطفرة في كل مجموعة. عادة ، ستختلف الظروف البيئية ، مثل المناخ ، والموارد ، والحيوانات المفترسة ، والمنافسين ، بالنسبة للمجموعتين ، مما يؤدي إلى الانتقاء الطبيعي لصالح التكيفات المتباينة في كل مجموعة. كما أن التواريخ المختلفة للانحراف الجيني ، والتي تعززت لأن السكان أصغر من السكان الأصليين ، ستؤدي أيضًا إلى الاختلاف.

بالنظر إلى الوقت الكافي ، من المرجح أن يؤثر الاختلاف الوراثي والنمط الظاهري بين السكان على الشخصيات التي تؤثر على التكاثر بما يكفي من أفراد المجتمعين مجتمعين ، وسيكون التزاوج أقل احتمالًا ، أو إذا حدث التزاوج ، فسيكون النسل غير قابل للحياة أو عقيمًا. قد تؤثر أنواع كثيرة من الشخصيات المتباينة على العزلة الإنجابية (عدم القدرة على التزاوج) بين المجموعتين. يمكن تقسيم آليات العزلة الإنجابية هذه إلى آليات ما قبل الإخصاب (تلك التي تعمل قبل الإخصاب) وآليات ما بعد اللاقحة (تلك التي تعمل بعد الإخصاب). تتضمن آليات Prezygotic سمات تسمح للأفراد بالعثور على بعضهم البعض ، مثل توقيت التزاوج ، أو الحساسية للفيرومونات ، أو اختيار مواقع التزاوج. إذا كان الأفراد قادرين على مواجهة بعضهم البعض ، فقد يمنع الاختلاف في الشخصية طقوس الخطوبة من أن تؤدي إلى التزاوج إما لأن تفضيلات الإناث قد تغيرت أو تغيرت سلوكيات الذكور. قد تتداخل التغيرات الفسيولوجية مع الإخصاب الناجح إذا كان التزاوج ممكنًا. تتضمن آليات ما بعد الزيجوت عدم التوافق الجيني الذي يمنع التطور السليم للنسل ، أو إذا كان النسل يعيش ، فقد لا يتمكنون من إنتاج الأمشاج القابلة للحياة بأنفسهم كما في مثال البغل ، النسل العقيم لحصان أنثى وحمار ذكر.

إذا تم الجمع بين المجموعتين المعزولتين معًا ، وكان النسل الهجين الذي تشكل من التزاوج بين أفراد المجموعتين أقل معدلًا للبقاء على قيد الحياة أو انخفاض في الخصوبة ، فإن الاختيار سيفضل الأفراد القادرين على التمييز بين الزملاء المحتملين لسكانهم والآخر. تعداد السكان. هذا الاختيار سيعزز العزلة الإنجابية.

يمكن أن يحدث عزل المجموعات المؤدية إلى انتواع تماثل الأنواع بطرق متنوعة: من نهر يشكل فرعًا جديدًا ، أو تآكلًا يشكل واديًا جديدًا ، أو مجموعة من الكائنات الحية تنتقل إلى موقع جديد دون القدرة على العودة ، مثل البذور التي تطفو فوقها. المحيط إلى جزيرة. تعتمد طبيعة الفصل الجغرافي الضروري لعزل السكان كليًا على بيولوجيا الكائن الحي وإمكانية انتشاره. إذا استقرت مجموعتان من الحشرات الطائرة في وديان قريبة منفصلة ، فمن المحتمل أن الأفراد من كل مجموعة سوف يطيرون ذهابًا وإيابًا ، مع استمرار تدفق الجينات. ومع ذلك ، إذا انقسمت مجموعتان من القوارض عن طريق تكوين بحيرة جديدة ، فلن يكون من المحتمل استمرار تدفق الجينات ، وبالتالي سيكون التكاثر أكثر احتمالًا.

يقوم علماء الأحياء بتجميع العمليات التماثلية في فئتين. إذا انتقل عدد قليل من أعضاء أحد الأنواع إلى منطقة جغرافية جديدة ، فهذا يسمى تشتيت انتشار. إذا نشأ وضع طبيعي لتقسيم الكائنات الحية جسديًا ، فهذا يسمى التناوب.

لقد وثق العلماء العديد من حالات الانتواع الخيفي التي تحدث. على سبيل المثال ، على طول الساحل الغربي للولايات المتحدة ، يوجد نوعان فرعيان منفصلان من البوم المرقط. البومة الشمالية المرقطة لها اختلافات وراثية وظاهرة عن قريبها القريب ، البومة المكسيكية المرقطة ، التي تعيش في الجنوب ([رابط]). سبب انفصالهم الأولي غير واضح ، ولكن ربما يكون سببه تقسيم الأنهار الجليدية للعصر الجليدي السكان الأوليين إلى قسمين. 1

بالإضافة إلى ذلك ، وجد العلماء أنه كلما زادت المسافة بين مجموعتين كانتا ذات مرة من نفس النوع ، زادت احتمالية حدوث التكاثر. يبدو هذا منطقيًا لأنه مع زيادة المسافة ، من المحتمل أن يكون للعوامل البيئية المختلفة قواسم مشتركة أقل من المواقع القريبة. بالنظر إلى البومتين في الشمال ، المناخ أكثر برودة من الجنوب ، تختلف الأنواع الأخرى من الكائنات الحية في كل نظام بيئي ، كما تختلف سلوكياتهم وعاداتهم أيضًا ، تختلف عادات الصيد واختيار الفرائس للبوم في الجنوب عن الشمال. منها. يمكن أن تؤدي هذه الاختلافات إلى تطور الاختلافات في البوم ، ومع مرور الوقت من المحتمل أن تحدث الأنواع ما لم يتم استعادة تدفق الجينات بين السكان.

في بعض الحالات ، تنتشر مجموعة من نوع واحد في جميع أنحاء المنطقة ، ويجد كل منها مكانًا متميزًا أو موطنًا منعزلاً. بمرور الوقت ، تؤدي المتطلبات المتنوعة لأنماط حياتهم الجديدة إلى أحداث انتواع متعددة تنشأ من نوع واحد ، وهو ما يسمى الإشعاع التكيفي. من نقطة أصل واحدة ، تتطور العديد من التكيفات مما يتسبب في إشعاع الأنواع إلى عدة أنواع جديدة. توفر أرخبيل الجزر مثل جزر هاواي سياقًا مثاليًا لأحداث الإشعاع التكيفي لأن المياه تحيط بكل جزيرة ، مما يؤدي إلى العزلة الجغرافية للعديد من الكائنات الحية ([رابط]). يوضح زاحف العسل في هاواي أحد الأمثلة على الإشعاع التكيفي. من نوع واحد ، يسمى الأنواع المؤسس ، تطورت أنواع عديدة ، بما في ذلك الأنواع الثمانية الموضحة في [رابط].

لاحظ الاختلافات في مناقير الأنواع في [الرابط]. أدى التغيير في التباين الجيني للمناقير استجابة للانتقاء الطبيعي بناءً على مصادر غذائية محددة في كل موطن جديد إلى تطور منقار مختلف يناسب مصدر الغذاء المحدد. تحتوي الطيور الآكلة للفاكهة والبذور على مناقير أكثر سمكًا وأقوى مناسبة لكسر المكسرات الصلبة. الطيور الآكلة للرحيق لديها مناقير طويلة لتغطس في الزهور لتصل إلى رحيقها. الطيور الآكلة للحشرات لها مناقير مثل السيوف ، وهي مناسبة لطعن الحشرات وطعنها. عصافير داروين هي مثال آخر تمت دراسته جيدًا للإشعاع التكيفي في الأرخبيل.

انقر فوق هذا الموقع التفاعلي لترى كيف تطورت طيور الجزيرة انقر لمشاهدة صور كل نوع بزيادات تطورية من خمسة ملايين سنة مضت إلى اليوم.

الانتواع بدون الفصل الجغرافي

هل يمكن أن يحدث الاختلاف إذا لم تكن هناك حواجز مادية لفصل الأفراد الذين يستمرون في العيش والتكاثر في نفس الموطن؟ تم اقتراح ودراسة عدد من آليات الانتواع المتماثل.

يمكن أن يبدأ أحد أشكال الانتواع الودي بخطأ كروموسومي أثناء الانقسام الاختزالي أو تكوين فرد هجين به عدد كبير جدًا من الكروموسومات. تعد تعدد الصبغيات حالة تحتوي فيها الخلية أو الكائن الحي على مجموعة أو مجموعات إضافية من الكروموسومات. حدد العلماء نوعين رئيسيين من تعدد الصبغيات التي يمكن أن تؤدي إلى العزلة الإنجابية للفرد في حالة تعدد الصبغيات. في بعض الحالات ، سيكون لدى الفرد متعدد الصيغ الصبغية مجموعتان كاملتان أو أكثر من الكروموسومات من الأنواع الخاصة به في حالة تسمى الصبغية الذاتية ([رابط]). البادئة "auto" تعني الذات ، لذا فإن المصطلح يعني عدة كروموسومات من نوع واحد. ينتج تعدد الصبغيات عن خطأ في الانقسام الاختزالي حيث تنتقل جميع الكروموسومات إلى خلية واحدة بدلاً من الانفصال.

على سبيل المثال ، إذا كان أحد الأنواع النباتية مع 2ن = 6 ينتج الأمشاج ذات الصبغة الذاتية التي تكون أيضًا ثنائية الصبغيات (2ن = 6 ، متى يجب أن تكون ن = 3) ، تحتوي الأمشاج الآن على ضعف عدد الكروموسومات كما ينبغي. ستكون هذه الأمشاج الجديدة غير متوافقة مع الأمشاج الطبيعية التي تنتجها هذه الأنواع النباتية. لكن يمكنهم إما التلقيح الذاتي أو التكاثر باستخدام نباتات ذاتية الصبغ أخرى ذات الأمشاج التي لها نفس العدد ثنائي الصيغة الصبغية. بهذه الطريقة ، يمكن أن يحدث الانتواع الودي بسرعة من خلال تكوين ذرية بـ 4ن يسمى رباعي الصيغة الصبغية. سيتمكن هؤلاء الأفراد على الفور من التكاثر فقط مع من هم من هذا النوع الجديد وليس مع الأنواع الموروثة من الأجداد. الشكل الآخر من تعدد الصبغيات يحدث عندما يتكاثر أفراد من نوعين مختلفين لتكوين نسل قابل للحياة يسمى متعدد الصبغيات. البادئة "allo" تعني "آخر" (استدعاء من allopatric) لذلك ، يحدث تعدد الصبغيات عندما تتحد الأمشاج من نوعين مختلفين. يوضح [رابط] إحدى الطرق الممكنة التي يمكن أن تتشكل بها الصيغة الصبغية المتعددة. لاحظ كيف يستغرق الأمر جيلين ، أو عمليتين تناسليتين ، قبل النتائج الهجينة الخصبة القابلة للحياة.

الأشكال المزروعة من نباتات القمح والقطن والتبغ كلها متعددة الصبغات. على الرغم من أن تعدد الصبغيات يحدث أحيانًا في الحيوانات ، إلا أن معظم تشوهات الكروموسومات في الحيوانات تكون قاتلة ، إلا أنها تحدث بشكل شائع في النباتات. اكتشف العلماء أن أكثر من نصف جميع الأنواع النباتية التي تمت دراستها تتعلق بأنواع تطورت من خلال تعدد الصبغيات.

قد يحدث الانتواع الودي أيضًا بطرق أخرى غير تعدد الصبغيات. على سبيل المثال ، تخيل نوعًا من الأسماك عاش في بحيرة. مع نمو السكان ، نمت المنافسة على الطعام أيضًا. تحت الضغط للعثور على الطعام ، افترض أن مجموعة من هذه الأسماك لديها المرونة الجينية لاكتشاف وتغذية مورد آخر لم تستخدمه الأسماك الأخرى. ماذا لو تم العثور على مصدر الغذاء الجديد هذا على عمق مختلف من البحيرة؟ بمرور الوقت ، سيتفاعل أولئك الذين يتغذون على مصدر الغذاء الثاني مع بعضهم البعض أكثر من الأسماك الأخرى ، وبالتالي يتكاثرون معًا أيضًا. من المحتمل أن يتصرف نسل هذه الأسماك كآباءهم ويتغذون ويعيشون في نفس المنطقة ، مما يجعلهم منفصلين عن السكان الأصليين. إذا استمرت هذه المجموعة من الأسماك في البقاء منفصلة عن المجموعة الأولى ، فقد يحدث في النهاية انتواع متماثل مع تراكم المزيد من الاختلافات الجينية بينهما.

هذا السيناريو يحدث في الطبيعة ، كما يفعل الآخرون الذين يؤديون إلى العزلة الإنجابية. أحد هذه الأماكن هو بحيرة فيكتوريا في إفريقيا ، المشهورة بانتواعها المتماثل من أسماك البلطي. وجد الباحثون المئات من أحداث التماثل الودي في هذه الأسماك ، والتي لم تحدث فقط بأعداد كبيرة ، ولكن أيضًا خلال فترة زمنية قصيرة. يوضح [رابط] هذا النوع من الانتواع بين تجمعات أسماك البلطي في نيكاراغوا. في هذه المنطقة ، يعيش نوعان من البلطي في نفس الموقع الجغرافي ، ومع ذلك ، فقد أصبح لديهم أشكال مختلفة تسمح لهم بتناول مصادر غذائية مختلفة.

أخيرًا ، حدث مثال موثق جيدًا من الأنواع المتعاطفة المستمرة في ذبابة يرقة التفاح ، راغوليتيس بومونيلا ، التي نشأت كسكان منعزلين في وقت ما بعد إدخال التفاح إلى أمريكا الشمالية. يتغذى السكان الأصليون من الذباب على أنواع الزعرور وهي خاصة بالمضيف: فهي تصيب فقط أشجار الزعرور. الأهم من ذلك ، أنها تستخدم الأشجار أيضًا كمكان للقاء للتزاوج. يُفترض أنه إما من خلال الطفرة أو الخطأ السلوكي ، قفز الذباب إلى العوائل والتقى والتزاوج في أشجار التفاح ، ثم وضع بيضه في ثمار التفاح. نضج النسل واحتفظ بتفضيله لأشجار التفاح ، مما أدى إلى تقسيم السكان الأصليين بشكل فعال إلى مجموعتين جديدتين مفصولة عن طريق الأنواع المضيفة ، وليس حسب الجغرافيا. حدثت قفزة المضيف في القرن التاسع عشر ، ولكن هناك الآن اختلافات قابلة للقياس بين مجموعتي الذباب. يبدو من المحتمل أن خصوصية العائل للطفيليات بشكل عام هي سبب شائع للانتواع الودي.

ملخص القسم

يحدث الانتواع على طول مسارين رئيسيين: الفصل الجغرافي (الانتواع الوباطي) ومن خلال الآليات التي تحدث داخل الموائل المشتركة (الانتواع المتماثل). كلا المسارين يفرضان العزلة الإنجابية بين السكان. يمكن أن يحدث الانتواع الودي من خلال أخطاء في الانقسام الاختزالي تشكل الأمشاج مع صبغيات إضافية ، تسمى تعدد الصبغيات. يحدث تعدد الصبغيات داخل نوع واحد ، بينما يحدث تعدد الصبغيات بسبب التزاوج بين الأنواع ذات الصلة الوثيقة. بمجرد عزل السكان ، يمكن أن يحدث الاختلاف التطوري مما يؤدي إلى تطور سمات العزل الإنجابية التي تمنع التزاوج إذا اجتمع السكان معًا مرة أخرى. من المتوقع أن يؤدي انخفاض قابلية النسل الهجين بعد فترة من العزلة إلى اختيار آليات عزل متأصلة أقوى.


شاهد الفيديو: ماهو الفرق بين العد الكلي والعد التفريقي لخلايا الدم البيضاء (قد 2022).