ما الذي يتحكم في الصفات الوراثية في الكائنات الحية
يتم التحكم في الصفات الوراثية في المخلوق الحي وعملية الوراثة الجينية عن طريق الجينات، وتسمى الجينات عادة الوحدات الأساسية للوراثة، فهو عبارة عن تسلسل من نيوكليوتيد في الحمض النووي الذي يسمى حمض الديوكسي ريبونوكلييك أو الحمض النووي الريبي الذي يسمى الحمض النووي الريبي الذي يشفر تكوين بروتين معين.
يحمل الحمض النووي على طوله العديد من الجينات، وتحدد الجينات الصفات الوراثية والتي تنتقل إلى الجيل التالي أثناء تكوين الأمشاج. وحجم الجينات قد يختلف في الإنسان اعتمادا على الحمض النووي الذي يحتوي عليه، ويتراوح من 1148 قاعدة إلى 150 قاعدة. ويمتلك الشخص نسختين من جين واحد المعروف باسم الأليلات، ولكن يرث كل نسل نسخة واحدة من الجين من كل والد، ويتم تحديد كل جين باسم مميز
نبذة عن الجينات
الجين هو قطعة صغيرة من الجينوم، وهو المكافئ الجيني للذرة، ونظرا لأن الذرة هي الوحدة الأساسية للمادة، فإن الجين هو الوحدة الأساسية للوراثة، كما ذكرنا في الفقرة السابقة
تم العثور على الجيناتفي الكروموسومات، وهي مصنوعة من الحمض النووي. تحدد الجينات المختلفة الخصائص أو السمات المختلفة للكائن الحي، فعلى سبيل المثال، قد يحدد جين واحد لون ريش الطائر، بينما يحدد جين آخر شكل منقاره.
يختلف عدد الجينات في الجينوم من نوع لآخر، حيث تتفاوت الكائنات الحية في تعقيدها، وتزداد عدد الجينات في الكائنات الأكثر تعقيدا، وعلى سبيل المثال فإن البكتيريا تحتوي على عدة مئات إلى عدة آلاف من الجينات، بينما يتراوح عدد الجينات البشرية بين 25000 إلى 30000
كيف تم اكتشاف الجينات
يعود الفهم بأن الأطفال يميلون إلى التشابه مع والديهم إلى العصور القديمة، حيث يتم توريث السمات الجسدية والنفسية وغيرها من الصفات من جيل إلى آخر.
تم طرح فكرة الجين لأول مرة في نهاية القرن التاسع عشر من قبل الراهب النمساوي جريجور مندل، الذي اشتهر بتجاربه المشهورة على نباتات البازلاء في حديقته الخاصة.
في أبحاث مندل الشهيرة، قام بتزاوج نباتات البازلاء بطرق مختلفة ووضع حبوب اللقاح على أجزاء الزهرة الأنثوية الأخرى لتحديد كيفية وراثة الصفات المختلفة.
كانت إحدى أهم ملاحظات مندل هي أن السمات تنتقل في شكل منفصل من جيل إلى جيل، مثلاً عندما قام بتربية نباتات بها حبات البازلاء الخضراء مع نباتات تحتوي على قرون البازلاء الصفراء، كان لدى جميع النسل قرون خضراء، تناقضت هذه النتائج مع مفهوم الوراثة الذي كان شائعًا في ذلك الوقت، والمعروف باسم وراثة المزج، والتي تنبأت أنه عندما يتم تربية نباتات القرون الخضراء بنباتات ذات قرون صفراء، يجب أن يكون للنسل قرون صفراء مخضرة.
وكان أحد أغرب الأمور التي قام بها مندل عندما قام بتهجين النباتات مع بعضها، حيث كان لبعض نسلها قرون خضراء بينما كان لبعضها الآخر قرون صفراء، ويمكن أن تنشأ السمة التي اختفت في جيل واحد مرة أخرى دون تغيير في الجيل التالي.
توصل مندل إلى استنتاج بأن السمات موروثة بشكل منفصل، وبناءً على ذلك، فإن المعلومات الوراثية يجب أن تكون متجزئة في طرود منفصلة، يتم نقلها دون تغيير من جيل إلى جيل، وأطلق عليها مصطلح “العنصر”، واليوم نعرفها بأنها الجينات.
كيف تتحكم الجينات في الصفات الوراثية
جميع الأفراد في النوع الواحد لديهم نفس مجموعة الجينات، مثلاً في البازلاء يوجد جين للون القرون، وجين لطول النبات، وجين لشكل البازلاء، وما يجعل الأفراد مختلفين هو أن الجين يمكن أن يكون له عدة أشكال أو أليلات مختلفة، وهكذا في البازلاء يحتوي جين لون القرون على أليلات خضراء وصفراء، وجين طول النبات له أليلات طويلة وقزمة.
يملك الأفراد نسختين من كل جين واحدة موروثة من كل والديهم، وتحدد النسختان كيفية تفاعل الصفات الوراثية في الكائن الحي. فلا يوجد فرق إذا كان الجين موروثا من الجانب الأم أو الجانب الأب، فمثلا، يعتبر أليل القرنة الخضراء من الحيوانات المنوية هو نفسه أليل القرنة الخضراء من البويضة، ولكن الفرق يكمن في عدد الأليلات التي يحصل عليها الفرد
وضع مندل مثالا صريحا لشرح ذلك بسهولة، حيث أشار إلى السمة التي كانت واضحة في الجيل الأول من الهجينة، مثل القرون الخضراء، بأنها كانت سائدة
ووصف الشكل الآخر للسمة، على سبيل المثال القرون الصفراء، بأنها متنحية، ونحن نعلم أن الأشكال المتنحية للسمة تبطئها الجينات السائدة والمتنحية، أو بشكل أدق الأليلات، في نباتات البازلاء، يكون أليل القرنة الخضراء هو السائد، بينما يكون أليل القرنة الصفراء متنحيًا.
فقط الأفراد الذين يرثون أليلين متنحيين يظهرون الشكل المتنحي للسمة، تُظهر تلك التي ترث أليلًا متنحيًا وواحدًا مهيمنًا الشكل السائد للخاصية وهذا هو السبب في أن جميع نباتات البازلاء في الجيل الأول من الهجينة في مندل، والتي تحمل أليلًا واحدًا من القرون الخضراء وأليلًا أصفر، تحتوي على قرون خضراء.
ومع ذلك، يمكن لهؤلاء الأفراد نقل الأليل المتنحي إلى الأجيال القادمة، حيث قد يرتبط بنسخة أخرى من الأليل المتنحي ويسمح للخاصية المتنحية بالظهور مرة أخرى، وهذا هو السبب في وجود بعض نباتات البازلاء فيالجيل الثاني من الهجينة في عمليات مندل، والتي تحتوي على قرون صفراء.
تنتقل بعض الأمراض البشرية بشكل بسيط مثل فقر الدم المنجلي ومرض هنتنغتون بالوراثة، على سبيل المثال، مرض الخلايا المنجلية هو مرض وراثي متنحي، بينما يعتبر مرض هنتنغتون شائعا
ولكن بالنسبة للجزء الأكبر من علم الوراثة وخاصة علم الوراثة البشرية، فهو أكثر تعقيدًا، ويمكن أن يؤثر جين واحد على عدة سمات قد تتأثر سمة واحدة بعدة جينات، وتتأثر معظم السمات أيضًا ببيئة الفرد، والتي تتضمن مئات المتغيرات الداخلية والخارجية مثل ما اختلاف النظام الغذائي واختلاف كمية الفيتامينات.