سر اختلاف عمر الكلاب؛ لماذا تشيخ السلالات الكبيرة أسرع على المستوى الجزيئي؟

الكلاب الكبيرة تعيش أعماراً أقصر؛ وقد توصل الباحثون الآن، من خلال دراسة التغيرات في الحمض النووي (DNA)، إلى مفاتيح أساسية تفسر الفرق في سرعة شيخوخة الكلاب الكبيرة والصغيرة.

زوميت: الكلاب الكبيرة لها حياة أقصر؛ الآن، من خلال فحص تغيرات الحمض النووي، وجد الباحثون أدلة رئيسية للاختلاف في سرعة الشيخوخة للكلاب الكبيرة والصغيرة.

عادةً ما يكون عمر الكلاب الكبيرة أقصر من عمر الكلاب الصغيرة؛ نادرًا ما تعيش كلاب الدانماركيين والكلاب الدرواسية أكثر من عقد من الزمن، في حين قد تعيش كلاب الشيواوا ضعف المدة. لا يزال السبب الدقيق لهذا الاختلاف غير واضح، لكن نتائج الأبحاث الجديدة تشير إلى أن الكلاب الأكبر سناً تتقدم في العمر بشكل أسرع على المستوى الجزيئي، وأن التغيرات الكيميائية في الحمض النووي قد تفسر جزءًا من الاختلاف.

وفقا لموقع Live Science، في دراسة جديدة، قام الباحثون بالتحقيق في التغيرات الكيميائية في الحمض النووي للكلاب. تحدث هذه التغييرات، التي تسمى مثيلة الحمض النووي، عندما تتم إضافة مجموعات كيميائية صغيرة تسمى مجموعات الميثيل إلى الحمض النووي. يمكن أن تؤثر هذه التغييرات على وصول البروتينات إلى الحمض النووي وعلى نشاط الجينات وتساعد في تنظيم التعبير الجيني.

من المتوقع أن يتغير نمط مثيلة الحمض النووي مع تقدم العمر. من خلال دراسة هذه التغييرات، قام العلماء ببناء ساعات جينية. الأدوات المستخدمة لتقدير العمر البيولوجي للكائنات الحية. على عكس العمر الزمني، فإن العمر البيولوجي هو انعكاس لحالة الجسم والتغيرات المرتبطة بعملية الشيخوخة.

يقول عالم الأحياء بجامعة ولاية أريزونا والمؤلف المشارك بليز مارينر: "في الدراسات التي أجريت على أنواع مختلفة، بما في ذلك البشر، استخدم العلماء البيانات اللاجينية لبناء ساعات تتتبع عملية الشيخوخة".

تتقدم الكلاب الكبيرة في العمر بشكل أسرع من الكلاب الصغيرة في كل عام من حياتها

تعتبر الكلاب خيارًا جيدًا لدراسة الشيخوخة بسبب المعلومات التي يسجلها أصحابها حول نظامهم الغذائي وأسلوب حياتهم وحالتهم الصحية. باستخدام عينات دم من 894 كلبًا مشاركًا في مشروع دراسة شيخوخة الكلاب على المدى الطويل في جامعة واشنطن، طور مارينر وزملاؤه ساعات جينية. ثم سمحت العينات للباحثين بفحص التغيرات المرتبطة بالعمر في الخلايا المناعية في الدم لدى الكلاب. وتنشط هذه الخلايا في جميع أنحاء الجسم، ولهذا السبب يعتبرها الباحثون مؤشرا مناسبا لتقييم الشيخوخة في الجسم كله.

أظهرت النتائج أن تغيرات مثيلة الحمض النووي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالشيخوخة البيولوجية. كانت الكلاب ذات العمر اللاجيني الأعلى من المتوقع أكثر عرضة للوفاة لأي سبب. كما أظهرت مقارنة الكلاب ذات الأحجام المختلفة أن سرعة الشيخوخة لديهم ليست هي نفسها. يقول نوح سنايدرميكلر، عالم الجينوم في جامعة ولاية أريزونا وأحد مؤلفي الدراسة: "استنادًا إلى مؤشرنا الحيوي، الساعة اللاجينية، فإن الكلاب الكبيرة تتقدم في السن بشكل أسرع قليلاً من الكلاب الصغيرة في كل سنة من حياتها".

يعد تقليل مجموعات الميثيل في أجزاء من الحمض النووي تسمى العناصر القابلة للنقل من بين التغيرات اللاجينية المرتبطة بالحجم الأكبر. هذه العناصر، والمعروفة أيضًا باسم "جينات القفز"، لديها إمكانية التحرك في الجينوم. على الرغم من أن مجموعات الميثيل تساعد على منع هذا النقل، إلا أن فقدان المثيلة يمكن أن يؤدي إلى فرط نشاط هذه الجينات ويسبب الالتهاب بالإضافة إلى تلف الجينات الأخرى؛ وهي عملية تشتد مع تقدم العمر.

وبناءً على ذلك، يقترح الباحثون أن النشاط غير المنضبط للجينات الطافرة يساهم في شيخوخة الكلاب الكبيرة بشكل أسرع. ومع ذلك، فإن نتائج الدراسة وحدها لا تثبت هذه العلاقة المحتملة كسبب نهائي.

لاحظ الباحثون أيضًا تغيرات أخرى في الحمض النووي للكلاب الكبيرة في السن. على سبيل المثال، تزداد عملية المثيلة مع تقدم العمر في بعض مناطق الجينوم التي تحتوي على عدد أقل من مجموعات الميثيل. في حين أن المناطق ذات المثيلة العالية فقدت تدريجيا جزءا من مجموعات الميثيل الخاصة بها. كما أن الخلايا المناعية لدى الكلاب أصبحت أكثر تشابهًا مع بعضها البعض من حيث الأنماط اللاجينية مع تقدم العمر.

ويعتبر مارينر هذه الظاهرة التي تسمى "فقدان الهوية الخلوية" إحدى الفرضيات المهمة حول تغيرات الجسم في عملية الشيخوخة. تصبح الخلايا المناعية متخصصة للقيام بمهام محددة، مثل مكافحة السرطان أو قتل الفيروسات. وتظهر الأبحاث أن التشابه الأكبر بين هذه الخلايا مع بعضها البعض قد يقلل من قدرتها على أداء مهام محددة.

لقد قام البشر بتربية كلاب أكبر لأجيال. يقترح سنايدرميكلر أن هذا الاختيار لزيادة حجم الجسم قد يأتي على حساب صحة الكلاب. ويوضح أن الجسم يجب أن يحقق التوازن بين النمو السريع وصيانة الأنسجة والاستثمار في جهاز المناعة وسلامة الجسم. لكن هذا التفسير ليس سوى فرضية في الوقت الحالي؛ لأن البحث الحالي لم يحقق بشكل مباشر في سبب الاختلاف في الشيخوخة اللاجينية للكلاب الكبيرة والصغيرة.

وتخطط مجموعة البحث لبناء ساعات جينية أكثر دقة من خلال تجنيد المزيد من الكلاب ومتابعتها على مدى فترات أطول. يقول سنايدرميكلر إن النماذج الحالية تفسر جزءًا فقط من الفروق العمرية اللاجينية لدى الكلاب. ويريد الباحثون أيضًا بناء نماذج تنبؤية لمساعدة أصحاب الكلاب على تحديد المشكلات الصحية المرتبطة بالعمر مبكرًا.

تصاب الكلاب ببعض الأمراض التي تصيب الإنسان وتتشارك البيئة المعيشية مع الإنسان. وفقًا لـ Snydermeckler، فإن البحث الجزيئي لتأثير العوامل البيئية وتجارب الحياة على صحة الكلاب وشيخوخةها يمكن أن يساعد في فهم تأثير هذه العوامل بشكل أفضل على البشر الذين يعيشون في بيئات مماثلة. ونتيجة لذلك، فإن نتائج مثل هذه الأبحاث قد تساعد أيضًا في فهم شيخوخة الإنسان بشكل أفضل.