What is epigenetics? - Carlos Guerrero-Bosagna

ما هو علم التخلق؟ - كارلوس جيروري-بوساجنا

المترجم: Hiba Dimashky المدقّق: Abd Al-Rahman Al-Azhurry

Here's a conundrum:

إليكم اللغز التالي:

identical twins originate from the same DNA,

نشاً توأمان متطابقان من نفس الـDNA

so how can they turn out so different

إذاً كيف لهما أن يكونا مختلفين للغاية،

even in traits that have a significant genetic component?

حتى في الصفات التي للوراثة فيها دور هام؟

For instance, why might one twin get heart disease at 55,

على سبيل المثال: لماذا يمكن أن يصاب إحدى التوأمين بمرض القلب في عمر 55

while her sister runs marathons in perfect health?

بينما تركض أختها في الماراثونات بصحة تامة؟

Nature versus nurture has a lot to do with it,

لمواجهة الطبيعة والتغذية دور كبير في ذلك،

but a deeper related answer can be found within something called epigenetics.

ولكن يوجد جواب أعمق من ذلك فيما يسمى بعلم التخلق.

That's the study of how DNA interacts

الذي يدرس كيف يتفاعل الـDNA

with the multitude of smaller molecules found within cells,

مع الجزيئات المتعددة الأصغر التي توجد ضمن الخلايا

which can activate and deactivate genes.

والتي بإمكانها أن تفعل وتبطل تفعيل الجينات.

If you think of DNA as a recipe book,

إذا تخيلنا أن الـDNA هو كتاب وصفات

those molecules are largely what determine what gets cooked when.

فهذه الجزيئات هي التي تحدد إلى حد كبير ما يجب أن يُطبخ ومتى.

They aren't making any conscious choices themselves,

هي غير واعية لخياراتها،

rather their presence and concentration within cells makes the difference.

بدلاً من ذلك فإن ما يشكل الفرق هو وجودها وكثافتها داخل الخلايا.

So how does that work?

إذاً كيف يتم ذلك؟

Genes in DNA are expressed when they're read and transcribed into RNA,

يُعبر عن الجينات في DNA عندما تُقرء وتُنسخ إلى RNA

which is translated into proteins by structures called ribosomes.

التي تُترجم إلى بروتينات عن طريق بنى تُدعى ريبوزومات.

And proteins are much of what determines a cell's characteristics and function.

والبروتينات تحدد بشكل كبير خصائص الخلية ووظيفتها.

Epigenetic changes can boost or interfere with the transcription of specific genes.

التغيرات التخلقية يمكنها أن تدعم أو أن تتعارض مع النسخ الخاصة بجينات محددة.

The most common way interference happens is that DNA,

أكثر طرق التضارب شيوعاً هي عندما يحدث للـ DNA،

or the proteins it's wrapped around,

أو للبروتينات التي تلتف حولها،

gets labeled with small chemical tags.

أن تلتصق بعلامات كيميائية صغيرة.

The set of all of the chemical tags that are attached to the genome

مجموعة العلامات الكيميائية المرتبطة بالجينيوم لخلية معينة

of a given cell

is called the epigenome.

تسمى الـ "إيبجينوم".

Some of these, like a methyl group, inhibit gene expression

بعض منها، كمجموعة الميثيل تكبح التعبير عن الجين

by derailing the cellular transcription machinery

عن طريق عرقلة آلية النسخ الخلوي

or causing the DNA to coil more tightly,

أو التسبب في زيادة إحكام التفاف الـ DNA،

making it inaccessible.

مما يجعلها غير قابلة للوصول.

The gene is still there, but it's silent.

يبقى الجين في مكانه ولكنه صامت.

Boosting transcription is essentially the opposite.

أما دعم النسخ بشكل أساسي فهو العكس.

Some chemical tags will unwind the DNA, making it easier to transcribe,

بعض العلامات الكيميائية تقوم بإرخاء الـDNA مما يجعل نسخه أكثر سهولة،

which ramps up production of the associated protein.

مما يزيد من إنتاجية البروتين الموافق.

Epigenetic changes can survive cell division,

يمكن للتغييرات التخلقية أن تنجو من انقسام الخلية

which means they could affect an organism for its entire life.

مما يعني أنها قد تؤثر على كامل حياة الكائن الحي.

Sometimes that's a good thing.

بعض الأحيان يكون هذا الأمر جيداً.

Epigenetic changes are part of normal development.

التغيرات التخلقية هي جزء من التطور الطبيعي.

The cells in an embryo start with one master genome.

الخلايا في الجنين تبدأ بجينيوم أساسي واحد.

As the cells divide, some genes are activated

وعندما تنقسم الخلية، تتفعل بعض الجينات

and others inhibited.

وتتثبط الأخرى.

Over time, through this epigenetic reprogramming,

عبر الزمن، وخلال إعادة البرمجة الجينية هذه،

some cells develop into heart cells,

تتطور بعض الخلايا إلى خلايا قلب،

and others into liver cells.

وآخرى تتطور إلى خلايا كبد.

Each of the approximately 200 cell types in your body

كلٌ من حوالي 200 نوع من الخلايا في جسمك

has essentially the same genome

لديها بشكل أساسي نفس الجينوم

but its own distinct epigenome.

لكن لكل منها الإبيجينوم الخاص بها.

The epigenome also mediates a lifelong dialogue

يتوسط الإبيجينوم حواراً لمدى الحياة أيضاً،

between genes and the environment.

بين الجينات والوسط المحيط.

The chemical tags that turn genes on and off

الإشارات الكيميائية التي تُفعّل وتبطل الجينات

can be influenced by factors including diet,

يمكن أن تتأثر بعوامل منها الحمية،

chemical exposure,

التعرض للمواد الكيميائية،

and medication.

والدواء.

The resulting epigenetic changes can eventually lead to disease,

يمكن للتغيرات التخلقية أن تؤدي بشكل مفاجئ إلى أمراض،

if, for example, they turn off a gene that makes a tumor-suppressing protein.

إذا قاموا على سبيل المثال بإبطال الجين المسؤول عن صنع بروتين قمع الورم.

Environmentally-induced epigenetic changes are part of the reason

التغيرات التخلقية التي تسببها البيئة،

هي جزء من مسببات إمكانية نمو التوائم المتطابقة ولكل منها حياته الخاصة.

why genetically identical twins can grow up to have very different lives.

فمع تقدمهم في العمر، فإن الإبيجينيوم لهم يتباين،

As twins get older, their epigenomes diverge,

affecting the way they age and their susceptibility to disease.

مما يؤثر على طريقة تقدمهم في السن وقابليتهم للإصابة بالأمراض.

Even social experiences can cause epigenetic changes.

حتى التجارب الإجتماعية يمكنها أن تسبب تغيرات تخلقية.

In one famous experiment,

في تجربة مشهورة،

when mother rats weren't attentive enough to their pups,

عندما لم تنتبه أمهات الفئران بشكل كافٍ لصغارها،

genes in the babies that helped them manage stress were methylated

تم تعطيل جينات أطفالها التي تساعدهم على إدارة الضغط،

and turned off.

وإيقافها.

And it might not stop with that generation.

الأمر الذي من الممكن ألا يتوقف عند هذا الجيل.

Most epigenetic marks are erased when egg and sperm cells are formed.

معظم علامات التخلق تُمسح عندما تتشكل خلايا البويضات والنطاف.

But now researchers think that some of those imprints survive,

ولكن الباحثين الآن يظنون أن بعض من تلك البصمات تنجوا

passing those epigenetic traits on to the next generation.

لتمرر تلك الصفات التخلقية للجيل التالي.

Your mother's or your father's experiences as a child,

تجارب أمك أو أبيك عندما كانوا أطفالاً،

or choices as adults,

أو خياراتهم كراشدين،

could actually shape your own epigenome.

يمكنها أن تشكل الإبجينيوم الخاص بك.

But even though epigenetic changes are sticky,

ولكن على الرغم من كون التغيرات التخلقية لصوقة،

they're not necessarily permanent.

إلا أنها ليست دائمةً بالضرورة.

A balanced lifestyle that includes a healthy diet,

فيمكن لأسلوب حياة متوازن يضم حمية صحية

exercise,

بالإضافة إلى التمارين،

and avoiding exposure to contaminants

وتجنب التعرض للملوثات

may in the long run create a healthy epigenome.

أن ينشئ إبيجينوم صحية على المدى الطويل.

It's an exciting time to be studying this.

هذا وقت مثير لدراسة هذه الأمور.

Scientists are just beginning to understand

العلماء بدؤوا لتوهم بفهم

how epigenetics could explain mechanisms of human development and aging,

كيف أن علم التخلق يمكن أن يفسر آليات تطور وشيخوخة الإنسان،

as well as the origins of cancer,

إضافة إلى أصول السرطان

heart disease,

أمراض القلب

mental illness,

أمراض العقل

addiction,

الإدمان

and many other conditions.

والكثير من الحالات الآخرى.

Meanwhile, new genome editing techniques are making it much easier

في غضون ذلك، فإن تقنيات التعديل على الجينوم الجديدة تسهل علينا كثيراً

to identify which epigenetic changes really matter for health and disease.

معرفة أي التغيرات التخلقية مهمة حقاً للصحة والمرض.

Once we understand how our epigenome influences us,

عندما نفهم كيف يؤثر الإبيجينوم خاصتنا علينا،

we might be able to influence it, too.

ربما يصبح بإمكاننا التأثير عليه أيضاً.