الطــــفــــــــــرات

وتعرف على انها التغيرات في النمط الجيني القابلة للتوارث. لذلك لكل كائن حي يوجد نمط طبيعي او بري Wild type الذي يعد سلالة مرجعية وتتمثل بالأحياء عند عزلها للمرة الأولى، واي تغيرات تحصل على هذه السلالات تعد طفرات او طافرات Mutants. وتكون الطفرات أكثر وضوحا في الخلايا الفردانية مثل البكتريا وذلك لعدم تغطية الطفرة بتأثير النسخة الثانية من الجين كما في حالة الخلايا مزدوجة الكروموسومات. وقد بدأ بدراسة وتحليل الطفرات وخاصة البكتريا في اربعينيات القرن الماضي. وتصنف الطفرات باستعمال مؤشرات عديدة منها طبيعية حدوث الطفرات :

- الطفرات المستحثة Induced mutation : وتنتج من تأثير بعض العوامل على المادة الوراثية للخلايا، والتي تكون فيزياوية او كيماوية تؤدي الى زيادة حدوث الطفرات الى اضعاف حدوثها او تكرارها الطبيعي.

ومن المطفرات

العوامل الفيزياوية :

أ‌-        الاشعة فوق البنفسجية وتؤثر بشكل مباشر او غير مباشر ولذلك فالجرع الواطئة ممكن ان تقتل الخلايا الميكروبية وأغلب هذه الطفرات قابلة للإصلاح. ولكي تكون الاشعة مؤثرة فيجب استعمال الموجات القصيرة منها 254 نانومتر وهو الطول الموجي الذي يمتصه DNA ويكون مدى حصول الطفرات معتمدا على الجرعة. ويقل حصول الطفرات فيما اذا عرضت الخلايا بعد التعريض للأشعة فوق البنفسجية للضوء المرئي خاصة في الخلايا الحاوية على انزيمات Photolysases التي تقوم بعمليات الإصلاح الضوئي والتخلص من مزدوجات الثايمين Cyclobutane pyrimidin dimmers))dimmers  Thymine كما ان التشعيع يؤدي الى تحفيز عمليات التأشب. ان السبب في حدوث الطفرات في أغلب الأحيان يعود الى التأشير المباشر الذي يؤدي الى تكوين تركيب حلقي بين قاعدتين ثايمين متجاورة ووجود هذا التركيب يعيق عمليات التضاعف. اما التأثير غير المباشر فينتج عن تحلل جزيئات الماء المحيطة وانتاجها للجذور والتي تؤثر على المادة الوراثية.

ب‌-      ومن العوامل الفيزياوية الاخرى هي الاشعاعات المؤينة والتي تؤدي الى حدوث الطفرات او كسور كروموسومية.

العوامل الكيماوية

وتشمل العديد من المواد التي تؤثر على المواد النووية بطرق مختلفة. والبعض منها تكون مسرطنة للأحياء لذلك تستعمل الاحياء المجهرية مثل البكتريا في التحري عنها مثل المواد المؤلكة والمواد التي تؤثر الى حذف القواعد مثل اوكسيد النتروز ومواد كيماوية بسيطة مثل كلوريد المنغنيز (MnCl) Manganous chloride التي تؤثر على المواد النووية بطرق مختلفة وتستعمل الاحياء المجهرية مثل البكتريا Sal . typhimurium في التحري عن المواد المسرطنة كما في استعمال نظام ايمس Ames system الذي يعتمد على الكشف عن وجود الطفرات التي ينقصها نظام تخليق الهستدين الى الحالة الطبيعية اي التغذية الأولية Prototroph وكذلك E. Coli التي تحتاج التربتوفان وتستعمل الخميرة S . cerevisiae بأسس متشابهة.

الطفرات التلقائية Spontaneous mutations : مثل هذه الطفرات تكون في العموم نادرة الحدوث ويصل تكرارها الى 10^-7 – 10^-10. ويحدد معدل حدوث الطفرات بمدى صلاحية وانضباط عمليات تضاعف DNA وصلاحية انظمة التصليح في الخلايا. وللعديد من الاحياء المجهرية معدل ثابت لحدوث الطفرات يعبر عنه باحتمالية حدوث الطفرات لكل انقسام خلوي. وتحدث الطفرات التلقائية بشكل غير معتمد على الظروف التجريبية. وتعد حدوث الطفرات التلقائية احد الوسائل المهمة في تطور الاحياء، وتحدث نتيجة اخطاء في فعالية مكائن التضاعف Error porne mechanism، كما ان بعض مكونات DNA مثل السايتوسين والتغيرات الفراغية التي تحصل لها تعد مصدرا لحدوث الطفرات ولذلك تعد مناطق ساخنة لحدوث التغيرات.

وقد يحوي بعض البكتريا على جينات عالية التغير تسمى Mutator genes تؤدي الى حدوث الطفرات التلقائية بشكل كبير في عدد من الجينات، والاحياء الحاوية عليها هي احياء فائقة التطفر Hypermutable microorganisms أو تسمى Mutator microorganism وذلك لعدم وجود انضباط في انظمة تصليح DNA. وعند تعرض مثل هذه الاحياء لظروف غير ملائمة او لإجهادات Stresses بيئية يحصل لها انتخاب اي تكثر الطفرات المتطبعة. وقد وجد أن هذه المجموعة من الخلايا تشارك في تطبيع البكتريا وتطورها ولها دور مهم في الامراض الناتجة عن الاصابة. ويكون هذا النمط من الاحياء موجوداً في البكتريا الممرضة بشكل كبير جدا كما في حالة اصابة الرئة الناتجة Ps. aeruginosa و Staph. aureus و H. influenza المرافقة لمرض التحوصل الليفي Cystic fibrosis . لذلك فان المقاومة لعدة مضادات حيوية وقابلية الاحياء للبقاء في الاصابات المزمنة تعد من المشاكل العويصة المتعلقة بالنمط عالي التطفير، كما ان صفة حدوث الطفرات التلقائية بمعدلات عالية تكون لها علاقة بعملية تغاير الطور التي تساعد الخلايا الممرضة في زيادة ضراوتها ومقاومتها لدفاعات الجسم مثل المجموعة A مـــن البكتريا N .meningitidis .

تحديد النمط المظهري للطفرات : تؤدي الطفرات أحياناً الى تغير النمط المظهري للأحياء او يحصل تغير في أدائها الايضي. وفي البكتريا يمكن ان تستعمل اوساط غذائية مختلفة للكشف عن الطفرات، لان بعض الاوساط لا تسمح للأنواع الطبيعية بالنمو مثل نمو البكتريا المقاومة لمضاد حيوي وعدم قابلية الخلايا الطبيعية الحساسة على النمو في الوسط الحاوي على المضاد وتتم باستعمال طرق مختلفة لعل أسرعها استعمال Replica plating في حين ان طفرات اخرى اذا حصلت في بعض الانزيمات الحساسة او المسارات المهمة يمكن ان تؤدي الى موت الخلايا، وفي بعض الأحيان يمكن التلاعب بالظروف المحيطة مثل درجة الحرارة او غيرها لدراسة هذه الطفرات والتي تسمى بالطفرات الشرطية Conditional mutants.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .

مواضيع ذات صلة

الحوامض النوويـــة

تنظيم جينوم الاحيـــاء

التعبير الجيني العام Gene Expression

الانتساخ والترجمـة

جينوم الخلايا بدائية النواة

مشاركة التواليات القصيرة في التطور

البلازميدات

القافزات Transposons

جينوم الخلايا حقيقية النواة

جينومات الفيروسات

تنظيم التعبير الجيني

المنظمات ونقل الاشارات Regulons and signal transduction