رسم خريطة لتطور الأجنة البشرية يوميًا لأول مرة
تبدأ كل حياة بشرية كمجموعة من الخلايا التي سرعان ما تواجه قرارات حاسمة. في غضون أسابيع، يجب على هذه الخلايا أن تختار مصيرها – بعضها يُشكل الجهاز العصبي، والبعض الآخر يُشكل الأمعاء أو القلب أو العضلات.
لعقود، كان العلماء على دراية تامة بهذه القصة، لكنهم افتقروا إلى التفاصيل الدقيقة. جاء الكثير من التفاصيل من دراسات الفئران، والتي غالبًا ما كانت مُضللة عند تطبيقها على البشر.
غير ت دراسة جديدة من جامعة كامبريدج هذا الواقع. رسم الباحثون خرائط للأجنة البشرية بين اليوم السابع والحادي والعشرين بدقة خلية واحدة.
التقط الخبراء اللحظة التي تفقد فيها الخلايا متعددة القدرات إمكاناتها المفتوحة وتبدأ في أدوار مُنظمة. والنتيجة هي أطلس مرجعي يُظهر أخيرًا كيف يتكشف التطور المبكر لدى البشر، وليس فقط من خلال النماذج.
الأيام الحرجة للنمو تُحدد الأيام التي تلي الانغراس مسار النمو. تنتشر خلايا الأديم الظاهر ثم تطوى إلى طبقات مميزة. تُشكل هذه الطبقات الجرثومية (الأديم الظاهر، الأديم المتوسط، الأديم الباطن) نموذجًا لجميع أجهزة الجسم. يُهمّ التوقيت هنا.
يُمدّد البشر هذه الأحداث لفترات أطول من الفئران، مما يُتيح للإشارات مساحةً أكبر للضبط الدقيق. لسنوات، جمع العلماء تخمينات من نتف. الآن، ومع تحليل الأجنة يومًا بعد يوم، يبدو التسلسل أكثر وضوحًا. لا يُظهر الأطلس فقط متى تتخذ الخلايا القرارات، بل يكشف أيضًا كيف يُشكّل الموقع داخل الجنين هذه القرارات.
رسم خرائط أدوار خلايا الجنين
استخدم الفريق تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية لتحديد وظيفة كل خلية. تبدأ أسلاف الأديم المتوسط بتنشيط برامج العضلات والعظام.
تُحفّز خلايا الأديم الباطن جينات الجهاز الهضمي والكبد.
تبدأ خلايا الأديم الظاهر في تكوين الجهاز العصبي.
يتكشف كل مسار بتوقيته الخاص، ولكن لا يحدث أي مسار بمعزل عن الآخر. أضافت الخرائط المكانية طبقةً أخرى. لا تُعبّر الخلايا عن الجينات عشوائيًا فحسب؛ فموقعها مهم.
تكشف البيانات أن هوية الخلية تنمو بتناغم مع السياق المادي، كما لو أن قائدًا صامتًا يُنسّق الأوركسترا.
حدود نماذج المختبر
ساعدت نماذج الخلايا الجذعية، مثل الخلايا الجاسترولويدية والأرومية، العلماء على إلقاء نظرة خاطفة على التطور. ولكن ما مدى دقتها؟
تُحاكي النماذج الصورة الكاملة، لكنها تُغفل التحولات الدقيقة. تظهر طبقات الجراثيم، لكن حدودها لا تتضح. بعض أنواع الخلايا لا تظهر أبدًا. يُتيح هذا الأطلس للباحثين طريقة لقياس الدقة. من خلال مواءمة الأنظمة المزروعة في المختبر مع أجنة حقيقية، تبرز الاختلافات. النتيجة ليست مُحبطة، بل مُفيدة. يُمكن الآن تعديل النماذج وتحسينها واختبارها بناءً على مرجع أصلي.
دروس من التطور
تتجاوز هذه الدراسة البشر. إذ تُقارن الدراسة أنماط التعبير الجيني بين الثدييات. تتردد الإشارات الأساسية، مثل WNT وNODAL، عبر الأنواع. ومع ذلك، يُبطئ البشر وتيرة هذه الإشارات، مما يُطيل المراحل المبكرة. يُؤدي هذا التوقف إلى اختلافات تتجلى خلال التطور.
يُساعد هذا في تفسير سبب تعثر نتائج الفئران في الترجمة. لقد حافظ التطور على الأدوات، لكنه لم يُحافظ على الجدول الزمني.
من خلال رسم خريطة للبشر مباشرةً، تُسلط الدراسة الضوء على ما يجعل جنسنا فريدًا وما يبقى مشتركًا مع الآخرين. أهمية خريطة الأجنة يستفيد الطب التناسلي من معرفة متى تتجاوز الأجنة مراحلها الحيوية بدقة.
على سبيل المثال، يُمكن لأخصائيي التلقيح الصناعي استخدام هذه الجداول الزمنية لتقييم صحة الأجنة بشكل أفضل. يكتسب الطب التجديدي أيضًا توجهًا جديدًا. يُمكن توجيه الخلايا الجذعية نحو مسارات خاصة بالأعضاء بشكل أكثر موثوقية عند رسم خريطة مفصلة للإشارات المبكرة.
تستفيد أبحاث الأعضاء أيضًا. عندما يُنمّي العلماء أعضاءً صغيرة في أطباق، يُمكنهم الآن مقارنتها بالمخططات الطبيعية. هذا يعزز الثقة بأن ما يتشكل في المختبر يشبه ما يتشكل في الحياة.
السير على النهج الأخلاقي
كثيرًا ما تواجه أبحاث الأجنة تدقيقًا دقيقًا. يشير البيان الأخلاقي في الورقة البحثية إلى أن جميع الأعمال اتبعت قواعد صارمة، بما في ذلك حد الـ 14 يومًا. تم التبرع بالأجنة بموافقة، والتزمت التجارب بالمبادئ التوجيهية الدولية.
مع تزايد واقعية نماذج الخلايا الجذعية، سيزداد النقاش الأخلاقي حدة. هل النماذج أجنة في جوهرها، حتى وإن لم تكن قانونية؟
لا تتجنب الورقة البحثية هذا التوتر. فهي تُؤطر التقدم في إطار المسؤولية، مُذكرةً القراء بأن العلم يجب أن يمضي قدمًا دون إغفال حدوده. مستقبل خريطة الأجنة يقدم الأطلس أكثر من مجرد إجابة على الأسئلة – إنه يضع أساسًا.
يمتلك العلماء الآن معيارًا يُمكن أن يُرشد العمل المستقبلي في جميع أنحاء العالم. من التلقيح الاصطناعي إلى تصميم الأعضاء، تُقدم الخريطة كلًا من التفاصيل والتوجيه.
ولكن ربما يكمن التحول الأكبر في المنظور. فلأول مرة، يُمكن للباحثين رؤية التطور البشري المبكر بدقة خلية واحدة. يُمكنهم تتبع كيف تضيق الإمكانات إلى المصير، وكيف تُشكل التحولات الصغيرة بنية الحياة.
تُسلّط هذه الدراسة الضوء على مشهدٍ نادر: أقدم مخططٍ للوجود البشري. فالخلايا لا تتجول عشوائيًا؛ بل تتبع الإشارات، وتتخذ مواقعها، وتُشكّل مخططًا جسديًا يدوم مدى الحياة.
بفضل هذا الأطلس، لا نكتشف فقط كيف ينمو البشر، بل أيضًا لماذا نختلف عن الحيوانات الأخرى، وأين تحتاج النماذج إلى تصحيح. أصبح للعلم الآن منظورٌ أكثر دقةً على فجر الحياة. وتكمن المسؤولية في استخدامه بحكمة – من أجل مستقبل صحة الإنسان.
نُشرت الدراسة كاملة في journalNature