الأساس الجزيئي للوراثة

ما هو الأساس الجزيئي للوراثة؟

يعد حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) أحد أشهر الجزيئات في العالم، حيث يتكون الجزيء من سكر ديوكسيريبوز وأربع قواعد نيتروجينية مختلفة (ثايمين، أدينين، سيتوزين، جوانين)، ومجموعات فوسفات، إذ نشر واطسون وكريك تفسيرهما للبنية ثلاثية الأبعاد للحمض النووي في عام 1953، وأحدث هذا العمل ثورة في علم الأحياء.

الوحدات المتكررة في الحمض النووي هي نيوكليوتيدات، حيث تحتوي هذه الوحدات على إحدى القواعد النيتروجينية وسكر الديوكسيريبوز، ومجموعة حمض الفوسفوريك، وكيميائيًا تسمى النيوكليوتيدات أحماض (deoxyadenylic) و(deoxyguanylic) و(deoxycytidylie) و(deoxythymidylic)، إذ ترتبط النيوكليوتيدات معًا لتشكيل حبلا متعدد النوكليوتيدات، وترتبط مجموعة الفوسفات بين ذرة 5 5 كربون لنيوكليوتيد واحد وذرة 3 كربون للنيوكليوتيدات المجاورة، كما أن رابطة الفوسفات هي رابطة تساهمية وتسمى رابطة 3′-5 ديستر.

السمات الأساسية للوراثة:

كانت الوراثة لفترة طويلة إحدى أكثر الظواهر المحيرة والغامضة في الطبيعة، حيث كان هذا لأن الخلايا الجنسية، التي تشكل الجسر الذي يجب أن تمر الوراثة عبره بين الأجيال، وعادة ما تكون غير مرئية بالعين المجردة، وفقط بعد اختراع المجهر في وقت مبكر من القرن السابع عشر والاكتشاف اللاحق للخلايا الجنسية يمكن استيعاب أساسيات الوراثة، وقبل ذلك الوقت تكهن الفيلسوف اليوناني القديم والعالم أرسطو (القرن الرابع قبل الميلاد) بأن المساهمات النسبية للإناث والوالدين الذكور كانت غير متكافئة للغاية.

كان يعتقد أن الأنثى تقدم ما أسماه “المادة” والذكر “الحركة”، حيث تعتبر معاهد مانو المؤلفة في الهند بين 100 و300 إعلان، دور الأنثى مثل دور الحقل والذكر مثل دور البذرة، إذ تتشكل أجسام جديدة “من خلال العمل الموحد للبذور والحقل”، وفي الواقع ينقل كلا الوالدين نمط الوراثة بالتساوي وفي المتوسط ​​يشبه الأطفال أمهاتهم بقدر ما يشبهون آبائهم، ومع ذلك، فإن الخلايا الجنسية للإناث والذكور قد تكون مختلفة جدًا في الحجم والبنية، وتكون كتلة البويضة أحيانًا أكبر بملايين المرات من كتلة الحيوان المنوي.

نظرية الدم في الوراثة:

إن نظرية الدم في الوراثة إذا كان من الممكن تكريم هذه الفكرة بمثل هذا الاسم، فهي في الحقيقة جزء من الفلكلور علم الأحياء العلمي، وإنه مضمن في عبارات شائعة مثل “نصف دم” و”دم جديد” و”دم أزرق”، وهذا لا يعني أن الوراثة تنتقل فعليًا من خلال السائل الأحمر في الأوعية الدموية؛ بحيث النقطة الأساسية هي الاعتقاد بأن الوالد ينقل إلى كل طفل جميع خصائصه وأن الهبة الوراثية للطفل هي سبيكة  مزيج من أوقاف الوالدين والأجداد والأسلاف الأبعد.

هذه الفكرة تروق لأولئك الذين يفتخرون بأن لديهم خط “دم” نبيل أو رائع ومع ذلك، فإنه يصيب عقبة عندما يلاحظ المرء أن الطفل لديه بعض الخصائص التي لا توجد في أي من الوالدين، ولكنها موجودة في بعض الأقارب الآخرين أو كانت موجودة في أسلاف أبعد، وفي كثير من الأحيان يرى المرء أن الإخوة والأخوات، على الرغم من إظهار تشابه عائلي في بعض السمات يختلفون بوضوح في سمات أخرى.

كيف يمكن لنفس الوالدين أن ينقلوا “دماء” مختلفة لكل من أطفالهم، بهذا دحض مندل نظرية الدم، وأظهر أن الوراثة تنتقل من خلال عوامل تسمى الآن الجينات لا تمتزج بل تفصل، أن الآباء ينقلون نصف الجينات التي لديهم فقط إلى كل طفل، وينقلون مجموعات مختلفة من الجينات إلى أطفال مختلفون، و أنه على الرغم من أن الإخوة والأخوات يتلقون الوراثة من نفس الوالدين، إلا أنهم لا يتلقون نفس الوراثة (الاستثناء هو التوائم المتطابقة)، وهكذا أظهر مندل أنه حتى لو كانت شهرة بعض الأسلاف انعكاسًا تامًا لجيناته، فمن المحتمل جدًا أن بعض أحفاده وخاصة الأبعد منهم، لن يرثوا هذه الجينات الجيدة على الإطلاق، وفي الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا بما في ذلك البشر، كل فرد لديه موهبة وراثية فريدة.

توصل وايزمان إلى أن الوقف الوراثي للكائن الحي، والذي أطلق عليه اسم البلازما الجرثومية منفصل تمامًا ومحمي من التأثيرات المنبثقة عن باقي الجسم والتي تسمى السوماتوبلازم، أو سوما، حيث ترتبط البلازما الجرثومية السوماتوبلازم بمفاهيم النمط الوراثي والنمط الظاهري، لكنها ليست متطابقة ولا ينبغي الخلط بينها.

التأثيرات البيئية في الوراثة:

عدم وراثة السمات المكتسبة لا يعني أن الجينات لا يمكن أن تتغير بالتأثيرات البيئية، حيث من المؤكد أن الأشعة السينية والطفرات الأخرى تغيرها، ويمكن تغيير النمط الجيني للسكان عن طريق الانتقاء، أي إنه يعني ببساطة أن ما يكتسبه الآباء في جسدهم وعقلهم لا يرثه أطفالهم، وترتبط هذه المفاهيم الخاطئة بالاعتقاد في “القبلية” أي أن بعض الأفراد يؤثرون في وراثتهم على نسلهم بشكل أكثر فاعلية من غيرهم وفي “تأثيرات ما قبل الولادة” أو “انطباعات الأمومة”، أي أن الأحداث التي تمر بها أنثى تنعكس في تكوين الطفل الذي سيولد.

إلى أي مدى تم اقتراح هذه المعتقدات القديمة في سفر التكوين، بحيث ينتج حيوان الفهد ذرية مرقطة أو مخططة في الأغنام والماعز من خلال إظهار القطعان مخططة العصي أثناء تربية الحيوانات، اعتقاد آخر من هذا القبيل هو “telegony” الذي يعود إلى أرسطو، وزعمت أن وراثة الفرد لا تتأثر فقط بوالده، ولكن أيضًا بالذكور الذين ربما تكون الأنثى قد تزاوجت معهم والذين تسببوا في حالات حمل سابقة، حتى داروين في وقت متأخر من عام 1868 ناقش بجدية حالة مزعومة للتلغوني: حالة تزاوج فرس بحمار وحشي ثم بفحل عربي، حيث أنجبت الفرس مهرًا بخطوط باهتة على ساقيه، والتفسير البسيط لهذه النتيجة هو أن هذه الخطوط تحدث بشكل طبيعي في بعض سلالات الخيول.

اكتشاف وإعادة اكتشاف قوانين مندل:

نشر جريجور مندل أعماله في أعمال المجتمع المحلي لعلماء الطبيعة في عام 1866، لكن لم يقدر أي من معاصريه أهميتها، حيث لم يكن حتى عام 1900 أي بعد 16 عامًا من وفاة مندل، إذ أعيد اكتشاف عمله بشكل مستقل من قبل علماء النبات هوغو دي فريس في هولندا وكارل إريك كورينس في ألمانيا وإريك تشيرماك فون سيزينيج في النمسا.

مثل العديد من الباحثين قبله جرب مندل أنواعًا هجينة من نباتات مختلفة ركز على نبات البازلاء الشائع (Pisum sativum)، واختلفت أساليبه في ناحيتين أساسيتين عن تلك التي اتبعها أسلافه، أولاً بدلاً من محاولة وصف مظهر النباتات الكاملة بكل خصائصها اتبع مندل وراثة سمات فردية يسهل رؤيتها وتمييزها، مثل البذور المستديرة مقابل البذور المجعدة والبذور الصفراء مقابل البذور الخضراء والأرجواني مقابل الزهور البيضاء وما إلى ذلك، ثانيًا قام بإحصاء دقيق لعدد النباتات التي تحمل كل سمة وكان من هذه البيانات الكمية أنه استنتج القواعد التي تحكم الميراث.