تكيفات جينية تفتح سر حمية الطيور الغنية بالسكر

عالمي - وكالة أنباء إخباري

تكيفات جينية تفتح سر حمية الطيور الغنية بالسكر

في عالم يمثل فيه الاستهلاك المفرط للسكر مصدر قلق صحي عام متزايد، مما يؤدي إلى انتشار واسع لاضطرابات التمثيل الغذائي مثل السمنة ومرض السكري من النوع الثاني، تقدم بعض أنواع الطيور مفارقة بيولوجية رائعة. فالطيور التي تعتمد في غذائها بشكل كبير على الرحيق والفواكه - وهي في الأساس سكر سائل - ناهيك عن البقاء على قيد الحياة فحسب، بل تزدهر دون إظهار أي من العواقب الصحية الضارة التي تُرى في البشر. وقد ألقت أبحاث رائدة نُشرت مؤخرًا في مجلة ساينس المرموقة الضوء على التكيفات الجينية المعقدة التي تسمح لهذه الطيور بالتحكم في عملية الأيض وضغط الدم، حتى عند مواجهة مستويات سكر قد تكون كارثية لمعظم الثدييات.

تتعمق الدراسة، التي قادتها عالمة الجينوم إيكاترينا أوسيبوفا من جامعة هارفارد وزملاؤها، في الآليات الجينية المعقدة وراء هذه المرونة الاستثنائية. فبينما يعاني البشر من تداعيات التمثيل الغذائي للأنظمة الغذائية السكرية، طورت الطيور مثل آكل العسل الهولندي الجديد، وهو طائر يشرب الرحيق من أستراليا، والطيور الطنانة عالية التحليق، حلولًا بيولوجية فريدة. إن قدرتهم على معالجة واستخدام كميات هائلة من السكر دون الاستسلام لمتلازمة التمثيل الغذائي أو الأمراض ذات الصلة هي شهادة على قوة الانتقاء الطبيعي.

من الملاحظات اللافتة التي أبرزها البحث هو الاختلاف الصارخ في تنظيم جلوكوز الدم بين الطيور والثدييات. تحافظ الطيور بشكل طبيعي على مستويات جلوكوز الدم الصائم أعلى بـ 1.5 إلى مرتين من الثدييات ذات الحجم المماثل. علاوة على ذلك، فإنها تظهر حساسية نسبية للأنسولين، وهو هرمون حاسم لامتصاص السكر في خلايا الثدييات. في البشر، يحفز الأنسولين بروتينًا يسمى GLUT4 لنقل السكر إلى الخلايا، مما يخفض بشكل فعال جلوكوز الدم. ومع ذلك، يبدو أن الطيور تفتقر إلى هذا البروتين المحدد، مما يؤدي إلى مستويات جلوكوز الدم المرتفعة باستمرار. وكما يصف عالم وظائف الأعضاء المقارن كينيث ويلش من جامعة تورنتو بوضوح، بينما يدور السكر في دم البشر، قد يكون الدم يدور في سكر الطيور الطنانة، حيث تصل مستويات السكر في دم هذه الطيور الصغيرة بعد التغذية إلى 757 ملليجرام لكل ديسيلتر - أي أكثر من ضعف مستوى السكر في دم الإنسان بعد وجبة غنية بالكربوهيدرات.

لكشف هذه الأسرار، قام فريق أوسيبوفا بتحليل دقيق لجينومات أنواع مختلفة من الطيور ذات عادات غذائية متنوعة. وقارنوا خمسة أنواع تتغذى على السكر، بما في ذلك ممثلين لعائلات الببغاء وآكل العسل والطيور الطنانة، مع أربعة أنواع تفضل البذور أو الحشرات أو اللحوم، مثل السنونو الشائع والسنونو البني. بالإضافة إلى تسلسل الجينات، قاموا أيضًا بفحص الترانزكريبتوم - وهو مقياس لنشاط الجينات - من أنسجة مختلفة لثلاثة أنواع محبة للرحيق وثلاثة أقارب آكلة للمكسرات أو الحشرات.

كانت النتائج عميقة. فقد أظهرت آلاف التسلسلات الجينية تغيرات في الطيور التي تتغذى على الرحيق. وبينما وُجد العديد من هذه التغيرات في امتدادات الحمض النووي التنظيمية التي تحدد مدى تكرار نسخ الجينات الأخرى وترجمتها إلى بروتينات، أظهر ما يقرب من 600 جين مرتبط مباشرة بمعالجة السكر والدهون أيضًا اختلافات كبيرة. ومن المثير للاهتمام أن سلالات مختلفة من الطيور، مثل الببغاوات وطيور الشمس، تلاقت على حلول جينية مماثلة للتعامل مع أنظمتها الغذائية عالية السكر، مما يشير إلى ضغط تطوري قوي. وقد وُجد أن ما مجموعه 66 جينًا مشفرًا للبروتين قد تغير في أكثر من نوع واحد من الأنواع عالية السكر، مما يشير إلى مسارات تكيفية مشتركة.

من بين هذه التغيرات واسعة النطاق، برز جين واحد: MLXIPL. يعمل هذا الجين، الذي تغير في جميع الأنواع الأربعة التي تتغذى على السكر التي تمت دراستها، كـ "مستشعر سكر خلوي" حاسم، وفقًا لأوسيبوفا. ينتج MLXIPL عامل نسخ يُعرف باسم ChREBP، والذي ينظم نشاط العديد من الجينات الأخرى. في تجربة رائعة، عندما تم إدخال MLXIPL من طائر طنان إلى خلايا بشرية، غيرت الخلايا استجابتها للسكر بشكل كبير، مما أدى إلى تنشيط الجينات التي تعزز عملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات. يشير هذا إلى آلية مباشرة وقابلة للنقل لتحسين معالجة السكر.

ومع ذلك، فإن التكيفات تتجاوز مجرد التمثيل الغذائي للسكر. تؤكد تشانغ تشانغ، عالمة وظائف الأعضاء في جامعة سيتشوان بالصين، أن هذه التعديلات التطورية تلعب أيضًا دورًا حيويًا في التحكم في ضغط الدم. وهذا التكيف متعدد الأوجه أمر بالغ الأهمية نظرًا لطبيعة النظام الغذائي الغني بالرحيق. فالسكر، عند التركيزات العالية، يصبح لزجًا، كما أن النظام الغذائي القائم على الرحيق غني بالماء بطبيعته. يمكن لكلا العاملين أن يفرضا متطلبات كبيرة على الجهاز القلبي الوعائي. إن الحفاظ على الاتساق الصحيح لبلازما الدم أمر بالغ الأهمية لمنع التكاثف والانسدادات المحتملة، وهو تحدٍ تغلب عليه هذه الطيور بأناقة من خلال تطورها الجيني.

الآثار المترتبة على هذا البحث بعيدة المدى. فقد تصبح جينات مثل MLXIPL أهدافًا سريرية محتملة لتطوير علاجات جديدة لأمراض التمثيل الغذائي لدى البشر. ومع ذلك، كما تحذر أوسيبوفا، لا يتعلق الأمر بجين واحد فقط، بل بـ "مجموعة معقدة من التعديلات الجينية" - تشمل كل شيء من استشعار السكر الخلوي إلى تنظيم ضغط الدم المعقد - التي تسمح لهذه الطيور مجتمعة بالازدهار على أنظمتها الغذائية الحلوة. يقدم هذا الحل التطوري المتكامل مخططًا مقنعًا للبحث الطبي الحيوي في المستقبل، مما قد يمهد الطريق لاستراتيجيات مبتكرة لمكافحة اضطرابات التمثيل الغذائي البشري.

وكالة أنباء إخباري