السلالة (علم الأحياء)

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

في علم الأحياء ، السلالة هي متغير جيني، أو نمط فرعي، أو مزرعة ضمن نوع بيولوجي . غالبًا ما يُنظر إلى السلالات على أنها مفاهيم اصطناعية بطبيعتها، تتميز بهدف محدد للعزل الجيني. [ 1 ] ويتضح هذا جليًا في علم الأحياء الدقيقة ، حيث تُستخلص السلالات من مستعمرة خلية واحدة ، وتُعزل عادةً بالقيود الفيزيائية لطبق بتري . كما يُشار إلى السلالات بشكل شائع في علم الفيروسات ، وعلم النبات ، وعند استخدام القوارض في الدراسات التجريبية .

بدائيات النوى

تتميز بدائيات النوى ( البكتيريا والعتائق ) بنمط وراثي رأسي، باستثناء حالات نقل الجينات الأفقي. يعتمد مفهوم السلالة تقليديًا على نسب مزارع الخلايا: يُعرّف قانون بدائيات النوى السلالة بأنها مجموعة "النسل الناتج عن عزلة واحدة في مزرعة نقية". وبناءً على ذلك، يُتوقع أن يكون لدى بدائيات النوى في السلالة نفسها اختلافات ظاهرية وجينية ضئيلة. (وقد ظهرت بعض التعقيدات في حالة فقدان سجلات أنساب المزارع). [ 2 ] يمكن تحديد السلالة من خلال اسم يُطلقه أحد المؤلفين (مثل "B6" أو "natto")، أو من خلال اختصار مجموعة المزارع متبوعًا برقم (مثل ATCC 23308).

ينطبق ما سبق تمامًا على السلالات الاصطناعية، التي غالبًا ما تُصنع في المختبرات عبر الطفرات متبوعةً بالانتقاء، أو من خلال التعديل الجيني المباشر. في مجال التقنية الحيوية، صُممت سلالات ميكروبية لإنشاء مسارات أيضية مناسبة لمعالجة تطبيقات متنوعة. [ 3 ] تاريخيًا، كُرِّس جهد كبير من أبحاث الأيض لمجال إنتاج الوقود الحيوي. [ 4 ] تُعد الإشريكية القولونية أكثر الأنواع شيوعًا في هندسة السلالات بدائية النواة. وقد نجح العلماء في إنشاء جينومات دنيا قابلة للحياة يمكن من خلالها تطوير سلالات جديدة. [ 5 ] توفر هذه السلالات الدنيا ضمانًا شبه مؤكد بأن التجارب على الجينات خارج الإطار الأدنى لن تتأثر بالمسارات غير الأساسية. تُستخدم عادةً سلالات مُحسَّنة من الإشريكية القولونية لهذا التطبيق. كما تُستخدم الإشريكية القولونية غالبًا كمنصة للتعبير عن البروتينات البسيطة. هذه السلالات، مثل BL21، مُعدَّلة وراثيًا لتقليل نشاط البروتياز، مما يُتيح إمكانية إنتاج البروتين بكفاءة عالية على نطاق صناعي . [ 6 ]

سلالة طبيعية

تم توسيع مفهوم السلالة ليشمل التجمعات الطبيعية غير المستزرعة، مثل تلك التي تم تحديدها بواسطة علم الجينوم البيئي . [ 7 ] ومع ذلك، يكشف هذا النوع من الاستخدام عن مشكلة في التعريف التقليدي للسلالة: فعندما تُنقل بكتيريا من بيئة برية إلى مزرعة، فإنها غالبًا ما تُظهر تغيرات ظاهرية نتيجة للتكيف، ومع ذلك لا تُعتبر النسخ البرية والمختبرية عادةً سلالات منفصلة. [ 2 ]

لحل مشكلة فقدان السجلات وتغير النمط الظاهري الطبيعي/المختبري، تم اقتراح تعريف موضوعي للسلالة، مستقل عن السجلات ومستند فقط إلى الجينوم. وجد رودريغيز وآخرون (2024) أن متوسط ​​تطابق النيوكليوتيدات (ANI) بين أزواج جينومات الميكروبات يُظهر فجوة طبيعية عند 99.2%–99.8%، بالإضافة إلى الفجوة المعروفة سابقًا على مستوى الأنواع عند 95%. كما وجدوا أن استخدام عتبات ANI البالغة 99.5% أو 99.8% يُنتج تصنيفات "سلالات" تتوافق بشكل جيد مع التصنيفات التاريخية. [ 2 ]

الفطريات

تخضع الفطريات والنباتات على حد سواء لقانون علم النبات . ونتيجة لذلك، لا يحمل مصطلح "سلالة" أي معنى تصنيفي رسمي. في الاستخدام الشائع، يُشابه مفهوم "السلالة" مفهومها في بدائيات النوى (سلالات معزولة من سلالة واحدة في مزرعة نقية). كما أن ممارسة التسمية تُشابه أيضاً ممارسة التسمية في بدائيات النوى (مثلاً: "PC-3-7" = "NRRL 15500").

تُعد سلالات الخمائر أكثر المواضيع شيوعًا للتعديل الجيني حقيقيات النوى، وخاصة فيما يتعلق بالتخمير الصناعي . [ 8 ]

علم الفيروسات

باستثناء أحداث إعادة التركيب، تتبع الفيروسات نمطًا وراثيًا رأسيًا، مما يُفسر بوضوح استعارة مفهوم السلالة من علم الأحياء الدقيقة. ومع ذلك، فقد حدث تباين كبير منذ ذلك الحين: إذ قيل إنه "لا يوجد تعريف مُتفق عليه عالميًا لمصطلحات "السلالة" و" المتغير " و"العزلة" في مجتمع علم الفيروسات، ومعظم علماء الفيروسات ببساطة ينسخون استخدام المصطلحات من الآخرين". [ 9 ]

تصنيفات معينة

بعض المجموعات الخاصة من الفيروسات لها تعريف واضح لـ "السلالة".

عائلة الفيروسات الخيطية

يُعرّف نظام التسمية الموحد لعامي 2012-2013 الخاص بفيروسات الفيلوفيريداي المصطلحات على النحو التالي:

  • تنتمي سلالات الفيروسات إلى النوع نفسه. وتتميز عن بعضها البعض بخصائص ظاهرية فريدة تظل ثابتة في الظروف الطبيعية. [ 9 ] تُستحدث سلالة مخبرية (سلالة مختبرية) عندما تصبح سلالة، كانت في الأصل غير قادرة على إحداث المرض في حيوان ما، قادرة على ذلك من خلال التمرير المتكرر. [ 10 ]
  • تنتمي المتغيرات أو الطفرات (الجينية) إلى السلالة نفسها. وتشمل عزلة واحدة أو أكثر ذات اختلاف "طفيف" في الجينوم أو الأعراض أو طريقة الانتقال عن السلالة المرجعية (النمط). [ 9 ] يُشتق المتغير المختبري من طفرة عن طريق التمرير المتسلسل. ويجب أن يحتوي على طفرات مقارنةً بالسلف، ولكن يجب ألا يتجاوز اختلافه الجيني 10%. [ 10 ]
  • العزلة هي ببساطة عينة من فيروس معين. وقد تكون قد زُرعت في المختبر أو لا. [ 9 ] أما العزلة المختبرية فهي عينة من سلالة مختبرية أو متغير مختبري. [ 10 ]

يمكن الإشارة إلى عزلة فيروسات الفيلوفيريداي بثلاث طرق:

  • الاسم الكامل للفيروس ، السلالة / اسم المضيف المعزول / بلد أخذ العينة / سنة أخذ العينة / تسمية المتغير الجيني - تسمية العزلة . مثال: "فيروس إيبولا/H. sapiens-tc/COD/1995/Kikwit-9510621".
  • اختصار اسم الفيروس: السلالة / العزلة - اسم المضيف - اللاحقة / بلد أخذ العينة / سنة أخذ العينة / تسمية المتغير الجيني - تسمية العزلة . مثال: "EBOV/Hsap/COD/95/Kik-9510621".
  • اختصار، اختصار الفيروس [/ تسمية المتغير الجيني [- تسمية العزلة ]]. أمثلة: "EBOV/Kik-9510621"، "EBOV/Kik"، "EBOV".

فيروسات أورثوميكسوفيريداي

تعتمد فيروسات الإنفلونزا ( Orthomyxoviridae ) نظام تسمية قياسيًا للسلالات من قِبل منظمة الصحة العالمية. مثال على ذلك: "A/chicken/Nakorn-Patom/Thailand/CU-K2/04(H5N1)". انظر الإنفلونزا §  تسمية فيروس الإنفلونزا . [ 11 ]

لا يُعرّف تصنيف منظمة الصحة العالمية مصطلح " سلالة ". في جميع أنحاء الوثيقة، يحمل المصطلح معنى مشابهاً لـ "عزلة".

تركيبات فيروسية اصطناعية

قام العلماء بتعديل عزلات الفيروسات لدراسة سلوكها، كما هو الحال مع فيروس إنفلونزا H5N1 . ورغم أن تمويل هذا النوع من الأبحاث أثار جدلاً في بعض الأحيان بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة، مما أدى إلى توقف مؤقت، إلا أنه استؤنف لاحقاً. [ 12 ] [ 13 ]

يُصنع لقاح الإنفلونزا الحي المضعف عن طريق استبدال جينات المستضد السطحي (HA، NA) لعزلة إنفلونزا بشرية بعزلة إنفلونزا غير بشرية تتكاثر بشكل ضعيف في درجة حرارة جسم الإنسان. ويظل الفيروس الناتج يتكاثر بشكل ضعيف في البشر مثل الفيروس الأصلي غير البشري. ومع ذلك، فإن المستضد السطحي الذي يحمله يُعرّف جهاز المناعة لدى المتلقي بعزلة الإنفلونزا البشرية المقابلة. [ 14 ]

النباتات

لا يحظى هذا المصطلح بمكانة تصنيفية رسمية في علم النبات؛ إذ يشير إلى السلالات الناتجة عن سلف مشترك والتي تشترك في سمة مورفولوجية أو فيزيولوجية موحدة. [ 15 ] السلالة هي مجموعة محددة من النسل إما المنحدر من نبات معدل (منتج بالتهجين التقليدي أو بالوسائل البيوتكنولوجية)، أو الناتج عن طفرة جينية.

على سبيل المثال، تُصنع بعض سلالات الأرز بإدخال مادة وراثية جديدة في نبات الأرز، [ 16 ] وتُعتبر جميع ذرية نبات الأرز المُعدّل وراثيًا سلالةً ذات معلومات وراثية فريدة تُورّث للأجيال اللاحقة؛ ويشمل تصنيف السلالة، الذي يكون عادةً رقمًا أو اسمًا رسميًا، جميع النباتات المنحدرة من النبات المُعدّل أصلاً. ويمكن تهجين نباتات الأرز في السلالة مع سلالات أو أصناف أخرى من الأرز ، وإذا تم إنتاج نباتات مرغوبة، تُهجّن هذه النباتات بشكل أكبر لتثبيت الصفات المرغوبة؛ وتُمنح النباتات المُثبّتة التي يمكن إكثارها وتُصبح مطابقةً للنبات الأم اسم صنف وتُطرح في الإنتاج ليستخدمها المزارعون.

القوارض

كان فأر ويستار أول سلالة نموذجية من الفئران تم تطويرها

سلالة الفئران أو الجرذان المخبرية هي مجموعة من الحيوانات المتجانسة وراثيًا . تُستخدم السلالات في التجارب المخبرية. يمكن أن تكون سلالات الفئران ناتجة عن التزاوج الداخلي ، أو الطفرات الجينية ، أو التعديل الوراثي ، بينما تكون سلالات الجرذان عادةً ناتجة عن التزاوج الداخلي . يُعتبر أي تجمع من القوارض المتزاوجة داخليًا متطابقًا وراثيًا بعد 20 جيلًا من التزاوج بين الأشقاء. تم تطوير العديد من سلالات القوارض لنماذج أمراض متنوعة، كما تُستخدم أيضًا بشكل متكرر لاختبار سمية الأدوية. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

الحشرات

كانت ذبابة الفاكهة الشائعة ( دروسوفيلا ميلانوغاستر ) من أوائل الكائنات الحية المستخدمة في التحليل الجيني ، وتتميز بجينوم بسيط ، وهي مفهومة جيدًا. وقد ظلت نموذجًا حيويًا شائعًا لأسباب أخرى عديدة، منها سهولة تربيتها والحفاظ عليها، وسرعة تكاثرها وكثرته. وقد طُوّرت سلالات محددة مختلفة منها، بما في ذلك سلالة غير قادرة على الطيران ذات أجنحة قصيرة (تُستخدم أيضًا في تجارة الحيوانات الأليفة كغذاء حي للزواحف والبرمائيات الصغيرة).

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ديجكشورن، ل.؛ أورسينغ، ب.م.؛ أورسينغ، ج.ب. (2000). "السلالة، والاستنساخ، والنوع: تعليقات على ثلاثة مفاهيم أساسية في علم البكتيريا" . مجلة علم الأحياء الدقيقة الطبية . 49 (5): 397-401 . doi : 10.1099/0022-1317-49-5-397 . PMID 10798550 . 
  2. 1 2 3 رودريجيز آر، لويس م.؛ كونراد، روث E.؛ فيفير، توميو؛ فيستل، دوريان ج.؛ ليندنر، بليك G.؛ فنتر، ستيفانوس N .؛ أوريلانا، لويس هـ؛ أمان، رودولف. روسيلو مورا، رامون؛ كونستانتينيديس، كونستانتينوس ت. (16 يناير 2024). "فجوة ANI داخل الأنواع البكتيرية تعمل على تطوير تعريفات الوحدات داخل الأنواع" . مبيو . 15 (1) e02696-23. دوى : 10.1128/mbio.02696-23 . بمك 10790751 . بميد 38085031 .  
  3. ↑ لي، سانغ يوب (16 نوفمبر 2012). "التغيرات الأيضية والبيولوجيا التركيبية في تطوير السلالات" . مجلة ACS للبيولوجيا التركيبية . 1 (11): 491-492 . doi : 10.1021/sb300109d . PMID 23656224 . 
  4. ↑ ليو، تيانغانغ؛ خوسلا، تشايتان (2010-11-03). "التعديل الوراثي لبكتيريا الإشريكية القولونية لإنتاج الوقود الحيوي". المراجعة السنوية لعلم الوراثة . 44 (1): 53-69 . doi : 10.1146/annurev-genet-102209-163440 . ISSN 0066-4197 . PMID 20822440 .  
  5. ↑ سونغ، بونغ هيون؛ تشوي، دونغهوي؛ كيم، سون تشانغ؛ تشو، بيونغ كوان (30 نوفمبر 2016). "بناء جينوم مصغر كقاعدة للبيولوجيا التركيبية" . مقالات في الكيمياء الحيوية . 60 (4): 337-346 . doi : 10.1042/ebc20160024 . ISSN 0071-1365 . PMID 27903821 .  
  6. ↑ جيونغ، هـ؛ كيم، هـ ج؛ لي، س ج (19 مارس 2015). " التسلسل الجينومي الكامل لسلالة الإشريكية القولونية BL21" . إعلانات الجينوم . 3 (2) e00134-15. doi : 10.1128/genomeA.00134-15 . PMC 4395058. PMID 25792055 .  
  7. ↑ ماركس، فيفيان (28 أبريل 2016). "علم الأحياء الدقيقة: الطريق إلى تحديد السلالات" . مجلة نيتشر ميثودز . 13 (5): 401-404 . doi : 10.1038/nmeth.3837 . PMID 27123815 . 
  8. ^ ستينسيلز، يناير؛ سنوك، تيم؛ ميرزمان، استير؛ نيكولينو، مارتينا بيكا؛ فورديكرز، كارين؛ فيرستريبين ، كيفن ج. (01/09/2014). "تحسين سلالات الخميرة الصناعية: استغلال التنوع الطبيعي والاصطناعي" . مراجعات علم الأحياء الدقيقة FEMS . 38 (5): 947– 995. بيب كود : 2014FEMMR..38..947S . دوى : 10.1111 / 1574-6976.12073 . ردمك 0168-6445 . بمك 4293462 . بميد 24724938 .   
  9. 1 2 3 4 كون، ينس هـ؛ باو، ييمينغ؛ بافاري، سينا؛ بيكر، ستيفان. برادفوت، ستيفن. بريستر، ج. رودني؛ بوكريف، ألكسندر أ؛ شاندران، كارتيك. ديفي، روبرت أ. دولنيك، أولغا؛ صبغ جون م. إنترلاين، سفين؛ هينسلي، ليزا E.؛ هونكو، آنا ن.؛ جارلينج، بيتر ب. جونسون، كارل م.؛ الأماكن القريبة : ليروي، اريك م. ليفر، مارك س. موهلبرغر، إلكه؛ نيتيسوف، سيرجي V.؛ أولينجر، جين G.؛ بالاسيوس، غوستافو؛ باترسون، جان L.؛ باويسكا، يانوش T .؛ بيت، لويز؛ رادوشيتسكي، شيلي ر. سافير، إيريكا أولمان؛ سميثر، صوفي J.؛ سوانبويل، روبرت؛ تاونر، جوناثان س.؛ فان دير غروين، غيدو؛ فولتشكوف، فيكتور إي.؛ وال-جنسن، فيكتوريا؛ وارين، ترافيس ك.؛ وايدمان، مانفريد؛ نيكول، ستيوارت ت. (2012). "تسمية الفيروسات دون مستوى النوع: تسمية موحدة للمتغيرات الطبيعية للفيروسات المصنفة ضمن عائلة الفيروسات الخيطية" . مجلة أرشيف علم الفيروسات . 158 (1): 301-311 . doi : 10.1007/s00705-012-1454-0 . ISSN 0304-8608 . PMC 3535543. PMID 23001720 .   
  10. 1 2 3 كون، ج.ه. باو، ص. بافاري ، س . بيكر، س؛ برادفوت، س؛ بريستر، جي آر؛ بوكريف، أأ؛ كاي، واي؛ شاندران، ك. ديفي، را؛ دولنيك، أو؛ صبغ، جم؛ إنترلاين، إس؛ جونزاليس، جي بي؛ فورمينتي، ف. فرايبرغ، AN؛ هينسلي، جنيه؛ هونكو، آن؛ إجناتييف، المدير العام؛ جارلينج، بي بي؛ جونسون، كم. كلينك، HD؛ كوبينجر، ج؛ لاكمير، إم جي؛ ليروي، م. رافعة، مرض التصلب العصبي المتعدد. الغرف العلوية، ليرة لبنانية؛ موهلبرجر، إي؛ نيتيسوف، SV. أولينجر، جي جي؛ بالاسيوس، ج. باترسون، JL. باويسكا، جي تي؛ بيت ، إل. رادوشيتسكي، ريال . ريابشيكوفا، EI؛ سافير، إي أو؛ شيستوبالوف، إيه إم؛ سميثر، إس جيه؛ سوليفان، إن جيه؛ سوانيبويل، آر؛ تاكادا، إيه؛ تاونر، جيه إس؛ فان دير غروين، جي؛ فولتشكوف، في إي؛ وال-جنسن، في؛ وارين، تي كيه؛ وارفيلد، كيه إل؛ وايدمان، إم؛ نيكول، إس تي (يونيو 2013). "تسمية الفيروسات دون مستوى النوع: تسمية موحدة لسلالات ومتغيرات الفيروسات المتكيفة مع حيوانات المختبر والمصنفة ضمن عائلة الفيروسات الخيطية" . أرشيف علم الفيروسات . 158 (6): 1425-1432 . doi : 10.1007/ s00705-012-1594-2 . PMC 3669655. PMID 23358612 .  
  11. ↑ « مراجعة نظام تسمية فيروسات الإنفلونزا: مذكرة من منظمة الصحة العالمية» . نشرة منظمة الصحة العالمية . 58 (4): 585-591 . 1980. PMC 2395936. PMID 6969132. تمت صياغة هذه المذكرة من قبل الموقعين المذكورين في الصفحة 590 بمناسبة اجتماع عُقد في جنيف في فبراير 1980.  
  12. ↑ بتلر، ديكلان (2012). "العلماء يدعون إلى تعليق أبحاث الإنفلونزا المتحولة لمدة 60 يومًا". مجلة نيتشر . doi : 10.1038/nature.2012.9873 . S2CID 84203734 . 
  13. ↑ "إنفلونزا متحورة" . تقرير خاص من مجلة نيتشر نيوز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2019 .
  14. ↑ لجنة استشارية تابعة لإدارة الغذاء والدواء الأمريكية بشأن اللقاحات والمنتجات البيولوجية ذات الصلة (أبريل 2007). "وثيقة إحاطة حول لقاح الإنفلونزا الحي المضعف FluMist" (ملف PDF) . إدارة الغذاء والدواء الأمريكية . مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 26 يناير 2018.
  15. ↑ آشر، جورج (1996)، قاموس وردزورث لعلم النبات ، وير، هيرتفوردشاير: مرجع وردزورث، ص 361، ISBN  978-1-85326-374-3
  16. ↑ ماو الثاني، توماس هـ. (18 فبراير 2008). "علماء الوراثة يصنعون سلالات الأرز الهجينة - لوس أنجلوس تايمز" . لوس أنجلوس تايمز .
  17. ↑ أندرسون، مارك س.؛ بلوستون، جيفري أ. (29-11-2004). "فأر نود: نموذج لاضطراب المناعة". المراجعة السنوية لعلم المناعة . 23 (1): 447-485 . doi : 10.1146/annurev.immunol.23.021704.115643 . ISSN 0732-0582 . PMID 15771578 .  
  18. ↑ تشيون، دونغ جو؛ أورسوليتش، ساندرا (24 يناير 2011). "نماذج الفئران المصابة بالسرطان". المراجعة السنوية لعلم الأمراض: آليات المرض . 6 (1): 95-119 . doi : 10.1146/annurev.pathol.3.121806.154244 . ISSN 1553-4006 . PMID 20936938 .  
  19. ↑ يانغ، غوانغ؛ تشاو، ليفين؛ ليو، بينغ؛ شان، يوجيا؛ لي، يانغ؛ تشو، هويمين؛ جيا، لي (2018). "يساهم الدعم الغذائي في التعافي في نموذج فأر مصاب بفقر الدم اللاتنسجي عن طريق تعزيز وظيفة الميتوكوندريا". التغذية . 46 : 67-77 . doi : 10.1016/j.nut.2017.09.002 . PMID 29290359 .