Gonadal remodelling in socially driven sex change is associated with novel and known sex genes, epigenetic reprogramming, and inflammation-mediated apoptosis.

في العالم تحت الماء، تمتلك بعض الأسماك مرونة بيولوجية تبدو مستحيلة بالنسبة لمعظم الحيوانات: وهي قدرتها على تغيير جنسها. هذه الظاهرة، المعروفة بتغيير الجنس، ليست حدوثاً عشوائياً بل هي استجابة دقيقة للبيئة الاجتماعية. ففي أنواع معينة، إذا اختفى الذكر المهيمن من مجموعة ما، فإن أكبر الإناث ستتحول إلى ذكر لتأخذ مكانه. تتضمن هذه العملية إعادة هيكلة شاملة للأعضاء التناسلية في الجسم، حيث تتحول المبيض إلى خصية. وبينما لاحظ العلماء منذ فترة طويلة هذا التحول الجسدي الدراماتيكي، ظلت التعليمات الجزيئية الداخلية التي توجه مثل هذا التحول الجذري لغزاً كبيراً إلى حد كبير. إن فهم كيف يمكن لجسم ما أن يفكك مجموعة من الهياكل التناسلية ويبني أخرى يقدم نافذة فريدة على كيفية عمل التطور، وكيف يمكن عكسه، وكيف يتم الحفاظ على المخططات الجينية لكون الكائن ذكراً أو أنثى وتعديلها.

وجه الباحثون اهتمامهم إلى سمكة "الوراس المنقط" (spotted wrasse) في نيوزيلندا، وهي سمكة تعيش في المناطق المعتدلة وتخضع طبيعياً لعملية الانتقال من أنثى إلى ذكر. وللكشف عن الآليات الخفية لهذا التغيير، قام الفريق أولاً ببناء خريطة جينية عالية الجودة، أو ما يعرف بالجينوم، لهذا النوع. وقد عملت هذه الخريطة كدليل مرجعي، مما سمح لهم بقراءة التعليمات النشطة داخل خلايا السمكة. ثم تتبعوا مجموعات من هذه الأسماك بمرور الوقت، عبر إزالة الذكر المهيمن من كل مجموعة لتحفيز تغيير الجنس لدى الأنثى الأكثر هيمنة. ومن خلال جمع عينات من الأنسجة في مراحل مختلفة من هذا الانتقال وربطها بصور مجهرية مفصلة للغدد التناسلية، أنشأ العلماء جدولاً زمنياً للأحداث الجزيئية أثناء حدوثها. وقد سمح هذا النهج برؤية ليس فقط النتيجة النهائية، بل العملية خطوة بخطوة لإعادة تشكيل العضو نفسه.

كشفت البيانات عن تحول واضح وثابت في النشاط الجيني داخل السمكة. فبينما بدأت الأنثى في التغير إلى ذكر، انخفض نشاط الجينات المسؤولة عن جعل السمكة أنثى تدريجياً، بينما زادت الجينات التي تقود التطور الذكري بشكل مطرد. أكد هذا النمط ما توقعه العلماء، لكن الدراسة ذهبت إلى أبعد من ذلك بكثير من خلال تحديد لاعبين جدد محددين في هذه العملية. فقد وجد الباحثون أن تغيير الجنس ليس مجرد تبديل بسيط لجينات التكاثر؛ بل يتضمن موجة معقدة من الالتهاب وتنظيف الأنسجة. فقد أصبحت الجينات المرتبطة بالجهاز المناعي وإزالة الخلايا القديمة نشطة للغاية، مما يشير إلى أن الجسم يستخدم استجابة التهابية محكومة لتفكيك نسيج المبيض الموجود. هذه العملية، المعروفة باسم "الموت الخلوي المبرمج" (apoptosis)، تمهد الطريق لتشكل الهياكل الذكرية الجديدة، حيث تعمل كعملية هدم ضرورية قبل أن يبدأ البناء.

وإلى جانب الاستجابة المناعية، سلطت الدراسة الضوء على مجموعة من الجينات غير المعروفة سابقاً والتي يبدو أنها حاسمة لهذا التحول. تعمل هذه المرشحات الجديدة جنباً إلى جنب مع جينات الجنس المعروفة لتنسيق إعادة التنظيم الهائل للغدة التناسلية. وتشير النتائج إلى أن القدرة على تغيير الجنس تعتمد على تفاعل متطور بين المسارات التنموية الراسخة وهذه الإشارات الجينية الجديدة، وكل ذلك يتم إدارته من خلال حالة مؤقتة من الالتهاب. ومن خلال رسم هذه الأحداث من البداية إلى النهاية، يوفر هذا العمل صورة مفصلة لكيفية إمكانية عكس عملية تطورية ملتزمة لتغيير عضو بالكامل. ويؤسس هذا البحث لسمكة "الوراس المنقط" في نيوزيلندا كنموذج جديد قوي لدراسة تغيير الجنس، مما يوفر فهماً أوضح لمرونة التطور وتطور كيفية تحديد الحيوانات لجنسها.