التأثير الأمومي

تتطور بويضة ذبابة الفاكهة ( دروسوفيلا ميلانوجاستر) في حجرة البيضة، مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بمجموعة من الخلايا تُسمى الخلايا المغذية . تنحدر كل من البويضة والخلايا المغذية من خلية جذعية جرثومية واحدة ، إلا أن انقسام السيتوبلازم غير مكتمل في هذه الانقسامات الخلوية ، ويرتبط سيتوبلازم الخلايا المغذية والبويضة بتراكيب تُعرف بالقنوات الحلقية . ^{[ 5 ]} تخضع البويضة فقط للانقسام الاختزالي، وتُساهم بالحمض النووي (DNA) في الجيل التالي.

تم اكتشاف العديد من الطفرات الأمومية في ذبابة الفاكهة التي تؤثر على المراحل المبكرة من تكوين الجنين ، مثل تحديد المحور ، بما في ذلك bicoid و dorsal و gurken و oskar . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} على سبيل المثال، تفشل الأجنة الناتجة عن أمهات متماثلة الزيجوت لـ bicoid في إنتاج تراكيب الرأس والصدر .

بمجرد تحديد الجين المعطل في طفرة bicoid ، تبين أن mRNA الخاص بـ bicoid يُنسخ في الخلايا المغذية ثم يُعاد توطينه في البويضة. ^{[ 9 ]} تؤثر طفرات التأثير الأمومي الأخرى إما على منتجات تُنتج بشكل مماثل في الخلايا المغذية وتعمل في البويضة، أو على أجزاء من آلية النقل اللازمة لإعادة التوطين هذه. ^{[ 10 ]} بما أن هذه الجينات تُعبر عنها في الخلايا المغذية (الأمومية) وليس في البويضة أو الجنين المخصب، فإن النمط الجيني الأمومي هو الذي يحدد قدرتها على العمل.

تُعبَّر جينات التأثير الأمومي ^{[ 11 ]} أثناء تكوين البويضات بواسطة الأم (قبل الإخصاب)، وتُحدِّد قطبية البويضة الأمامية-الخلفية والظهرية-البطنية. يصبح الطرف الأمامي للبويضة رأسًا، والطرف الخلفي ذيلًا. يكون الجانب الظهري في الأعلى، والجانب البطني في الأسفل. تُنتَج نواتج جينات التأثير الأمومي، والتي تُسمى mRNA الأمومي، بواسطة الخلايا المغذية وخلايا الجريب، وتُودَع في خلايا البويضات (البويضات). في بداية عملية النمو، تتشكل تدرجات mRNA في البويضات على طول المحورين الأمامي-الخلفي والظهري-البطني.

تم تحديد حوالي ثلاثين جينًا أموميًا تشارك في تكوين الأنماط . وعلى وجه الخصوص، تُعد نواتج أربعة جينات ذات تأثير أمومي حاسمة لتكوين المحور الأمامي الخلفي. ينظم ناتج جينين من الجينات ذات التأثير الأمومي، وهما bicoid وhunchback، تكوين البنية الأمامية، بينما يحدد زوج آخر، وهما nanos وcaudal، البروتين الذي ينظم تكوين الجزء الخلفي من الجنين.

يتم تصنيع نسخ الجينات الأربعة جميعها - bicoid و hunchback و caudal و nanos - بواسطة الخلايا الممرضة وخلايا الجريبات ونقلها إلى البويضات.

في الطيور، قد تنقل الأمهات هرمونات في بيضها تؤثر على نمو الصغار وسلوكهم. وقد أظهرت التجارب على طيور الكناري المنزلية أن البيض الذي يحتوي على نسبة أعلى من الأندروجينات في صفار البيض يتطور إلى فراخ تُظهر هيمنة اجتماعية أكبر. وقد لوحظ تباين مماثل في مستويات الأندروجينات في صفار البيض لدى أنواع من الطيور مثل طائر الغرة الأمريكي ، على الرغم من أن آلية التأثير لم تُحدد بعد. ^{[ 12 ]}

في عام ٢٠١٥، نشر إدوارد آرتشر، المتخصص في نظريات السمنة، بحثًا بعنوان "وباء سمنة الأطفال نتيجة للتطور غير الجيني: فرضية الموارد الأمومية"، بالإضافة إلى سلسلة من الدراسات حول تأثيرات الأم على سمنة الإنسان وصحته. ^{[ ١٣ ] [ ١٤ ] [ ١٥ ] [ ١٦ ]} في هذه الدراسات، جادل آرتشر بأن التأثيرات الأمومية التراكمية، عبر التطور غير الجيني لعملية استقلاب المغذيات في السلالة الأمومية، هي المسؤولة عن زيادة انتشار السمنة وداء السكري من النوع الثاني عالميًا . وافترض آرتشر أن انخفاض التحكم الأيضي لدى الأم يُغير من نمو خلايا بيتا البنكرياسية الجنينية ، والخلايا الدهنية، والخلايا العضلية ، مما يُؤدي إلى ميزة تنافسية دائمة للخلايا الدهنية في اكتساب الطاقة الغذائية وتخزينها.

يمكن أن تؤدي العوامل البيئية، مثل الضوء ودرجة الحرارة ورطوبة التربة والمغذيات التي تتعرض لها النبتة الأم، إلى اختلافات في جودة البذور، حتى ضمن النمط الوراثي نفسه. وبالتالي، تؤثر النبتة الأم بشكل كبير على خصائص البذور، مثل حجمها ومعدل إنباتها وقدرتها على البقاء. ^{[ 17 ]}

عندما تتأثر الصفات إما بالبيئة الأمومية أو بالنمط الظاهري للأم، يُقال إنها تتأثر بالتأثيرات الأمومية. تعمل التأثيرات الأمومية على تغيير الأنماط الظاهرية للنسل عبر مسارات أخرى غير الحمض النووي. ^{[ 22 ]} التأثيرات الأمومية التكيفية هي تلك التي تؤدي فيها هذه التأثيرات الأمومية إلى تغيير في النمط الظاهري يزيد من لياقة النسل. ^{[ 23 ]} بشكل عام، تُعد التأثيرات الأمومية التكيفية آلية للتكيف مع العوامل التي تعمل على تقليل لياقة النسل؛ ^{[ 24 ]} كما أنها مرتبطة ببيئة محددة.

قد يصعب أحيانًا التمييز بين التأثيرات الأمومية والتأثيرات الأمومية التكيفية. لنأخذ المثال التالي: فراشات الغجر التي تربت على أوراق البلوط الأسود، بدلًا من البلوط الكستنائي، كان ذريتها تنمو بشكل أسرع. ^{[ 25 ]} هذا تأثير أمومي، وليس تأثيرًا أموميًا تكيفيًا. لكي يكون التأثير أموميًا تكيفيًا، يجب أن تؤدي بيئة الأم إلى تغيير في عادات التغذية أو سلوك الذرية. ^{[ 25 ]} وبالتالي، يكمن الفرق الرئيسي بينهما في أن التأثيرات الأمومية التكيفية مرتبطة ببيئة محددة. فالأنماط الظاهرية التي تظهر هي استجابة لاستشعار الأم لبيئة من شأنها أن تقلل من لياقة ذريتها. ومن خلال مراعاة هذه البيئة، تستطيع الأم تعديل الأنماط الظاهرية لزيادة لياقة الذرية. أما التأثيرات الأمومية ، فهي ليست استجابة لمؤشر بيئي، ولديها القدرة على زيادة لياقة الذرية، ولكنها قد لا تفعل ذلك.

عند دراسة احتمالية تطور هذه الأنماط الظاهرية "المعدلة"، نجد العديد من العوامل والإشارات المؤثرة. لا تتطور التأثيرات الأمومية التكيفية إلا عندما يكون بإمكان النسل مواجهة بيئات محتملة متعددة؛ وعندما تستطيع الأم "توقع" البيئة التي سيولد فيها نسلها؛ وعندما تستطيع التأثير على النمط الظاهري لنسلها، مما يزيد من لياقته. ^{[ 25 ]} ويمكن أن يؤدي مجموع هذه العوامل إلى جعل هذه السمات "المعدلة" مفيدة للتطور.

تُعدّ التغيرات الظاهرية الناجمة عن التأثيرات الأمومية التكيفية نتيجةً لإدراك الأم أن جانبًا معينًا من البيئة قد يُقلل من فرص بقاء صغارها. فعندما تستشعر الأم إشارةً ما، فإنها "تنقل" المعلومات إلى الصغار النامية، مما يُحفز التأثيرات الأمومية التكيفية. وهذا بدوره يُؤدي عادةً إلى زيادة لياقة الصغار لأنهم "مُهيّؤون" للبيئة التي من المُحتمل أن يُواجهوها. ^{[ 24 ]} قد تشمل هذه الإشارات الاستجابات للمفترسات، والموئل، والكثافة السكانية العالية، وتوافر الغذاء. ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}

يُعدّ ازدياد حجم السناجب الحمراء في أمريكا الشمالية مثالًا بارزًا على التأثير الأمومي التكيفي الذي يُنتج نمطًا ظاهريًا يُؤدي إلى زيادة لياقتها. وقد نتج هذا التأثير عن استشعار الأمهات لكثافة السكان العالية وربطها بانخفاض كمية الغذاء المتاحة لكل فرد. فكانت صغارها، في المتوسط، أكبر حجمًا من غيرها من السناجب من النوع نفسه، كما نمت بشكل أسرع. وفي نهاية المطاف، أظهرت السناجب التي وُلدت خلال هذه الفترة من الكثافة السكانية العالية معدل بقاء أعلى (وبالتالي لياقة أفضل) خلال شتائها الأول. ^{[ 26 ]}

عند تحليل أنواع التغيرات التي قد تطرأ على النمط الظاهري، نلاحظ تغيرات سلوكية، أو مورفولوجية، أو فيزيولوجية. ومن خصائص النمط الظاهري الناشئ عن تأثيرات أمومية تكيفية، مرونته. تسمح هذه المرونة للكائنات الحية بتكييف نمطها الظاهري مع بيئات متنوعة، مما يعزز قدرتها على التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة. ^{[ 24 ]} وهي في نهاية المطاف سمة أساسية لقدرة الكائن الحي، وللجماعة، على التكيف مع التغيرات البيئية قصيرة الأجل. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

تُلاحظ المرونة الظاهرية في العديد من الكائنات الحية، ومن الأمثلة على ذلك خنفساء البذور Stator limbatus . تتكاثر هذه الخنفساء على نباتات مضيفة مختلفة، من أكثرها شيوعًا Cercidium floridum و Acacia greggii . عندما يكون C. floridum هو النبات المضيف، يُلاحظ انتقاء لحجم بيض كبير؛ بينما عندما يكون A. greggii هو النبات المضيف، يُلاحظ انتقاء لحجم بيض أصغر. في إحدى التجارب، لوحظ أنه عند وضع خنفساء اعتادت وضع بيضها على A. greggii على C. floridum ، كان معدل بقاء البيض أقل مقارنةً بالبيض الذي أنتجته خنفساء تم تكييفها وبقيت على نبات C. floridum المضيف. في النهاية، أظهرت هذه التجارب مرونة إنتاج حجم البيض في الخنفساء، بالإضافة إلى تأثير البيئة الأمومية على بقاء النسل. ^{[ 27 ]}

في العديد من الحشرات:

• قد تؤدي عوامل مثل انخفاض درجات الحرارة السريع أو تناقص ضوء النهار إلى دخول النسل في حالة سكون. وبالتالي، سيتمكنون من البقاء على قيد الحياة بشكل أفضل في ظل درجات الحرارة المنخفضة والحفاظ على الطاقة. ^{[ 31 ]}
• عندما يُجبر الآباء على وضع البيض في بيئات منخفضة العناصر الغذائية، سيحصل النسل على المزيد من الموارد، مثل العناصر الغذائية الأعلى، من خلال زيادة حجم البيضة. ^{[ 27 ]}
• قد تؤدي عوامل مثل سوء الموائل أو الاكتظاظ إلى ظهور ذرية ذات أجنحة. تسمح الأجنحة للذرية بالانتقال من البيئات السيئة إلى بيئات توفر موارد أفضل. ^{[ 31 ]}

يُعتقد أن ارتفاع سكر الدم أثناء الحمل يُسبب تغيرات جينية في جين اللبتين لدى حديثي الولادة، مما قد يزيد من خطر الإصابة بالسمنة وأمراض القلب. يُعرف اللبتين أحيانًا باسم "هرمون الشبع" لأنه يُفرز من الخلايا الدهنية لكبح الجوع. وقد أشارت الدراسات التي أُجريت على نماذج حيوانية ودراسات رصدية بشرية إلى أن ارتفاع مستوى اللبتين في فترة ما حول الولادة يلعب دورًا حاسمًا في زيادة خطر الإصابة بالسمنة على المدى الطويل. تبدأ فترة ما حول الولادة في الأسبوع الثاني والعشرين من الحمل وتنتهي بعد أسبوع من الولادة.[34] تم فحص مثيلة الحمض النووي بالقرب من موضع جين اللبتين لتحديد ما إذا كانت هناك علاقة بين مستوى سكر الدم لدى الأم ومستويات اللبتين لدى حديثي الولادة. أظهرت النتائج أن مستوى سكر الدم يرتبط عكسيًا بحالة مثيلة جين LEP، الذي يتحكم في إنتاج هرمون اللبتين. وبالتالي، فإن ارتفاع مستوى سكر الدم لدى الأمهات يتوافق مع انخفاض حالة مثيلة جين LEP لدى أطفالهن. مع انخفاض مستوى مثيلة الحمض النووي، يزداد معدل نسخ جين الليبتين (LEP)، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات الليبتين في الدم. ^{[ 33 ]} وقد رُبط ارتفاع مستويات الليبتين في الدم خلال فترة ما حول الولادة بالسمنة في مرحلة البلوغ، ربما بسبب تحديد مستوى "طبيعي" أعلى من الليبتين خلال فترة الحمل. ولأن السمنة تُعدّ عاملاً رئيسياً في الإصابة بأمراض القلب، فإن هذا الارتفاع المفاجئ في مستوى الليبتين لا يرتبط بالسمنة فحسب، بل بأمراض القلب أيضاً.

يُعتقد أن اتباع نظام غذائي غني بالدهون داخل الرحم يُسبب متلازمة الأيض. متلازمة الأيض هي مجموعة من الأعراض، بما في ذلك السمنة ومقاومة الأنسولين، والتي يبدو أنها مرتبطة ببعضها. غالبًا ما ترتبط هذه المتلازمة بداء السكري من النوع الثاني، بالإضافة إلى ارتفاع ضغط الدم وتصلب الشرايين. باستخدام نماذج الفئران، أظهر الباحثون أن اتباع نظام غذائي غني بالدهون داخل الرحم يُسبب تعديلات في جينات الأديونيكتين واللبتين، مما يُغير التعبير الجيني؛ وتُساهم هذه التغييرات في متلازمة الأيض. تُنظم جينات الأديونيكتين استقلاب الجلوكوز، بالإضافة إلى تكسير الأحماض الدهنية؛ ومع ذلك، فإن الآليات الدقيقة غير مفهومة تمامًا. في كل من النماذج البشرية ونماذج الفئران، ثبت أن الأديونيكتين يُضيف خصائص مُحسِّنة لحساسية الأنسولين ومضادة للالتهابات لأنواع مختلفة من الأنسجة، وتحديدًا أنسجة العضلات والكبد. كما ثبت أن الأديونيكتين يزيد من معدل نقل الأحماض الدهنية وأكسدتها في الفئران، مما يُسبب زيادة في استقلاب الأحماض الدهنية. ^{[ 34 ]} مع اتباع نظام غذائي غني بالدهون خلال فترة الحمل، لوحظ ارتفاع في مثيلة مُحفِّز جين الأديونيكتين مصحوبًا بانخفاض في أستلة هذا الجين. من المرجح أن هذه التغيرات تثبط نسخ جينات الأديونيكتين، لأن ارتفاع المثيلة وانخفاض الأستلة عادةً ما يكبحان عملية النسخ. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ ارتفاع في مثيلة مُحفِّز جين اللبتين، مما يقلل من إنتاج هذا الجين. وبالتالي، انخفض مستوى الأديونيكتين اللازم لمساعدة الخلايا على امتصاص الجلوكوز وتكسير الدهون، وكذلك انخفض مستوى اللبتين المسؤول عن الشعور بالشبع. تسبب انخفاض هذه الهرمونات في زيادة كتلة الدهون، وعدم تحمل الجلوكوز، وارتفاع مستوى الدهون الثلاثية في الدم، واضطراب مستويات الأديونيكتين واللبتين، وارتفاع ضغط الدم طوال حياة الحيوان. مع ذلك، اختفى هذا التأثير بعد ثلاثة أجيال لاحقة مع اتباع أنظمة غذائية طبيعية. تُبرز هذه الدراسة حقيقة أن هذه العلامات فوق الجينية قابلة للتغيير خلال جيل واحد، بل ويمكن إزالتها تمامًا مع مرور الوقت. ^{[ 35 ]} أبرزت هذه الدراسة العلاقة بين الأنظمة الغذائية الغنية بالدهون وهرموني الأديونيكتين واللبتين لدى الفئران. في المقابل، أُجريت دراسات قليلة على البشر لتوضيح التأثيرات المحددة للأنظمة الغذائية الغنية بالدهون داخل الرحم على الإنسان. ومع ذلك، فقد ثبت أن انخفاض مستويات الأديونيكتين يرتبط بالسمنة، ومقاومة الأنسولين، وداء السكري من النوع الثاني، وأمراض الشريان التاجي لدى البشر. ويُفترض أن آلية مماثلة لتلك الموصوفة في الفئران قد تُسهم أيضًا في متلازمة التمثيل الغذائي لدى البشر. ^{[ 34 ]}

بالإضافة إلى ذلك، تُسبب الأنظمة الغذائية الغنية بالدهون التهابًا مزمنًا منخفض الدرجة في المشيمة، والأنسجة الدهنية، والكبد، والدماغ، والجهاز الوعائي. يُعد الالتهاب جانبًا مهمًا من نظام الدفاع الطبيعي للجسم بعد الإصابة أو الصدمة أو المرض. خلال الاستجابة الالتهابية، تحدث سلسلة من التفاعلات الفيزيولوجية، مثل زيادة تدفق الدم، وزيادة التمثيل الغذائي الخلوي، وتوسع الأوعية الدموية، للمساعدة في علاج المنطقة المصابة أو المصابة. ومع ذلك، فقد رُبط الالتهاب المزمن منخفض الدرجة بعواقب طويلة الأمد مثل أمراض القلب والأوعية الدموية، والفشل الكلوي، والشيخوخة، وداء السكري، وما إلى ذلك. يُلاحظ هذا الالتهاب المزمن منخفض الدرجة بشكل شائع لدى الأفراد البدينين الذين يتبعون أنظمة غذائية غنية بالدهون. في نموذج الفئران، تم الكشف عن وجود كميات زائدة من السيتوكينات لدى الفئران التي تغذت على نظام غذائي غني بالدهون. تُساعد السيتوكينات في إشارات الخلايا أثناء الاستجابات المناعية، وتحديدًا في توجيه الخلايا نحو مواقع الالتهاب أو العدوى أو الصدمة. وقد تم تحفيز الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA) للسيتوكينات المُحفزة للالتهاب في مشيمة الأمهات اللاتي يتبعن أنظمة غذائية غنية بالدهون. أدت الأنظمة الغذائية الغنية بالدهون أيضًا إلى تغييرات في تركيبة الميكروبات المعوية، مما تسبب في استجابات التهابية مفرطة في القولون لدى النسل. يمكن أن تؤدي هذه الاستجابة الالتهابية المفرطة إلى أمراض الأمعاء الالتهابية مثل داء كرون أو التهاب القولون التقرحي .[35] كما ذُكر سابقًا، تُساهم الأنظمة الغذائية الغنية بالدهون داخل الرحم في السمنة؛ ومع ذلك، ترتبط بعض العوامل الالتهابية، مثل إنترلوكين-6 (IL-6) وبروتين جاذب الخلايا الوحيدة-1 (MCP-1)، بتراكم الدهون في الجسم. وقد أشير إلى أن أستلة الهيستون ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالالتهاب، حيث ثبت أن إضافة مثبطات ديأسيتيلاز الهيستون تُقلل من التعبير عن الوسائط الالتهابية في الخلايا الدبقية . وقد أدى هذا الانخفاض في الالتهاب إلى تحسين وظيفة الخلايا العصبية وبقائها. غالبًا ما يرتبط هذا الالتهاب أيضًا بالسمنة وأمراض القلب والأوعية الدموية والكبد الدهني وتلف الدماغ، بالإضافة إلى تسمم الحمل والولادة المبكرة. على الرغم من أنه قد ثبت أن الأنظمة الغذائية الغنية بالدهون تُحفز الالتهاب، الذي يُساهم في جميع هذه الأمراض المزمنة؛ إلا أنه من غير الواضح كيف يعمل هذا الالتهاب كوسيط بين النظام الغذائي والمرض المزمن. ^{[ 36 ]}

أظهرت دراسة أُجريت بعد مجاعة الشتاء الهولندي في الفترة 1944-1945 أن سوء التغذية خلال المراحل المبكرة من الحمل يرتبط بنقص مثيلة جين عامل النمو الشبيه بالأنسولين 2 (IGF2) حتى بعد مرور ستة عقود. وقد لوحظ انخفاض ملحوظ في معدلات المثيلة لدى هؤلاء الأفراد مقارنةً بأشقائهم من نفس الجنس الذين لم يُولدوا خلال فترة المجاعة. وفي المقابل، أُجريت مقارنة مع أطفال وُلدوا قبل المجاعة، حيث عانت أمهاتهم من نقص التغذية خلال المراحل الأخيرة من الحمل؛ وقد أظهر هؤلاء الأطفال أنماط مثيلة طبيعية. يرمز IGF2 إلى عامل النمو الشبيه بالأنسولين 2، وهو جين أساسي في نمو الإنسان وتطوره. كما أن جين IGF2 مُوروث من الأم ، أي أن جين الأم يكون غير نشط. عادةً ما يكون جين الأم مُثيلاً في المنطقة المُثيلة تفاضلياً (DMR)؛ ولكن عند نقص المثيلة، يُعبر عن الجين على كلا الأليلين. وبالتالي، من المرجح أن الأفراد ذوي مستويات المثيلة المنخفضة قد فقدوا جزءًا من تأثير البصمة الجينية. وقد لوحظت نتائج مماثلة في جيني Nr3c1 وPpara لدى نسل الفئران التي تغذت على نظام غذائي متساوي السعرات الحرارية وقليل البروتين قبل بدء الحمل. وهذا يشير إلى أن سوء التغذية كان سببًا للتغيرات فوق الجينية. ومن المثير للدهشة أنه لم تكن هناك علاقة بين مستويات المثيلة ووزن الولادة، مما يدل على أن وزن الولادة قد لا يكون مؤشرًا كافيًا لتحديد الحالة التغذوية أثناء الحمل. وقد أكدت هذه الدراسة أن التأثيرات فوق الجينية تختلف باختلاف توقيت التعرض، وأن المراحل المبكرة من نمو الثدييات فترات حاسمة لتكوين العلامات فوق الجينية. أولئك الذين تعرضوا في وقت مبكر من الحمل كان لديهم مستويات مثيلة منخفضة، بينما أولئك الذين تعرضوا في نهاية الحمل كانت لديهم مستويات مثيلة طبيعية نسبيًا. ^{[ 37 ]} وكان نسل الأمهات ذوات مستويات المثيلة المنخفضة أكثر عرضة للإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية. تُحدث التغيرات فوق الجينية التي تحدث أثناء تكوين الجنين ونموه المبكر تأثيرات فسيولوجية واستقلابية أكبر لأنها تنتقل عبر عدد أكبر من الانقسامات الخلوية. بعبارة أخرى، من المرجح أن تستمر التغيرات فوق الجينية التي تحدث مبكرًا في عدد أكبر من الخلايا. ^{[ 37 ]}

في دراسة أخرى، اكتشف الباحثون أن تقييد التغذية في الفترة المحيطة بالولادة، والذي يؤدي إلى تقييد نمو الجنين داخل الرحم (IUGR)، يُسهم في الإصابة بداء السكري من النوع الثاني (DM2). يُشير مصطلح IUGR إلى ضعف نمو الجنين داخل الرحم. في البنكرياس، تسبب IUGR في انخفاض التعبير عن مُحفِّز الجين المسؤول عن ترميز عامل نسخ أساسي لوظيفة وتطور خلايا بيتا البنكرياسية. تُعد خلايا بيتا البنكرياسية مسؤولة عن إنتاج الأنسولين؛ ويرتبط انخفاض نشاط خلايا بيتا بداء السكري من النوع الثاني في مرحلة البلوغ. في العضلات الهيكلية، تسبب IUGR في انخفاض التعبير عن جين Glut-4. يتحكم جين Glut-4 في إنتاج ناقل Glut-4، وهو ناقل حساس للأنسولين بشكل خاص. وبالتالي، عندما ترتفع مستويات الأنسولين، يتم جلب المزيد من نواقل Glut-4 إلى غشاء الخلية لزيادة امتصاص الجلوكوز داخلها. يحدث هذا التغيير نتيجة لتعديلات الهيستون في خلايا العضلات الهيكلية، مما يُقلل من فعالية نظام نقل الجلوكوز إلى العضلة. ونظرًا لأن ناقلات الجلوكوز الرئيسية لا تعمل بكامل طاقتها، فإن هؤلاء الأفراد أكثر عرضة للإصابة بمقاومة الأنسولين مع اتباع نظام غذائي غني بالطاقة في وقت لاحق من حياتهم، مما يساهم في الإصابة بداء السكري من النوع الثاني. ^{[ 38 ]}

تناولت دراسات أخرى التغيرات اللاجينية الناتجة عن اتباع نظام غذائي غني بالبروتين ومنخفض الكربوهيدرات أثناء الحمل. وقد تسبب هذا النظام الغذائي في تغيرات لاجينية ارتبطت بارتفاع ضغط الدم، وارتفاع مستويات الكورتيزول ، وزيادة استجابة محور الغدة النخامية-الوطائية-الكظرية (HPA) للإجهاد. وارتبط ازدياد مثيلة الحمض النووي في إنزيم 11β-هيدروكسيستيرويد ديهيدروجينيز من النوع الثاني (HSD2)، ومستقبلات الجلوكوكورتيكويد (GR) ، ومنطقة التحكم الجيني H19 (ICR) ارتباطًا إيجابيًا بالسمنة وضغط الدم في مرحلة البلوغ. تلعب الجلوكوكورتيكويدات دورًا حيويًا في نمو الأنسجة ونضجها، فضلًا عن تأثيرها على عملية الأيض. ويتم تنظيم وصول الجلوكوكورتيكويدات إلى مستقبلات الجلوكوكورتيكويد بواسطة إنزيمي HSD1 وHSD2. أما H19 فهو جين مطبوع لحمض نووي ريبوزي طويل مشفر (lncRNA) ، والذي له تأثيرات محددة على وزن الجسم وتكاثر الخلايا. لذا، فإن ارتفاع معدلات المثيلة في منطقة التحكم H19 ICR يثبط عملية النسخ ويمنع الحمض النووي الريبوزي غير المشفر الطويل (lncRNA) من تنظيم وزن الجسم. وقد لوحظ ارتفاع متوسط ​​المثيلة في جيني GR وHSD2 لدى الأمهات اللاتي أفدن بتناول كميات أكبر من اللحوم/الأسماك والخضراوات، وكميات أقل من الخبز/البطاطس في أواخر الحمل. مع ذلك، يتمثل أحد التحديات الشائعة في هذا النوع من الدراسات في أن العديد من التعديلات فوق الجينية لها أنماط مثيلة خاصة بالأنسجة وأنواع الخلايا. وبالتالي، فإن أنماط التعديلات فوق الجينية في الأنسجة التي يسهل الوصول إليها، مثل الدم المحيطي، قد لا تمثل الأنماط فوق الجينية للأنسجة المصابة بمرض معين. ^{[ 39 ]}

Strong evidence in rats supports the conclusion that neonatal estrogen exposure plays a role in the development of prostate cancer. Using a human fetal prostate xenograft model, researchers studied the effects of early exposure to estrogen with and without secondary estrogen and testosterone treatment. A xenograft model is a graft of tissue transplanted between organisms of different species. In this case, human tissue was transplanted into rats; therefore, there was no need to extrapolate from rodents to humans. Histopathological lesions, proliferation, and serum hormone levels were measured at various time-points after xenografting. At day 200, the xenograft that had been exposed to two treatments of estrogen showed the most severe changes. Additionally, researchers looked at key genes involved in prostatic glandular and stromal growth, cell-cycle progression, apoptosis, hormone receptors, and tumor suppressors using a custom PCR array. Analysis of DNA methylation showed methylation differences in CpG sites of the stromal compartment after estrogen treatment. These variations in methylation are likely a contributing cause to the changes in the cellular events in the KEGG prostate cancer pathway that inhibit apoptosis and increase cell cycle progression that contribute to the development of cancer.^[40]

In utero or neonatal exposure to bisphenol A (BPA), a chemical used in manufacturing polycarbonate plastic, is correlated with higher body weight, breast cancer, prostate cancer, and an altered reproductive function. In a mice model, the mice fed on a BPA diet were more likely to have a yellow coat corresponding to their lower methylation state in the promoter regions of the retrotransposon upstream of the Agouti gene. The Agouti gene is responsible for determining whether an animal's coat will be banded (agouti) or solid (non-agouti). However, supplementation with methyl donors like folic acid or phytoestrogen abolished the hypomethylating effect. This demonstrates that the epigenetic changes can be reversed through diet and supplementation.^[41]

تُظهر فراشة Plodia interpunctella ، وهي نوع من عثّات عائلة Pyralidae ، شائعة الوجود في مناطق تخزين الطعام، تأثيرات غذائية للأم والأب على نسلها. تؤثر التغيرات اللاجينية في نسل هذه الفراشات على إنتاج إنزيم فينول أوكسيداز، وهو إنزيم يُشارك في عملية التصبغ ويرتبط بمقاومة بعض مسببات الأمراض في العديد من أنواع اللافقاريات. في هذه الدراسة، وُضعت الفراشات الأم في بيئات غنية أو فقيرة بالغذاء خلال فترة تكاثرها. أنتجت الفراشات التي وُضعت في بيئات فقيرة بالغذاء نسلًا يحتوي على كمية أقل من إنزيم فينول أوكسيداز، وبالتالي كان جهازها المناعي أضعف، مقارنةً بالفراشات التي تكاثرت في بيئات غنية بالغذاء. يُعتقد أن هذا تكيفي لأن النسل ينمو في ظل وجود مؤشرات على ندرة الفرص الغذائية. تسمح هذه المؤشرات للفراشة بتوزيع الطاقة بشكل تفاضلي، مما يقلل الطاقة المخصصة للجهاز المناعي ويوجه المزيد من الطاقة نحو النمو والتكاثر لزيادة لياقتها وضمان استمرار الأجيال القادمة. قد يكون أحد تفسيرات هذا التأثير هو البصمة الجينية، أي التعبير عن جين أبوي واحد فقط دون الآخر، ولكن لا يزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث. ^{[ 42 ]}

للتأثيرات اللاجينية الغذائية التي تنتقل من الوالدين على المناعة أهمية أوسع نطاقًا على الكائنات البرية. فالتغيرات في المناعة لدى جميع أفراد المجموعة السكانية قد تجعلها أكثر عرضة للاضطرابات البيئية، مثل دخول مسببات الأمراض. ولذلك، يمكن لهذه التأثيرات اللاجينية العابرة للأجيال أن تؤثر على ديناميكيات المجموعات السكانية من خلال تقليل استقرار المجموعات التي تعيش في بيئات مختلفة عن بيئة الوالدين التي خضعت لها الأبناء لتعديلات لاجينية.

يؤثر توافر الغذاء أيضًا على الآليات فوق الجينية التي تحفز معدل النمو في سمكة السكليد الحاضنة للفم ، سيموكروميس بليوروسبيلوس . فعندما يكون توافر العناصر الغذائية مرتفعًا، تضع الإناث المتكاثرة عددًا كبيرًا من البيض الصغير، مقابل عدد أقل من البيض الأكبر حجمًا في البيئات الفقيرة بالعناصر الغذائية. غالبًا ما يرتبط حجم البيضة بحجم جسم يرقات السمكة عند الفقس: فاليرقات الأصغر حجمًا تفقس من بيض أصغر. في حالة السكليد، تنمو اليرقات الصغيرة بمعدل أسرع من نظيراتها التي تفقس من بيض أكبر. ويعود ذلك إلى زيادة التعبير عن مستقبل هرمون النمو (GHR). فزيادة مستويات نسخ جينات GHR تزيد من عدد المستقبلات المتاحة للارتباط بهرمون النمو (GH)، مما يؤدي إلى زيادة معدل النمو في الأسماك الصغيرة. الأسماك الأكبر حجمًا أقل عرضة للافتراس، لذلك من المفيد لها أن تنمو بسرعة في المراحل المبكرة من حياتها لضمان بقائها. لا تزال الآلية التي يتم من خلالها تنظيم نسخ جين مستقبل هرمون النمو غير معروفة، ولكن قد يعود ذلك إلى الهرمونات الموجودة في صفار البيض التي تنتجها الأم، أو ببساطة إلى كمية صفار البيض نفسها. وقد يؤدي هذا إلى مثيلة الحمض النووي أو تعديلات الهيستون التي تتحكم في مستويات نسخ الجينات. ^{[ 43 ]}

من الناحية البيئية، يُعدّ هذا مثالًا على استغلال الأم لبيئتها وتحديد أفضل طريقة لزيادة فرص بقاء صغارها، دون بذل جهد واعٍ في ذلك. تعتمد البيئة عمومًا على قدرة الكائن الحي على التنافس للحصول على العناصر الغذائية والتكاثر بنجاح. فإذا تمكنت الأم من جمع كمية وفيرة من الموارد، ستكون خصوبتها أعلى وستنتج صغارًا قادرة على النمو بسرعة لتجنب الافتراس. أما الأمهات اللاتي لا يستطعن ​​الحصول على ما يكفي من العناصر الغذائية، فسينتجن عددًا أقل من الصغار، لكن الصغار ستكون أكبر حجمًا على أمل أن يساعد حجمها الكبير في ضمان بقائها حتى بلوغها النضج الجنسي. وعلى عكس مثال العثة، فإن التأثيرات الأمومية التي تُقدّم لصغار أسماك البلطي لا تُهيئها للبيئة التي ستولد فيها؛ وذلك لأن أسماك البلطي التي تحتضن بيضها في فمها توفر رعاية أبوية لصغارها، مما يوفر بيئة مستقرة لنموّها. يمكن للذرية التي تتمتع بمعدل نمو أكبر أن تصبح مستقلة بشكل أسرع من نظيراتها بطيئة النمو، وبالتالي تقليل كمية الطاقة التي يبذلها الآباء خلال فترة رعاية الوالدين.

تحدث ظاهرة مشابهة لدى قنفذ البحر ، Strongylocentrotus droebachiensis . تضع إناث قنافذ البحر في البيئات الغنية بالمغذيات عددًا كبيرًا من البيض الصغير. تنمو الصغار الناتجة عن هذه البيوض الصغيرة بمعدل أسرع من نظيراتها الناتجة عن البيوض الكبيرة من الأمهات الفقيرة بالمغذيات. مرة أخرى، من المفيد ليرقات قنافذ البحر، المعروفة باسم البلانولا ، أن تنمو بسرعة لتقليل مدة طور اليرقة والتحول إلى طور اليافع لتقليل مخاطر الافتراس. تمتلك يرقات قنافذ البحر القدرة على التطور إلى أحد نمطين ظاهريين، بناءً على تغذية الأم واليرقة. اليرقات التي تنمو بمعدل سريع نتيجة التغذية العالية، قادرة على تكريس المزيد من طاقتها للتطور إلى النمط الظاهري اليافع. أما اليرقات التي تنمو بمعدل أبطأ مع التغذية المنخفضة، فتكرس المزيد من طاقتها لتنمية زوائد شوكية لحماية نفسها من المفترسات في محاولة لزيادة فرص بقائها على قيد الحياة حتى طور اليافع. يعتمد تحديد هذه الأنماط الظاهرية على تغذية الأم واليافع. لا تزال الآليات فوق الجينية الكامنة وراء هذه التغيرات الظاهرية غير معروفة، ولكن يُعتقد أنه قد يكون هناك حدٌّ غذائيٌّ يُحفِّز تغيرات فوق جينية تؤثر على النمو، وفي نهاية المطاف، على النمط الظاهري لليرقات. ^{[ 44 ]}