العلوم الحياتيةعلم الوراثة

تاريخ علم الوراثة

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو علم الوراثة؟
  • ما هو تاريخ علم الوراثة؟
  • تواريخ مهمة في تاريخ علم الوراثة

ما هو علم الوراثة؟

علم الوراثة (Genetics): هو دراسة الوراثة بشكل عام والجينات الوراثية بشكل خاص، يشكّل علم الوراثة أحد الركائز الأساسية لعلم الأحياء ويتداخل مع العديد من المجالات الأخرى مثل الزراعة والطب والتكنولوجيا الحيوية، علم الوراثة هو دراسة كيفية تلقي الكائنات الحية سمات مشتركة من الأجيال السابقة، ويتم وصف هذه السمات الموروثة من خلال المعلومات الوراثية التي يحملها جزيء الحمض النووي الذي يسمى (DNA).


كل كائن حي موجود على سطح الأرض تحتوي خلاياه على الحمض النووي (DNA) الخاص به، الكائنات الحية من نفس الصنف تحتوي خلاياها على عدد الكروموسومات نفسه ولكن تختلف الجينات المحمولة على هذه الكروموسومات، وبالتالي تختلف صفات كل كائن حي عن الآخر، فمثلاً يحمل كل إنسان 46 كروموسوم في كل من خلاياه، لكن الجينات المحمولة على هذه الكروموسومات تختلف من إنسان إلى آخر، منهم من يحمل جينات تُكسبه لون العيون الأزرق والبعض الآخر يحمل جينات تُكسبه لون العيون البني.

ما هو تاريخ علم الوراثة؟

يتضمن علم الجينوم (علم الوراثة) دراسة الجينات وعلم الوراثة والميراث والبيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية والإحصاءات البيولوجية ويتضمن معرفة التكنولوجيا المتقدمة وعلوم الكمبيوتر والرياضيات. أعطانا جورج سانتايانا (George Santayana) أقوى سبب لدراسة التاريخ بشكل عام، فقد قال: “أولئك الذين لا يستطيعون تذكر الماضي محكوم عليهم بتكراره” (سانتايانا، 1905-1906).


نشأت الوراثة من تحديد الجينات، الجينات (Genes): هي الوحدات الأساسية المسؤولة عن الوراثة. يمكن أيضاً تعريف علم الوراثة على أنه دراسة الجينات على جميع المستويات، بما في ذلك الطرق التي تعمل بها في الخلية والطرق التي تنتقل بها من الآباء إلى الأبناء.


يركّز علم الوراثة الحديث على المادة الكيميائية التي تتكون منها الجينات، والتي تسمى الحمض النووي deoxyribonucleic أو DNA، والطرق التي تؤثر بها على التفاعلات الكيميائية التي تشكل العمليات الحية داخل الخلية. يعتمد عمل الجينات على التفاعل مع البيئة.


النباتات الخضراء، على سبيل المثال لديها جينات تحتوي على المعلومات اللازمة لتجميع الكلوروفيل الصباغ الضوئي الذي يمنحها لونها الأخضر. يتم تصنيع الكلوروفيل في بيئة تحتوي على الضوء لأن جين الكلوروفيل يتم التعبير عنه فقط عندما يتفاعل مع الضوء. إذا تم وضع النبات في بيئة مظلمة، يتوقف تخليق الكلوروفيل لأنه لم يعد يتم التعبير عن الجين.

علم الوراثة في منتصف إلى أواخر القرن التاسع عشر:

تكمن أصول علم الوراثة في تطوير نظريات التطور. كان في عام (1858) أن أصل الأنواع وكيف تم تطوير تقلبية الأنواع بعد العمل البحثي لتشارلز داروين (Charles Darwin) ووالاس (Wallace). وصفوا كيف نشأت الأنواع الجديدة من الكائنات عبر التطور وكيف حدث الانتقاء الطبيعي لتطوير أشكال جديدة. لكنهم لم يعرفوا الدور الذي يجب أن تلعبه الجينات في هذه الظاهرة.

في نفس الوقت تقريبًا كان غريغور مندل (Gregor Mendel)، وهو راهب نمساوي، يقوم بتجارب مكثفة على الوراثة ووراثة نباتات البازلاء الحلوة. ووصف وحدة الوراثة بأنها جسيم لا يتغير وينتقل إلى النسل. عمله هو في الواقع أساس فهم مبادئ علم الوراثة حتى اليوم. وبالتالي يُعرف جريجور مندل باسم والد علم الوراثة (أبو الوراثة). ومع ذلك كان هناك القليل من الوعي بعمل غريغور خلال هذا الوقت.

أيضا في هذه الفترة تنبأ هيجل (Haeckel) بشكل صحيح بأن مادة الوراثة كانت موجودة في النواة. أظهر ميشر (Miescher) أن المادة الموجودة في النواة هي حمض نووي. كما تم اكتشاف الكروموسومات كوحدات تحمل معلومات وراثية في هذا الوقت تقريبًا.

علم الوراثة في أوائل القرن العشرين:


خلال هذا الوقت تم تأسيس المبادئ المندلية ونظرية الكروموسومات في الميراث. كان عمل مندل غير معروف إلى حد كبير. لم يكن حتى عام (1900) أن كان هناك إعادة اكتشاف لمبادئ ومنشورات مندلية التي بدأت في الاستشهاد بعمله.

أدى تطور نظرية الكروموسومات إلى ظهور مجال علم الوراثة الخلوية. تم الإبلاغ عن الملاحظات الأولى لتشوهات الكروموسومات (مثل الازدواجية والحذف والانتقالات والعاكسات) في هذا الوقت.

علم الوراثة في منتصف القرن العشرين:

في عام (1870) تم تحديد أن المادة الموجودة في النواة هي حمض نووي (DNA). تم تحديد الحمض النووي (DNA) ليكون المادة الوراثية بين (1920) ومنتصف (1950). أثبتت تجارب غريفيث (Griffith) مع سلالة بكتيرية هذه النظرية.

أظهر كل من (Avery) و(MacLeod) و(McCarty) أيضًا أن الحمض النووي (DNA)، وليس البروتين أو الحمض النووي الريبي (RNA) كان العامل المسؤول عن الوراثة الجينية وتطور السلالات البكتيرية التي درسها (Griffith).

في ذلك الوقت، حدد واتسون وكريك (Watson and Crick) في عملهما الرائد بنية الحمض النووي (DNA)، واقترح آخرون أن الحمض النووي (DNA) يحتوي على رمز وراثي. تم اكتشاف الرمز في الستينيات. اكتشف كريك عملية النسخ والترجمة وأدى إلى تشكيل “العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية (central dogma of molecular biology)” .

علم الوراثة في منتصف أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين:

بشرت هذه الفترة بمفهوم علم الأحياء الجزيئي وعلم الوراثة الجزيئي. دخلت العديد من التقنيات المتقدمة طريقها إلى قاعدة المعرفة في هذا الوقت وشمل ذلك البيولوجيا الجزيئية (molecular biology)، تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف (recombinant DNA technology)، وأساليب التكنولوجيا الحيوية (biotechnology methods).

تم اكتشاف طرق التهجين الإشعاعي للحمض النووي (radiolabelling of the DNA) مع العلامات المشعة أو الفلورية (fluorescent tags) لتطوير طرق التشخيص والعلاج وكذلك أدوات البحث خلال هذا الوقت.

تم اكتشاف إنزيمات التقييد (Restriction enzymes) واستخدامها لبناء جزيئات الحمض النووي المؤتلف (recombinant DNA molecules) التي تحتوي على الحمض النووي الغريب (foreign DNA) الذي يمكن أن ينمو بكثرة في السلالات البكتيرية. هذه الطريقة يتم استخدامها في استخراج الإنسلوين لتصنيع علاجات لمرضى السكري.

ثم جاءت طرق مثل تفاعل سلسلة البوليميراز(Polymerase chain reaction PCR) ومجموعة من طرق التكنولوجيا الحيوية الأخرى وتطبيقات جديدة تم العثور عليها في الطب والعلاجات الصيدلانية وكذلك البحث.

تواريخ مهمة في تاريخ علم الوراثة:

منتصف إلى أواخر القرن التاسع عشر: التطور، الانتقاء الطبيعي، وراثة الجسيمات والنوكلين

  • 1858 – داروين (Darwin) والاس (Wallace)، دور التباين الطبيعي والانتقاء الطبيعي في التطور.

  • 1865 جريجور مندل (Gregor Mendel)- ميراث الجسيمات.

  • 1866 إرنست هيجل (Ernst Haeckel)، كانت مواد الوراثة في النواة.

  • 1871 فريدريش ميشر (Friedrich Miescher)، كانت المادة في النواة عبارة عن حمض نووي.

أوائل القرن العشرين- توسيع مبادئ مندلية وترسيخ نظرية الكروموسومات للوراثة

  • 1900 – كورينس (Correns)، دي فريس (de Vries)، فون تسيرماك (von Tschermak)، تم إعادة اكتشاف عمل مندل، عصر علم الوراثة.

  • 1902 – والتر ساتون وتيودور بوفيري (Walter Sutton and Theodor Boveri)، نظرية الكروموسومات في الميراث، تكمن المادة الوراثية في الكروموسومات.

  • 1905-1923 – الارتباط، الربط بين الجنسين، رسم الخرائط الجينية، عدد مجموعات الربط، عدد الكروموسومات، الجينات القاتلة، وراثة الأمهات.

  • 1908 – هاردي ووينبرغ (Hardy and Weinberg)، مبدأ هاردي واينبرغ للتوازن الجيني.

  • 1909 – نيلسون ايل (Nilsson-Ehle)، نظرية الصفات الكمية وعلم الوراثة الكمية.

منتصف القرن العشرين- الحمض النووي هو مادة الحياة لقد تم تأكيد تفوق نظرية التطور الداروينية عن طريق الانتقاء الطبيعي

  • 1928 – جريفيث (Griffith)، تجارب التحول.

  • 1944 – Avery ،MacLeod ،McCarty، دليل نهائي على أن الحمض النووي (DNA) هو المادة الوراثية.

  • 1953 – واتسون وكريك (Watson and Crick)، بنية الحمض النووي (DNA).

  • 1954-1961 – يتم تحديد رمز DNA ليدل على الحمض النووي، تم وصف النسخ، تم وصف النسخ المتماثل، تم وصف الترجمة، تم اكتشاف المنطوق.

  • 1932-1953 – فيشر ودوبزانسكي (Fisher and Dobzhansky)، تمت صياغة التركيب الحديث، الربط بين نظرية التطور الداروينية وعلم الوراثة المندلية.

  • 1968 – كيمورا (Kimura)، تم تقديم النظرية المحايدة للتطور الجزيئي.

منتصف أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين- عصر علم الوراثة الجزيئي، دراسات علم الوراثة المكثفة، عصر المعلومات، ظهور علم الجينوم

  • 1970 – آربر وسميث (Arber and Smith)، عزل إنزيم التقييد الأول (First restriction enzyme) والذي سمّي (Hind II).

  • 1970 – بالتيمور وتيمين (Baltimore and Temin)، اكتشاف إنزيم النسخ العكسي (reverse transcriptase).

  • 1972 – بيرج (Berg)، تم بناء أول جزيء حمض نووي مؤتلف (recombinant DNA).

  • 1973 – بوير وكوهين (Boyer and Cohen)، إنتاج أول خلية (E. coli) مؤتلفة ووظيفية.

  • 1977 – سانجر وجيلبرت (Sanger and Gilbert)، وصفت تقنيات تسلسل الحمض النووي.

  • 1977 – شارب وروبرتس (Sharp and Roberts)، اكتشاف إنترون (Intron)؛ وهي المنطقة التي يتم التخلص منها عند ترجمة الحمض النووي (DNA).

  • 1980 – مجموعة سانجر (Sanger Group)، تسلسل الجينوم الأول.

  • 1983 – موليس (Mullis)، اكتشاف تقنية PCR.

  • 1986 – هنكبلير (Hunkapiller)، سميث (Smith)، هود (Hood)، أول مُسلسِل DNA آلي.

  • 1990 – إطلاق مشروع الجينوم البشري.

  • 1995 – سيليرا (Celera)، تسلسل الجينوم البكتيري الأول (H. influenza).

  • 1996 – اتحاد جينوم الخميرة، تسلسل أول جينوم للكائنات حقيقيات النوى (خميرة).

  • 2000 – مبادرة جينوم نبات الأرابيدوبسيس (Arabidopsis Genome Initiative)، تم تسلسل أول جينوم نبات مزهر (Arabidopsis thaliana).

  • 2001 – نشر تسلسل الجينوم البشري

المصدر
History of GeneticsGeneticsHistory of Genetics

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى