تطور علم الوراثة

أولا: ظهور نظرية الوراثة بالامتزاج (Blending theory of inheritance)

خلال التاريخ ،لطالما اعتقد الناس ان "المثل ينجب المثل"،الأبناء يشبهون آبائهم ،بذور أشجار الفواكه اللذيذة تنتج أشجار ذات فواكه لذيذة ايضاً، وغيرها من الأمثلة،وكان هنالك تساؤلات عن كيف تحدث هذه العملية.وفي أوائل القرن التاسع عشر سعى علماء الأحياء لإيجاد تفسير علمي لهذه الظاهرة،والنظرة التي كانت شائعة في ذلك الوقت  هي ما يسمى بنظرية الوراثة بالامتزاج(Blending theory of inheritance) والتي تقول ان عملية الوراثة اشبه بعملية خلط سوائل ذات ألوان مختلفة،مثلا عن خلط سائل ذو لون أحمر مع سائل آخر ذو لون أبيض ومزجهما ليعطي اللون الوردي،والطفل الذي يكون لأب طويل وأم قصيرة يتوقع أن يكون متوسط الطول، ولكن كان لهذه النظرية بوقتها مشاكل وتحديات مثلا،لو كانت الصفات الوراثية تمتزج،فهذا لن يفسر التنوع البيولوجي  رغم انه موجود حيث لا يمكن فصل اللون الأحمر واللون الأبيض بعد مزجهما للحصول على اللون الوردي ،أي حسب هذه النظرية، عند تزاوج أب طويل القامة مع أم قصيرة القامة سينتج أبناء متوسطي الطول ومع مرور الوقت سيختفي التنوع البيولوجي ويصبح كل الأفراد ذات طول متقارب، في حين نجد ان التنوع البيولوجي موجود و في كثير من الأحيان نجد ان نتاج تزاوج هؤلاء الآباء سينتج أبناء بأطوال مختلفة منهم الطويل ومنهم القصير ،أي ان الصفات الوراثية لا تختلط كأختلاط السوائل

ثانيا: ظهور الوراثة المندلية بعد ذلك

بعد فشل نظرية الامتزاج،ظهر راهب نمساوي يدعى غريغور مندل(Gregor Mendel) كان يعمل على فهم انتقال الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء عن طريق تهجين أنواع مختلفة من نبات البازلاء،استمرّ عمله طوال الفترة من 1856 إلى 1863،وفي احدى تجاربه زاوج مندل نبات بازلاء ذو أزهار بنفسجية مع نبات بازلاء آخر ذو أزهار بيضاء ووجد ان أفراد  الجيل الأول كان كله يحتوي على أزهار بنفسجية،شبه احد الآباء وهذا ما يخالف طبعا نظرية الامتزاج،حيث لا وجود لأي امتزاج،ومن ثم قام مندل بتهجين أفراد الجيل الأول مع بعضهم البعض،لإنتاج أبناء الجيل الثاني ووجد في الجيل الثاني أفراد ذات أزهار بنفسجية اضافة إلى أفراد أخرى ذات إزهار بيضاء ،حيث ان كل ثلاث نبتات ذات أزهار بنفسجية يقابلها نبتة واحدة ذات أزهار بيضاء،وطبعا هذا مما هو  ايضاً لا يمكن تفسيره حسب نظرية الامتزاج

ثالثا: كيف فسر مندل نتائج تجاربه

افترض مندل ان الوحدات المسؤولة عن نقل الصفات الوراثة لا تمتزج كالسوائل بل تمر بشكل سليم كما هي من جيل لآخر،وسميت لاحقا هذه الوحدات بالجينات،واقترح مندل ان لكل فرد من نبات البازلاء نسختين من كل جين يتحكم بلون الأزهار في كل خلية جسمية(somatic cells) من نبات البازلاء، والنسخة الواحدة من الجين تمسى بالأليل(allele)،أي ان الجين المسؤول عن لون الازهار في أبناء الجيل الثاني يتكون من أليلين كل اليل يحمل صفة لون معين، أحدهم يحمل صفة اللون البنفسجي والآخر يحمل صفة اللون الأبيض ،والآن نأتي للفقرة التالية:

رابعا:قوانين مندل الثلاثة للوراثة

يمكن ان نستنتج قوانين ثلاثة للوراثة بالاعتماد على عمل مندل،وهي:

 1. قانون الفصل(law of segregation)،اقترح مندل ان كل خلية جسمية من نبات البازلاء تحتوي على جين لون الأزهار  المتكون من أليلين (أو نسختين)كل منهما مسؤول عن صفة لون للأزهار،ولكن عند تكوين الخلايا الجنسية للنبات أو ما يسمى بالامشاج(gametes)فإن الأليلين ينفصلان ليذهب كل أليل إلى احد الخلايا الجنسية لتكون كل خلية جنسية تحمل أليلا واحداً من كل جين وبعد ذلك عند اندماج الخلايا الجنسية الذكرية والإنثوية لتكوين نبات جديد فان الأفراد الناتجة ستحتوي ايضاً على أليلين (او نسختين)من الجين المسؤول عن لون الأزهار في خلاياها الجسدية

2.قانون السيادة(law of dominance)،اقترح مندل ان الأليلات المسؤولة عن لون الأزهار البنفسجي تكون سائدة على غيرها من الأليلات المسؤولة عن لون الأزهار البيضاء،تظهر صفة الأزهار البنفسجية في النبات حتى لو كان النبات يحتوي على أليل واحد لللون البنفسجي،وان الأليل المسؤول عن لون الأزهار الأبيض يكون متنحي،لا يظهر صفة اللون الأبيض إلأ عندما تكون كلا نسختي (أو أليلي)الجين هي ذات اللون الأبيض ،وهذا سمح له بتفسير غياب الاختلاط بأفراد الجيل الأول المهجن وظهورهم كلهم باللون البنفسجي لأن احد الآباء كان يحتوي على أليلين للون البنفسجي وهي الصفة السائدة والآخر كان يحتوي كلا الاليلين ذات اللون الأبيض  وبالتالي ظهور الجيل الأول كله ذو لون بنفسجي لأنها الصفة السائدة رغم وجود الأليل الآخر للون الأبيض ،وايضاً سمح له بتفسير ظهور نسبة أفراد البازلاء ذات اللون البنفسجي إلى اللون الأبيض هي 3 إلى 1 على التوالي بعد التهجين الذاتي لذرية الجيل الأول لإنتاج أفراد الجيل الثاني لأنه أفراد الجيل الأول كأنو يحتوون احد الاليلين للون بنفسجي والآخر للون ابيضّ وبالتالي فأن فردا واحد من اصل أربعة أفراد يحتوي كلا الاليلين للون الأبيض  وظهور صفة لون الأزهار الأبيض بهذه النسبة في الجيل الثاني

3.قانون التوزيع الحر(law of independent assortment)،وهي ان الجينات تنتقل بشكل مستقل عن بعضها اثناء تكوين الأمشاج

خامسا:كيف تمكن مندل من النجاح رغم انه كان قبله الكثير من المحاولات الفاشلة؟

مما ساعد مندل في اكتشافه هو انه اختار كائنا ممتازا للدارسة وهو البازلاء وصفة ممتازة وهي لون الأزهار التي اتضح لاحقا أن المتحكم بها كان جيناً واحدً ،فلو كان المسؤول عن صفة لون الأزهار اكثر من جين لكان الأمر أصعب على مندل ليكتشف قوانين الوراثة،إضافة إلى انه كان مراقب حذر ويدون كل تفاصيل تجاربه،كل ذلك ساعده على اكتشاف قوانين الوراثة ،ورغم انه نشره في عام 1866 إلا انه لم تظهر أهميته ولم يقدر عمله إلا بعد حوالي 40 سنة.

وختاما بعد ظهور علم الوراثة الجزيئية الحديثة تطور علم الوراثة اكثر قد اكتُشِف أن هنالك بعض الاستثناءات لقوانين مندل،مثلا قانون السيادة لا يطبق دائما حيث ان بعض الجينات يعبر عن أليل واحد منها وتسمى هذه الظاهرة بالتعبير الجيني احادي الأليل(monoallelic gene expression) وكذلك  بخصوص قانون التوزيع الحر اكتشف لاحقا ان ليس كل الجينات تنتقل بشكل مستقل عن بعضها أثناء تكوين الأمشاج،حيث ان هنالك جينات تكون على نفس الكروموسوم(chromosome) اي مرتبطة ببعضها وبالتالي تنتقل معا للخلايا الجنسية لا بشكل مستقل.

المصدر:

Introduction To Genetic Analysis Twelfth Edition Anthony J. F. Griffiths,John Doebley ,Catherine Peichel ,David A. Wassarman,Chapter 1