در دنیای علم، گاهی اخباری منتشر میشود که مرزهای آنچه ممکن میپنداشتیم را جابجا میکند. پژوهش اخیر دانشمندان آکادمی علوم چین یکی از همین موارد است؛ آنها موفق به خلق موشهایی سالم شدهاند که اطلاعات ژنتیکی خود را به جای یک پدر و یک مادر، از دو پدر دریافت کردهاند. این دستاورد شگفتانگیز که با استفاده از فناوری پیشرفته ویرایش ژن کریسپر (CRISPR-Cas9) ممکن شده، نه تنها درک ما از قوانین بنیادین تولیدمثل در پستانداران را به چالش میکشد، بلکه درهای جدیدی را به روی آینده پزشکی و حفاظت از گونهها باز میکند.
چالش بزرگ: چرا تولیدمثل در پستانداران به دو جنس مخالف نیاز دارد؟
برای درک اهمیت این پژوهش، ابتدا باید به یک اصل بیولوژیکی کلیدی به نام “نقشگذاری ژنومی” (Genomic Imprinting) بپردازیم. در پستانداران، از جمله انسان، برای رشد و نمو سالم یک جنین، وجود دو نسخه از ژنها (یکی از پدر و دیگری از مادر) کافی نیست. برخی از ژنهای حیاتی، بسته به اینکه از کدام والد به ارث رسیدهاند، “روشن” یا “خاموش” میشوند.
به عبارت سادهتر، برخی ژنها فقط در صورتی فعال میشوند که از مادر آمده باشند و برخی دیگر فقط در صورتی که از پدر به ارث رسیده باشند. این برچسبگذاری شیمیایی یا “نقشگذاری”، تعادل ظریفی را برای رشد جنین ایجاد میکند. به همین دلیل، تلاشهای قبلی برای ایجاد جنین از دو والد همجنس (مثلاً با ترکیب دو تخمک یا دو اسپرم) همیشه با شکست مواجه میشد، زیرا این تعادل حیاتی برقرار نبود و جنین از بین میرفت.
کریسپر وارد میشود: شکستن قفل ژنتیکی
تیم تحقیقاتی در چین برای غلبه بر این مانع طبیعی، به سراغ سلولهای بنیادی جنینی هاپلوئید (Haploid Embryonic Stem Cells – hESCs) رفتند. این سلولهای ویژه، برخلاف سلولهای عادی بدن که دو نسخه از هر کروموزوم دارند (دیپلوئید)، تنها یک نسخه دارند (هاپلوئید)، درست مانند سلولهای اسپرم و تخمک.
دانشمندان این فرآیند پیچیده را در چند مرحله انجام دادند:
- ایجاد سلولهای پدری “مادرمانند”: آنها سلولهای بنیادی هاپلوئید را از یک موش نر استخراج کردند. سپس با استفاده از تکنولوژی کریسپر که مانند یک قیچی مولکولی دقیق عمل میکند، هفت ناحیه کلیدی “نقشگذاری شده” را در DNA این سلولها حذف کردند. این ویرایش ژنتیکی باعث شد تا ژنهای پدری، الگوی فعالیتی شبیه به ژنهای مادری پیدا کنند.
- تزریق و باروری: این سلولهای بنیادی ویرایششده سپس به یک تخمک از یک موش ماده (که هستهی ژنتیکی خود آن خارج شده بود) تزریق شدند.
- مادر میانجی: جنین حاصل در رحم یک موش ماده دیگر (مادر میانجی) کاشته شد تا دوران بارداری را طی کند.
نتیجه حیرتانگیز بود: از ۲۱۰ جنین، ۲۹ موش زنده متولد شدند (نرخ موفقیت حدود ۱۴٪). این موشها که اصطلاحاً “بایپاترنال” (Bipaternal) نامیده میشوند، اطلاعات ژنتیکی خود را تماماً از دو پدر به ارث برده بودند. هرچند این موشها به بزرگسالی رسیدند و حتی توانایی تولیدمثل نیز داشتند، اما با مشکلاتی مانند رشد غیرعادی (جثه بزرگتر) و طول عمر کوتاهتر نسبت به موشهای عادی مواجه بودند.
جالب است بدانید که همین تیم تحقیقاتی در آزمایشی موازی، موفق به خلق موشهایی از دو مادر (بایماترنال) نیز شدند که این فرآیند با موفقیت و سلامت بسیار بیشتری همراه بود.
پیامدهای این پژوهش برای آینده چیست؟
اگرچه این تکنولوژی هنوز در مراحل اولیه است و با چالشهای جدی روبروست، اما پیامدهای بالقوه آن بسیار گسترده است:
- درک عمیقتر از زیستشناسی: این موفقیت به دانشمندان کمک میکند تا مکانیزمهای پیچیده نقشگذاری ژنومی و فرآیندهای تکاملی در پستانداران را بهتر درک کنند.
- کشاورزی و دامپروری: در آینده میتوان از این روش برای ترکیب ویژگیهای ژنتیکی برتر دو حیوان نر در یک نژاد استفاده کرد.
- حفاظت از گونههای در حال انقراض: این تکنیک میتواند امیدی برای نجات گونههایی باشد که تنها چند فرد از یک جنسیت از آنها باقی مانده است. با استفاده از سلولهای دو حیوان نر، میتوان نسل جدیدی را به وجود آورد.
- پزشکی و باروری انسان: این بخش اگرچه بسیار دور از دسترس و مملو از چالشهای اخلاقی است، اما این تحقیق میتواند سرآغازی برای رویکردهای درمانی جدید در حوزه ناباروری باشد. به طور نظری، این امکان وجود دارد که در آیندهای بسیار دور، زوجهای همجنس بتوانند فرزندانی داشته باشند که از نظر ژنتیکی به هر دوی آنها مرتبط باشند.
نتیجهگیری: گامی بزرگ با چشماندازی محتاطانه
تولد موشهایی با دو پدر، یک نقطه عطف در تاریخ مهندسی ژنتیک و زیستشناسی تکاملی است. این پژوهش نشان میدهد که موانع بیولوژیکی که زمانی غیرقابل عبور به نظر میرسیدند، با ابزارهای قدرتمندی مانند کریسپر قابل بررسی و حتی رفع شدن هستند. با این حال، مشکلات سلامتی و طول عمر کوتاه این موشها به ما یادآوری میکند که طبیعت بسیار پیچیدهتر از آن چیزی است که تصور میکنیم و مسیر پیش رو برای کاربردی کردن این فناوری، مسیری طولانی و نیازمند تحقیقات و بررسیهای اخلاقی گسترده است.
