في ظهيرة مشرقة في جيانغسو بالصين، يؤدي شين يين دور المدرب الشخصي لبعض الفئران. يضع القوارض واحدًا تلو الآخر على جهاز مشي صغير يبدأ بسرعة بطيئة ثم يزداد تسارعه تدريجيًا. وتنتمي هذه الفئران الشقيقة إلى سلالة تتمتع بقدرات رياضية عالية منذ ولادتها، إذ تستطيع الجري لمسافات أطول مع تراكم كمية أقل من حمض اللاكتيك مقارنة بالفئران المختبرية العادية.
ولا يكمن سر سرعتها في جيناتها، فهذه الحيوانات تنتمي إلى السلالة الجينية نفسها التي تنتمي إليها مجموعة من فئران المقارنة. كما أنها لم تتلق أي تدريب خاص. وبدلًا من ذلك، يبدو أن لياقتها البدنية ناتجة عن عادات أبيها في ممارسة الرياضة قبل أن تُتصور حتى. وتشير هذه النتيجة إلى أن الجري قد يفيد ليس الشخص الذي يمارسه فحسب، بل أطفاله الذين لم يولدوا بعد أيضًا.
يقول يين، وهو عالم كيمياء حيوية في جامعة نانجينغ: «كنت متفاجئًا جدًا عندما رأيت البيانات للمرة الأولى».
حلل فريق يين الجزيئات الموجودة داخل الحيوانات المنوية للقوارض التي كانت تمارس الرياضة، ووجد أجزاء صغيرة من الحمض النووي الريبي تُعرف باسم الحمض النووي الريبي الميكروي، وكانت موجودة بكميات أكبر في الحيوانات المنوية مقارنة بإخوتها التي لم تمارس النشاط. وعندما حقن العلماء هذه الجزيئات في أجنة لا تمت بصلة إلى تلك الفئران، ولدت حيوانات تتمتع باللياقة نفسها التي تمتعت بها الفئران التي ولدت لآباء يمارسون الرياضة.
وتضيف هذه الدراسة المنشورة عام 2025 إلى مجموعة متزايدة من الأدلة على أن الحيوانات المنوية ليست مجرد أوعية متحركة تحمل الحمض النووي إلى البويضة. فعلى مدى العقدين الماضيين، رصدت دراسات أجريت على الفئران الحمض النووي الريبي الميكروي وأنواعًا أخرى من شظايا الحمض النووي الريبي التي ترتفع وتنخفض داخل خلايا الحيوانات المنوية استجابةً ليس فقط لممارسة الرياضة أو الخمول، بل أيضًا للأنظمة الغذائية الغنية بالدهون أو السكر، والضغوط اليومية، وصدمات الطفولة، والإفراط في تناول الكحول، والتعرض لمبيدات الآفات وغيرها من المخاطر. وبالتزامن مع هذه التغيرات، وثق الباحثون تغيرات في النمو والتمثيل الغذائي، واختلافات في معدلات الاكتئاب لدى نسل ذكور الفئران.
وعلى الرغم من صعوبة دراسة هذا التأثير لدى البشر، فقد وثق الباحثون أيضًا تغيرات في شظايا الحمض النووي الريبي الموجودة في الحيوانات المنوية لدى الرجال الذين يمارسون الرياضة أو لا يمارسونها، والمدخنين وغير المدخنين، وكذلك لدى الرجال الذين يستهلكون كميات زائدة من السكر، والرجال الذين يعانون من السمنة أو مروا بتجارب طفولة صادمة. كما تشير الدراسات إلى أن أطفال الآباء الذين يعانون من زيادة الوزن أو الذين واجهوا ضغوطًا مرتبطة بالصحة النفسية يكونون أكثر عرضة للإصابة بهذه الحالات أيضًا.
لكن حتى وقت قريب، كانت معظم الأدلة التي تربط الحمض النووي الريبي الصغير الموجود في الحيوانات المنوية بالتحديات البيئية وما ينتج عنها من آثار في النسل أدلة ارتباطية في المقام الأول. وغالبًا ما استخدمت المحاولات الرامية إلى إثبات السببية، من خلال حقن الحمض النووي الريبي مباشرة في الأجنة، تركيزات من الحمض النووي الريبي أعلى بكثير من المستويات الموجودة عادة في الحيوانات المنوية. بل لم يكن هناك دليل يثبت حتى أن شظايا الحمض النووي الريبي تصل بالفعل إلى داخل البويضة.
لكن رغم بقاء بعض الألغاز دون حل، تظهر دراسات حديثة أن شظايا الحمض النووي الريبي الأبوية لا تنتقل فقط إلى البويضة المخصبة، بل يمكنها أيضًا إحداث تغيرات في النسل بالجرعات الموجودة فعليًا في الحيوانات المنوية.
التأثيرات اللاجينية
لاحظ الباحثون التأثيرات التي تنتقل بين الأجيال نتيجة نمط حياة الأب لأول مرة في ستينيات القرن الماضي، لكن الأمر استغرق عقودًا قبل أن يبدأوا إجراء دراسات تجريبية باستخدام النماذج الحيوانية. واليوم، يرى الباحثون الذين يدرسون هذه الظاهرة أن التأثيرات موجودة بالفعل، لكنهم لا يزالون غير متأكدين من الطريقة التي تنتقل بها. ويعتقدون أن النتيجة النهائية تتمثل في إجراء تعديلات على نشاط الجينات، وهي ظاهرة تُعرف باسم التخلّق أو التنظيم اللاجيني.
رصدت الدراسات التي أجريت على الفئران الحمض النووي الريبي الميكروي وأنواعًا أخرى من شظايا الحمض النووي الريبي التي ترتفع وتنخفض داخل خلايا الحيوانات المنوية استجابةً ليس فقط لممارسة الرياضة أو الخمول، بل أيضًا للأنظمة الغذائية الغنية بالدهون أو السكر، والضغوط اليومية، وصدمات الطفولة، والإفراط في تناول الكحول، والتعرض لمبيدات الآفات وغيرها من المخاطر.
وتحدث هذه التعديلات بصورة طبيعية أثناء النمو، عندما تتبنى الأنسجة والأعضاء هوياتها المختلفة، وهو ما يتطلب تشغيل بعض الجينات وإيقاف جينات أخرى. كما تحدث التغيرات اللاجينية طوال حياتنا نتيجة عوامل من بينها التعرض لبعض المواد الكيميائية، وأنشطة مثل التدخين، وربما ممارسة الرياضة والتوتر والأنظمة الغذائية الغنية بالدهون وغيرها. ويمكن أن تحدث هذه التغيرات في عدد كبير من خلايا الجسم، بما فيها الخلايا التي ينشأ منها الحيوان المنوي.
ومع تراكم الأدلة على أن الحيوانات المنوية تنقل بطريقة ما معلومات بيئية إلى أبناء الذكور، بدأ الباحثون في دراسة الآليات اللاجينية التي قد تكون مسؤولة عن ذلك. وهناك عدة احتمالات، منها مجموعات الميثيل التي تخفض نشاط الجينات عندما تتراكم عليها، ومجموعات الأسيتيل التي ترتبط ببكرات بروتينية تُسمى الهستونات، يلتف الحمض النووي حولها. وتميل هذه المجموعات إلى زيادة نشاط الجينات القريبة منها.
لكن مجموعات الميثيل لا تنتقل بسهولة إلى الجيل التالي، إذ تمحو البويضات المخصبة معظم هذه العلامات من مجموعتي الكروموسومات قبل أن يبدأ الجنين في الانقسام. كما أن الحيوانات المنوية الناضجة تستبدل معظم الهستونات ببروتيناتها الخاصة، مما يحد من إمكانية نقل المعلومات بهذه الطريقة.
أما اليوم، فتحظى فكرة حمل الحمض النووي الريبي الصغير للإشارات البيئية بأقوى الأدلة المباشرة. وعلى الرغم من أن الحمض النووي الريبي الصغير قصير العمر، فإنه لا تتم إزالته بنشاط مثل العلامات اللاجينية الأخرى. وبطريقة ما، تتغير كميات هذه الأجزاء الصغيرة من الأحماض النووية استجابةً للبيئة، ثم تجد طريقها إلى داخل خلايا الحيوانات المنوية.
في البداية، افترض الباحثون أن الحيوانات المنوية تنتج هذه الجزيئات المجهرية داخل الخصيتين، حيث تتحول الخلايا الجذعية إلى حيوانات منوية في طورها الأول، لم تصبح بعد قادرة على الإخصاب أو السباحة. لكن المشكلة أن الحيوانات المنوية، مع تطورها، تتخلص تدريجيًا من معظم محتوياتها الداخلية، ولا يتبقى منها سوى النواة التي تحتوي على كروموسومات الذكر، والميتوكوندريا، وهي مصانع الطاقة في الخلية التي توفر الطاقة اللازمة لرحلة الحيوان المنوي نحو البويضة.
وظهرت أدلة جديدة عام 2016، عندما قام كولين كونين وأوباسنا شارما، وهما باحثان في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبر عالم الوراثة اللاجينية أوليفر راندو في كلية الطب تشان بجامعة ماساتشوستس، وزملاؤهما، بتحديد التركيب الجزيئي للحيوانات المنوية لدى فئران ذكور تعرضت لأنظمة غذائية منخفضة البروتين. واحتوت الحيوانات المنوية المستخرجة من الخصيتين والبربخ، وهو أنبوب ملتف ينقل الحيوانات المنوية إلى خارج الخصيتين، على حمولات مختلفة من الحمض النووي الريبي. كما اكتُشف أن فقاعات صغيرة موجودة في جدران البربخ، تُسمى الأجسام البربخية، تحمل شحنة من شظايا الحمض النووي الريبي المطابقة لتلك الموجودة في الحيوانات المنوية الناضجة.
وأكد الفريق لاحقًا فرضيته، وهي أن الحيوانات المنوية تلتقط الحمض النووي الريبي الصغير من الأجسام البربخية أثناء مرورها عبر الأنبوب المتعرج، وتخزن بذلك معلومات عن البيئة المحيطة.
وأفادت مجموعات بحثية أخرى لاحقًا بأن مرور الحيوانات المنوية عبر البربخ يرتبط بإعادة تشكيل الحمض النووي الريبي الصغير الموجود فيها لدى القوارض التي تعرضت لتحديات بيئية. ووجدت إحدى المجموعات أن تنشيط استجابة التوتر لدى الحيوان من خلال مواد كيميائية قبل أسبوعين فقط من حدوث الحمل، أي في وقت كانت الحيوانات المنوية قد بدأت فيه بالفعل رحلتها عبر البربخ، لا يزال يؤدي إلى تغيرات في التمثيل الغذائي لدى النسل.
وازداد ارتباط البربخ بهذه العملية قوة مع مرور الوقت. ففي دراسة أجريت عام 2020، أنتج الباحثون فئرانًا شديدة القلق من خلال حقن الحيوانات المنوية بأجسام بربخية مأخوذة من قوارض تعرضت للتوتر. وفي دراسة أخرى من العام نفسه، تمكن الباحثون من إعادة إنتاج صفات ظهرت لدى صغار الفئران المولودة لذكور تفرط في تناول الكحول، وذلك من خلال حقن أجسام بربخية مأخوذة من الفئران التي كانت تستهلك الكحول بكثرة في حيوانات منوية مأخوذة من حيوانات لا تتناول الكحول. وفي دراسة نُشرت في وقت سابق من هذا العام، وجد فريق كونين أن الأجسام البربخية تنقل أيضًا بعض الحمض النووي الريبي الرسول، وهو الجزيء الذي تستخدمه الخلايا لبناء البروتينات، إلى الحيوانات المنوية.
الشكوك حول مصدر الحمض النووي الريبي
لكن رغم عقدين من البحث، لا تزال هناك مشكلات لا يستطيع العلماء تفسيرها. ويرى كيفن ميتشل، عالم الوراثة والأعصاب في كلية ترينيتي في دبلن، أن هذه الأسئلة التي لم تجد إجابة تمثل مشكلة رئيسية. ويقول: «أنا متشكك جدًا».
فمن ناحية، لا توجد أدلة مباشرة كثيرة على أن الحيوانات المنوية تنقل هذا الحمض النووي الريبي إلى البويضة، إذ يصعب أحيانًا، بل يستحيل، تحديد أي من الوالدين جاء منه جزء معين من الحمض النووي الريبي. ويقول رافاييل تبرينو، عالم الوراثة اللاجينية الجزيئية وعالم وظائف الأعضاء في مركز هلمهولتز ميونيخ بألمانيا، إن هذه المسألة كانت «من أكبر مصادر الشك داخل المجتمع العلمي بشأن انتقال الصفات اللاجينية بين الأجيال».
وجاءت نتيجة مهمة في عام 2024، عندما استعان مختبر تبرينو بسلالتين من الفئران تختلفان بما يكفي في الحمض النووي للميتوكوندريا بحيث تمكن الفريق من تحديد مصدر بعض شظايا الحمض النووي الريبي ومعرفة أي من الوالدين جاءت منه. وباستخدام هذه الطريقة، اكتشف الفريق شظايا من الحمض النووي الريبي في الأجنة المبكرة لا بد أنها جاءت من الأب. ومع ذلك، يقول تبرينو إن دراسة واحدة لن تكون كافية لإقناع المشككين.
وإثبات وصول الحمض النووي الريبي الذكري إلى خلايا البويضة لا يمثل سوى جزء من المشكلة. فحجم خلية الحيوان المنوي أصغر بآلاف المرات من حجم البويضة، ما يجعل كمية الحمض النووي الريبي الصغير التي يحملها الحيوان المنوي مجرد قطرة في محيط البويضة. فكيف يمكن لهذه الكمية أن تحدث فرقًا؟ يقول راندو، الذي شارك في تأليف مقال حول حالة أبحاث التأثيرات اللاجينية الأبوية في «المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية» لعام 2025، إن «مسألة التخفيف هي أخطر انتقاد للتأثيرات الأبوية».
لكن في دراسة أجريت عام 2026 وما زالت تخضع لمراجعة الأقران، حقن كونين، وهو عالم أحياء تطوري يعمل حاليًا في جامعة بنسلفانيا، وزملاؤه، أجنة مبكرة بحمض نووي ريبي ميكروي معروف بارتفاع مستوياته في الحيوانات المنوية لدى الفئران التي استهلكت كميات من الكحول أكبر من غيرها. وتُنجب تلك الفئران صغارًا تعاني تشوهات في الوجه والجمجمة مرتبطة بمتلازمة الكحول الجنينية ذات المنشأ الأبوي، وهي ظاهرة وُثقت أيضًا لدى البشر.
وعندما حقن العلماء الأجنة الصغيرة بـ200 جزيء من هذا الحمض النووي الريبي الميكروي، وهي كمية توجد عادة في خلايا الحيوانات المنوية، ظهرت على الصغار علامات المتلازمة. ووجد كونين وزملاؤه أن الحمض النووي الريبي الصغير يرتبط بمجموعة من الإنزيمات المثبطة تُسمى بروتينات أرجونوت، ما يؤدي إلى تثبيط جينات معينة في الجنين، وإطلاق سلسلة من التغيرات في نشاط الجينات تؤثر في مسار النمو. وعندما حقن الباحثون كمية أكبر من الحمض النووي الريبي الميكروي، ظهرت تغيرات نمائية أكثر.
ولا يزال العلماء لا يعرفون ما الذي يدفع بعض أنواع الحمض النووي الريبي الصغير إلى التراكم استجابةً لتجارب الذكر، أو كيف تؤدي هذه الجزيئات إلى تأثيرات محددة في النسل. وتشير إحدى النظريات إلى أن التأثيرات الأبوية قد تكون أكثر شمولًا مما يُعترف به حاليًا، لأن معظم الدراسات تركز عادةً على عدد محدود من الصفات. وقد تحدث هذه التغيرات واسعة النطاق بوساطة تغيرات في المشيمة، وفقًا لراندو. وتشير أوجه التشابه بين الفئران التي عانت سوء التغذية داخل الرحم والفئران المولودة لآباء اتبعوا أنماط حياة ضارة إلى أن الحمض النووي الريبي الموجود في الحيوانات المنوية قد يعدل وظيفة المشيمة، بما يؤدي لاحقًا إلى آثار في السلوك والتمثيل الغذائي، بما في ذلك القلق وتغيرات الوزن واضطراب تنظيم سكر الدم.
ومهما كانت الآلية، يرى تبرينو أن الأدلة أصبحت كافية لإعادة النظر في توزيع مسؤولية الوالدين. ويقول: «في الوقت الحالي تقع المسؤولية تقريبًا كلها على النساء. فعندما يخطط زوجان لتكوين أسرة، يعطي الطبيب المرأة قائمة من القواعد التي ينبغي اتباعها. لم يعد هذا النهج صالحًا، فنحن بحاجة على الأقل إلى تقديم توصيات لكلا الوالدين».
