نویسندگان: هیلی اس. مونتفورد و دایان اف. نیوبوری( اساتید پوهنتون آکسفورد بروکس، انگلستان)

مترجم: سیلانی

قسمت سوم

مطالعه زبان از طریق ویژگی های افراطی

تصور می شود که توانایی زبان یک ویژگی پیوسته و به طور معمول توزیع شده است، به طوری که اکثر مردم در اطراف میانگین منحنی زنگ توانایی قرار می گیرند و افراد کمتری در انتهای محدوده قرار می گیرند. همانطور که در بالا ذکر شد، مطالعات وراثت‌ پذیری نشان می ‌دهد که اثرات جنیتیکی یکسانی در توزیع توانایی نقش دارد، اما وراثت ‌پذیری در حد افراطی افزایش می ‌یابد. بنابراین، برای یک متخصص جنیتیک، افراط‌های این طیف (یعنی افرادی که در زبان فوق‌العاده خوب هستند یا کسانی که با زبان دست و پنجه نرم می‌کنند) این پتانسیل را دارند که بیشترین اطلاعات را داشته باشند.

این افراط‌ها مکانی سنتی برای شروع کاوش در زمینه جنیتیک مولکولی زبان بوده است . فرض اساسی مطالعه شرکت ‌کنندگانی که در حالت افراطی قرار دارند این است که مسیرها یا مکانیسم‌ های عصبی که زیربنای اختلال آنها هستند نیز برای رشد زبان در جمعیت عمومی مهم هستند. این صفات افراطی که در جنیتیک به عنوان فنوتیپ شناخته می شوند، کلید درک اکتساب زبان هستند.

معمولاً این مطالعات بر روی افراد مبتلا به DLD متمرکز است. از آنجایی که DLD با مشکلات زبانی «غیرمنتظره» مشخص می‌ شود، فرض می ‌شود که آنها شکلی «خالص» از مشکلات زبانی را نشان می ‌دهند که مسائل رشدی گیج‌ کننده را کاهش می‌ دهند که ممکن است یک تحلیل را گیج کند.

مطالعه خانواده‌هایی که در آن‌ها چندین عضو دارای اختلال مشابه هستند، مکان مفیدی برای شروع جستجوی ژن‌ها و مسیرهای مولکولی است که ممکن است در زبان دخیل باشند. این رویکرد فرض می‌ کند که اعضای خانواده با فنوتیپ یکسان، علت جنیتیکی یکسانی دارند که منجر به اختلال آنها می‌ شود. با بررسی نواحی مشترک بین اعضای خانواده آسیب دیده، می‌ توانیم علت بالقوه اختلال آنها را شناسایی کنیم.

جنیتیک مندلی

مطالعات جنیتیکی معمولاً بر خانواده‌ های بزرگی تمرکز می‌ کنند که در آن ‌ها یک نوع شدید اختلال به روشی مشخص به ارث می ‌رسد. این انواع اختلالات مبتنی بر خانواده را اختلالات مندلی می نامند، زیرا الگو های وراثتی مشابهی (غیرغالب و غالب) با آنچه توسط گرگور مندل در آزمایش معروف تلاقی نخود در دهه 1800 توصیف شده است، نشان می دهند. مندل نشان داد که وقتی بوته ‌های نخود گلدار بنفش را با گیا هان نخود گلدار سفید تلاقی یا پیوند کرد، همه فرزندان گلدار بنفش را به ‌وجود آورد. زمانی که او از این فرزندان بنفش تلاقی یا پیوند کرد تا نسل بعدی را ایجاد کند، همیشه نسبت یک گیاه نخود گلدار سفید به سه رنگ بنفش را به پایان می ‌رساند، که نشان می ‌دهد عامل جنیتیکی تعیین‌ کننده گل ‌های سفید در نسل اول وجود داشت، حتی اگر قابل مشاهده هم نبود.

مندل این مشاهدات را با این پیشنهاد توضیح داد که عوامل جنیتیکی به صورت جفت (یکی از هر والدین) به ارث می رسند. در هر جفت معین، برخی از پیامد ها می‌ توانند از نظر جنیتیکی «مسلط» (مانند گل بنفش) و برخی از نظر جنیتیکی «مغلوب» (مانند گل سفید) باشند. بنابراین، او دریافت که ممکن است یک گیاه نخود دارای یک نوع جنیتیکی (آلل یا گره که نوع ژن است) باشد که گل ‌های بنفش را تعیین می ‌کند و یک آللی که گل ‌های سفید را تعیین می‌ کند.

در این صورت، گل ها بنفش به نظر می رسند و آلل سفید پوشیده شده اما همچنان وجود دارد. در حالی که اکنون می دانیم که تصویر بسیار پیچیده تر از این است، اصل اساسی مدل غالب و مغلوب هنوز در مورد بسیاری از اختلالات و ویژگی های جنیتیکی اعمال می شود. اشکال مندلی اختلالات زبان در مجموع نادر هستند و ممکن است شدید ترین اشکال را نشان دهند. با این حال، آنها در درک ما از جنیتیک زبان بسیار مهم هستند.

برای درک اینکه چگونه می توان از اختلالات مندلی برای درک زبان استفاده کرد، ابتدا باید برخی از اصول اساسی جنیتیک را پوشش دهیم. ژنوم انسان حاوی دستورالعمل هایی برای ساختن انسان است. می توان آن را به عنوان یک کتاب در نظر گرفت که در هر سلول بدن دو نسخه یکسان حمل می شود (شکل 1). هر کتاب به بخش هایی تقسیم می شود که کروموزوم ها را نشان می دهد – تکه های جداگانه ژنوم که در واحدهای مجزا بسته بندی شده اند.

Translation is too long to be saved

هر کدام از ما بیست و دو فصل و دو کروموزوم جنسی داریم(xx یاxy)،  که در مجموع 46 کروموزوم را تشکیل می دهند. هر فصل را می توان به هزاران پاراگراف تقسیم کرد که هر کدام یک ژن را نشان می دهد. هر فصل را می توان به هزاران پاراگراف تقسیم کرد که هر کدام یک ژن را نشان می دهد. هر پاراگراف شامل مجموعه ‌ای مجزا از دستورالعمل‌ها برای ساختن یک پروتین واحد است، به شکل ترکیبی از حروف مرتب شده در کلمات که توسط ماشین ‌های مولکولی درون سلول خوانده می ‌شوند. هنگامی که یک اشتباه املایی یا جهش در یکی از این ژن ها وجود داشته باشد، می تواند منجر به غیر قابل خواندن یک کلمه و تغییر معنی کامل آن شود. در برخی موارد، این جهش ‌ها می ‌توانند کل پاراگراف را بی ‌معنا جلوه دهند، زیرا دیگر نمی ‌توان معنای واقعی جمله را توسط ماشین سلولی تفسیر کرد. ممکن است پروتئین اصلاً تولید نشود یا نتواند عملکرد خود را به درستی انجام دهد. این کمبودها ممکن است منجر به اختلال جنیتیکی در شخص شود.

نمونه هایی از الگو های معمول اختلالات ارثی غالب و مغلوب در شکل 2 نشان داده شده است. شکل 2A یک الگوی وراثت غالب را در یک خانواده نظری شش نفره نشان می دهد. یک عضو خانواده آسیب دیده با شکل سایه دار نشان داده می شود و نرها با مربع و ماده ها با یک دایره نشان داده می شوند. شکل 2A یک پدر مبتلا (مربع سیاه)، مادر بی پیرایه (دایره سفید) و نیمی از کودکان (n=2/4) را نشان می دهد. این نسبت فرزندان مبتلا نشان می دهد که علت زمینه ای به احتمال زیاد به ارث برده می شود، یعنی یک نسخه از جهش برای قابل مشاهده بودن صفت کافی است.

در این مثال، جهش توسط پدر، و فرزندان 1 و 4 مشترک است. اختلالات غالب یک مورد خاص است که در آن یک نسخه عملکردی پروتئین برای انجام درست کار کافی نیست و سلول نمی تواند عملکرد. در عمل، یک فرد هنوز دو نسخه از ژن را دارد، اما جهش غالب دومین نسخه وحشی را می پوشاند. کپی از نوع وحشی هنوز وجود دارد، و می تواند به فرزندان منتقل شود، اما عملکرد آن توسط کپی جهش یافته بازنویسی می شود، زمانی که هر دو با هم وجود داشته باشند.

نمونه‌ای از یک اختلال جنیتیکی غالباً ارثی، بیماری هانتینگتون است که در آن اعضای خانواده مبتلا به وخامت پیشرونده عصبی شدید می‌شوند. در مقابل، اختلالات مغلوب نیاز دارند که هر دو نسخه از ژن قبل از اینکه یک صفت قابل مشاهده باشد، مختل شوند. شکل 2B یک شجره نامه مغلوب را نشان می دهد که در آن پدر و مادر هر دو تحت تأثیر قرار نگرفته اند. یکی از فرزندان آنها تحت تأثیر قرار می گیرد در حالی که سه فرزند دیگر تحت تأثیر قرار نمی گیرند.

این الگوی نوعی اختلال مغلوب است. پدر و مادر هر دو حامل این جهش هستند (که حامل نامیده می شوند)، اما یک نسخه جهش یافته برای ایجاد اختلال کافی نیست. به طور تصادفی، از هر چهار کودک، یک نفر دو نسخه از جهش را به ارث می برد (یک نسخه از هر والدین) و بنابراین تحت تاثیر قرار می گیرد. سه کودک دیگر همگی تحت تاثیر قرار نمی گیرند، اما به طور میانگین، دو نفر از آنها ناقل خواهند بود (یک نسخه از جهش). جهش به ارث برده شده است) و بنابراین می تواند یک آلل جهش یافته را به فرزندان خود منتقل کند.

اگر شریک زندگی آنها نیز ناقل باشد، فرزندان آنها نیز ممکن است تحت تأثیر قرار گیرند. در اختلالات مغلوب، فرد مبتلا باید یک جهش را از هر دو والدین در ژن مشابه به ارث ببرد. این ترکیب پروتئین را به طور کامل ناکارآمد می کند و منجر به بیماری می شود. بر خلاف یک اختلال غالب، این پروتئین‌ها به دوز حساس نیستند. تا زمانی که بتوانید مقداری پروتئین تولید کنید، عملکرد سلول مختل نمی شود، بنابراین یک کپی از جهش قابل تحمل است. برخی از نمونه‌های اختلالات جنیتیکی مغلوب شامل فیبروز کیستیک، بیماری تای ساکس، و کم‌خونی سلول داسی شکل است.

شکل 2A نمونه ای از شجره نامه غالب را نشان می دهد. نرها با مربع، ماده ها با دایره، اعضای خانواده آسیب دیده با شکل سیاه و سفید نشان می دهد که تحت تأثیر قرار نگرفته اند. در مثال، پدر مبتلا به اختلال است اما مادر نه. از هر چهار کودک، دو کودک جهش را از پدر به ارث برده اند و به این بیماری مبتلا هستند و دو کودک تحت تاثیر قرار نگرفته اند. از آنجایی که پروتین حاوی جهش به دوز حساس است، به ارث بردن تنها یک نسخه کارآمد برای تولید پروتین عملکردی کافی نیست. شکل 2B نمونه ای از شجره نامه مغلوب را نشان می دهد. در مثال، نه پدر و نه مادر تحت تأثیر قرار نمی گیرند، بلکه هر دو ناقل هستند. یک کودک مبتلا است و دارای دو نسخه جهش یافته است، دو کودک ناقل هستند (یک نسخه) و یک کودک بدون هیچ جهشی به ارث رسیده است.

هر دوی این نمونه ‌های شجره‌ نامه، احتمال به ارث بردن جهش مندلی را در هر دو مدل مغلوب و غالب نشان می‌ دهند. با این حال، در عمل، الگوها می توانند با این مدل تیوریک متفاوت باشند. نکته قابل توجه این است که جهش های ارثی همیشه مضر نیستند. ما می ‌توانیم نسخه ‌های تکی از جهش‌ های مغلوب را بدون عوارض جانبی به ارث ببریم، و برخی تغییرات اصلاً بر عملکرد پروتین تأثیر نمی‌گذارند.

اکثر جهش ها ارثی هستند اما به طور متوسط 100 جهش جدید (به نام de novo) در هر نسل رخ می دهد. برخی از این موارد مضر هستند، برخی ممکن است سودمند باشند و بسیاری از آنها خنثی خواهند بود. برای بازگشت به قیاس کتاب ژنوم، تغییرات بدون آسیب ممکن است نحوه املای یک کلمه را در یک جمله تغییر دهد، اما هنوز می توان معنی را به وضوح تفسیر کرد. این نوع تغییرات قابل تحمل، واریانت های جنیتیکی نامیده می شوند و در ژنوم انسان نسبتاً رایج هستند. به طور کلی، یک جهش معنای یک کلمه انتقادی را حذف می کند، اما ممکن است معنای آن را نیز تغییر دهد تا کارآمدتر باشد.

این شبیه به گفتار متنی است که در آن املای کلمات تغییر می ‌کند اما معنا به شیوه‌ای کارآمدتر حفظ می‌ شود. این تغییرات در ژنوم نشان دهنده تغییرات تکاملی است که از طریق آن گسترش می یابد خانواده ها و جمعیت ها در طول زمان به طور متوسط، ژنوم انسان حامل حدود 2000 تغییر، تغییر دهنده پروتئین است (کنسرسیوم پروژه 1000 ژنوم، 2015)، و بیش از 1000000 نوع  جنیتیکی.  چالش ها در هر مطالعه جنیتیکی این است که بفهمیم کدام یک از اینها با اختلال علاقه مرتبط هستند.

خانواده ها فرصتی منحصر به فرد برای مطالعه نقش جنیتیکی در اختلالات و صفات فراهم می کنند. کودکان نیمی از DNA خود را از هر یک از والدین به ارث می برند. این بدان معناست که آنها نیمی از DNA جداسازی شده خود را با مادرشان، نیمی را با پدرشان و به طور متوسط نیمی را با خواهر یا برادرشان به اشتراک می گذارند. ما می توانیم از این مناطق مشترک برای محدود کردن جستجوی خود برای جهش های مرتبط استفاده کنیم. به عنوان مثال، اگر هر دو کودک در یک خانواده تحت تأثیر قرار گیرند، می ‌توانیم به دنبال مناطقی از ژنوم باشیم که بین آنها مشترک است و فضای جستجوی ما را 50 درصد کاهش می‌ دهد. خواهر و برادر و خویشاوندان اضافی به ما اجازه می دهند تمرکز خود را بیشتر محدود کنیم. به عنوان مثال، در شکل 2A، ما می دانیم که پدر، فرزند 1 و فرزند 4 همگی دارای جهش یکسانی هستند، در حالی که مادر، فرزند 2 و فرزند 3 دارای جهش نیستند. این اصل اساس مطالعات جنیتیک مندلی را تشکیل می دهد و در درک علت اصلی اختلالات زبانی شدید در خانواده ها بسیار قدرتمند بوده است. برخی از این موارد را در بخش بعدی بررسی خواهیم کرد.

ادامه دارد.