اكتشاف "التحبيب الميتوكوندري": آلية خلوية أنيقة توزِّع الجينوم وتربطه بأمراض خطيرة

في عالم الخلية الحيّة حيث تدور عمليات لا تُحصى في فضاء أصغر من نقطة حبر، رصد علماء المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا EPFL آليةً خلوية أنيقة ظلّت طيّ الكتمان لأكثر من قرن: الميتوكوندريا تُشكِّل تراكيب عابرة تشبه حبّات العقد لتوزيع حمضها النووي بصورة منتظمة في كل أرجائها. ويفتح هذا الاكتشاف المنشور في ScienceDaily نافذةً علميةً جديدة على أمراض مزمنة خطيرة.

الميتوكوندريا أكثر من مجرد "مصانع طاقة الخلية" كما تُوصَف عادةً؛ إنها عضيّات تحمل جينومها الخاص المعروف بالحمض النووي للميتوكوندريا (mtDNA)، الموزَّع في هياكل مضغوطة تُسمى النيوكليوئيدات. وطالما لاحظ العلماء توزيعًا منتظمًا لهذه النيوكليوئيدات بمسافات متساوية داخل الميتوكوندريا دون أن يجدوا له تفسيرًا مُقنِعًا.

استخدم فريق EPFL ترسانةً من تقنيات التصوير المتطورة بما فيها التصوير فائق الدقة والمجهر الإلكتروني الترابطي ومجهر التباين الطوري، لمراقبة الخلايا الحية في الوقت الفعلي. وما رصدوه كان مدهشًا: تمرّ الميتوكوندريا عدة مرات في الدقيقة بحالة "تحبيب" (Pearling)، إذ تنقبض في نقاط متباعدة بانتظام لتُشبه في مظهرها سلسلةً من الخرزات. وكل "خرزة" تحتوي تقريبًا على نيوكليوئيد في مركزها.

اكتشف الباحثون أن تدفق إشارات الكالسيوم إلى داخل الميتوكوندريا يُشغِّل هذه العملية، وأن تراكيب داخلية في الغشاء تُحافظ على تباعد النيوكليوئيدات أثناء التحبيب. وعندما تتعطل هذه الآليات التنظيمية تتكتّل النيوكليوئيدات عوضًا عن توزيعها المتوازن.

والأكثر إثارةً للدهشة التاريخية أن هذه الظاهرة وصفتها العالمة مارغريت ريد لويس لأول مرة عام 1915 من مشاهداتها المجهرية، لكنها رُفِضت آنذاك باعتبارها استجابةً لضغط خارجي لا ظاهرةً طبيعية. وغابت عن دائرة البحث العلمي لأكثر من مئة عام قبل أن تعود اليوم متوّجةً بفهمٍ دقيق لدورها الجوهري في المنظومة الخلوية.

يفتح هذا الاكتشاف أفقًا طبيًا واعدًا؛ إذ إن خللًا في توزيع الحمض النووي للميتوكوندريا مرتبط بطيف واسع من الأمراض الخطيرة من بينها الفشل الكبدي واعتلال الدماغ وداء ألزهايمر وداء باركنسون. وفهم الآلية الدقيقة للحفاظ على هذا التوزيع قد يفتح مسالك علاجية جديدة لأمراض لم تُحسم بعد طبيًا.

يُقدِّم هذا الاكتشاف نموذجًا مثيرًا لما تُخفيه الطبيعة في تفاصيلها الدقيقة: ففي أعماق الخلية يجري كل لحظة تنظيم جينومي أنيق بكلفة طاقوية منخفضة، وقد ظل بعيدًا عن متناول الفهم الإنساني قرابة مئة عام. ولعل هذا ما يُبقي علم الأحياء الخلوي أحد أكثر الميادين العلمية إثارةً وإدهاشًا في عصرنا الراهن.