چرا بچه‌دار شدن برای انسان‌ها تا این حد سخت است؟

مطالعه جدید پژوهشگران مرکز تکامل میلنر در دانشگاه باث، نشان می‌دهد کروموزوم‌های خودخواه مقصر مرگ زودهنگام بیشتر رویان‌های انسان هستند. این پژوهش که در مجله‌ی PLoS Biology منتشر شده است، توضیح می‌دهد چرا رویان‌های انسان غالباً زنده نمی‌مانند، درحالی‌که رویان‌های ماهی زنده می‌مانند. این یافته‌ها همچنین پیامدهایی برای درمان ناباروری دارد.

پیش از اینکه زنی حتی متوجه شود باردار است، بیش از نیمی از تخمک‌های بارورشده‌اش مرگ زودهنگامی را تجربه می‌کنند. علاوه‌بر‌این، پس از چند هفته، بسیاری از آن‌هایی که زنده می‌مانند تا به‌عنوان بارداری شناخته‌ شوند، به ناگهان سقط می‌شوند. چنین سقط‌هایی بسیار فراوان و البته بسیار ناراحت‌کننده هستند.

پروفسور لارنس هورست، مدیر مرکز تکامل میلنر، این موضوع را بررسی کرد که چرا پس از هزاران سال تکامل، هنوز بچه‌دار شدن برای انسان‌ها بسیار دشوار است. علت آشکار بسیاری از این مرگ‌های زودهنگام این است که تعداد کروموزوم‌های رویان‌ها درست نیست. تخمک‌های بارورشده باید ۴۶ کروموزوم داشته باشند که ۲۳ کروموزوم از تخمک مادر و ۲۳ کروموزوم از اسپرم پدر می‌آید. پروفسور هورست می‌گوید: «تعداد کروموزوم‌های بسیاری از رویان‌ها اشتباه است، اغلب ۴۵ یا ۴۷ کروموزوم، و تقریباً همه این رویان‌ها در رحم می‌میرند. حتی در مواردی مانند سندرم داون با سه نسخه از کروموزوم ۲۱، حدود ۸۰ درصد از رویان‌ها نمی‌توانند تا آخر بارداری زنده بمانند.»

پس چرا باید افزایش یا کاهش تعداد کروموزوم‌ها بسیار شایع باشد، درحالی‌که این وضعیت بسیار کشنده است؟

هورست سرنخ‌هایی را در ارتباط با این موضوع جمع کرده است. اول اینکه وقتی تعداد کروموزوم‌های رویان ناهنجار باشد، معمولاً ناشی از اشتباهاتی است که زمانی رخ می‌دهد که تخمک‌ها در بدن مادر ساخته می‌شوند و نه زمانی که اسپرم در بدن پدر ساخته می‌شود. درواقع، تعداد کروموزوم‌های بیش از ۷۰ درصد از تخمک‌هایی که تولید می‌شوند، طبیعی نیست. ثانیاً، اشتباهات در مرحله اول از دو مرحله تولید تخم رخ می‌دهد. مرحله اول دربرابر جهش‌هایی که در این فرایند اختلال ایجاد می‌کنند، آسیب‌پذیر است، به‌طوری‌که جهش‌ها می‌توانند به‌طور خودخواهانه به بیش از ۵۰ درصد تخمک‌ها نفوذ کنند و طی فرایندی که «پیشروی سانترومری» نامیده می‌شود، موجب تخریب کروموزوم‌ِ جفت شوند.

این پدیده به‌خوبی در موش‌ها مطالعه شده است و دانشمندان مدت‌ها در انسان نیز به آن مشکوک بوده‌اند و پیشنهاد کرده‌اند به‌نوعی با مشکل کاهش یا افزایش تعداد کروموزوم‌‌ها مرتبط باشد.

چیزی که هورست متوجه آن شد، این بود که در پستانداران جهش خودخواهی که سعی دارد این کار را انجام دهد، اما شکست می‌خورد، منجر به تولید تخمکی با تعداد کروموزوم خیلی کم یا تعداد کروموزوم خیلی زیاد می‌شود که از نظر تکاملی می‌تواند مزیت‌هایی داشته باشد.

در پستانداران، ازآنجاکه مادر به‌طور پیوسته جنین درحال رشد در رحم را تغذیه می‌کند، ازنظر تکاملی بهتر است که رویان‌های حاصل از تخمک‌های معیوب، زودتر از بین بروند تا اینکه تا کل دوره باقی بمانند. این بدان معنا است که فرزندانی که زنده می‌مانند، بهتر از میانگین عمل می‌کنند. هورست توضیح داد:

اولین مرحله‌ی تولید تخم عجیب است. یک کروموزوم از یک جفت وارد تخم می‌شود و دیگری از بین می‌رود. اما اگر کروموزومی بداند که قرار است از بین برود، به قول معروف چیزی برای از دست دادن ندارد. شواهد مولکولی اخیر نشان داده است که وقتی برخی از کروموزوم‌ها متوجه می‌شوند در این مرحله اول قرار است از بین بروند، رفتار خود را تغییر می‌دهند تا از نابودی خود جلوگیری کنند و این امر به‌طور بالقوه موجب کاهش یا افزایش کروموزوم‌ها و مرگ رویان می‌شود. نکته قابل‌توجه این است که اگر مرگ رویان به نفع سایر فرزندان آن مادر باشد، ازآن‌جا که کروموزوم‌های خودخواه اغلب در برادران و خواهرانی خواهند بود که غذای اضافی دریافت می‌کنند، جهش بهتر عمل می‌کند، زیرا رویان‌ها را می‌کشد.

هورست گفت: «ماهی‌ها و دوزیستان این مشکل را ندارند. در بیش از دو هزار رویان ماهی، حتی یک مورد با خطای کروموزومی از جانب مادر مشاهده نشد.» نرخ این پدیده در پرندگان نیز بسیار پایین است و حدود ۰٫۰۴ درصد نرخی است که در پستانداران مشاهده می‌شود.

درمقابل، افزایش یا کاهش تعداد کروموزوم‌ها مشکلی برای هر پستانداری است که مورد بررسی قرار گرفته است. هورست اظهار داشت: «این یکی از معایب تغذیه فرزندان در رحم است. اگر آن‌ها زود بمیرند، به نفع بازماندگان خواهد بود. این امر موجب می‌شود دربرابر این نوع جهش‌ها آسیب‌پذیر باشیم.»

هورست به این موضوع مشکوک است که انسان‌ها واقعاً ممکن است به‌طور خاص آسیب‌پذیر باشند. در موش‌ها، مرگ یک رویان منابع را دراختیار بازماندگان همراه همان رویان قرار می‌دهد. این امر موجب افزایش حدود ۱۰ درصد در شانس ماندگاری دیگران می‌شود. اگرچه انسان‌ها معمولاً هر بار یک بچه به دنیا می‌آورند و مرگ زودهنگام رویان مادر را قادر می‌سازد تا با سرعت دوباره تولید مثل کند. او احتمالاً هرگز متوجه نخواهد شد تخمک او بارور شده بود.

داده‌های اولیه نشان می‌دهند پستاندارانی مانند گاوها که هر بار یک رویان را در رحم خود پرورش می‌دهند، به‌نظر می‌رسد به دلیل خطاهای کروموزومی نرخ مرگ‌و‌میر رویانی بالایی داشته باشند، درحالی‌که پستاندارانی که هر بار چندین رویان را در رحم خود پرورش می‌دهند، مانند موش و خوک نرخ مرگ‌و‌میر رویانی پایین‌تری دارند.

تحقیقات هورست همچنین نشان می‌دهد که در انسان و موش، سطوح پایین پروتئینی به نام Bub1 می‌تواند موجب کاهش یا افزایش تعداد کروموزوم‌ها شود. هورست می‌گوید:

سطوح Bub1 با افزایش سن مادران و با بالا رفتن نرخ مشکلات کروموزومی رویانی کاهش پیدا می‌کند. با شناسایی این پروتئین‌های سرکوب‌گر و افزایش سطح آن‌ها در مادران مسن می‌توان باروری را بازیابی کرد. همچنین امیدوارم این بینش‌ها گامی برای کمک به زنانی باشد که از نظر بارداری مشکل دارند یا به‌طور مکرر سقط جنین را تجربه می‌کنند.