جدول المحتويات:

هل يمكن للعيش في بيئة غنية بالعقل أن يغير جيناتك؟
هل يمكن للعيش في بيئة غنية بالعقل أن يغير جيناتك؟
فيديو: هل يمكن للعيش في بيئة غنية بالعقل أن يغير جيناتك؟
فيديو: هل تعلم أنك تستطيع تغيير جيناتك للأفضل باتباع هذه الوصفه 2023, شهر فبراير
Anonim

عندما تتعرض الفئران لبيئات غنية ، يمكن لنسلها التغلب على العيوب الوراثية التي تضعف الذاكرة طويلة المدى.

تعتبر أعناق الزرافات الطويلة مناسبة تمامًا لحصد الأوراق الرقيقة بعيدًا عن متناول الحيوانات العاشبة الأخرى. بالتفكير في نشأة هذه الظاهرة ، توصل اثنان من عمالقة علم الأحياء الحديث ، جان بابتيست لامارك وتشارلز داروين ، إلى فرضيات مختلفة بشكل ملحوظ. يعتقد لامارك أن التمدد المستمر للرقبة يحفز نموها بطريقة ما. ثم تنقل الزرافة هذه السمة الجديدة إلى نسلها. في الواقع ، كان هذا العنق الأحدث والأطول نتيجة مباشرة لتفاعل الزرافة مع بيئتها. على النقيض من ذلك ، افترضت نظرية داروين أن السمات تتطور كجزء من عملية تدريجية عشوائية. الزرافات التي ولدت بأعناق أطول بفضل طفرة جينية عشوائية كانت أفضل تغذية وبالتالي أكثر صحة من نظيراتها ذات العنق الأقصر ، مما يجعلها أكثر عرضة للعيش لفترة كافية للتكاثر ونقل هذه السمة. نظرًا لأن هذه الطفرة منحت ميزة محددة للزرافات طويلة العنق التي ساعدت في بقائها ، فقد تم الحفاظ على هذه السمة في الأجيال القادمة.

تم التخلي عن نظريات لاماركيان حول تأثير البيئة إلى حد كبير بعد أن اكتشف العلماء أن السمات الوراثية محمولة على الجينات المشفرة بواسطة حمضنا النووي. ومع ذلك ، فقد أظهرت دراسة حديثة نشرها علماء الأعصاب Junko A. Arai و Shaomin Li وزملاؤهم في جامعة Tufts ، أن البيئة التي يربى فيها الحيوان ليس لها تأثيرات ملحوظة على قدرته على التعلم والتذكر فحسب ، بل أيضًا أن هذه التأثيرات موروثة. تقترح الدراسة أننا لسنا مجرد مجموع جيناتنا: ما نفعله يمكن أن يحدث فرقًا.

بدأ التحقيق البيولوجي العصبي للتأثيرات البيئية على التعلم والذاكرة في أواخر الستينيات وأوائل السبعينيات ، عندما درس مارك روزنزويج وزملاؤه كيف أثر التلاعب في مستويات التنبيه الحسي والتمارين الرياضية والتفاعل الاجتماعي على سلوك الفئران. تعيش فئران المختبر عادة في قفص به فراش وطعام وماء ولكن القليل من الأشياء الأخرى. في البيئات الغنية (EE) التي أنشأتها مجموعة Rosenzweig ، حصلت الحيوانات على إمكانية الوصول إلى قائمة متغيرة من الألعاب ، وزيادة فرص التنشئة الاجتماعية والتمارين الرياضية. كانت أدمغة فئران EE أكبر وتفوقت على عناصر التحكم (التي كانت موجودة في أقفاص نموذجية) في مهام التعلم والذاكرة. أظهر العمل اللاحق للباحثين الذين ينظرون إلى المستوى الخلوي أن EE يؤدي إلى تغييرات في التشكل العصبي (الشكل) ، ومقاومة الأمراض التنكسية العصبية والنشاط العصبي المرتبط بالتعلم.

إنقاذ الذاكرة

في الآونة الأخيرة ، قام أراي ولي وزملاؤه بتوسيع هذا النوع من الاستقصاء ، ودراسة الدور الذي تلعبه كفاءة الطاقة في التقوية طويلة المدى (LTP) ، وهو شكل من أشكال التعزيز التشابكي الذي يدعم التعلم والذاكرة. إن التوقيع الفسيولوجي لـ LTP هو زيادة في المستوى الأساسي للنشاط الكهربائي للخلايا العصبية. أظهر Arai و Li أن LTP في الحُصين ، وهي بنية دماغية رئيسية تشارك في عمليات التعلم والذاكرة ، تكون أكبر في الفئران التي تمت تربيتها في EE.

لكن الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن كفاءة الطاقة كافية أيضًا "لإنقاذ" خلل في الذاكرة موجود في الفئران المعدلة وراثيًا. الفئران الأم المولودة بالعيب والتي تعرضت بعد ذلك لـ EE لأن الأحداث لم تنقل نفس عيوب الذاكرة إلى ذريتهم. محيطهم المخصب يصحح العجز الوراثي.

كيف يحدث هذا التصحيح؟ هناك حاجة إلى مسارات جزيئية محددة لتوليد LTP. عندما يقوم العلماء بإسكات أجزاء شفرة الحمض النووي المتضمنة في وظيفة أحد هذه المسارات باستخدام ما يسميه علماء الوراثة تقنية "الضربة القاضية" ، كما كان الحال في الفئران الطافرة التي تعاني من خلل في الذاكرة ، تضعف وظيفة LTP والذاكرة. أظهر Arai و Li أن EE زاد من حجم LTP في الفئران البرية (غير المتحولة). ومن المثير للاهتمام ، أن الفئران التي كان لها مسار جزيئي قياسي مطلوب لتحفيز LTP المعطوب لا يزال بإمكانها تحفيز LTP. وجد الباحثون أن LTP المرتبط بـ EE يتم تحريضه عبر مسار جزيئي جديد ينشأ كنتيجة مباشرة للتعرض لـ EE. علاوة على ذلك ، وجدوا أن القدرة المحسّنة لفئران التجارب البرية ، والقدرة التي تم إنقاذها من LTP في الفئران المنكوبة ، يمكن أن تنتقل عبر الوراثة اللاجينية (أي دون أي تغييرات في الشفرة الوراثية) من الأم إلى النسل. والمثير للدهشة أن هذا الانتقال كان صحيحًا حتى عندما نشأ نسلهم في بيئة تقليدية.

هل هي حقا البيئة؟.

للتأكد من أن LTP المحسن الذي شوهد في النسل كان بسبب تعرض الأم لـ EE عندما كان حدثًا ، نفذ المؤلفون العديد من الضوابط الذكية. للقضاء على احتمال أن يتم التوسط الأبوي في LTP المحسن ، تم تزاوج فئران EE من النوع البري وفئران EE مع ذكور تم تربيتهم بشكل تقليدي. وجد الباحثون أن نسل الفئران من النوع البري يتمتع بقدرة أكبر على LTP وأن LTP تمت استعادته إلى مستويات خط الأساس في نسل الضربة القاضية. لإثبات أن التأثيرات تحدث في الرحم ، تمت تربية نسل فئران EE في مساكن معملية قياسية من قبل أمهات تمت تربيتها بشكل تقليدي. كما هو متوقع ، تم تحسين LTP في نسل الفئران من النوع البري ، وتمت استعادته إلى مستويات خط الأساس في الفئران الضائعة.

بعد ذلك ، قارن المؤلفون أداء الذاكرة للفئران البرية وفئران LTP ، لقياس كيفية تأثير EE على الفئران على المستوى السلوكي. قاموا بتقييم الذاكرة السياقية باستخدام ما يسمى نموذج تكييف الخوف السياقي. تتعرض الفئران الموضوعة في قفص سلكي لصدمة خفيفة ؛ عادة ، تستجيب الفئران للتهديدات بالتجميد. لتقييم ما إذا كان الفأر يتعلم ربط القفص حيث يتم توجيه الصدمات بالصدمة ، يقيس الباحثون وقت التجميد الإجمالي للفأر أثناء التكييف الأولي (التدريب). في وقت لاحق ، قاموا باختبار الذاكرة لهذا الارتباط من خلال ملاحظة التجميد عند إعادة التعرض للقفص ، إما بعد ساعات أو أيام ، في غياب الصدمة. وجد الباحثون أنه على الرغم من أن الفئران من النوع البري والفئران المنكوبة أبدت مستويات متشابهة من التجمد أثناء التكييف ، فإن الذاكرة الخاصة بالسياق الذي حدثت فيه الصدمة كانت ضعيفة في الضربات القاضية. هنا حيث يصبح الأمر مثيرًا للاهتمام: نسل الفئران التي تعرضت لضربة قاضية معرضة لـ EE حيث قضى الأحداث نفس الوقت المجمد مثل نظرائهم العاديين. توفر هذه النتيجة رابطًا مهمًا بين التعرض لـ EE و LTP والمسار الجزيئي الجديد الناجم عن EE الذي يدعم LTP والسلوك.

أهمية السياق

تعتبر دراسات مثل هذه ، التي تبحث في كيفية تأثير البيئة على التكاثر اللاجيني للصفات الوراثية ، مجالًا ساخنًا للبحث. يكمن جاذبية الموضوع في المصداقية العلمية التي يضفيها على فكرة أننا وأبناؤنا لسنا ببساطة تحت رحمة عملية تطورية عشوائية ونص جيني موروث ، ولكننا ، إن لم يكن أسياد مصيرنا ، قادرون على الأقل على التأثير فيه. مسار. على المستوى العملي ، تشير هذه النتائج إلى أن العلاجات الجديدة القائمة على تدخلات بسيطة مثل EE يمكن أن تخفف من آثار الأمراض الوراثية.

على الرغم من أن هذه الآثار مغرية ، إلا أن هذه النتائج المحددة لا يمكن تعميمها بسهولة أو تطبيقها على نطاق واسع على البشر. يبدو أن EE ينقذ النمط الظاهري الذي يعاني من ضعف الذاكرة في الضربات القاضية غير المخصبة ، لكنه يجدر التأكيد على أنه في ظل هذا التلاعب ، فإن الفئران من النوع البري التي أظهرت ذاكرة سياقية محسّنة بعد تكييف الخوف لم تظهر تحسين LTP.

ما ينطبق على سلالات مشتقة للغاية من فئران المختبر التقليدية (اقرأ: محرومة من الحواس) قد لا تعمم على البشر غير المحرومين. لا ينبغي أن نفترض أن الأطفال الذين يولدون لأمهات كانوا يعانون من الملل المزمن خلال فترة المراهقة يعانون من عجز في الذاكرة. ثانيًا ، من أجل استخلاص النتائج ، يجب على العلماء التحكم في عدد المتغيرات في التجربة. في هذه التجارب ، حلل العلماء نوعًا واحدًا فقط من التعلم تحت مجموعة محددة جدًا من المعلمات. من الممكن تمامًا ألا تكون هذه الفئران التي تم تربيتها في البيئة المخصبة قادرة على معرفة ما إذا كان المحفز - وهو ارتباط السياق الذي تم اختباره - لحدث إيجابي عاطفيًا ، وليس سلبيًا. في ملاحظة ذات صلة ، هناك العديد من الطرق للحث على LTP. وبالتالي ، فمن الممكن على الأقل أن المسارات الجزيئية التي اكتشفها أراي ولي وزملاؤه قد تتوسط في LTP الخاص بتكوين الذاكرة السياقية بعد تكييف الخوف.

على الرغم من هذه المحاذير ، تقدم هذه الدراسة بعض التبرير بعد وفاته لنظريات لامارك عن التغيير والوراثة. على الرغم من أن نظرية التطور والانتقاء الطبيعي لداروين لا تزال عقيدة ، فإن العلم الحديث يلمح إلى أنه لا يزال هناك مكان لبعض حدس لامارك في حساب كامل لآليات الوراثة.

هل انت عالم؟ هل قرأت مؤخرًا ورقة تمت مراجعتها من قبل الزملاء وتريد الكتابة عنها؟ ثم اتصل بمحرر Mind Matters Jonah Lehrer ، كاتب العلوم وراء مدونة The Frontal Cortex وكتاب Proust كان عالم أعصاب. أحدث كتاب له هو كيف نقرر.

شعبية حسب الموضوع