الجين الذي يعطي الجلد الأبيض. تم العثور على الجينات المسؤولة عن مجموعة متنوعة من درجات لون البشرة

اكتشف فريق دولي من الباحثين ، نتيجة التنميط الجيني لألفي شخص يعيشون في مناطق مختلفة من إفريقيا ، المتغيرات الجينية الرئيسية المسؤولة عن كثافة تصبغ الجلد. يبدو أن المتغيرات المسؤولة عن البشرة الداكنة تربط الأفارقة بسكان جنوب آسيا وأستراليا-ميلانيزيا ، وكان أحد الأليلات المرتبطة بالبشرة الفاتحة أصلًا غير أفريقي وجُلب من الخارج. بالإضافة إلى ذلك ، تمكن العلماء من تحديد وظيفة أحد الجينات ( MFSD12) ، تعدد الأشكال التي ترتبط بلون الجلد عند البشر. بحث منشور في المجلة علوم.

لون البشرة هو تكيف مهم للعيش على خط عرض أو آخر ويختلف على نطاق واسع إلى حد ما - على سبيل المثال ، بين الأفارقة ، يمكنك مقابلة كل من الأشخاص ذوي البشرة الفاتحة نسبيًا والأسود تمامًا. ترتبط شدة التصبغ بكثافة الأشعة فوق البنفسجية المميزة لمنطقة معينة. تصل إلى الحد الأقصى عند خط الاستواء ، والحد الأدنى - في خطوط العرض العليا ، حيث يعيش الأشخاص ذوو البشرة الفاتحة. بينما تحمي البشرة الداكنة من ترتديها من الأشعة فوق البنفسجية الزائدة ، فإن البشرة البيضاء هي تكيف مع نقصها ، حيث أن بعض الأشعة فوق البنفسجية ضرورية لتكوين فيتامين د.

توزيع شدة الأشعة فوق البنفسجية ، معبراً عنه بعدد جرعات الأشعة فوق البنفسجية اللازمة "لحرق" الجلد (جرعة حمامية)

الصباغ الرئيسي الذي يوفر الحماية من الأشعة فوق البنفسجية هو الميلانين. يتم تصنيعه في خلايا خاصة - الخلايا الصباغية ، المترجمة في الطبقات العميقة من الجلد.

لون الجلد هو سمة وراثية معقدة - تحدد الجينات المختلفة كمية الصبغة وهيكلها وتوزيعها. حددت الدراسات التي أجريت على الحيوانات حوالي 350 جينًا مرتبطة بطريقة ما بالتصبغ ، ولكن يبدو أنها أصغر بكثير في البشر.

أجرى باحثون من عدة جامعات أمريكية ، بالتعاون مع زملائهم من بوتسوانا وتنزانيا وإثيوبيا ، بحثًا واسع النطاق عن المتغيرات الجينية التي تحدد تنوع درجات لون البشرة. اشتملت الدراسة على 2092 شخصًا تم تحديدهم كميًا من خلال انعكاس الضوء من الجلد ، وشدة التصبغ وأخذوا اختبار الدم للتنميط الجيني. يمثل المشاركون مجموعات عرقية مختلفة تعيش في أراضي البلدان المذكورة أعلاه. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام جينومات ممثلي السكان الأوراسيين والأستراليين الميلانيزيين ، والتي تمت قراءتها سابقًا ، للمقارنة.

من بين الموضوعات ، كان ممثلو شعب السان (البوشمن) الذين يعيشون في جنوب إفريقيا يتمتعون بأخف بشرة ، وكان ممثلو الأسرة الكبيرة للغة النيلية الصحراوية في شرق إفريقيا ذوي البشرة الداكنة. تم العثور على أهم الارتباطات مع لون الجلد لأربعة مواضع وراثية - تعدد الأشكال في الجينات SCL24A5 ،MSFD12وفي المناطق التنظيمية للجينات DDB1 /TMEM138و OCA2 /HERC2. وفقًا للعلماء ، تمثل الاختلافات في هذه المواقع حوالي 30 بالمائة من التنوع المرصود. وبالتالي ، فإن لون البشرة ، على الرغم من كونه سمة معقدة ، ليس معقدًا مثل الطول على سبيل المثال.

أمثلة لتوزيع الأليل لجينات SLC24A5 (يسار) و MFSD12 (يمين) في سكان العالم. يرتبط متغير SLC24A5 (G) بالجلد الداكن ، بينما يرتبط متغير SLC24A5 (A) بالبشرة الفاتحة. يرتبط متغير MFSD12 (T) ببشرة داكنة ، بينما يرتبط متغير MFSD12 (C) ببشرة فاتحة.

نيكولاس جي كروفورد وآخرون / العلوم ، 2017

بالنسبة لبعض الجينات التي تم العثور عليها ، كانت الوظائف معروفة ، على سبيل المثال ، المنتج الجيني DDB1(بروتين ربط الحمض النووي الخاص بالضرر 1) يشارك في إصلاح تلف الحمض النووي الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية ، و OCA2يشفر ناقل أيون ينظم الحموضة في الميلانوزومات. ومع ذلك ، بالنسبة للجين MSFD12، حيث تمثل الاختلافات ما يقرب من خمسة بالمائة من التنوع ، لم يتم إنشاء الوظيفة. كجزء من الدراسة ، حاول مؤلفو العمل القيام بذلك.

كان معروفاً أن هناك طفرتان موجودتان في الجين MSFD12، توجد فقط في السكان الأفارقة ، وخاصة في الشرق ، وترتبط بأغمق البشرة. وجد الباحثون أن هذه الأشكال المتعددة مرتبطة بانخفاض التعبير الجيني. عند التعبير MSFD12بدأت الخلايا ، التي تم تخفيضها بشكل مصطنع في الخلايا الصباغية ، في تراكم الصبغة السوداء. وهكذا ، ارتبطت وظيفة بروتين MSFD12 بقمع تخليق الميلانين.

كان تعدد الأشكال في الجين أكثر ارتباطًا بلون بشرة الأفارقة SCL24A5، والذي يتم التعبير عنه أيضًا في الخلايا الصباغية ويشفر ناقل أيون. أظهر الباحثون أن الأليل ذو البشرة الفاتحة لهذا الجين شائع في السكان الأفارقة ذوي الأصول الآسيوية الراسخة (إثيوبيا وتنزانيا) ، ولكنه نادر في السكان الأفارقة "الأصليين" لسان وبوتسوانا. على ما يبدو ، ظهر هذا المتغير في إفريقيا نتيجة لتدفق الجينات من أوراسيا في آخر 3-9 آلاف سنة ، وتم تتبع وجودها هناك لمدة 30 ألف عام.

في السابق ، كان معروفًا أن النسخة "ذات البشرة الفاتحة" من هذا الجين شائعة بين الأوروبيين وأصبحت مترسخة في السكان نتيجة الانتقاء. علاوة على ذلك ، تم العثور أيضًا على الأليلات ذات البشرة الفاتحة في جينومات إنسان نياندرتال ودينيسوفان ، مما يدعم الفرضية القائلة بأن لون البشرة الداكن هو اكتساب متأخر ، وأن أسلافنا ، بعد فقدان شعر الجسم ، كانوا مصطبغون بشكل معتدل إلى حد ما.

في وقت سابق ، تحدثنا عن دراسة أجراها علماء ألمان اقترحوا أن البشرة الفاتحة للأوروبيين المعاصرين موروثة من الصيادين القدامى وجامعي الثمار الذين عاشوا في هذه المنطقة ، ولكن ليس من المزارعين الأوائل الذين جاءوا من آسيا.

داريا سباسكايا

نشر باحثون بقيادة سارة تيشكوف من جامعة بنسلفانيا بحثًا يتتبع تطور الجينات التي تحدد لون بشرة الإنسان وانتشارها في جميع أنحاء العالم.

ممثل شعب أغاو من شمال إثيوبيا وإريتريا (يسار)
وجماعة سورما العرقية من جنوب إثيوبيا وجنوب السودان
© أليسيا رانسيارو ، د. سيمون آر طومسون

وفقًا للعلماء ، كان أسلاف البشر - أسترالوبيثكس - يتمتعون بشرة فاتحة مغطاة بالصوف. تقول سارة تيشكوف: "إذا حلق الشمبانزي ، فسترى أن بشرته فاتحة". "إذا كان لديك شعر في الجسم ، فلن تحتاج إلى بشرة داكنة للحماية من الأشعة فوق البنفسجية." حتى وقت قريب ، كان يُفترض أنه بعد أن فقد أسلاف البشر معظم أجسادهم (منذ حوالي مليوني سنة) ، اكتسبوا بسرعة بشرة داكنة لحماية أنفسهم من الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية. بعد ذلك ، عندما هاجر الناس من إفريقيا إلى خطوط العرض الشمالية ، أصبحت بشرتهم أفتح كتعديل لنقص ضوء الشمس ، لأن الجلد الباهت يصنع المزيد من فيتامين د.

كانت الدراسات السابقة لجينات لون الجلد متوافقة مع هذه الصورة. على سبيل المثال ، انتشر "جين إزالة التصبغ" (SLC24A5) المرتبط بالبشرة الفاتحة في جميع أنحاء سكان أوروبا على مدى 6000 عام الماضية. أظهر عمل تيشكوف وزملاؤها أنه ليس كل شيء بهذه البساطة.

قام مؤلفو العمل بقياس انعكاس الجلد في 2092 شخصًا من إثيوبيا وتنزانيا وبوتسوانا. تم العثور على الجلد الأكثر قتامة بين الرعاة في شرق أفريقيا ، مثل شعوب مرسي وسورما ، والأكثر إشراقًا - بين شعب سان في جنوب إفريقيا. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على العديد من الظلال الانتقالية. في الوقت نفسه ، جمع الباحثون عينات الدم لاستخراج الحمض النووي. قاموا بتسلسل أكثر من أربعة ملايين تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (أقسام من الحمض النووي تختلف بنوكليوتيد واحد فقط ، أي استبدال "حرف" واحد من الأبجدية الجينية). وجدوا أربع مناطق رئيسية من الجينوم حيث ترتبط تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة بلون الجلد.

كانت المفاجأة الأولى أن الجين SLC24A5 ، المميز للأوروبيين ، شائع أيضًا في شرق إفريقيا ، حيث يوجد تقريبًا في نصف ممثلي بعض شعوب إثيوبيا. نشأ هذا المتغير منذ 30000 عام وربما تم إحضاره إلى شرق إفريقيا من قبل أشخاص يهاجرون من الشرق الأوسط. ولكن على الرغم من إصابة العديد من سكان شرق إفريقيا به ، فإن بشرتهم لم تصبح بيضاء ، لأن SLC24A5 هو مجرد واحد من عدد من الجينات التي تحدد لون البشرة.

وجد الباحثون أيضًا متنوعين من جينين متجاورين ، HERC2 و OCA2 ، يرتبطان بالجلد الفاتح والعين الفاتحة ولون الشعر في الأوروبيين ، ونشأ في إفريقيا. إنها قديمة جدًا وشائعة بين شعب سان. يقترح مؤلفو العمل أن هذه المتغيرات نشأت في إفريقيا منذ مليون عام ثم انتقلت لاحقًا إلى الأوروبيين والآسيويين. تقول سارة تيشكوف: "تأتي العديد من المتغيرات الجينية التي تسبب البشرة الفاتحة في أوروبا من إفريقيا".

كان الاكتشاف الأكثر دراماتيكية يتعلق بجين MFSD12. تحدث طفرتان تقللان من التعبير عن هذا الجين بوتيرة عالية لدى الأشخاص ذوي البشرة الداكنة. نشأت هذه المتغيرات منذ حوالي نصف مليون سنة ، بحيث لا يمكن أن يكون لدى كبار السن سوى بشرة داكنة بدرجة معتدلة ، بدلاً من الأسود الغامق الموجود الآن بسبب هذه الطفرات. تم العثور على نفس المتغيرين بين الميلانيزيين والسكان الأصليين الأستراليين وبعض الهنود. ربما ورثوا هذه المتغيرات الجينية من المهاجرين القدامى من إفريقيا الذين اتبعوا "الطريق الجنوبي" من شرق إفريقيا ، على طول الساحل الجنوبي للهند إلى ميلانيزيا وأستراليا. ربما كانت هناك ناقلات لمتغيرات أخرى مرتبطة بظل أفتح فيما بينها ، لكنها ضاعت في الطريق إلى ميلانيزيا.

أجرى مؤلفو العمل تجربة معملية لفهم كيفية تأثير الطفرات الجينية لـ MFSD12 على لون الجلد. لقد قللوا من التعبير عن هذا الجين في مزارع الخلايا ، ومحاكاة البديل الموجود في الأشخاص ذوي البشرة الداكنة. بدأت الخلايا في إنتاج المزيد من مادة الإيوميلانين ، وهي الصبغة التي تحدد اللون الأسود والبني للجلد والشعر وقزحية العين. هناك نوع آخر من الطفرة يمنع إنتاج الصبغات الصفراء ، مما يؤدي أيضًا إلى لون أغمق. أعاد العلماء إنتاج هذا التأثير على أسماك الزرد وفئران التجارب.

تظهر النتائج التي حصلت عليها سارة تيشكوف وزملاؤها أن التصنيف التقليدي للأنواع وطيالعاقلعلى العرق لا يعكس تاريخها الفعلي. كما اتضح ، عادت بعض المتغيرات الجينية من أوراسيا إلى الظهور لاحقًا في إفريقيا ، والطفرات المرتبطة بلون البشرة الفاتح للأوروبيين من أصل أفريقي. تقول سارة تيشكوف إنه يوجد داخل إفريقيا مستوى عالٍ من التنوع بحيث لا يوجد شيء اسمه عرق أفريقي واحد.

السمة الأكثر شهرة المرتبطة بالتكيف مع المناخ هي لون البشرة. حيث تكون الأشعة فوق البنفسجية أكثر كثافة حيث تكون بشرة الناس داكنة. في خطوط العرض الشمالية ، يكون لدى الناس أخف بشرة ، إذا لم يكن الأمر كذلك ، فسيصاب الأطفال بالكساح ، لأن البشرة الداكنة تحمي من الأشعة فوق البنفسجية ، التي ينتج عنها فيتامين د. فيتامين د ضروري لامتصاص الكالسيوم .

ترتبط شدة تصبغ الجلد بتراكم صبغة الميلانين التي يتحكم فيها بروتين مستقبل الميلانوكورتين. تمت دراسة الجين المشفر لهذا البروتين لدى شعوب مختلفة ، وقد ثبت أن تراكم الطفرات التي أدت إلى انخفاض التصبغ حدث في الآسيويين والأوروبيين. حقيقة مثيرة للاهتمام هي أنه على الرغم من أن شعوب إفريقيا لديها أعلى تنوع جيني ، فلا توجد طفرات لهذا الجين ، لأن البشرة الفاتحة غير قابلة للتكيف هناك. يوضح الشكل التوزيع العرضي لتصبغ الجلد.

ترتبط شدة تصبغ الجلد ارتباطًا سلبيًا بخط العرض ، على الرغم من وجود بعض الاستثناءات. على سبيل المثال ، تتمتع الأسكيمو ببشرة أغمق قليلاً من بشرة السكان الآخرين الذين يعيشون في نفس خط العرض. من المفترض أن هذا يرجع إلى حقيقة أنهم أتوا من مناطق جنوبية أكثر في الماضي القريب ولم يكن لديهم وقت للتكيف ، أو لأنهم يأكلون الكثير من كبد الحيوانات البحرية ، حيث يوجد الكثير من فيتامين د .

الطول وشكل الجسم يتكيفان أيضًا مع الظروف المناخية. في الشمال ، من الأفضل أن تكون قصيرًا وذو أطراف أقصر ، حيث سيكون هناك أقل فقدان للحرارة من خلال الجلد ، على العكس من ذلك ، يكون نحيفًا وطويلًا من أجل فقدان الحرارة أكثر.

لون بشرة كل شخص مختلف ، ناهيك عن الاختلافات العرقية. وكل هذا يتم توفيره من خلال صبغة الميلانين ، التي تنتجها خلايا خاصة - الخلايا الصباغية. تم العثور على الخلايا الصباغية في الطبقات السفلية من البشرة. الميلانين مسؤول ليس فقط عن تلوين الجلد ، ولكن أيضًا عن لون العينين والشعر. تحدد الأوعية الدموية أيضًا لون الجلد: يعتمد شحوب الجلد أو احمراره على تمدده / تضيقه.

http://training.seer.cancer.gov/ss_module14_melanoma/unit02_sec02_anatomy.html

يحتوي جلد مناطق مختلفة من الجلد على كميات مختلفة من الميلانين. يخلو راحتي اليدين والقدمين من مادة الميلانين - والجلد في هذه المناطق هو الأخف وزناً. في منطقة الحلمات وكيس الصفن عند الرجال ، يزداد تركيز الميلانين ، لذلك تصبح هذه المناطق أغمق من باقي الجلد. توجد الخلايا الصباغية ليس فقط في الجلد ، ولكن أيضًا في الأذن الداخلية وشبكية العين وطبقة الأوعية الدموية في العين.

ذات مرة ، كان جميع الناس من ذوي البشرة الداكنة ، وفقط أثناء تحركهم شمالًا ، تم إصلاح طفرة جينية ، مما يوفر لون بشرة أفتح بشكل متزايد لتخليق أفضل لفيتامين د. الآن هناك نوع من الطفرات التي يكون فيها الميلانين تمامًا غائب - مثل هؤلاء المهق لديهم بشرة وشعر فاتح جدًا.

ما الذي يحدد كمية الميلانين

عدد الخلايا الصباغية في جميع الناس متماثل تقريبًا ، لكن كمية الميلانين المنتجة تختلف اختلافًا كبيرًا. يعتمد ذلك على الخصائص الوراثية ، وشدة الأشعة فوق البنفسجية ، وكذلك على الجنس (تكون بشرة النساء في المتوسط ​​3-4٪ أخف من بشرة الرجال).

عند التعرض للشمس ، يزداد إنتاج الميلانين. هذا ضروري للحماية من الأشعة فوق البنفسجية. كلما تم إنتاج المزيد من الميلانين ، يصبح الجلد أغمق - يظهر تان. كلما كانت البشرة الأصلية أكثر شحوبًا ، انخفضت القدرات الوقائية للميلانين. هذا هو سبب حدوث حروق الشمس مع التعرض المفرط للشمس. يزيد وجود الكثير من حروق الشمس في العمر من خطر الإصابة بسرطان الجلد.

يتم تحفيز تكوين الميلانين ليس فقط من خلال عمل الأشعة فوق البنفسجية ، ولكن أيضًا عن طريق الهرمونات (هرمون تحفيز الميلانين و ACTH). في الشيخوخة ، هناك انخفاض في إنتاج الهرمونات ، ونتيجة لذلك يتناقص إنتاج الميلانين ، ويصبح الجلد أفتح - ويزداد خطر الإصابة بحروق الشمس وتطور سرطان الجلد.

سرطان الجلد

يتسبب التنكس الخبيث للخلايا الصباغية في حدوث الورم الميلانيني - وهو أحد أسرع أنواع السرطانات مع معدل وفيات مرتفع للغاية (تحدث 80٪ من الوفيات الناجمة عن سرطان الجلد في الورم الميلانيني).

أحيانًا تغير الطفرات الجينية الناس كثيرًا لدرجة أنها مذهلة. وليس من الواضح ما إذا كانت الطبيعة قد خدعتهم أم عاقبتهم. لكنها تبدو فريدة حقًا.

لا يقع اللوم على الأشخاص الذين يعانون من تشوهات وراثية في مظهرهم بهذه الطريقة. حدوثها لا يعتمد على إرادة الإنسان. لذلك ، من الضروري معاملة أصحابها بفهم ولباقة.

- البهاق

ينتج عن هذه الطفرة تغيرات في الجلد والشعر وأحيانًا تغيرات في لون الأظافر. لا يوجد علاج لها.

ويني هارلو ، المصابة بالبهاق ، تعمل كعارضة أزياء. وهي معروفة بخطوط بيضاء على الجلد من نوع Negroid.

التوائم المتباينة

لقد تطور هؤلاء الأطفال من نفس البويضة ، لكنهم ولدوا بمظاهر مختلفة ، على عكس الصورة النمطية القياسية بأن التوائم أحادية الزيجوت يجب أن تكون مثل اثنين من البازلاء في جراب.

جلد piebald

يولد الشخص المصاب بهذه الطفرة بلون أبيض تمامًا ، وخالي من بقع الخلايا الصباغية على الجلد. وأيضًا أبيض ، على غرار خيوط الشعر الرمادي.

المهق

يصيب المهق الأشخاص من جميع المجموعات العرقية. يتميز الأشخاص المصابون بهذه الطفرة بغياب خلقي لصبغة الميلانين ، والتي تعطي لونًا للجلد والشعر والقزحية.

هذه الفتاة أمريكية من أصل أفريقي ، ولكن بسبب حالة شاذة ، تبدو مثل شقراء عادية من أوروبا ، مع تجعيد الشعر فقط.

متلازمة واردنبورغ

الأشخاص الذين يعانون من هذه الطفرة لديهم خط رمادي فوق الجبهة ، وفقدان السمع الخلقي ، وتليكانثوس ، وقزحية العين مغايرة. هذه الأم والابن ليست سوى الأخيرة. لهذا السبب لديهم لون عيون مذهل.

داء

مع هذا الشذوذ التطوري ، يظهر صف إضافي من الرموش على الجفن العلوي. وتصبح الرموش الموجودة في الأسفل أكثر سمكًا.

تغاير اللون

هذه الفتاة ليس لديها نفس لون قزحية العين اليمنى واليسرى. نظرتها مخيفة ورائعة في نفس الوقت.

العملقة

سيلفا كروز هي أطول فتاة في العالم. والسبب في ذلك هو منطقة النمو المشاشية المفتوحة ، والتي تحدث عند الأشخاص الذين يعانون من العملقة.

انقسام الذقن

يعتقد بعض الناس أن الذقن المجعد يشير إلى شخصية قوية الإرادة. ولكن في الواقع - حول طفرة الجينات. لا يوجد في جسد هذه الفتاة جين يساعد عظام الذقن على النمو معًا.