كيف تنقل الحيوانات المنوية فوائد التمارين الرياضية من الآباء إلى الأبناء؟

قدمت ورقة بحثية أول دليل على أن microRNAs للحيوانات المنوية تعمل كحاملات للمعلومات الجينية، مما يتيح نقل قدرة الأب على ممارسة الرياضة والصحة الأيضية بين الأجيال.

يأتي ذلك وفقا لدراسة حديثة نشرت في مجلة Cell Metabolism.

تفاصيل الدراسة

أجرى فريق البحث دراسة بعنوان "ممارسة الأبوة تمنح القدرة على التحمل للأطفال من خلال microRNAs للحيوانات المنوية".

على مر التاريخ التطوري، كانت القدرة على ممارسة الرياضة أمرًا أساسيًا لبقاء الإنسان، حيث اعتمد أسلافنا على الأداء البدني المستمر للصيد والهجرة والهروب من الحيوانات المفترسة.

ومع ذلك، مع ظهور المجتمع الحديث، شهدت أنماط الحياة البشرية تغيرات جذرية. أصبح السلوك الخامل والخمول البدني أمرًا طبيعيًا، مما جعل ممارسة الرياضة تبدو أقل أهمية للبقاء.

تكشف مجموعة متزايدة من الأبحاث أن الفوائد البيولوجية للتمارين الرياضية لا تزال تؤثر بشكل عميق على صحة الإنسان. فالتمارين الرياضية لا تُعزز اللياقة البدنية الفردية والخصائص الأيضية - مما يُقلل من خطر الإصابة بالأمراض المزمنة - فحسب، بل تُحدث أيضًا تأثيرات أعمق على الخصائص الفسيولوجية والأيضية للأجيال القادمة.

ومع ذلك، لا تزال الآليات التي تؤثر من خلالها التمارين الرياضية الأبوية على الأنماط الظاهرية للأبناء غير مفهومة جيدًا.

في هذه الدراسة، يُظهر الباحثون أن أبناء آباء مُدرَّبين على التمارين الرياضية يُظهرون قدرةً ذاتيةً على التكيف مع التمارين الرياضية، وتحسنًا في مؤشرات الأيض، مقارنةً بأبناء آباءٍ قليلي الحركة.

وبالمثل، يُظهر أبناء الفئران المُعَدَّلة وراثيًا، المُصابين بفرط تعبيرٍ عضليٍّ مُحددٍ لمُنشِّط مستقبلات البيروكسيسوم المُنشَّط γ-1α (PGC-1α)، وهو مُحسِّن رئيسي لوظيفة الميتوكوندريا، تحسنًا في القدرة على التحمل والخصائص الأيضية، حتى في غياب الجين المُحَوَّر PGC-1α الموروث.

ومن الجدير بالذكر أن حقن الحيوانات المنوية من الآباء الذين يمارسون التمارين الرياضية في الزيجوتات الطبيعية يؤدي إلى ظهور أنماط ظاهرية مدربة على التمارين الرياضية في النسل على المستويات السلوكية والأيضية والجزيئية.

ميكانيكيًا، يُعيد كلٌّ من التدريب البدني وفرط التعبير العضلي لجين PGC-1α تشكيل نمط الحمض النووي الريبوزي المجهري للحيوانات المنوية، مما يُثبِّط مباشرةً مستقبلات النواة الأساسية 1 (NCoR1)، وهو مُضاد وظيفي لجين PGC-1α، في الأجنة المبكرة، مما يُعيد برمجة الشبكات النسخية لتعزيز التكوين الحيوي للميتوكوندريا والأيض التأكسدي.

إجمالًا، تُثبت هذه الدراسة دورًا سببيًا لجين PGC-1α الأبوي، وجزيئات الحمض النووي الريبوزي المجهري للحيوانات المنوية، وNCoR1 الجنيني في التوسط في انتقال الأنماط الظاهرية المُحفَّزة بالتمارين الرياضية والتكيفات الأيضية إلى النسل.

وتتمثل الأهمية العلمية لهذه النتائج في الآتي:

توضيح الآلية الجزيئية لوراثة النمط الظاهري المُحفَّز بالتمرين. بعد الإخصاب، تستهدف جزيئات الرنا الدقيقة للحيوانات المنوية بروتين NCoR1 في الأجنة المبكرة، مُعيدةً ضبط الشبكات التنظيمية الجينية ومُعيدةً برمجة التطور الجنيني.

يُؤدي هذا إلى ما يُعرف بـ"تأثير الفراشة" الذي يُعيد في النهاية تشكيل الأنماط الظاهرية للذرية.

في هذا الإطار، تُشكِّل جزيئات PGC-1α الأبوية، وجزيئات الرنا الدقيقة للحيوانات المنوية، وبروتين NCoR1 الجنيني مسارًا جزيئيًا مُتماسكًا تنتقل من خلاله القدرة على التحمل والتكيف الأيضي المُحفَّز بالتمرين إلى الجيل التالي عبر محور تنظيمي بين الأجيال.

توسيع دور الرنا الميكروي: من الإشارات داخل الأنواع وبينها إلى التواصل بين الأجيال. تُعرف الرنا الميكروي بأنها جزيئات إشارات متنقلة تتوسط التواصل بين الخلايا والأنسجة، وحتى بين الأنواع.

تكشف هذه الدراسة أن الرنا الميكروي للحيوانات المنوية يُسهّل أيضًا التواصل بين الأجيال. تُوسّع هذه النتائج فهم وظائف الرنا الميكروي، وتشير إلى إمكانية ترميز التجارب الحياتية والتعرضات البيئية في الرنا الميكروي للحيوانات المنوية كمعلومات وراثية، مما يُتيح التواصل بين الأجيال.

المساهمة في تحسين الصحة واللياقة البدنية للجيل القادم. في عصرٍ يرتبط فيه الخمول البدني وأنماط الحياة الخاملة بزيادة مخاطر السمنة والأمراض المزمنة، تُظهر هذه الدراسة أن ممارسة الأب للتمارين الرياضية تُعزز توازن الجلوكوز في الدم لدى الأبناء من خلال تعزيز امتصاصه في العضلات الهيكلية.

تُؤكد هذه النتائج أهمية ممارسة الأب للتمارين الرياضية قبل الحمل، مُقدمةً استراتيجيةً عقلانيةً وفعّالة من حيث التكلفة لتحسين صحة الأجيال القادمة، والمساعدة في كسر حلقة السمنة والأمراض المزمنة بين الأجيال.