تأثير الإشعاع على الكروموسومات

تأثير الإشعاع على الكروموسومات
Effects of Radiation on Chromosomes
يوجد نوعان من التأثير الإشعاعي على الكروموسومات هما :-
1- تغيرات فسيولوجية . 2- تغيرات تركيبية .

1- تغيرات فسيولوجية .Physiological Effects
يؤدي الإشعاع إلى حدوث تغيرات في الصفات السطحية للكروموسومات كما يؤدي إلى زيادة التصاقها مع بعضها ويعتقد أن ذلك نتيجة لتأثير الإشعاع على الأحماض النووية وتظهر هذه التغيرات فقط في الخلايا عندما تكون في الدور التمهيدي أو في الأدوار المتأخرة من الانقسام عند تعرضها للإشعاع حيث تستمر هذه الخلايا في تكملة مراحل الانقسام ولكن قد تطول هذه الفترة ، أما في حالة ما إذا كانت الخلايا في الدور التمهيدي المتوسط أو المتأخر فإن تعرضها للإشعاع يؤدي إلى حدوث لزوجة وهذا يؤدي بالتالي إلى تجميع الكروموسومات في المستوى الاستوائي للخلية في دور الوضع المتوسط ، وتؤثر أيضا في دور الوضع الانفصالي حتى لو كانت الجرعات ضعيفة أما في حالة الجرعات العالية فإن زيادة تجمع الكروموسومات يؤدي إلى منع حدوث الانقسام الغير مباشر وهذه التأثيرات الفسيولوجية تنعكس على الأحماض النووية فتؤدي إلى تكوين تغيرات تركيبية .

2- تغيرات تركيبية .Structural Changes
تعتبر التغيرات التركيبة أكثر أهمية واختلافا في تأثيرها على الخلايا والأنسجة والأفراد والعشائر إذا ما قورنت بتأثير الإشعاع على توزيع الكروموسومات أو نسبة حدوث العبور وذلك لأنها تؤدي إلى حدوث تغير دائم في ترتيب الجينات الطولي وتوزيعها على مختلف الكروموسومات ومن الاختلافات التركيبية التي لوحظت في دور الوضع المتوسط نجد أن هناك نوعين هما :-
1. الكسر الكروموسومي Chromosome breaks .
2. الكسر الكروماتيدي Chromatide breaks .

الكسر الكروموسومي Chromosome breaks
عبر دالنتجون وداكور عام 1945 عن الكسر الكروموسومي بالرمز ß'' ويعني ذلك حدوث نقص طرفي ينتج عنه جزئين أحدهما به سنترومير والأخر بدون سنترومير والجزء المنفصل من الخيط الكرومسومي الذي انفصل نتيجة لأى تأثير إشعاعي لأخر له خاصية الالتصاق لجزء طرفي منفصل آخر إذا تقابلا ليكون خيط جديد ، أو أن يتصل بالخيط الذي أنكسر منه وتسمى هذه الحالة استرجاع Restitution أو إعادة الالتصاق .
وإذا حدث بدلا من عملية الاسترجاع السابقة اتصال الجزء المكسور بجزء آخر قبل انشقاق الكروموسوم إلي كروماتيدتين فإن الشظايا الناتجة من الكروماتيدات الأخوية لها طرف مكسور كما في الشظايا الأمية وإن هذه الأجزاء لها خاصية الالتصاق ويكون هذا الالتصاق أكثر حدوثاً بعد ذلك بالنهايات المكسورة المتشابهة حيث أنها تكون أقرب إلى بعضها من غيرها وبهذه الطريقة سوف يتكون من هذه النهايات كروموسومات متشابهة محتوية على جزئين متشابهين ملتصقين ، فإذا كان بين الشظايا شظية بدون سنترومير تكونت كروموسومات متشابهة ذات سنترومير . ولو أن اتحاد الشظايا الناتجة من كسر الكروماتيدات الأخوية قد يحدث بين أو بعض أو كل الشظايا وعلى ذلك فإن المظهر الناتج من كسر الكروموسومات تختلف ، وفي دور الانفصالي فإن الكروماتيدة ذات السنتروميرين الناتجة من اتحاد شظايا ذات سنتروميرات تمتد على هيئة كوبري بين القطبين حيث يؤدي ذلك إلى كسر هذا الكروموسوم ، أو قد ينكسر نتيجة تكوين هذا الجدار الفاصل الجديد والذي يفصل بين الخليتين وفي مثل هذه الأحوال قد تتكون اتحادات أخوية من جديد عند انقسام الكروموسوم المكسور مرة أخرى مؤدياً إلى تكوين كباري جديدة كما يحدث في الدور الجاميطي المذكر وكذلك في انقسام الأندوسبرم في الذرة وهذه الشظايا قد تتكرر تكوينها حتى يفقد الكروموسوم أو يحدث موت للخلايا .
وقد وجدت Meclintock عام 1936 أنه فد يحدث كسر كروموسومي في الدور الجرثومي لنبات الذرة في حالة تعرضه للأشعة المؤينة حيث يمكن لهذه الأطراف المكسورة من التلاشي أو الالتصاق مع أجزاء أخرى مكسورة حيث تلتئم معا قبل فقدان هذه الأجزاء لخاصية الالتصاق ، وتكون في هذه الحالة قادرة على القيام بوظائفها كما يحدث في الأجزاء الطرفية أو الكروموسومات غير المكسورة حدث ذلك فإنه سوف تتكون شظايا ذات سنترومير تكرر نفسها دون الخوف من تكوين شظية ذات سنترومير حيث يؤدي ذلك إلى فقدانها أو موت الخلية ، وهذه الكروموسومات تدخل في الانقسام غير المباشر كما يحدث للكروموسومات العادية ولكن الخلايا التي بها مثل هذه الكروموسومات لا تتقدم فيها الشظايا عديمة السنتروميرات ، وحيث أنه يوجد بكروموسوماتها المعاملة نقص طرفي هذا فإن هذه الكروموسومات تكون من الوجهة الوراثية غير عادية وهذا النقص يكون كثيرا في معظم أو أغلب الحالات في الجاميطات أما الشظايا عديمة السنترومير فسوف تفقد .
وقد وجد أن الأشعة فوق البنفسجية تعطي تأثير الأشعة المؤينة على بعض النباتات ، أما في الحيوان وكذلك في الطور الجاميطي في الذرة و الأندوسبرم فنجد حالات شبيهة بحدوث مثل هذا الالتئام عندما يحدث كسر في كروموسومين في نفس الخلية ، فيحدث التئام بين قطع كروموسومية مختلفة ، وعلى ذلك يكون الالتئام قد حدث بين جزئين مكسورين تابعين لكروموسومين غير متشابهين وقد تتصل القطعة الكروموسومية الجديدة بالجزء المكسور من شظية أخرى ، ويعبر عن الشكل الكروموسومي الناتج بالانتقال Translocation ، وقد يكون من المحتمل في معظم هذه الحالات فشل الشظايا من أن تجد بعضها البعض.
ويعزو في تكوين مثل هذه الحالات من الانتقال إلى الصدفة على الأساس التالي :-
1- عند حدوث الالتصاق بين شظية تحتوي على سنترومير بشظية أخرى أيضا تحتوي على سنترومير ولكن من كروموسوم أخر يؤدي ذلك إلى تكوين كروموسوم به سنترومير بينما الشظيتين الأخرتين تكونان كروموسوم عديم السنترومير .
2- أو أن الجزء الذي يحتوي على سنترومير يتحد مع الشظية التي لا يوجد بها سنترومير من الكروموسوم الأخر .
والاحتمال الأول ينتج عنه اشكالاً خليطة أو تركيبات خليطة من السنتروميرات وأيضا يؤدي إلى فقد كل الأجزاء المتعلقة بهذه الكروموسومات المنكسرة عديمة السنترومير ، أما بالنسبة للاحتمال الثاني فسوف يؤدي إلى أشكال سنتروميرية منتظمة Ecucentric أو حقيقية فلكل كروموسوم سنتروميرا واحداً مما يؤدي إلى انتظام عملية الانقسام ، وفي هذه الحالة فإن الخلايا الناتجة من انقسام الخلية التي بها حالة انتقال Translocation تحتوي على الكروموسومات وكذلك العوامل الوراثية في حالة طبيعية وفي الحالة الأولى من هذه الانتقالات التي يمكن بها نقل هذه الأجزاء المكسورة إلى الخلايا الناتجة يمكنها أن تعيش ويمكن دراستها وراثياً .
وإذا حدث كسر في كروموسومات متشابهة في الخلية الثنائية بحيث يكون في أماكن غير متماثلة يؤدي إلى حالات من الإضافة أو النقص ، أما عندما يحدث كسرين مختلفين في كروموسوم واحد فإنه ينتج عنه شظيتين نهائيتين end fragments وشظية وسطية middle fragment حيث أن إحدى هذه الشظايا يوجد به السنترومير ويتوقف ذلك على موقعه على الكروموسوم الأصلي ، فإذا كانت إحدى الشظايا الطرفية بها سنترومير ثم اتحدت من طرفها المكسور بالطرف المكسور من الشظايا الأخرى يعرف الناتج بالنقص deletion وهذ1 الكروموسوم الذي حدث به نقص يمكنه أن ينتقل بشكل طبيعي في الانقسام الميوزي بينما الجزء الوسطى عديم السنترومير يفشل في أن يصل إلى أي من القطعتين .
أما إذا انكسر الكروموسوم إلى ثلاث أجزاء فإن الأجزاء الطرفية تتحد مع بعضها مكونه كروموسوما عديم السنترومير حيث يفشل في الوصول إلى الأنوية الأخرى ولو أنه في مثل هذه الحالات يمكن للجزء الوسطى أن يعيش بعض الوقت .

الكسر الكروماتيديChromatide breaks
يحدث هذا الطور التمهيدي عندما تكون الكروموسومات في حالة أربعة خيوط أي أن كل كروموسوم يتكون من كروماتيدتين أخويتين ، وقد أعطى دارلنجتون وداكور الإصطلاح "ß للكسر الكروماتيدي وقد يحدث الكسر في أحدى الكروماتيدتين أو في كليهما بصدمة إشعاعية واحدة ، فإذا ما حدث كشر لكل من الكروماتيدتين فإن النهايات المكسورة من الكروماتيدات الشقيقة قد تندمج في كروماتيدة واحدة بها سنترومير واحد أو سنتروميرين وتكون هذه الشظية على شكل حرف U في حالة احتوائها على سنتروميرين . أما عند حدوث كسور كروماتيدية في كروماتيدات كروموسومات كثيرة فإنه قد يحدث اندماج بين الأجزاء المكسورة من كروماتيدات الكروموسومات المختلفة مكونة بذلك قناطر كروماتيدية والانتقالات أو تكون حلقات ، مثل هذه التغيرات تتوقف على أحداث صدمتين منفصلتين من الأشعة .
وقد تكون الجزاء المكسورة المتبادلة أما كروماتيدات لكلا الكروموسومين أو أن جزء منها كروماتيدي والأخر كروموسومي والأجزاء المكسورة قد تتحد معاً ولذلك فقد يكون التبادل متماثل Symmetric أو قد يكون غير متماثل Asymmetric فإذا حدث عادة اتحاد بين الكروماتيدات المكسورة الكروموسوم الواحد فإننا سوف نحصل على نتائج مختلفة وهذا يتوقف على ما إذا كانت الأجزاء المكسورة من نفس الكروماتيدة أم لا وبالتالي فإن الكروماتيدات الجديدة قد تكون بها انقلاب أو زيادة أو نقص محتوية أما على سنترومير أو اثنين أو بدون سنتروميرات .
والتبادل الكروموسومي المتماثل يعطي تأثير قد يكون من النادر تتبعها في الكروموسومات الجسمية وعلى هذا فإن مثل هذه التغيرات قد تهمل ولو أن هناك بعض الأشكال من التغيرات تكون حيوية ولها القدرة على الانتقال من الآباء إلى الأبناء ، وقد نجد أن الانتقالات المتمثلة بين كروموسومين تؤدي إلى تغيرات يمكن تتبعها فإذا كان التبادل متماثل بين أذرع الكروموسوم يؤدي إلى تكوين إنقلاب ذو سنترومير وسطي بينما التبادل الغير متماثل بين أذرع الكروموسوم يؤدي إلى تكوين انقلاب ذو سنتروميرات طرفية والتبادل الكروماتيدي بين الأذرع التي تكون فيه الكسور في كروماتيدات منفصلة يؤدي إلى تكوين اضافات كما حدث في شكل العين في حشرة الدروسوفيلا ، والنقص الذي لا يشمل السنترومير يكون غالباً حي إذا كانت الشظية المفقودة ليست بالأهمية التي تؤثر على حيوية الكائن .