ما هو تمايز الخلايا وكيف يتم؟

تقوم أجسام الكائنات الحيّة بوظائف متعددة، ويتم ذلك من خلال امتلاكها لخلايا متخصصة تتيح لها القيام بتلك الوظائف، حيث تتخذ الخلايا نمطاً معيناً تعبّر فيه عن جينات معينة مختلفة عن بقيّة الخلايا الأخرى للقيام بوظيفة محددة، ويتم ذلك وفق ما يُعرف بتمايز الخلايا.^[١]

ما هو تمايز الخلايا؟

تُعرف عملية تمايز الخلايا (بالإنجليزية: Cell differentiation) بكونها عمليّة حيويّة ضروريّة لنمو وتطوّر الخلايا ذات المصدر الواحد، ولا رجوع فيها، بحيث تتعرّض الخلايا لعدة تغييرات، تأخذ كل خليّة من خلالها نمطاً خاصاً بها، بما يتلاءم مع الوظيفة الحيوية التي يجب أن تقوم بها الخليّة، وبذلك تختلف الخلايا المتمايزة حسب موقعها، وقد تختلف الخلايا من نفس الموقع عن بعضها البعض، ولكن في حالات معينة قد تصبح عملية تمايز الخلايا غير مستقرة، بما يجعلها تتعرض لأنماط جينية وتغيرات قابلة للعكس، ويترتب على ذلك عودتها إلى حالتها السابقة لما قبل التمايز.^[٢][٣]

ما هي خصائص تمايز الخلايا؟

تمتاز عمليّة تمايز الخلايا بعدّة سمات وخصائص تتلخص كالآتي:^[٤]

• عمليّة حيويّة مستقرّة نسبياً، تتيح للخلايا إمكانية الاستمرار عبر أجيال عديدة.
• حاجة الخلايا إلى التعرض لمُحفز للبدء بعملية التمايز، وأكثر ما تتميّز به عملية تمايز الخلايا قدرتها على الاستمرار لأجيال عديدة حتى لو لم يعد المنبه الأصلي موجوداً.
• تعرض الخلايا لتغيير معين وتلتزم فيه خلال عملية تمايز الخلايا قبل ظهور الاختلاف المورفولوجي، أي اختلاف شكلها.
• السيطرة على عملية التمايز عن طريق العوامل الوراثية.

كيف يتم تمايز الخلايا؟

تختلف الخلايا فيما بينها من ناحية التمايز، فتوجد خلايا تمتاز بقدرتها على التمايز والتحوّل لأي نمط من أنماط الخلايا وتُعرف بخلايا كاملة القدرة (بالإنجليزيّة: Totipotent)؛ والتي تتواجد عند الثدييات، وخلايا أخرى قادرة على التمايز إلى عددٍ من أنواع الخلايا والحفاظ عليها؛ وتدعى بالخلايا متعددة الإمكانيات (بالإنجليزيّة: Pluripotent)، ومن الأمثلة عليها: الخلايا الجذعية لدى الحيوانات والخلايا الإنشائية في النباتات، وبشكلٍ عام تتمثّل كيفية تمايز الخلايا كما يلي:^[٥]

• تبدأ عملية تمايز الخلايا لدى الثدييات، ومن بينها الإنسان، من لحظة تلقيح البويضة، حيث تتكاثر الخلايا فيها وتتعرض لعدة انقسامات خلوية، وتستمر بالتمايز إلى مجموعة متنوعة من الخلايا الأخرى.
• تُصبح الخلايا أثناء عملية التمايز، مُجبرة أو مُلزمة بالتطور إلى نمطٍ محددٍ من الخلايا، وتدعى هذه الحالة التزام الخلايا (بالإنجليزيّة: Specification).
• تُعتبر عملية المعالجة أساسية في تمايز الخلايا، فتقوم بمعالجة الجينات والبروتينات التي تمّ التعبير عنها لتحديد شكلها ووظيفتها المخصصة، بما يمكنها من أداء وظائفها.^[٦][٧]

أمثلة على تمايز الخلايا

يمتلك كل نوع من الخلايا التي تمايزت تعبيراً جينياً خاصاً به ويحتفظ به مدى الحياة، للقيام بالوظيفة المخصصة له، ومن الأمثلة على الخلايا المتمايزة:^[٨]

• الخلايا العصبية.
• الخلايا المبطّنة للأمعاء.
• الخلايا الأكولة (بالإنجليزية: Macrophages) في جهاز المناعة والمسؤولة عن مهاجمة ومنع البكتيريا من الدخول إلى جسم الإنسان.

تمايز الخلايا في الجنين

تنشأ خلية البويضة المُلقحة وتتطوّر عن طريق تعرضها لعملية تمايز الخلايا، وتتحوّل خلالها البويضة المُلقحة من وحيدة الخلية إلى جنين متعدد الخلايا، ويتم عبرها تحديد شكل الخلية، وحجمها، ووظائفها، وقدرتها على الاستجابة للتغيرات، وغير ذلك من المعلومات الأخرى،^[٣] ومن ثمّ يتعرض الجنين في المراحل المبكرة إلى مرحلتين من التطور، وهما:^[٩]

• التوطين السيتوبلازمي: (بالإنجليزية: Cytoplasmic localization)، وفيه ينقسم الجنين إلى عدة انقسامات تنتج خلايا منفصلة، ولكن دون نمو الجنين.
• الحث السيتوبلازمي: (بالإنجليزية: Cytoplasmic induction)، وفيه يتم تحفيز وتطوير خلايا أخرى عن طريق إطلاق مادة كيميائية مُحفزة من مجموعة واحدة من الخلايا، وفيما بعد يترتب على ذلك تشكل عدة خلايا متمايزة من خلية سلف أو خلية جذعية واحدة، وقد تحدث في أي مرحلة من مراحل تكوّن الجنين، ومدى الحياة.

أهميّة تمايز الخلايا

كما ذكرنا سابقاً، تتمتع الخلايا الجذعية متعددة القدرات بقدرتها على تجديد نفسها وإنشاء مجموعة متنوعة من الخلايا المختلفة، وهنا تعود أهميتها إلى إمكانية حلولها محل الخلايا التي تلفت أو فُقدت نتيجةً للمرض أو الإصابة، عدا عن ذلك فإنّ الخلايا تفقد قدرتها على الانقسام والتجدد مع التقدم في العمر، لذا فإنّ الخلايا الجذعية مرشحة للقيام بذلك، لاستعادة بنية ووظيفة الأنسجة التالفة أو المريضة.^[٥]

العوامل الأولية التي تؤثر في تمايز الخلايا

تتأثر عملية تمايز الخلايا بعاملين، نوضحهما فيما يلي:^[٥]

• بنية الجينات: يُعتبر العامل الأهم المؤثر في عملية تمايز الخلايا ككلّ، حيث تتضمن الجينات كافة المعلومات الضرورية والمسؤولة عن تحديد نوع الخلية وصفات الكائن الحي، فأيّ خطأ يحدث في المادة الجينية؛ سيظهر أثره على تمايز الخلايا.
• العوامل البيئية: يمكن أن تتأثر عملية تمايز الخلايا ببعض العوامل البيئية، فعند حدوث تغييرات كبيرة في درجات الحرارة أو انخفاض في كميات الأكسجين؛ فإنّ ذلك سيؤثر في إنتاج الهرمونات التي تعتمد عليها البروتينات المساهمة في نقل المعلومات، مما ينعكس على تمايز الخلايا.