الوراثة غير المندلية

ما هي الوراثة غير المندلية؟

الوراثة غير المندلية (Non Mendelian Inheritance): نوع من الميراث البيولوجي حيث لا تتوافق الأنماط الظاهرية مع تلك التي من المتوقع أن تظهر في قوانين مندل الوراثية.
جريجور مندل هو راهب وعالم نبات أوغسطيني صاغ قوانين الوراثة بناءً على تجاربه في تربية نبات البازلاء في الحديقة. في وقت لاحق، تم تكريمه لأعماله الأساسية في علم الوراثة. لهذا، تم إطلاق لقب أب علم الوراثة عليه. قام مندل بتربية واختبار حوالي 5000 نبات من البازلاء، تمكن من التوصل إلى تعميمات أساسية تم استخدامها كمبادئ تأسيسية للوراثة المندلية أو مبادئ مندل للوراثة.
قدّم مندل ما يسمّى “قوانين مندل للوراثة”، ولا سيما قانون الفصل العنصري، قانون التشكيلة المستقلة وقانون السيادة العامة. مع ذلك، هناك نوع آخر من الميراث البيولوجي حيث لا تتوافق الأنماط الظاهرية مع تلك كما هو متوقع في قوانين مندل بشأن الميراث، هذا ما يسمى بالميراث غير المندلي.
تشمل الوراثة غير المندلية ما يلي:

• الميراث خارج النواة.
  
• تحويل الجينات.
  
• الوراثة المعدية.
  
• الطبع الجينومي.
  
• الفسيفساء.
  
• اضطرابات تكرار ثلاثي النوكليوتيدات.
  

صفات متعددة الأليلات Multiple Allele Traits:

يُعتقد أن غالبية الجينات البشرية لديها أكثر من نسختين عاديتين أو أليلات. تسمى السمات التي يتحكم فيها جين واحد به أكثر من أليلين بصفات متعددة الأليلات. مثال على ذلك فصيلة الدم ABO. تشير فصيلة دمك إلى بروتينات معينة تسمى المستضدات توجد في خلايا الدم الحمراء. هناك ثلاثة أليلات شائعة لهذه السمة، التي يتم تمثيلها بالأحرف I^A و I^B و i.

هناك ستة أنماط وراثية محتملة لفصائل الدم ABO لأن الأليلات الثلاثة، مأخوذة اثنين في وقت واحد، تؤدي إلى ستة تركيبات محتملة. الأليلات I^A و I^B هي المسيطرة على الأليل i. نتيجة لذلك، يكون لكل من الأنماط الجينية I^AI^A و I^Ai نفس النمط الظاهري، مع وجود مستضد A في دمائهم (فصيلة الدم A).
بالمثل، فإن كلا من الأنماط الجينية I^BI^B و I^Bi لها نفس النمط الظاهري، مع وجود مستضد B في دمائهم (فصيلة الدم B). لا يوجد مستضد مرتبط بالأليل i ، لذا فإن الأشخاص الذين لديهم النمط الجيني ii ليس لديهم مستضدات لفصيلة الدم ABO في دمائهم (فصيلة الدم O).

السيادة المشتركة Codominance:

النمط الجيني I^AI^B، الأليلات I^A و I^B لفصيلة الدم ABO ليست سائدة ولا متنحية لبعضها البعض. بدلاً من ذلك، هم سائدون لبعضهم البعض. تحدث السيادة المشتركة عندما يتم التعبير عن أليلين للجين بالتساوي في النمط الظاهري من متغايرة الزيجوت. في حالة فصيلة الدم ABO، تمتلك I^AI^B متغايرة الزيجوت نمطًا ظاهريًا فريدًا، مع مستضدات A و B في دمائهم (فصيلة الدم AB).

السيادة غير التامة Incomplete Dominance:

السيادة غير التامة: هي علاقة قد تحدث بين الأليلات لنفس الجين عندما لا يكون الأليل السائد سائدًا تمامًا، لذلك ينتج عن النمط الظاهري المتوسط ​​الزيجوت المتغاير الذي يرث كلا الأليلين. بشكل عام، يحدث هذا عندما ينتج كلا من الأليلين الخاصين بجين معين بروتينات ولكن بروتينًا واحدًا لا يعمل. نتيجة لذلك، ينتج الفرد المتغاير الزيجوت نصف كمية البروتين الطبيعي فقط التي ينتجها فرد متماثل الزيجوت للأليل الطبيعي.

مثال على السيادة غير التامة على البشر هو مرض تاي ساكس (Tay Sachs disease). ينتج الأليل الطبيعي للجين، في هذه الحالة، إنزيمًا مسؤولاً عن تكسير الدهون. ينتج عن الأليل المعيب للجين إنتاج إنزيم غير وظيفي. تنتج الزيجوتات غير المتجانسة التي لديها أليل طبيعي واحد معيب نصف كمية إنزيم وظيفي مثل الزيجوت المتماثل الطبيعي، هذا يكفي للنمو الطبيعي.
مع ذلك، فإن متجانسات الزيجوت التي لديها أليلات معيبة فقط، تنتج فقط الإنزيم غير الوظيفي. وهذا يؤدي إلى تراكم الدهون في الدماغ، مما يؤدي إلى تلف كبير في الدماغ. يموت معظم الأفراد المصابين بمرض تاي ساكس في سن مبكرة، عادةً في سن الخامسة.

الصفات متعددة الجينات Polygenic Traits:

يتم التحكم في العديد من السمات البشرية بواسطة أكثر من جين واحد. تسمّى هذه الصفات الصفات متعددة الجينات. أليلات كل جين لها تأثير إضافي طفيف على النمط الظاهري. هناك العديد من التوليفات الممكنة من الأليلات، خاصة إذا كان لكل جين عدة أليلات. لذلك، فإن سلسلة متصلة كاملة من الأنماط الظاهرية ممكنة.

مثال على سمة متعددة الجينات البشرية هو طول البالغين. تساهم عدة جينات، لكل منها أكثر من أليل واحد في هذه السمة، لذلك هناك العديد من الأطوال المحتملة للبالغين. على سبيل المثال، قد يبلغ ارتفاع أحد البالغين 1.655 مترًا (5.430 قدمًا)، بينما يبلغ ارتفاع شخص بالغ آخر 1.656 مترًا (5.433 قدمًا).
يتراوح ارتفاع البالغين من أقل من 5 أقدام إلى أكثر من 6 أقدام، حيث يكون الذكور أطول إلى حد ما من الإناث في المتوسط. يقع غالبية الناس بالقرب من منتصف نطاق الارتفاعات لجنسهم.

الصفات المرتبطة بالجنس Sex Linked Traits:

في البشر وكذلك في العديد من الحيوانات الأخرى وبعض النباتات، يتم تحديد جنس الفرد من خلال الكروموسومات الجنسية. الكروموسومات الجنسية: هي زوج واحد من الكروموسومات غير المتجانسة. حتى الآن، نظرنا فقط في أنماط الوراثة بين الكروموسومات غير الجنسية أو الجسيمات الذاتية.
بالإضافة إلى 22 زوجًا متماثلًا من الجسيمات الذاتية، تمتلك الإناث البشرية زوجًا متماثلًا من الكروموسومات X، في حين أن الذكور البشرية لديهم زوج كروموسوم XY. على الرغم من أن كروموسوم Y يحتوي على منطقة صغيرة من التشابه مع كروموسوم X بحيث يمكن أن يقترن خلال الانقسام الاختزالي، فإن كروموسوم Y أقصر بكثير ويحتوي على عدد أقل من الجينات.
عندما يكون الجين الذي يتم فحصه موجودًا على كروموسوم X، لكن ليس على كروموسوم Y ، يُقال إنه مرتبط بالكروموسوم الجنسي X.

التأثيرات البيئية على النمط الظاهري Environmental Effects on Phenotype:

تتأثر العديد من السمات بالبيئة وكذلك بالجينات. قد يكون هذا صحيحًا بشكل خاص للسمات متعددة الجينات. على سبيل المثال، قد يتأثر طول البالغين سلبًا بسبب سوء التغذية أو المرض أثناء الطفولة. لون الجلد هو سمة أخرى متعددة الجينات.
هناك مجموعة واسعة من ألوان البشرة لدى الناس في جميع أنحاء العالم. بالإضافة إلى الاختلافات في جينات لون الجلد، تسبب الاختلافات في التعرض للأشعة فوق البنفسجية (UV) بعض الاختلافات، يؤدي التعرض لضوء الأشعة فوق البنفسجية إلى جعل البشرة داكنة.

تعدد النمط الظاهري Pleiotropy:

تؤثر بعض الجينات على أكثر من سمة نمطية واحدة وهذا ما يسمى تعدد الأنماط الظاهرية. هناك العديد من الأمثلة على تعدد الأشكال في البشر، وهي تشتمل بشكل عام على بروتينات مهمة ضرورية للتطور الطبيعي أو لعمل أكثر من جهاز عضو.

مثال على تعدد الأنماط الظاهرية في البشر يحدث مع الجين الذي يرمز للبروتين الرئيسي في الكولاجين: وهي مادة تساعد في تكوين العظام. هذا البروتين مهم أيضًا في الأذنين والعينين. تؤدي الطفرات في الجين إلى مشاكل ليس فقط في العظام ولكن أيضًا في هذه الأعضاء الحسية، وهي الطريقة التي تم بها اكتشاف تأثيرات الجين متعددة الاتجاهات.

مثال آخر على تعدد الأنماط الظاهرية يحدث مع فقر الدم المنجلي. يحدث هذا الاضطراب الوراثي المتنحي عندما يكون هناك طفرة في الجين الذي عادةً ما يشفر بروتين خلايا الدم الحمراء المسمى بالهيموغلوبين. يعاني الأشخاص المصابون بهذا الاضطراب من أليلين للهيموجلوبين المنجلي، وقد سمي بهذا الاسم نسبةً إلى شكل المنجل الذي تأخذه كريات الدم الحمراء في ظروف معينة مثل المجهود البدني.

تعمل خلايا الدم الحمراء المنجلية الشكل على انسداد الأوعية الدموية الصغيرة، مما يتسبب في تأثيرات نمطية متعددة بما في ذلك توقف النمو البدني، تشوهات معينة في العظام، الفشل الكلوي والسكتات الدماغية.

الوراثة خارج النواة Extranuclear Inheritance

على الرغم من أن جينات الكروموسومات النووية لها دور مهم ورئيسي في وراثة جميع الصفات تقريبًا من الأجيال إلى الأجيال، إلا أنه لا يمكن اعتبارها كلها وسائل الوراثة الوحيدة. تشير بعض الأدلة التجريبية إلى وجود بعض الجينات خارج النواة أو جزيئات الحمض النووي في السيتوبلازم للعديد من الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة.
على سبيل المثال، تمتلك الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء الحمض النووي الخاص بها وتتكاثر من تلقاء نفسها داخل كل خلية. ينتقل الحمض النووي للميتوكوندريا من الأم إلى نسلها لأن الميتوكوندريا في خلايا الحيوانات المنوية لا تدخلها في البويضة. وهكذا، فإن الحمض النووي للميتوكوندريا بأكمله في النسل – سواء أكان ذكرًا أم أنثى – يأتي في الأصل من الأم الأنثى فقط.