الطفرة وإعادة التركيب

تُدخل الطفرة متغيرات جديدة إلى التسلسل، بينما تُعيد عملية إعادة التركيب ترتيب المتغيرات الموجودة، وهما معًا يولّدان التباين الجيني الذي يعتمد عليه الوراثة والتطور.

Definition

الطفرة هي تغيير وراثي في التسلسل النوكليوتيدي للحمض النووي (DNA)، وإعادة التركيب هي تبادل أو إعادة ترتيب لقطع الحمض النووي بين الجزيئات، وكلاهما يغير المعلومات الوراثية التي تنتقل إلى الأجيال اللاحقة.

Scope

يغطي هذا الموضوع فئات الطفرات، بما في ذلك الاستبدالات النقطية، والإدخالات والحذف، وتغيرات إطار القراءة، وإعادة الترتيبات الكروموسومية، والتمييز بين الطفرات التلقائية والمُستحثة، والمطفرات واختبار أميس، والطبيعة العشوائية للطفرة كما أظهرها تحليل التقلبات، وإعادة التركيب المتماثل كآلية لتبادل وإصلاح الحمض النووي. ويتناول أصل وتبادل المتغيرات التسلسلية؛ أما أنماط وراثتها وتواترها في المجموعات السكانية فتُغطى في مواضع أخرى.

Core questions

• ما هي الفئات الرئيسية للطفرات وكيف تؤثر على ناتج الجين؟
• كيف تختلف الطفرات التلقائية والمُستحثة في المنشأ والمعدل؟
• كيف أظهر تحليل التقلبات أن الطفرات تنشأ عشوائيًا وليس استجابةً للانتقاء؟
• كيف تُبادل عملية إعادة التركيب المتماثل المواد الوراثية وتُصلح الكسور؟

Key concepts

• الطفرات النقطية: طفرة مغلوطة (missense)، طفرة لا معنى لها (nonsense)، طفرة صامتة (silent)
• الإدخالات، الحذف، وتغيرات إطار القراءة
• الطفرة التلقائية مقابل الطفرة المُستحثة والمطفرات
• اختبار التقلبات للوريا-ديلبروك
• إعادة التركيب المتماثل والعبور

Mechanisms

تنشأ الطفرات من أخطاء التضاعف، والتغيرات الكيميائية التلقائية مثل إزالة الأمين (deamination)، والتلف الناتج عن الإشعاع أو المطفرات الكيميائية؛ وتتم عملية إعادة التركيب من خلال محاذاة التسلسلات المتماثلة، وتبادل الخيوط، وحل الجزيئات المشتركة الناتجة، وهي عملية تعمل أيضًا على إصلاح كسور الشريط المزدوج.

Clinical relevance

تكمن الطفرة وراء الأمراض الوراثية والتغيرات الجسدية التي تؤدي إلى السرطان، ويوفر اختبار المطفرات معلومات لتقييم المخاطر الكيميائية والإشعاعية، ويُستغل إعادة التركيب في استهداف الجينات وتحرير الجينوم القائم على تقنية كريسبر (CRISPR) من خلال الإصلاح الموجه بالتماثل.

History

أظهر مولر (Muller) في عام 1927 أن الأشعة السينية تُحدث طفرات، وأظهر اختبار التقلبات للوريا وديلبروك (Luria and Delbrück) عام 1943 أن الطفرات البكتيرية تنشأ تلقائيًا وبشكل مستقل عن الانتقاء، وكشف اكتشاف ماكلينتوك (McClintock) للعناصر القابلة للنقل أن الجينومات يمكن أن تعيد ترتيب نفسها.

Key figures

• Hermann Muller
• Salvador Luria
• Max Delbrück
• Barbara McClintock

Seminal works

• lutherbach1943

Frequently asked questions

ما الفرق بين الطفرة المغلوطة (missense) والطفرة اللا معنى لها (nonsense)؟

تغير الطفرة المغلوطة كودونًا بحيث يحدد حمضًا أمينيًا مختلفًا، بينما تحول الطفرة اللا معنى لها كودونًا إلى إشارة توقف، مما يؤدي إلى بتر البروتين قبل الأوان.

هل الطفرات ضارة دائمًا؟

لا. العديد من الطفرات محايدة وليس لها تأثير يمكن اكتشافه، وبعضها ضار، وقليل منها مفيد؛ وهذا التباين، بما في ذلك التغيير المفيد النادر، هو الذي يوفر المادة الخام للتطور.