دانستن اینکه DNA انسان چگونه در طول نسل‌ها تغییر می‌کند، برای برآورد خطر بیماری‌های ژنتیکی و درک مسیر تکامل انسان کاملاً حیاتی است. با این حال، تا پیش از این، برخی از متغیرترین بخش‌های DNA انسان به‌دلیل محدودیت‌های فناوری عملاً خارج از دسترس دانشمندان قرار داشتند ــ اما اکنون شرایط تغییر کرده است.
تیمی از پژوهشگران از دانشگاه سلامت یوتا، دانشگاه واشنگتن، شرکت PacBio و چند نهاد دیگر با به‌کارگیری مجموعه‌ای از فناوری‌های پیشرفته تعیین توالی DNA، جامع‌ترین اطلس ژنتیکی از تغییرات بین‌نسلی را تهیه کرده‌اند. این مطالعه نشان داده است که برخی بخش‌های ژنوم انسان با سرعتی بسیار بالاتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد دچار تغییر می‌شوند. این یافته‌ها می‌توانند مسیرهای نوینی را برای درک ریشه‌های بیماری‌های انسانی و فرآیند تکامل انسان هموار کنند.
دکتر لین جورد، نویسنده مقاله، می‌گوید: «در نهایت، آنچه ما را از سایر گونه‌ها متمایز می‌کند همین جهش‌های ژنتیکی هستند. ما به یکی از بنیادی‌ترین ویژگی‌های زیستی انسان دست یافته‌ایم.
سرعت نور در زیست‌شناسی
پژوهشگران با مقایسه ژنوم والدین و فرزندانشان توانستند نرخ بروز جهش‌های جدید و انتقال آن‌ها به نسل بعد را محاسبه کنند؛ نرخی که جورد آن را در زیست‌شناسی، به‌لحاظ اهمیت، هم‌ارز با سرعت نور در فیزیک می‌داند. او می‌گوید: «این دانشی اساسی است ــ اینکه بدانیم با چه سرعتی تنوع ژنتیکی در گونه ما به‌وجود می‌آید. تمام تفاوت‌های ژنتیکی که بین انسان‌ها می‌بینیم، حاصل همین جهش‌ها هستند.» این تغییرات ژنتیکی، در گذر زمان، منشأ تفاوت‌هایی نظیر رنگ چشم، توانایی هضم لاکتوز و برخی بیماری‌های نادر ژنتیکی بوده‌اند.
طبق تخمین این پژوهش، هر انسان به‌طور متوسط حدود ۲۰۰ تغییر ژنتیکی جدید دارد که در هیچ‌یک از والدینش وجود نداشته‌اند. بسیاری از این جهش‌ها در بخش‌هایی از DNA رخ می‌دهند که تا پیش از این به‌دلیل پیچیدگی بالا، مطالعه آن‌ها بسیار دشوار بوده است.
دکتر آرون کوینلن، استاد و رئیس بخش ژنتیک انسانی در دانشگاه سلامت یوتا و از نویسندگان مقاله، می‌گوید پژوهش‌های قبلی عمدتاً بر روی بخش‌هایی از ژنوم متمرکز بودند که نرخ جهش در آن‌ها پایین‌تر است. اما در این مطالعه، با کمک فناوری‌های پیشرفته، موفق شده‌اند به متغیرترین نواحی DNA انسان ــ نواحی‌ای که پیش‌تر عملاً «غیرقابل دسترسی» بودند ــ دست یابند.
او می‌افزاید: “ما نواحی‌ای از ژنوم را دیدیم که تقریباً در هر نسل دچار جهش می‌شوند؛ میزان تغییر در آن‌ها واقعاً باورنکردنی است. در مقابل، برخی دیگر از بخش‌های DNA بسیار پایدارتر هستند.”
جورد تأکید می‌کند که این اطلس جدید می‌تواند ابزار مهمی در مشاوره ژنتیک باشد، زیرا به ما کمک می‌کند به این پرسش پاسخ دهیم: «اگر کودکی به یک بیماری مبتلاست، آیا این بیماری از والدین به ارث رسیده یا نتیجه یک جهش جدید است؟» اگر بیماری حاصل جهشی جدید در یک “نقطه داغ جهشی”(mutation hotspot) باشد، احتمال تکرار آن در فرزندان بعدی والدین بسیار کم است. اما اگر بیماری به ارث رسیده باشد، فرزندان آینده این والدین با خطر بیشتری مواجه خواهند بود.
خانواده‌ای بی‌نظیر: “شجره‌نامه Platinum“
کشفیات اخیر بر پایه همکاری ارزشمند خانواده‌ای از ایالت یوتا بنا شده که از دهه ۱۹۸۰ با پژوهشگران ژنتیک همکاری داشته‌اند و نقشی کلیدی در پروژه ژنوم انسانی ایفا کرده‌اند. چهار نسل از این خانواده DNA خود را اهدا و اجازه بررسی علمی آن را صادر کرده‌اند. این موضوع امکان مشاهده‌ای بی‌سابقه و دقیق از نحوه پیدایش و انتقال جهش‌ها از والدین به فرزندان را فراهم کرده است.
دکتر دبورا نِکلاسن، دانشیار پژوهشی در پزشکی داخلی و از نویسندگان مقاله، می‌گوید: “وجود خانواده‌ای با این وسعت و عمق داده، منبعی بسیار ارزشمند و منحصربه‌فرد برای درک تنوع ژنتیکی و تغییرات بین‌نسلی ژنوم است.”
بهترین‌ها از هر دو دنیا
برای رسیدن به تصویری دقیق و با وضوح بالا از تنوع ژنتیکی در طول زمان، پژوهشگران DNA هر فرد را با چندین فناوری مختلف تعیین توالی کردند. برخی فناوری‌ها برای شناسایی کوچک‌ترین تغییرات ژنتیکی مناسب هستند، درحالی‌که برخی دیگر قادر به بررسی نواحی وسیع از ژنوم و یافتن تغییرات بزرگ‌مقیاس‌اند. این ترکیب به آن‌ها اجازه داد دقت بالا را هم در مقیاس‌های کوچک و هم بزرگ به‌دست آورند.
پژوهشگران اکنون قصد دارند این رویکرد جامع را در خانواده‌های بیشتری به کار گیرند تا ببینند آیا نرخ جهش ژنتیکی در بین خانواده‌های مختلف یکسان است یا تفاوت دارد. کوینلن می‌گوید: “ما در این خانواده خاص به نکات بسیار جالبی برخوردیم. اکنون پرسش بعدی این است که آیا این یافته‌ها در سایر خانواده‌ها هم تکرار می‌شوند؟ و چقدر می‌توانیم از آن‌ها برای پیش‌بینی خطر بیماری یا شناخت روند تکامل ژنوم استفاده کنیم؟”
نتایج تعیین توالی به‌صورت عمومی منتشر خواهد شد تا سایر پژوهشگران نیز بتوانند از داده‌ها در تحقیقات خود بهره ببرند. این اقدام می‌تواند درهای تازه‌ای را به‌سوی درک بهتر از تکامل انسان و بیماری‌های ژنتیکی بگشاید.
منبع:
Human de novo mutation rates from a four-generation pedigree reference. Nature, 2025; DOI: 10.1038/s41586-025-08922-2
تهیه و تنظیم: سید طه نوربخش
نظارت و تأیید: فائزه محمدهاشم-متخصص ژنتیک