التداخل الاستنساخي

التداخل النسيلي ظاهرة في علم الأحياء التطوري، ترتبط بعلم الوراثة السكانية للكائنات الحية التي تعاني من اختلال توازن الارتباط الجيني ، وخاصة الكائنات التي تتكاثر لا جنسيًا . وقد طرح عالم الوراثة الأمريكي هيرمان جوزيف مولر فكرة التداخل النسيلي عام ١٩٣٢. ^{[ ١ ]} وهي تفسر سبب استغراق الطفرات المفيدة وقتًا طويلًا لتثبيت نفسها، أو حتى اختفائها، في التجمعات السكانية التي تتكاثر لا جنسيًا. وكما يوحي الاسم، يحدث التداخل النسيلي في سلالة لا جنسية ("مستنسخ") تحمل طفرة مفيدة. ومن المرجح أن تثبت هذه الطفرة إذا حدثت منفردة، ولكنها قد لا تثبت، أو حتى تُفقد، إذا ظهرت سلالة أخرى تحمل طفرة مفيدة في نفس التجمع السكاني؛ إذ تتداخل المستنسخات المتعددة فيما بينها.

عندما تظهر طفرة مفيدة في جماعة حيوية، مثل الطفرة أ، يحصل حامل هذه الطفرة على لياقة أعلى مقارنةً بأفراد الجماعة الذين لا يحملونها، وذلك عن طريق الانتخاب الطبيعي . في غياب إعادة التركيب الجيني (أي في الكائنات الحية التي تتكاثر لا جنسيًا)، لا توجد هذه الطفرة المفيدة إلا في نسخ الخلية التي نشأت فيها. ولهذا السبب، يزداد التردد النسبي للطفرة أ ببطء مع مرور الوقت. في الجماعات الحيوية الكبيرة التي تتكاثر لا جنسيًا، قد يستغرق الأمر وقتًا طويلًا قبل أن تستقر الطفرة. خلال هذه الفترة، قد تظهر طفرة مفيدة أخرى، مثل الطفرة ب، بشكل مستقل في فرد آخر من الجماعة. تزيد الطفرة ب أيضًا من لياقة حاملها. في هذا السياق، يُشار غالبًا إلى الطفرة أ باسم "الطفرة الأصلية"، بينما يُشار إلى الطفرة ب باسم "الطفرة البديلة" أو "الطفرة المتداخلة". نظرًا لعدم وجود إعادة تركيب جيني، لا يمكن دمج الطفرتين المفيدتين A وB بسهولة في نمط جيني واحد AB، لذا سيتنافس حاملو الطفرة A وحاملو الطفرة B فيما بينهم. ويؤدي هذا عادةً إلى فقدان أحدهم، ^{[ 2 ]} مما يؤكد أن مصير الطفرة المفيدة قد يتحدد بوجود طفرات أخرى في نفس المجموعة السكانية. ^{[ 3 ]}

على النقيض من ذلك، في المجتمعات التي تتكاثر جنسيًا، يتمتع حاملو الطفرتين A وB على حد سواء بلياقة أعلى، وبالتالي فرصة أكبر للبقاء على قيد الحياة وإنجاب النسل. عندما يُنجب حامل الطفرة A نسلًا مع حامل الطفرة B، قد يظهر النمط الجيني AB الأكثر فائدة في نهاية المطاف. وبالتالي، لا تقل احتمالية تكاثر الأفراد ذوي النمط الجيني AB عن احتمالية تكاثر حاملي الطفرة A فقط أو حاملي الطفرة B فقط، بافتراض عدم وجود تفاعل سلبي بينهما. وهكذا، يمكن أن يزداد التردد النسبي لكلتا الطفرتين A وB بسرعة، ويمكن تثبيتهما معًا في المجتمع. وهذا يسمح للتطور بالتقدم بوتيرة أسرع، وهي ظاهرة تُعرف بتأثير هيل-روبرتسون .

عندما طرح مولر ظاهرة التداخل النسيلي، استخدمها لتفسير تطور التكاثر الجنسي. وقد استنتج أن فقدان الطفرات المفيدة نتيجةً للتداخل النسيلي يُعيق قدرة الأنواع التي تتكاثر لا جنسيًا على التكيف. وبالتالي، فإن الجنس وغيره من استراتيجيات التكاثر التي تتضمن إعادة التركيب الجيني تُعدّ مفيدةً من الناحية التطورية، وفقًا لمولر. ^{[ 1 ]} إلا أنه منذ سبعينيات القرن الماضي، أثبت علماء الأحياء أن استراتيجيات التكاثر اللاجنسي والجنسي تُحقق نفس معدل التكيف التطوري. ويعود ذلك إلى أن التداخل النسيلي يؤثر أيضًا على جانب آخر من استراتيجية التكاثر لدى الجماعة، ألا وهو معدل الطفرات.

لا يقتصر دور التداخل النسيلي على تثبيت الطفرات في الحمض النووي الصبغي، بل يؤثر أيضًا على استقرار أو استمرار الحمض النووي خارج الصبغي على شكل بلازميدات . ^{[ 4 ]} غالبًا ما تحمل البلازميدات جينات مسؤولة عن صفات مثل مقاومة المضادات الحيوية. ولهذا السبب، يمكن للبكتيريا أن تُصبح مقاومة للمضادات الحيوية في غياب الجينات المسؤولة عن هذه الصفة في حمضها النووي الصبغي. مع ذلك، لا تتكيف البلازميدات دائمًا مع الخلية المضيفة، مما يؤدي غالبًا إلى فقدانها أثناء انقسام الخلية . وبالتالي، قد ينخفض ​​التردد النسبي لحاملي هذا البلازميد في المجموعة. ومع ذلك، يمكن أن تخضع البلازميدات أيضًا لطفرات، مما يؤدي إلى تنافس بين حامليها. وبسبب هذا التنافس، سيتم في النهاية اختيار البلازميدات الأكثر استقرارًا، وسيزداد ترددها داخل المجموعة. وبهذه الطريقة، يؤثر التداخل النسيلي على الديناميكيات التطورية لتكيف البلازميد مع الخلية المضيفة، مما يؤدي إلى استقرار أسرع للبلازميدات في المجموعة.

تحدث ظاهرة التداخل النسيلي أيضًا في سلالات الخلايا السرطانية وما قبل السرطانية لدى المريض نفسه. ^{[ 5 ]} يشير التباين الموجود في خلايا الأورام السرطانية إلى وجود تنافس بين مجموعات فرعية من الخلايا في الورم، ومن ثم التداخل النسيلي. ^{[ 6 ]} ولذلك، تكتسب ديناميكيات التجمعات الخلوية داخل السلالات السرطانية أهمية متزايدة في البحوث السريرية لعلاجات السرطان. ^{[ 7 ]} علاوة على ذلك، تُؤخذ المعرفة المتعلقة بدور ديناميكيات التجمعات الخلوية والتداخل النسيلي، الذي غالبًا ما يؤدي إلى مقاومة المضادات الحيوية، في الاعتبار عند علاج الأمراض المعدية بالمضادات الحيوية.