اپی‌ژنتیک

فراژن‌شناسی یا اپی‌ژنتیک  مطالعهٔ اختلاف‌های سلولی و فیزیولوژیکی است که به وسیلهٔ تغییر در توالی DNA ایجاد نمی‌شود، اپی‌ژنتیک اصولاً مطالعهٔ عوامل خارجی یا محیطی است که باعث روشن یا خاموش شدن ژن‌ها می‌شود و بر روی چگونگی خوانده‌شدن ژن‌ها اثر می‌گذارد. مکانیسم‌های اپی ژنتیک به اثرات محیطی حساس بوده و از عوامل کلیدی در شکل‌گیری فنوتیپ هستند.

از این رو، تحقیقات اپی‌ژنتیک در جستجوی توصیف دگرگونی‌های دینامیک در پتانسیل رونویسی سلول است. اگرچه استفاده از لفظ اپی برای توصیف فرایندهای که توارث‌پذیر نیستند بحث‌برانگیز است، این دگرگونی‌ها ممکن است توارث‌پذیر بوده یا نباشند. برخلاف ژنتیک که بر پایهٔ تغیرات در توالی DNA (ژنوتیپ) است، تغیرات در بیان ژن یا فنوتیپ سلولی اپی‌ژنتیک دلایل دیگری دارد. به این دلیل از پیشوند اپی برگرفته از επί- یونانی به معنای بالا، فراتر یا اطراف استفاده گردیده‌است.

مثال‌هایی از مکانیسم‌هایی که این تغیرات را ایجاد می‌کنند، متیلاسیون DNA، متیلاسیون RNA، اصلاحات هیستونی و آران‌ای‌های بلند غیرکدکننده است که هر کدام سبب تغییر در بیان شدن ژن می‌شوند بی آنکه تغیری در توالی DNA مسئول ایجاد کنند. بیان ژن به وسیلهٔ فعالیت پروتئین‌های سرکوب‌گر که به مناطق خاموش‌کننده DNA می‌چسبند، کنترل می‌شود. این تغیرهای اپی‌ژنتیکی ممکن است در طول تقسیم سلول و در دوران زندگی سلول و همچنین شاید طی نسل‌های متمادی برجای بماند، گرچه تغیری در توالی DNA مسئول دیده نمی‌شود. در عوض این فاکتورهای غیرژنتیکی سبب می‌شوند تا ژن‌های یک جاندار رفتار یا بیان مختلفی نشان دهند.

مثالی از تغیر اپی‌ژنتیکی در یوکاریوت، فرایند تمایز سلولی است. در طی ریخت زایی (مورفوژنز) سلول‌های بنیادی همه‌توان، تبدیل به رده‌های سلولی چند توانه جنینی شده که به نوبه خود تبدیل به سلول‌های کاملاً تمایز یافته می‌شوند. به این معنی که سلول تخم -زیگوت- به تقسیم شدن ادامه می‌دهد و سلول‌های دختر ایجادشده تبدیل به تمام انواع مختلف سلول در یک جاندار از جمله عصب، سلول‌های عضله، بافت پوششی (اپی‌تلیوم)، بافت درون رگی (اندوتلیوم)، رگ‌های خونی و غیره می‌شوند که به وسیلهٔ فعال کردن برخی ژن‌ها در حین غیرفعال کردن بیان برخی دیگر ایجاد می‌شود.

اپی‌ژنتیک 
اپیژنتیکی ناشی از توسعه‌ای که خاستگاه ژنتیکی رفتار و همچنین تأثیر مستقیمی که نیروهای محیط زیست به مرور زمان روی بیان آن ژن‌ها می‌گذارند را شامل می‌شود. قضیه بر تعامل پویای بین این دو توانایی در طی توسعه تمرکز می‌کند.

تعامل برانگیزترین ایده‌های توسعه در شکل‌های گوناگون و زیر نام‌های متفاوت در سراسر سده‌های نوزدهم و بیستم مورد بحث قرار گرفته‌است. یک ایدهٔ اولیه در میان اظهارات بنیادین در رویان‌شناسی، توسط کارل ارنست فون بائر پیشنهاد شد و توسط ارنست هایکل تعمیم داده شد. یک رویکرد متفاوت به نام "اثر بالدوینِ" جیمز مارک بالدوین در گفتمان معاصر برجسته‌است؛ و یک دیدگاه اپی‌ژنتیکی بنیانی (زیست‌شناسی فیزیولوژیکی) توسط پائول ونتربرت توسعه یافت. نوع دیگر اپی‌ژنز احتمالاتی توسط گیلبرت گوتلیب در سال ۲۰۰۳ ارائه شد.

اپی‌ژنز احتمالاتی 
اپی‌ژنز احتمالاتی دیدگاهی است که بیان می‌کند تأثیر دوطرفه‌ای بر مبنای چهار سطح تجزیه تحلیل، بر توسعهٔ یک ارگانیسم وجود دارد. این چهار سطح از تجزیه تحلیل‌ها عبارت است از فعالیت محیطی (اجتماعی، فیزیکی و فرهنگی)، رفتار، عصبی و فعالیت ژنتیکی.
این دیدگاه شامل تمام عوامل ممکن در حال توسعه روی یک ارگانیسم و نه تنها اینکه چطور ارگانیسم و یکدیگر را تحت تأثیر قرار می‌دهند بلکه همچنین شامل اینکه چطور ارگانیسم، توسعهٔ خود را تحت تأثیر قرار می‌دهد، می‌باشد.

با توجه به روان‌شناسی رشد، اریک اریکسون ایده‌ای به نام اصل اپی‌ژنتیک را توسعه داد که بیانگر این است که چطور ما از طریق آشکارسازی شخصیتمان در مراحل از پیش تعیین شده و تحت تأثیر محیط زیست و فرهنگ اطرافمان توسعه یافتیم. این آشکارسازی بیولوژیکی در با تنظیمات اجتماعی و فرهنگی در مراحل رشد روانی انجام شده، که «پیشرفت در هر مرحله با موفقیت یا عدم موفقیتمان در مراحل قبلی مشخص شده‌است.»

قضیهٔ اپی‌ژنتیک سیر تکاملی را به عنوان نتیجهٔ یک تبادل دوطرفهٔ در حال انجام بین محیط و وراثت در نظر می‌گیرد.

محدودهٔ تأثیرات محیطی شامل چیزهایی است که ما تحت تربیت، مانند پدر و مادر، پویایی خانواده، تحصیل و کیفیت همسایگی در برخورد با ویروس‌ها و اتفاقات داخل سلول، کسب می‌کنیم.
علاوه بر این، نظریه ابعاد فرهنگی هافستد می‌گوید که فرهنگ‌های مختلف منجر به تأثیرات زیست‌محیطی به طرق مختلف می‌شود.

از آنجا که نظریه اپیژنتیکی متکی بر محیط زیست (که در میان فرهنگ‌های مختلف متفاوت است) و وراثت به عنوان عامل مؤثر بر توسعه‌ای است، که بیان می‌کند کجا و چطور رشد افراد می‌تواند رشد بالقوه‌شان را پیش‌بینی کند. وضعیت اجتماعی و اقتصادی می‌تواند به تأثیرات زیست‌محیطی کمک کند، به عنوان مثال دسترسی به غذاهای سالم، دارو و مراقبت موجب تسهیل توسعه مثبت است.
ژن‌ها، در طول یک دوره حیات پروتئین‌ها را تولید می‌کنند، که این پروتئین‌ها می‌توانند در محیط‌های مختلف متفاوت باشد. با این وجود نظریهٔ اپی‌ژنتیک بیان می‌کند که ژن‌هایی که مشترک هستند، تعیین کنندهٔ صفات فردی در شیوه‌ای مستقل نیستند، بلکه صفات را وابسته به محیط تعیین می‌کنند، هیچ اجماعی بر روی اینکه چه درصدی از طبیعت یا پرورش ما باعث به وجود آمدن ما می‌شود، وجود ندارد.

پایه مولکولی 
تغیرات اپی‌ژنتیکی فعالیت ژن‌های خاصی را کنترل می‌کند. پروتئینهای کروماتینی متصل به DNA ممکن است فعال یا خاموش باشند. این دلیلی است که چرا سلول‌های تمایزیافته در جاندار پرسلولی تنها ژن‌های مورد نیاز برای فعالیت خاص خود را بیان می‌کنند. بعضی علامت‌های اپی‌ژنتیکی وقتی سلولها تقسیم می‌شوند برجای می‌مانند و بعضی علامت‌ها هم در حین تقسیمات و در طی تمایز سلولی ایجاد می‌شوند. اکثر تغیرات در طول زندگی یک جاندار اتفاق می‌افتد ولی اگر غیرفعال شدن در سول اسپرم یا تخمک که لقاح می‌یابند اتفاق افتد، برخی تغیرات اپی‌ژنتیکی به نسل بعد منتقل می‌شود (که به این موضوع نشانه‌گذاری اپی‌ژنتیکی یا Epigenetic bookmarking می‌گویند). این مسئله سؤالی را برمی‌انگیزد که آیا تغیرات اپی‌ژنتیکی در جاندار موجب تغیر پایه‌ای در ساختار DNA می‌شود یا خیر. (فرمی از لامارکیسم)

در سال ۲۰۱۱ نشان داده شد که متیله شدن RNA پیام‌رسان هم در هم‌ایستایی انرژی انسان نقش کلیدی‌ای دارد. این موضوع پروندهٔ تازه‌ای را برای فراژنتیک (تأثیر محیط بر ژن‌ها) RNA بازگشود.

جستارهای وابسته 
 لامارکیسم
 اپی‌ژنتیک محاسباتی

پانویس

منابع 
 

 
پیوستگی ژنتیکی
زیست‌شناسی مولکولی
ژنتیک
لامارکیسم
مقاله‌های خرد ژنتیک
ویکی‌سازی رباتیک