متعدد الجينات

الجين المتعدد هو عضو في مجموعة من الجينات غير المتفاعلة التي تتفاعل بشكل تراكمي للتأثير على صفة ظاهرية ، مما يساهم في الوراثة متعددة الجينات ( الوراثة متعددة الجينات ، الوراثة الكمية ^{[ 1 ]} )، وهو نوع من الوراثة غير المندلية ، على عكس الوراثة أحادية الجين، التي تُمثل المفهوم الأساسي للوراثة المندلية . يُستخدم مصطلح "أحادي الزيجوت" عادةً للإشارة إلى جين افتراضي، حيث يصعب في كثير من الأحيان تمييز تأثير جين مُحدد عن تأثيرات الجينات الأخرى والبيئة على نمط ظاهري مُعين. ومع ذلك، فإن التطورات في المنهجية الإحصائية وتقنيات التسلسل عالية الإنتاجية تُتيح للباحثين تحديد الجينات المرشحة لهذه الصفة. في حال تحديد مثل هذا الجين، يُشار إليه باسم موضع الصفة الكمية (QTL). وتكون هذه الجينات عادةً متعددة التأثيرات أيضًا. ويُعتقد أن الجينات التي تُساهم في الإصابة بداء السكري من النوع الثاني هي في الغالب جينات متعددة. ^{[ 2 ]} في يوليو 2016، أفاد العلماء بتحديد مجموعة من 355 جينًا من السلف المشترك العالمي الأخير (LUCA) لجميع الكائنات الحية التي تعيش على الأرض. ^{[ 3 ]}

الصفات ذات الحتمية متعددة الجينات تُقابل الصفات الكمية الكلاسيكية ، على عكس الصفات النوعية ذات الحتمية أحادية الجين أو قليلة الجينات. بمعنى آخر، بدلاً من خيارين فقط، مثل وجود النمش أو عدمه، توجد اختلافات عديدة، مثل لون البشرة أو الشعر أو حتى العينين.

الموضع متعدد الجينات هو أي موضع فردي مُدرج ضمن نظام الجينات المسؤولة عن المكون الوراثي للتغير في صفة كمية (متعددة الجينات). تُساهم الاستبدالات الأليلية في التباين في صفة كمية مُحددة. قد يكون الموضع متعدد الجينات موضعًا وراثيًا واحدًا أو مُركبًا بالمعنى التقليدي، أي إما جينًا واحدًا أو مجموعة جينات مُرتبطة وظيفيًا بشكل وثيق. ^{[ 4 ]}

بالمعنى الحديث، يُطلق على نمط وراثة الأنماط متعددة الجينات اسم الوراثة متعددة الجينات ، ويمكن تلخيص خصائصها الرئيسية على النحو التالي:

1. تخضع معظم الصفات المترية والعددية لسيطرة عدد من المواقع الجينية.
2. يتمثل النمط الرئيسي لتفاعل الجينات غير الأليلية في سلسلة الجينات المقابلة في إضافة مساهمات أليلية صغيرة محددة بشكل رئيسي.
3. عادة ما تكون تأثيرات استبدال الأليلات في كل من الجينات المنفصلة صغيرة نسبيًا وقابلة للتبادل، مما ينتج عنه إمكانية ظهور نمط ظاهري متطابق بواسطة مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأنماط الجينية.
4. يخضع التعبير الظاهري للصفات متعددة الجينات لتعديل كبير بفعل التأثير البيئي.
5. تُظهر الصفات متعددة الجينات توزيعًا متصلًا بدلًا من التوزيع المتقطع.
6. تحتوي أنظمة الوراثة متعددة الجينات المتوازنة في مجتمع ما على قدر كبير من التباين الجيني المحتمل في حالة التغاير الزيجوتي، والذي يتحرر تدريجيًا من خلال إعادة التركيب الجيني بين الجينات المتعددة المرتبطة. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

يحدث التوارث متعدد الجينات عندما تتحكم جينات متعددة في صفة واحدة . غالبًا ما تكون هذه الجينات كثيرة العدد ولكن تأثيرها محدود. ^{[ 9 ]} من أمثلة التوارث متعدد الجينات لدى الإنسان: الطول، ولون البشرة، ولون العينين، والوزن. توجد الجينات المتعددة أيضًا في كائنات حية أخرى. على سبيل المثال، تُظهر ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا ) تعدد الجينات في صفات مثل شكل الجناح، ^{[ 10 ]} وعدد الشعيرات ^{، [ 11 ]} وغيرها الكثير.

يتبع تردد الأنماط الظاهرية لهذه الصفات عمومًا نمط توزيع طبيعي مستمر. وينتج هذا عن تعدد التراكيب الأليلية الممكنة. عند تمثيل القيم بيانيًا، نحصل على منحنى "طبيعي" على شكل جرس . يمثل نمط التوزيع النمط الظاهري الأمثل، أو الأكثر ملاءمة. كلما زاد عدد الجينات المشاركة، أصبح المنحنى المُقدَّر أكثر سلاسة، وهو ما يُستنتج من نظرية النهاية المركزية . وهذا يعني أن الصفات، مثل الطول، التي تتميز بدرجة عالية من التوريث وتوزيع طبيعي، هي بالضرورة متعددة الجينات. بعبارة أخرى، حقيقة أن طول الإنسان يتبع منحنى جرس سلسًا تعني أنه لا يمكن أن يكون هناك جين واحد (أو حتى مجموعة صغيرة من الجينات) يتحكم في الطول في الظروف العادية. مع ذلك، في هذا النموذج، يجب أن تُشفِّر جميع الجينات أليلات ذات تأثيرات تراكمية. غالبًا ما يكون هذا الافتراض غير واقعي، حيث تُظهر العديد من الجينات تأثيرات التفاعل الجيني (Epistasis) التي قد يكون لها تأثيرات غير متوقعة على توزيع النتائج، خاصةً عند النظر إلى التوزيع على نطاق دقيق. ^{[ 12 ]}

تقليديًا، يتطلب رسم خرائط الجينات المتعددة استخدام أدوات إحصائية تساعد في قياس تأثيرات هذه الجينات المتعددة، بالإضافة إلى تحديد الجينات الفردية بدقة. ومن هذه الأدوات رسم خرائط المواقع الكمية للصفات (QTL) . يعتمد رسم خرائط المواقع الكمية للصفات على ظاهرة تُعرف باسم عدم التوازن الارتباطي ، وذلك بمقارنة جينات العلامات المعروفة مع الأنماط الظاهرية المرتبطة بها. غالبًا ما يجد الباحثون منطقة واسعة من الحمض النووي، تُسمى الموضع الجيني ، تُفسر جزءًا كبيرًا من التباين الملحوظ في الصفة المقاسة. عادةً ما يحتوي هذا الموضع الجيني على عدد كبير من الجينات المسؤولة عن هذه الصفة. وقد وُصف شكل جديد من المواقع الكمية للصفات باسم مواقع التعبير الجيني الكمية (eQTL). تُنظم مواقع التعبير الجيني الكمية كمية الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) المُعبر عنه، والذي بدوره يُنظم كمية البروتين داخل الكائن الحي. ^{[ 13 ]}

من بين اهتمامات علماء الوراثة الإحصائية الذين يستخدمون رسم خرائط المواقع الكمية للصفات (QTL) تحديد مدى تعقيد البنية الوراثية الكامنة وراء صفة ظاهرية. على سبيل المثال، قد يرغبون في معرفة ما إذا كان النمط الظاهري يتشكل بفعل العديد من المواقع الجينية المستقلة، أو بفعل عدد قليل من المواقع، وما إذا كانت هذه المواقع تتفاعل فيما بينها. وهذا بدوره يوفر معلومات حول كيفية تطور النمط الظاهري.

• (دي) تعدد الجينات