الجينات التي تستمر في العمل بعد الموت: ماذا يحدث للجينوم عندما يتوقف الجسم؟
من أكثر الأفكار غرابة في دراسة الموت أن الجينات لا تتوقف جميعها عن العمل في اللحظة التي يموت فيها الإنسان.
بعد توقف الدورة الدموية وانهيار الوظائف الحيوية الأساسية، تبدأ أنسجة الجسم بالدخول في ظروف شديدة الاختلاف عن الحياة الطبيعية. ينخفض الأكسجين، تتغير الحموضة، تتراجع الطاقة المتاحة للخلايا، وتبدأ سلسلة من عمليات التلف.
لكن وسط هذا الانهيار، لا يصبح الجينوم صامتًا فورًا.
أظهرت دراسات الأنسجة بعد الوفاة أن نشاط بعض الجينات ينخفض بسرعة، بينما يستمر نشاط جينات أخرى، بل إن بعض الجينات قد يظهر نشاطها بصورة أكبر خلال الساعات التالية للموت.
ويطلق على دراسة هذه التغيرات أحيانًا اسم دراسة النسخ الجينية بعد الوفاة.
Thanatotranscriptomics
وهي نافذة علمية غير مألوفة تكشف أن الموت لا يعني توقف جميع العمليات الجزيئية في اللحظة نفسها.
ما المقصود بأن الجين ما زال نشطًا؟
الجين هو جزء من الحمض النووي يحمل معلومات تستخدمها الخلية لإنتاج جزيئات وظيفية.
لكن وجود الجين داخل الحمض النووي لا يعني أنه يعمل طوال الوقت.
عندما تحتاج الخلية إلى استخدام المعلومات الموجودة في جين معين، يتم عادة إنتاج نسخة منه على شكل حمض نووي ريبي.
RNA
ولهذا يقيس الباحثون كمية أنواع معينة من الحمض النووي الريبي لمعرفة أي الجينات كانت نشطة في النسيج.
عندما يعثر العلماء بعد الوفاة على زيادة في كمية الحمض النووي الريبي الناتج من جين معين، فهذا قد يشير إلى استمرار نشاط جزيئي منظم داخل بعض الخلايا خلال تلك الفترة.
لكن يجب الانتباه إلى نقطة مهمة.
العثور على الحمض النووي الريبي بعد الموت لا يعني دائمًا أن الجين ما زال يُنسخ في تلك اللحظة، لأن بعض جزيئات الحمض النووي الريبي يمكن أن تبقى فترة قبل تحللها.
لهذا يستخدم الباحثون تحليلات متعددة للتمييز بين مجرد بقاء الجزيئات القديمة وبين التغيرات التي تشير إلى نشاط جيني حقيقي بعد الوفاة.
الجسم يموت لكن الخلايا تواجه أزمة جديدة
قبل الوفاة تعيش الخلايا في بيئة منظمة للغاية.
يصل إليها الأكسجين.
تصلها المواد الغذائية.
تتخلص من الفضلات.
تحافظ على درجة حموضة مستقرة تقريبًا.
وتتلقى إشارات من الهرمونات والجهاز العصبي والخلايا المجاورة.
بعد توقف الدورة الدموية، تختفي هذه الظروف بسرعة.
من وجهة نظر الخلية، هذا تغير بيئي هائل.
ولذلك قد تستجيب الخلايا التي لم تتلف بعد بتشغيل جينات مرتبطة بالإجهاد ونقص الأكسجين والالتهاب وتنظيم الطاقة ومحاولة إصلاح التلف.
بمعنى آخر، بعض النشاط الجيني الذي يظهر بعد الموت يمكن فهمه بوصفه آخر استجابة خلوية لأزمة لم تعد الخلية قادرة في النهاية على التغلب عليها.
هل توجد جينات يزداد نشاطها فعلًا بعد الوفاة؟
نعم.
وجدت دراسات متعددة أن التعبير الجيني لا ينخفض بطريقة موحدة بعد الموت.
بعض الجينات تختفي نسخها بسرعة.
بعضها أكثر ثباتًا.
وبعضها يظهر ارتفاعًا مؤقتًا في مستويات التعبير بعد الوفاة.
وقد ارتبطت بعض هذه التغيرات بمسارات تتعلق بالإجهاد الخلوي وإصلاح التلف والاستجابة المناعية وموت الخلايا وتنظيم العمليات الأيضية.
ومن المهم هنا عدم تصور أن الجسم يقوم بتشغيل برنامج جديد متكامل بعد الموت.
الأصح أن مجموعات مختلفة من الخلايا والأنسجة تستجيب بصورة غير متزامنة للانهيار الذي حدث في بيئتها.
كل عضو يمتلك ساعة جزيئية مختلفة
واحدة من أهم النتائج التي ظهرت من دراسة الأنسجة البشرية بعد الوفاة هي أن التغير الجيني لا يحدث بالطريقة نفسها في جميع أنحاء الجسم.
الدماغ لا يتغير مثل الكبد.
والعضلات لا تتغير مثل الرئة.
والدم لا يتغير مثل الجلد.
تختلف الأنسجة في سرعة استهلاك الطاقة، ومقدار الأكسجين الذي تحتاجه، والإنزيمات الموجودة فيها، ودرجة استقرار الحمض النووي الريبي داخلها.
ولهذا فإن مرور ست ساعات على الوفاة، مثلًا، لا يعني أن جميع أعضاء الجسم وصلت إلى المرحلة الجزيئية نفسها.
وقد أظهرت قواعد البيانات الكبيرة المبنية على أنسجة بشرية بعد الوفاة أن نوع النسيج ومدة انقطاع التروية يؤثران بصورة واضحة في قياسات التعبير الجيني.
هل يعود بعض الجينات التي كانت صامتة إلى النشاط؟
هذه الفكرة جذبت اهتمامًا كبيرًا لأنها تبدو للوهلة الأولى كما لو أن الجسم يعيد تشغيل برامج قديمة بعد الموت.
لكن التفسير يحتاج إلى حذر.
عندما تختفي السيطرة الطبيعية الموجودة أثناء الحياة، تتغير شبكة تنظيم الجينات داخل الخلايا.
بعض البروتينات المنظمة تتحلل أسرع من غيرها.
بعض الإشارات المثبطة تختفي.
وتظهر ظروف غير طبيعية مثل نقص الأكسجين والالتهاب واضطراب الأيونات.
كل ذلك يمكن أن يجعل نشاط بعض الجينات يبدو مختلفًا جذريًا عن حالته أثناء الحياة.
إذن المسألة ليست أن الجسم قرر تشغيل جينات جديدة بعد الموت، بل أن نظام التحكم الذي كان ينظم آلاف الجينات بدأ يتفكك بطريقة غير متساوية.
لماذا لا تتوقف جميع الجينات ببساطة؟
لأن النسخ الجيني نفسه يحتاج إلى آلات جزيئية داخل الخلية.
طالما أن بعض الخلايا ما زالت تمتلك قدرًا من الطاقة، وكانت أغشيتها وبنيتها الداخلية لم تنهَر بالكامل، يمكن لبعض العمليات أن تستمر مؤقتًا.
لكن هذه القدرة تتراجع مع الوقت.
تقل الطاقة.
تتلف البروتينات.
تتغير الأغشية.
وتبدأ الإنزيمات في تفكيك الحمض النووي الريبي ومكونات الخلية.
لهذا يمر النشاط الجيني بعد الوفاة بمرحلة انتقالية وليس بقطع فوري.
هل هناك جينات مرتبطة بمحاولة إصلاح الضرر؟
أظهرت بعض الدراسات التي حللت الدم البشري بعد الوفاة أن هناك أنماطًا جينية مرتبطة باستجابات مثل إصلاح تلف الحمض النووي وبقاء الخلايا والاستجابة للإجهاد.
وهذه النتيجة منطقية بيولوجيًا.
فالخلية لا تعرف أن الكائن الحي الذي تنتمي إليه قد مات.
هي تستجيب فقط للظروف التي تواجهها.
إذا انخفض الأكسجين، تستجيب لنقص الأكسجين.
إذا حدث تلف في الحمض النووي، يمكن أن تبدأ مسارات إصلاح.
إذا تعطلت الميتوكوندريا، تحاول الخلية تعديل إنتاج الطاقة.
لكن نجاح هذه المحاولات يعتمد على عودة الظروف المناسبة.
وبعد وفاة الجسم واستمرار انقطاع الدورة الدموية لا يحدث ذلك، فتفشل هذه الاستجابات في النهاية.
ماذا يحدث في الدماغ؟
الدماغ من أكثر الأنسجة حساسية للتغيرات بعد الوفاة، ولذلك يمثل تحديًا خاصًا أمام الباحثين.
ومع ذلك يمكن للعلماء استخراج الحمض النووي الريبي من أنسجة دماغية محفوظة بعد الوفاة ودراسة النشاط الجيني داخل أنواع معينة من الخلايا العصبية والخلايا الداعمة.
وقد طُورت تقنيات تسمح بعزل أنوية الخلايا من أنسجة الدماغ البشرية المجمدة بعد الوفاة ثم تحليل الحمض النووي الريبي الموجود فيها.
وهذه التقنيات جعلت الأنسجة الدماغية المحفوظة في بنوك الأنسجة مصدرًا مهمًا لدراسة الأمراض العصبية والجينات التي تعمل في أنواع مختلفة من خلايا الدماغ.
لكن وجود نسخ جينية قابلة للتحليل بعد سنوات من التجميد لا يعني أن هذه الخلايا ظلت حية طوال تلك الفترة.
هنا يجب مرة أخرى التفريق بين بقاء المعلومات الجزيئية وبين بقاء الخلية الحية.
الجينات بعد الموت تساعد العلماء على معرفة ما حدث أثناء الحياة
دراسة الجينات في الأنسجة بعد الوفاة ليست مجرد بحث في الموت نفسه.
الكثير من معرفتنا بالجهاز العصبي البشري والأمراض الدماغية جاءت من دراسة أنسجة تبرع بها أشخاص بعد وفاتهم.
يمكن للباحثين مقارنة أنماط التعبير الجيني بين أشخاص كانوا يعانون مرضًا معينًا وأشخاص لم يكونوا يعانون منه.
وتسمح قواعد البيانات الحديثة بدراسة آلاف العينات من عشرات أنسجة الجسم.
ومن أشهر الأمثلة مشروع دراسة التعبير الجيني في الأنسجة البشرية، الذي جمع عينات من مئات المتبرعين وسمح للعلماء بدراسة اختلاف تنظيم الجينات بين أعضاء الجسم المختلفة.
هل يمكن للتغير الجيني أن يكشف وقت الوفاة؟
من أكثر التطبيقات إثارة لهذا المجال استخدام التغيرات الجينية كساعة تساعد على تقدير الفترة التي مرت منذ الوفاة.
الفكرة بسيطة من حيث المبدأ.
إذا كان جين معين يميل إلى الانخفاض بمعدل معروف بعد الوفاة، بينما يرتفع جين آخر خلال فترة معينة، يمكن دمج مجموعة كبيرة من هذه العلامات لبناء نموذج إحصائي لتقدير زمن الوفاة.
لكن التطبيق أصعب بكثير من الفكرة.
درجة الحرارة تؤثر في سرعة تحلل الجزيئات.
سبب الوفاة يؤثر.
الأمراض السابقة تؤثر.
نوع النسيج يؤثر.
طريقة حفظ الجثة تؤثر.
حتى الاختلافات بين الأشخاص يمكن أن تغير النتائج.
لذلك لا يوجد حتى الآن جين واحد يمكن استخدامه كساعة دقيقة وعالمية للموت.
الأكثر واقعية هو استخدام مجموعات كبيرة من المؤشرات مع معلومات أخرى من الطب الشرعي.
هل الحمض النووي نفسه يختفي بعد الموت؟
لا.
يجب التفريق بين الحمض النووي الذي يحمل الجينات وبين الحمض النووي الريبي الذي يعكس جزءًا من النشاط الجيني.
DNA
أكثر استقرارًا عمومًا من:
RNA
بعد الموت تبدأ جزيئات الاثنين بالتعرض للتلف والتحلل، لكن الحمض النووي قد يبقى قابلًا للتحليل لفترات طويلة جدًا إذا كانت ظروف الحفظ مناسبة.
ولهذا يستطيع علماء الآثار والوراثة أحيانًا استخراج حمض نووي من بقايا بشرية عمرها آلاف السنين.
لكن هذا مختلف تمامًا عن القول إن الجينات ظلت نشطة آلاف السنين.
النشاط الجيني يحتاج خلية تعمل.
أما بقاء الحمض النووي فهو بقاء للمادة التي تحمل المعلومات الوراثية.
ما الذي يجعل هذا المجال مهمًا؟
دراسة ما يحدث للجينات بعد الموت تساعد في عدة مجالات.
في الطب الشرعي يمكن أن تساعد على تحسين تقدير الفترة التي مرت منذ الوفاة.
وفي الطب يمكن أن تساعد على فهم جودة الأنسجة المستخدمة في الأبحاث.
وفي علم الأعصاب تساعد على تفسير النتائج التي تأتي من عينات الدماغ بعد الوفاة.
وفي زراعة الأعضاء يمكن أن تقدم معلومات عن كيفية استجابة الأنسجة لنقص الأكسجين وانقطاع التروية.
كما أنها تكشف جانبًا أساسيًا من طبيعة الحياة نفسها.
الحياة ليست مجرد وجود الحمض النووي.
وليست مجرد عمل جين واحد.
الحياة نتيجة شبكة ضخمة من العمليات المنظمة التي تعتمد بعضها على بعض.
وعندما يموت الكائن تبدأ هذه الشبكة في التفكك.
لكنها لا تتفكك جميعها بالسرعة نفسها.
الموت يكشف شيئًا غريبًا عن الجينات
أثناء الحياة تبدو الخلية كأنها نظام منظم بالكامل.
لكن بعد الوفاة تظهر لنا طبقات هذا التنظيم وهي تنهار واحدة بعد الأخرى.
هناك جينات تصمت سريعًا.
وجينات تبقى نسخها موجودة.
وجينات تتغير استجابتها مع نقص الأكسجين والإجهاد.
وتختلف هذه التغيرات بين عضو وآخر.
وهكذا أصبحت الفترة التي تلي الموت نفسها أداة لدراسة كيفية تنظيم الجينات أثناء الحياة.
قد يبدو أن أفضل طريقة لفهم الحياة هي دراسة الكائنات الحية فقط.
لكن المفارقة أن اللحظات التي يبدأ فيها النظام الحي بالتوقف تكشف للعلماء أحيانًا أشياء لم يكن من السهل رؤيتها عندما كان النظام يعمل بصورة طبيعية.
المصادر
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق