أنواع الوراثة

مفهوم الوراثة:

يمكن تعريف الوراثة بأنها دراسة كيفية نقل الآباء لصفاتهم إلى ذريتهم من خلال علم الوراثة، حيث توجد العديد من النظريات حول الوراثة وظهرت المفاهيم العامة للوراثة قبل أن يفهم الناس الخلايا تمامًا، ومع ذلك فإن الوراثة الحديثة وعلم الوراثة مجالان جديدان، وعلى الرغم من ظهور أساس دراسة الجينات في خمسينيات القرن التاسع عشر وطوال القرن التاسع عشر، إلا أنه تم تجاهله إلى حد كبير حتى أوائل القرن العشرين.

الصفات البشرية والوراثة:

السمات البشرية هي خصائص محددة تحدد الأفراد، إذ ينقل الآباء هذه من خلال جيناتهم بعض السمات البشرية التي يسهل التعرف عليها هي الطول ولون العين ولون الشعر ونوع الشعر ومرفق شحمة الأذن ولف اللسان، وعندما تقارن الصفات الشائعة مقابل الصفات غير الشائعة فإننا ننظر عادةً إلى السمات المهيمنة مقابل الصفات المتنحية.

على سبيل المثال السمة السائدة مثل الشعر البني أكثر شيوعًا بين السكان، في حين أن السمة المتنحية مثل الشعر الأحمر أقل شيوعًا، ومع ذلك ليست كل السمات المهيمنة شائعة، يمكن توضيح العلاقة بين الحمض النووي والصفات الوراثية، حيث تحتوي خلايا معظم الكائنات الحية على الحمض النووي، وهو المادة التي تتكون منها الجينات وعندما تتكاثر الخلايا يمكنها نقل جزيء الحمض النووي أو المعلومات الجينية إلى الجيل التالي، على سبيل المثال تحتوي الخلايا على المادة الوراثية التي تحدد ما إذا كان لون الشعر أشقر أو شعر أسود.

النمط الجيني الخاص بالفرد هو الجينات الموجودة داخل الخلايا، في حين أن النمط الظاهري الخاص بالفرد هو الصفات الجسدية المرئية والمتأثرة بكل من الجينات والبيئة، وهناك اختلافات بين الجينات لذلك تختلف تسلسلات الحمض النووي، إذ يجعل التباين الجيني الناس فريدين وهو مفهوم مهم في الانتقاء الطبيعي؛ لأن الخصائص المفضلة من المرجح أن تبقى على قيد الحياة وتنتقل، وعلى الرغم من أن التوائم المتماثلة لها نفس الحمض النووي، إلا أن التعبير الجيني قد يختلف، حيث إذا تلقى أحد التوأمين تغذية أكثر من الآخر فقد يكون أطول على الرغم من وجود نفس الجينات.

تاريخ الوراثة:

في البداية فهم الناس الوراثة من منظور الإنجاب، لقد اكتشفوا المفاهيم الأساسية مثل حبوب اللقاح ومدقات النباتات التي تشبه البويضة والحيوانات المنوية للإنسان، وعلى الرغم من تربية التهجين الهجين في النباتات والأنواع الأخرى ظل علم الوراثة لغزا لسنوات عديدة، حيث اعتقدوا أن الدم ينقل الوراثة حتى تشارلز داروين اعتقد أن الدم هو المسؤول عن الوراثة.

في القرن الثامن عشر الميلادي كتب كارولوس لينيوس وجوزيف جوتليب كولروتر عن تهجين أنواع نباتية مختلفة، واكتشفا أن الأنواع الهجينة لها خصائص وسيطة، حيث ساعد عمل غريغور مندل في ستينيات القرن التاسع عشر على تحسين فهم التهجينات والوراثة الهجينة، كما دحض النظريات الراسخة لكن عمله لم يكن مفهوماً بالكامل عند النشر، أعاد إريك تشيرماك فون سيسنيغ وهوجو دي فريس وكارل إريك كورينس اكتشاف عمل مندل في أوائل القرن العشرين، ودرس كل من هؤلاء العلماء الهجينة النباتية وتوصلوا إلى استنتاجات مماثلة.

مفهوم علم الوراثة:

علم الوراثة هو دراسة الوراثة البيولوجية ويعتبر غريغور مندل والدها، حيث أسس المفاهيم الأساسية للوراثة من خلال دراسة نباتات البازلاء، إن العناصر القابلة للتوريث عبارة عن جينات والسمات هي خصائص محددة مثل لون الزهرة، وغالبًا ما تسمى الميراث المندلي وأثبتت نتائجه العلاقة بين الجينات والسمات.

ركز مندل على سبع خصائص في نباتات البازلاء: الطول، لون الزهرة، لون البازلاء، شكل البازلاء، شكل القرنة، لون القرنة وموضع الزهرة، وكانت البازلاء موضوعات اختبار جيدة؛ لأنها كانت لديها دورات إنجابية سريعة وكان من السهل نموها بعد أن أسس خطوط تربية نقية من البازلاء تمكن من تهجينها لصنع أنواع هجينة، وخلص إلى أن السمات مثل شكل القرون كانت عناصر أو جينات قابلة للتوريث.

أنواع الوراثة:

الأليلات هي الأشكال المختلفة للجين، حيث أن الاختلافات الجينية مثل الطفرات هي المسؤولة عن تكوين الأليلات، ويمكن للاختلافات في أزواج قواعد الحمض النووي أيضًا تغيير الوظيفة أو النمط الظاهري، إذ أصبحت استنتاجات مندل حول الأليلات أساسًا لقانونين رئيسيين للميراث: قانون الفصل وقانون التشكيلة المستقلة.

ينص قانون الفصل على أن أزواج الأليل تنفصل عند تشكل الأمشاج، وينص قانون التشكيلة المستقلة على تصنيف الأليلات من جينات مختلفة بشكل مستقل، كما توجد الأليلات إما في أشكال سائدة أو متنحية، حيث يتم التعبير عن الأليلات السائدة أو رؤيتها على سبيل المثال، العيون البنية هي المهيمنة ومن ناحية أخرى لا يتم التعبير عن الأليلات المتنحية أو رؤيتها دائمًا على سبيل المثال العيون الزرقاء متنحية، ومن أجل أن يكون لدى الشخص عيون زرقاء يجب أن يرث أليلين لها.

من المهم ملاحظة أن السمات السائدة ليست شائعة دائمًا بين السكان، ومثال على ذلك هو بعض الأمراض الوراثية مثل مرض هنتنغتون الذي يسببه أليل سائد، ولكنه غير شائع بين السكان، إذ نظرًا لوجود أنواع مختلفة من الأليلات فإن بعض الكائنات الحية لديها أليلين لسمة واحدة، ويعني متماثل الزيجوت أن هناك أليلين متطابقين لجين واحد ويعني متغاير الزيجوت أن هناك أليلين مختلفين للجين، وعندما درس مندل نباتات البازلاء الخاصة به وجد أن جيل F2 (الأحفاد) لديه دائمًا نسبة 3: 1 في أنماطهم الظاهرية، وهذا يعني أن السمة السائدة ظهرت ثلاث مرات أكثر من السمة المتنحية.

أمثلة الوراثة:

يمكن أن تساعد مربعات (Punnett) على فهم الصلبان متجانسة الزيجوت مقابل التهجين متغاير الزيجوت والصلبان متغايرة الزيجوت مقابل التهجين متغاير الزيجوت، ومع ذلك لا يمكن حساب جميع الصلبان باستخدام مربعات (Punnett) نظرًا لتعقيدها، حيث سميت المخططات على اسم(Reginald C. Punnett)، ويمكن أن تساعد على التنبؤ بالأنماط الظاهرية والأنماط الجينية للذرية، إذ تظهر المربعات احتمال بعض الصلبان.

أظهرت النتائج الإجمالية التي توصل إليها مندل أن الجينات تنقل الوراثة، حيث ينقل كل والد نصف جيناته أو جيناتها إلى نسله، ويمكن للوالدين أيضًا إعطاء مجموعات مختلفة من الجينات لنسل مختلف على سبيل المثال، التوائم المتماثلة لها نفس الحمض النووي لكن الأشقاء ليسوا كذلك.

الوراثة غير المندلية:

كان عمل مندل دقيقًا ولكنه بسيط لذا فقد وجدت الجينات الحديثة المزيد من الإجابات أولاً، لا تأتي السمات دائمًا من جين واحد، إذ تتحكم جينات متعددة في السمات متعددة الجينات مثل لون الشعر ولون العين ولون البشرة، وهذا يعني أن أكثر من جين واحد مسؤول عن شعرك البني أو الأسود.

يمكن أن يؤثر جين واحد أيضًا على خصائص متعددة، وهذا هو تعدد الأشكال وقد تتحكم الجينات في سمات غير ذات صلة، وفي بعض الحالات يرتبط تعدد الأشكال بالأمراض والاضطرابات الوراثية على سبيل المثال، فقر الدم المنجلي هو اضطراب وراثي وراثي يؤثر على خلايا الدم الحمراء بجعلها على شكل هلال، وبالإضافة إلى تأثيره على خلايا الدم الحمراء يؤثر الاضطراب على تدفق الدم والأعضاء الأخرى، وهذا يعني أن لها تأثيرًا على سمات متعددة.

اعتقد مندل أن كل جين يحتوي على أليلين فقط ومع ذلك يمكن أن يكون هناك العديد من الأليلات المختلفة للجين، حيث يمكن للأليلات المتعددة التحكم في جين واحد ومثال على ذلك هو لون المعطف في الأرانب، مثال آخر هو نظام فصيلة الدم ABO في البشر، إذ أن الناس لديهم ثلاثة أليلات للدم: A و B و O. A و B هم المسيطرون على O لذلك هم سائدون.

أنماط الوراثة الأخرى:

الهيمنة الكاملة هي النمط الذي وصفه مندل، حيث رأى أليلًا واحدًا سائدًا بينما الآخر كان متنحيًا، وكان الأليل السائد مرئيًا؛ لأنه تم التعبير عنه، إذ شكل البذور في نباتات البازلاء هو مثال على الهيمنة الكاملة الأليلات البذور المستديرة هي المهيمنة على التجاعيد، ومع ذلك فإن علم الوراثة أكثر تعقيدًا ولا تحدث الهيمنة الكاملة دائمًا.

في حالة الهيمنة غير الكاملة لا يكون أليل واحد هو المسيطر تمامًا، (Snapdragons) هي مثال كلاسيكي على الهيمنة غير المكتملة، وهذا يعني أن النمط الظاهري للنسل يبدو أنه يقع بين النمط الظاهري للوالدين عندما يتكاثر أنف العجل الأبيض والأنف العجل الأحمر، يمكن أن يكون لديهم أنف العجل الوردي، وعند عبور هذه أنف العجل الوردية تظهر النتائج باللون الأحمر والأبيض والوردي.

في السيادة المشتركة يتم التعبير عن كلا الأليلين بالتساوي على سبيل المثال، يمكن أن تكون بعض الزهور مزيجًا من ألوان مختلفة، وقد تنتج زهرة حمراء وزهرة بيضاء نسلًا بمزيج من البتلات الحمراء والبيضاء، كما يتم التعبير عن كلا النمطين الظاهريين للوالدين لذلك فإن النسل له نمط ظاهري ثالث يجمع بينهما.

الأليلات القاتلة يمكن أن تكون بعض الصلبان قاتلة، ويمكن للأليل القاتل أن يقتل كائنًا حيًا في القرن العشرين، اكتشف لوسيان كوينوت أنه عندما عبر الفئران الصفراء مع الفئران البنية كان النسل بنيًا وأصفر، ومع ذلك عندما عبر الفئران الصفراء كان لدى النسل نسبة 2: 1 بدلاً من نسبة 3: 1 التي وجدها مندل، وكان هناك اثنان من الفئران الصفراء لفأر بني واحد.

اكتشف كوينوت أن اللون الأصفر هو اللون السائد لذلك كانت هذه الفئران متغايرة الزيجوت، ومع ذلك مات حوالي ربع الفئران التي ولدت من عبور الزيجوت المتغايرة خلال المرحلة الجنينية، وهذا هو السبب في أن النسبة كانت 2: 1 بدلاً من 3: 1، كما يمكن أن تسبب الطفرات جينات قاتلة على الرغم من أن بعض الكائنات الحية قد تموت في المراحل الجنينية إلا أن البعض الآخر قد يكون قادرًا على العيش لسنوات مع هذه الجينات، كما يمكن أن يكون لدى البشر أيضًا أليلات قاتلة وترتبط بها العديد من الاضطرابات الوراثية.