الوراثة المندلية
Mendel Genetics
علم الوراثة Genetics :
علم الوراثة هو العلم الذي يهدف لدراسة كل الظواهر الأساسية التي تمتاز بها الكائنات الحية اى لدراسة التشابه بين الإفراد المتصلة النسب وفى الوقت نفسه يهدف لدراسة أسباب الاختلافات التي تجعل كل حي فريد في ذاته
هكذا كان يعرف علم الوراثة منذ نشاًتة منذ ثمانين عاماً مضت لكنة تعريف لا يكفى اليوم للدلالة على تشعب ميادين هذا العلم ولا يتفق مع ماله من مكانة بين علوم الحياة
فعلم الوراثة هو علم تجريبي يبحث في ماهية الكائنات الحية بكل ما تحمله هذه الكلمات من معان يبحث في المادة الحية نفسها مباشر في تركيبها في كيفية انقسامها أو تكاثرها وفى كيفية قيامها بوظائفها
علم الوراثة هو العلم الذي يهدف لتفهم كل ما يتعلق بظاهرة الحياة بغرض التحكم فيها لصالح الجنس البشرى إن كان التحكم ممكناً هو علم دراسة المورثات (الجينات ) genetics ، و الصفات الوراثية التي تنتقل من الآباء للأبناء عن طريق المورثات ، كما يدرس تباين الأنواع واختلاف صفاتهم نتيجة اختلاف المادة الوراثية (الصبغيات Chromosomes).
كما أن علم الوراثة اكتسب أهمية خاصة منذ نشأته، ثم أخذت هذه الأهمية تتزايد بسرعة يوما بعد يوم, إلى إن أصبح حديث الساعة في نهاية القرن العشرين. فهو حاليا يتطرق إلى العديد من مشكلات العصر والمستقبل مثل مشكلة نقص الغذاء في العالم , أو ولادة المعوقين أو ظهور الانحراف بين بعض الأفراد.كما أننا أخذنا نسمع كثيرا عن الهندسة الوراثية ومحاولة تغيير أو تعديل بعض الصفات البيولوجية في الكائنات الحية.هذا كله وغيره جعل اليوم علم الوراثة من ركائز الحضارة العلمية الحديثة.
مؤسس علم الوراثة الحديث:
جريجور يوهان مندل (Geregor Johann Mendel) (ولد 20 يوليو 1822 - 6 يناير 1884
م)
هو أبو علم الوراثة ، وعالم نبات وراهب نمساوي، اكتشف الكثير من التجارب والقوانين الأساسية للوراثة وأدت تجاربه في تكاثر نبات البازلاء إلى تطور علم الوراثة وكانت تجاربه هي الأساس لعلم الوراثة الذي يشهد تقدماً في عالم اليوم .
وقد اعلن مندل تجاربه عام 1965 لكن العلماء يومها لم يهتموا بها.وفي عام 1884 توفى مندل وظلت تجاربه مجهولة حتى عام 1900 ،وعندما تم كشف النقاب عنها بواسطة ثلاثة علماء بعد ان توصل كل منهم على حدة الى النتائج نفسها التي كان مندل قد سبقهم اليها.
واشتملت تجارب مندل على دراسة السلوك لسبعة ازواج من الصفات الوراثية المتقابلة في نبات البازلاء ، وذلك حيث استرعى نظر مندل اثناء تربيته نباتات البازلاء ان سلالاتها تختلف عن بعضها البعض بفروق ظاهرة تشمل اعضاء النباتات المختلفة.فقد أظهرت السلالات المنتخبة اختلافات فى طول ولون الساق،وفى حجم وشكل الاوراق،وفى وضع ولون وحجم الازهار، وفى طول حامل الازهار ، وفى لون وشكل وحجم القرون ،وفى شكل وحجم البذور،وكذلك فى أغلفة البذرة ولون الفلقات.ولما كانت بعض هذه الاختلافات يصعب تحديدها بصفة قاطعة،فقد اقتصر مندل فى تجاربه على السبعة صفات التالية والتى قد بداها بدراسة السلوك الوراثي لكل زوج من الصفات الوراثية المتقابلة على حدة، ومنها:
تجارب مندل Mendel's Experiments
أجرى مندل تهجيناته فى دقة تامة ولكى يمنع حدوث التلقيح الذاتى فى الازهار المراد تهجينها قام بنزع المتك من تلك الازهار المختارة قبل نضجها الكامل. وفى الوقت المناسب نقل حبوب اللقاح من الازهار المختارة كأب الى ميسم الزهرة الام ثم ترك البذور المتكونة للنضج على الساق.ويلاحظ ان بعض الصفات مثل لون البذور يمكن دراستها مباشرة عقب نضج البذور المتكونة بينما صفات اخرى مثل صفة ارتفاع النبات مثا فانه يجب الانتظار حتى جمع البذور وزراعتها فى الموسم التالى والانتظار حتى يكتمل نضج النباتات.استمرت تجارب التهجين لعدة اجيال كما اجريت الهجن الرجعية بين النسل الناتج من الهجن والاصناف النقية المستخدمة كأباء وقد تخيل مندل جيدا ابعاد كل تجربة واللمشاكل وما يمكن ان ينتج منها وخطط لاجراء الهجن وصولا الى تلك الاهداف وقد لاحظ ان الطقس والتربة وظروف الرطوبة تؤثر على نمو النباتات الا ان العامل الوراثى كان هو العامل الاساسى فى تجاربه .ففى ظل الظروف التى اجرى فيها مندل تجاربه كان النبات الطويل يصل طوله الى 6-7 أقدام بينما النبات القصير كان حوالى 9-18 بوصة ولم يحدث ان تحولت سلالة قصيرة الى سلالة طويلة أو ان سلالة طويلة اصبحت قصيرة.
ويرجع نجاح مندل فى اكتشاف قوانين الوراثة الاساسية الى نجاحه فى تصميم تجاربه واختيار النبات المناسب لها والاعتماد على التحليل الحسابى للنتائج التى حصل عليها .كذلك لدراسة الصفات المختلفة كل على حدة بدلاً من اعتبار الفرد بأكمله هو الوحدة.
وقد حصل مندل على 34 صنف مختلف من أصناف البازلاء انتخب منها 22 صنف لاستعمالها فى تجاربه ظلت جميعها ثابتة فى صفاتها دون استثناء طول المدة. ويقول مندل ا من الصعب تصنيف هذه النباتات تصنيفاً علمياً دقيقاً ويرى ان غالبيتها تنتمى الى النوع Pisum sativum او بسلة الطعام.
اختيار نباتات التجربة:
ذكر مندل انه من المهم اختيار نباتات التى تستخدم فى تجارب من هذا النوع بكل عناية ودقة حتى لا تكون النتائج موضع شك او اعتراض او يصعب تفسيرها .وتطلب مندل فى هذه النباتات:
1- أن تمتلك صفات ثابتة يمكن بواسطتها تميز النباتات عن بعضها.
2- أن تكون هجن هذه النباتات محمية أو يمكن حمايتها بسهولة أثناء فترة الأزهار من تأثيره اى حبوب لقاح غريبة.
3- ألا تتأثر درجة خصب الهجن أو نسلها في الأجيال المتتابعة.
وكان اختياره لنبات البازلاء لدراسته موفقاً وذلك للأسباب التالية :
1- سهولة زراعته وتلقيحه
2- عمر الجيل قصير نسبياً لا يزيد عن ستة أشهر لأنه نبات حولي.
3 - زهرة البازلاء ثنائية الجنس ( خنثي ) فهي تحتوي على أعضاء التذكير والتأنيث معاً ، يحدث فيها التلقيح الذاتي بصورة طبيعية وسهلة.
4 - وجود عدد كبير من الصفات المتضادة التي يمكن ملاحظتها بسهولة.
وقد نجح مندل في تجاربه نجاحاً باهراً، ويعود ذلك للأسباب التالية:-
1 - تتبع الصفات الفردية عبر الأجيال المتعاقبة.
2 - التأكد من النقاوة العرقية لصفات الآباء قبل إجراء التجربة.
3 - كان يدون نتائجه وملاحظاته أولاً بأول بأسلوب البحث العلمي.
4 - استخدام الرياضيات في تفسير النتائج.
5 - كان يستخدم عينات كثيرة في إجراء تجاربه للحصول على نتائج دقيقة.
6 - كان يركز دراسته على الصفة أو الصفات التي يدرسها مما يسر عليه تعليل النتائج.
تابع: الوراثة المندلية Mendel Genetics
الموسوعة الزراعية المعرض الزراعي الفديوهات الزراعية اخبار الزراعة
فروض مندل:
وضع مندل مجموعة من الفروض لتفسير النتائج التي توصل إليها من خلال تجاربه على نبات البازلاء وتشمل الفروض التالية:
1- العوامل الوراثية:
الصفات الوراثية التي تظهر على الكائن الحي تنشأ من احتوائه على عوامل وراثية مستقلة، لكل صفة وراثية عاملها الوراثي الخاص
2- ازدواجية العوامل الوراثية :
العوامل الوراثية توجد بحالة مزدوجة في الكائن الحي، أي أن لكل صفة وراثية عاملين وراثيين، وإما أن يكونا متشابهين فيقال عن الصفة الوراثية أنها نقية، وأما أن يكونا مختلفين أي متضادين فيقال عن الصفة الوراثية إنها خليط ويسمى الكائن الحي عندها هجيناً وفي هذه الحالة تسود إحدى الصفتين على الأخرى.
3- العوامل الوراثية للأمشاج مفردة :
كل منها لا يحتوي إلا على عامل وراثي واحد لكل صفة وراثية، ولا يمكن أن يجمع بين عاملين وراثيين للصفة الواحدة.
قوانين مندل في الوراثة:
أولاً: قانون انعزال الصفات :
يختص هذا القانون بدراسة كيفية توارث صفة وراثية واحدة وبنص على :
" كل صفة وراثية في الكائن الحي تُمثل بعاملين وراثيين ينعزلان (ينفصلان) عند تكوين الأمشاج" . أذا اختلف فردان في زوج من صفاتهما المتفاوتة فأنهما ينتجان بعد تلقيهما جيلاً به صفة احد الفردين فقط وهي الصفة السائدة بينما تنعزل الصفتان وتظهر مرة أخرى في الجيل الثاني بنسبة معروفة تقريبا وهى 3 للصفة السائدة و1 للصفة المنتحية .
اصطُلح على أخذ الحرف الأول من الكلمة الإنجليزية الدالة عن الصفة رمزاً لزوج الصفات (الطول مقابل القصر مثلاً) المراد معرفة وراثتها بحيث نكتبه بالحرف الكبير لعامل الصفة السائدة، والحرف الصغير لعامل الصفة المتنحية .
تفسير القانون:
إن العوامل المحددة للصفات الوراثية تنفصل أثناء تكوين الأمشاج وذلك في عملية الانقسام الاختزالي .
فإذا كان أحد الأبوين يحمل صفة وراثية نقية يحكمها جينان سائدان ، والآخر يحمل صفة وراثية نقية يحكمها جينان متنحيان ، فإنهما يُنتجان بعد تزاوجهما جيلاً به صفة وراثية هجينة في طرازها الجيني ، يتحكم فيها الجين السائد الموروث من أحد الأبوين . ثُمَّ تُورَّث الصفتان معاً في الجيل الثاني بنسبة : ( 3 : 1 ) ، كما سوف يتضح ذلك بعد دراسة تجارب مندل .
التركيب الظاهري للأبوين:
قصير الساق ــــــــ نقي tt
طويل الساق ــــــــ نقي TT
ثانياً: قانون التوزيع الحر للعوامل الوراثية :يتناول هذا القانون توارث صفتين وراثيتين معاً وبنص على
أذا اختلف فردان في زوج من صفاتهما المتفاوتة تظهر عند تلقيحهما صفتا كل زوج منهما في الجيل الثاني بسبة 3:1 وتورث كل زوج بصورة عن صفتا الزوج الأخر.
تفسير القانون:
من الصفات السائدة في بذور نبات البازلاء الاستدارة واللون الأصفر للفلقات، تقابلها صفتان متنحيتان للبذور وهما تجعد البذور واللون الأخضر لفلقاتها .
ويمكن تفسير توارث الصفتين معاً على النحو التالي :
سمى مندل الصفة التي تطغى و تظهر في جميع أفراد الجيل الأول الصفة السائدة و سمى الصفة المقابلة التي تختفي و لا تظهر في الجيل الأول الصفة المتنحية.
وجدنا أنه لمندل باع طويل في هذا المجال و يعتبر من أهم علماء الوراثة حيث تمكن من معرفة الصفات التي تنتقل من الآباء إلى الأبناء و السائدة منها و المتنحية. ومع تطور العلم تمكنا من التعرف على الأمراض الوراثية و كيف يمكننا تفاديها و ذلك عن طريق الفحص قبل الزواج.
اختبار التراكيب الوراثية:
ذكرنا ان الجيل الثانى فى مثل تجارب مندل السابقة يتكون من افراد سائدة وافراد متنحية . والافراد المتنحية من السهل معرفة تركيبها العاملى لانها اصيلة دائما.اما مجموعة الافراد السائدة فمنها الاصيل الذى يعطى دائما نسلا مثل نفسه،ومنها الخليط الذى يسلك مثل سلوك افراد الجيل الاول فيعطى افراد سائدة واخرى متنحية بنسبة 1:3 . وفى الامثلة السابقة لا يمكن التميز بين الافراد السائدة الاصيلة والافراد الخليطة من الشكل الظاهرى بل لا بد لتفرقتها من اختبار تراكيبها الوراثية.ويتم ذلك باحدى الطرق الاتية:
1- التلقيح الذاتى:
ففى هذه الطريقة وعندما يعطى الفرد السائد الصفة نسلا كله سائد الصفة اصيل . اما اذا اعطى من بين نسله افراد متنحية كان هو خليط وبطبيعة الحال لا تصلح تلك الطريقة الا للانواع التى يمكن تكاثرها ذاتياً.
2- التلقيح الاختبارىTest cross :
واصل مندل تجاربه على نبات البسلة،وفى احدى تلك التجارب هجن ازهار نباتات لونها ابيض باخرى ابيض أيضا فكان النسل كله ابيض،ودله ذلك على ان خلايا تلك الازهار نقية أو متشابهة اللاقحة.
وعندما كرر نفس التجربة على صفات اخرى توصل الى ان اى صفة متنحية تظهر فى اى فرد فانه يكون نقيا بالنسبة لهذه الصفة ومن ثم فانه يسهل التعرف على الافراد ذات الصفة المتنحية النقية. وعندما هجن نبات يحمل أزهارا ذات لون قرمزى مع نبات اخر يحمل ازهار بيضاء اللون نتج عنهما جيل نصف افراده ذات ازهار قرمزية ونصفها الاخر بيضاء يدل ذلك على ان الازهار القرمزية هجين اما اذا نتج عن التهجين اهار جميعها قرمزية اللون يدل ذلك على ان الازهار القرمزية نقية.
وبتحليل هذه النتائج توصل مندل الى امكان التعرف على زوج العوامل لاى صفة اليلومورفية توجد فى الفرد.
فاذا ظهرت الصفة المتنحية فى فرد كان نقيا او متشابه اللاقحة بالنسبة لعاملى تلك الصفة المتنحية.أما اذا كان الفرد تظهر فيه الصفة السائدة فانه اما ان يكون نقيا متشابه اللاقحة أو خليطا متباين اللاقحة.
فاذا لقح بفرد به الصفة المتنحية ونتجت افراد كلها تظهر فيها الصفة السائدة ونصفها الاخر فيه الصفة المتنحية فان هذا الفرد يكون خليطا او متباين اللاقحة . وقد عرف هذا الاسلوب من التجارب " بالتلقيح الاختبارى".
الملخص:
تعتمد الوراثة المندلية على انتقال وحدات كيماوية ( الجينات ) من الاباء الى الابناء ومن جيل الى جيل، وميكانيكية هذا الانتقال تشمل ( 1 ) الانعزال ، أى انفصال اليلى كل زوج ودخولهما جاميطات مختلفة ، ( 2 ) التوزيع الحر ، أى استقلال ازواج الجينات فى انعزالاتهما . كما يتضح فى الهجن الثنائية فان ميكانيكية التوارث موجودة فى جميع النباتات والحيوانات . وميكانيكية التوارث تشتمل ايضا على الاحتمالات ويجب اخذها فى الاعتبار عند توقع انتقال وظهور تعبير كل من الجينات السائدة والمتنحية. وناتج التفاعل الجينى مثل التفوق يحور من الطرز المظهرية والنسب المندلية.
