تعريف علم الوراثة

من طرف SuN 2010-10-01, 16:52

الوراثة

نحن نلاحظ كل من التفاح والبرتقال والمشمش وغيرها تختلف في الطعم والرائحة والشكل ، وأيضا ندرك الاختلاف في كل من النبات والحيوان والإنسان ، ويشابه الأبناء عادةً الآباء في لون العين وطول القامة وبصفة عامة في الشكل الظهري ؛ وكل هذا يفسر أن الوراثة تلعب دوراً هاماً في حياتنا، لهذا وجدت إن هذا الموضوع له أهمية كبيرة فنجده يرتبط بكل العلوم مثل { العلم البيطري ، والتربية ، والطب البشري ، والزراعة ، الخ } . وقد أسس هذا العلم في بداية القرن العشرين .
وقد شهد هذا العلم في النصف الثاني من قرنه ازدهاراً سريعاً ونمواً مذهلاً ، وقد تشعب هذا العلم ،وتفرع بحيث أصبح كل فرع يكاد أن يكون علماً مستقلا ًقائما بحد ذاته ولو إن الغاية واحدة في جميع هذه الفروع وهي البحث عن الحياة وكل ما يتعلق بها ،ويمكن حصر الأفرع الرئيسية في علم الخلية والوراثة السيكولوجية والوراثة العشائر والوراثة الكميه والوراثة التكوينية والوراثة ألا شعاعيه ووراثة الطفرات واستحداثها .
حينما نجد علماً مثل علم الوراثة له تفرع مثل هذا التفرع يجبان تكون له أهمية كبرى ، إذ انه فسر أ أشياء كثيرة كانت مبهمة عند العلماء مثل انه قد فسر بعض الأمراض مثل مرض، { الليوكيميا ، ضغط الدم ، وعمى الألوان ، تاي سكس ، ولون الجلد ،والطول، والصلع ، ومرض السكري ، وراثة الاستعداد للمرض ، …..الخ} ، وعلاقة البيئة والتكنولوجيا بالأمراض الوراثية .

تعريف الوراثة واهم العلماء الذين برعوا في هذا المجال
على مر العصور كانوا الناس يتعاملون مع هذا العلم كأنه ليس بعلم بحد ذاته ، السلالات المختلفة من النبات الواحد لتهجينها واستنباط نتائج أفضل وانبتت هذه النباتات زرعاً منها مما يثبت إنها من نوع واحد وقد وجد علماء الوراثة إن في إيران وآسيا الصغرى قمح يعود عهده إلى حوالي 900 سنه وبتحليل تلك الحبوب ما هي إلى ناتج من تهجين نوع معين من الحبوب مع نوع أخرى ويسمى تهجين السلالات المختلفة من نوع واحد بالتهجين المختلط العائلي وأيضا يوجد تهجين مختلط بين الحيوانات فقد عمل الأقدمون على تزاوج الخيل بالحمير لإنتاج فصيلة قويه من هذه الحيوانات وقد أنتج هذا التهجين ما يسمى البغال ولكن هذه الحيوانات التي أنتجت من التهجين عقيمة .
أما في القرن الخامس قبل الميلاد بدأ اهتمام الإغريق بالكائنات الحية ويعتبر فيثاغورث من أوائل من ناقشوا هذه الموضوعات والقرن الرابع قبل الميلاد ظهرت مؤلفات أرسطو عن الحيوان أما في عام 1665 ميلادي أولمن فحص الخلايا النباتية ووصفها كأنه قد دق باب لفتح علم جديد [علم الوراثة ] روبرت هوك ومن بعده ليفنهوك الذي إخترع الميكروسكوب في القرن السابع عشر فحص الحيوانات المنوية لحيوانات مختلفة وأيضا تمكن ملبيجى ودى جراف في أواخر ذلك القرن من فحص المبايض في بعض الثديات والحشرات ومشاهدة البويضات وغيرهم من العلماء الذين برعوا في هذا علم الأحياء وجاء من بعدهم في عام 1670 ميلادي العالم الألماني النباتي كولتير وهو أول من درس تأثير التلقيحات

بين النباتات علاوة على انه أول من ذكر ضرورة دراسة الهجين في التهجينات أما في النصف الأول من القرن التاسع عشر كثير من العلماء مثل سبرنجيل وفيجمان وسار جارين وجارتنر بأبحاث كولرتير فقد درس سبرنجيل بالتفصيل العلاقة بين الإزهار والحشرات وأعاد فيجمان تجارب كولرتير وأعطى أهميه خاصة للهجين بين أجناس مثل البيزم والفيشيا ولاحظ وناقش ظاهرة السيادة في الهجين واحتمال الإخصاب الخلطي في الطبيعة ونشأ هجين الأصناف وأهمية لعلم النبات والزراعة وأيضا أهميتها لعلم الوراثة إذ لم يدركوا أهمية هذه الحقائق لهذا العلم الذي لم يوضع له قوانين وأسس في القرن التاسع عشر .
وفي النصف الآخر من القرن التاسع عشر حدث فيه من أهم الاكتشافات البيولوجيه فظهر في عام 1859 اكتشافات داروين في كتابه [منشأ الأنواع عن طريق الانتخاب الطبيعي ومن بعد هذا العالم ومن قبله جاءوا علماء ابرعوا في البيولوجيه وجاء عالم قد أسس هذا العلم من عام 1865ميلادي ووضع له قوانينه من اكتشاف تجارب مندل في عام1900ميلادي و اعتبر عصر جديداً في تاريخ التوارث والاختلاف فبذلك أقترح بيتسون كلمه[ GENETICE]بمعني الوراثة في مؤتمر عالمي الثالث للتهجينات الذي كان منعقد في باريس لعام 1906ميلادي لكن إعطاء تعريف لهذا العلم يمكن القول بأن الوراثة هو العلم الذي يسعى إلى تفسير التشابه والاختلاف بين الأفراد التي تربط بصلة قرابه .

تجارب مندل وقوانينه في الوراثة .
كان جريجور مندل دائم الاهتمام بموضوع الوراثة مما قاده إلى القيام بسلسلة من التجار ب على النباتات .وقد اختار نبات البازلاء موضوعا لدراسته . وذلك لوجود العديد من الصفات الواضحة والمتضادة في هذا النبات فساق النبات طويل أو قصيرة ولون الأزهار فيه ملون أو أبيض والبذور ملساء أو مجعدة … الخ .كما أن زهرة البازلاء خنثى ؛أي أنها تحتي على أعضاء تناسليه ذكرية وأخرى أنثوية الأمر الذي يسمح بإمكانية تلقيحها ذاتيا أو خلطيا .
وقد بدا مندل دراسته باختيار إحدى الصفات المتضادة في البازيلاء ففي واحدة من تجاربه الأولى درس صفتي طول الساق وقصره المتضادتين حيث قام باختيار نبات بازيلاء طويلة الساق بصوره نقيه وقد تضمن ذلك بإجراء تلقيح ذاتي في هذا النبات لعدة أجيال فكانت جميع الأفراد الناتجة طويلة الساق . كما اختار نبات بازيلاء أخر قصيرة الساق وتأكد من نقاوة صفة قصر الساق بنفس الطريقة السابقة .
بعد ذلك قام بتهجين هذين النباتين إذ نقل حبوب اللقاح من متك النبات طويل الساق إلى ميسم النبات قصير الساق كما نقل حبوب اللقاح من متك النبات قصير الساق إلى ميسيم النبات طويل الساق . وحتى يضمن عدم حدوث التلقيح الذاتي قطع اسدية النبات الذي نقلت إليه حبوب اللقاح . وبعد فترة جمع البذور الناتجة من عملية التلقيح والإخصاب وزرعها فكانت جميع النباتات الناتجة طويلة الساق وهي نباتات الجيل الأول .
ولما كانت نباتات الجيل الأول ذات سيقان طويلة افترض مندل بان الطول هي الصفة السائدة وان القصر هي الصفة المتنحية بعد ذلك قام بإجراء تلقيح ذاتي لأحد نباتات الجيل الأول طويلة الساق فأعطت بذورا قام بزرعها فكونت الجيل الثاني الذي اشتمل على نباتات طويلة الساق وأخرى قصيرة الساق بلغ عددها في هذه التجربة سبع مائه وسبع وثمانين نباتاً طويل الساق ومائتان وسبع وسبعين نباتا قصير الساق أي ثلاثة أرباع النباتات الناتجة كانت طويلة الساق وإن الربع الباقي كان قصير الساق .لذلك اقترح مندل أن جسم الكائن الحي يحتوي على عدد من التراكيب المجهريه أطلق عليها اسم العوامل الوراثية أي هي الجينات وان هذه العوامل تسيطر على ظهور الصفات الوراثية في الكائن الحي وبناء على ما اقترحه مندل فان لكل صفه متضادة في نبات البازيلاء عوامل الوراثية منفصلة خاصة بها فمثلا يحدد بعضها إنتاج ساق طويلة في النبات في حين يحدد بعضها الآخر إنتاج ساق قصيرة وحتى يمكن تفسير ظهور الصفة السائدة والمتنحية بنسبة ثلاثة علي واحد بين أفراد الجيل الثاني افترض مندل العوامل الوراثية بشكل أزواج وبناء على التجارب السابقة وضع مندل استنتاجاته في قانون يعرف بقانون مندل الأول و الانعزال العوامل .وبنص هذا القانون بان تتحدد كل صفه وراثيين ينفصل بعضهما عن بعض كلياً عند تكوين الجاميتات .

قانون مندل الثاني

لم يكتف مندل بدراسته لصفة واحدة في نبات البازيلاء ، بل تابع تجاربه واختار صفتين معا لدراسة كيفية توارثهما . وفي واحدة من تجاربه زاوج بين نبات بازيلاء طويل الساق ملون الأزهار متماثل الجينات للصفتين ونبات بازيلاء قصير الساق أبيض الأزهار ، فكانت جميع أفراد الجيل الأول طويلة السيقان ملونة الأزهار .وعندما قام بإجراء تزاوج ذاتي بين نباتات الجيل الأول ظهرت أفراد الجيل الثاني تحمل صفات طول الساق ولون الأزهار على النحو التالي:
× ستة وتسعون نبات طويل الساق ملون الأزهار
× احد وثلاثون نبات طويل الساق ابيض الأزهار
× أربعة وثلاثون نبات قصير الساق ملون الأزهار
× إحدى عشر نبات قصير الساق ابيض الأزهار
أي إن النسبة بين هذه الأفراد هي تقريباً كنسبة : 9 ،3 ، 3 ، 1
يظهر لنا هذا المثال أن جميع نباتات الجيل الو هي طويلة السيقان ملونة الأزهار مما يدل على إنها صفة الطول سائدة على البيضاء فإذا رمزنا لجين طول الساق
بالرمز T ، ولجين قصر الساق بالرمز t ولجين الأزهار الملونة بالرمز Cولجين الأزهار البيض بالرمز c ، فإن الطراز الجيني للنبات طويل الساق ملون الأزهار بصورة نقية هو TTCC ، والطراز الجيني للنبات قصير الساق ابيض الأزهار cctt، أما الجاميتات الناتجة من هذه النباتات ( الآباء ) فهي TC و tc على التوالي ؛ وعلية فإن الطراز الجيني لجميع أفراد الجيل الأول هو TtCc ، آي إنها مختلفة الجينات بالنسبة لزوج الصفات المتضادة .
ويتكون من أفراد الجيل الأول أربعة أنواع مختلفة من الجاميتات لها التركيبة التالية:- TC وTc و tC و tc . وعند إجراء تزاوج ذاتي بينهما ، فإن الطرز الجينية والمظهرية المحتملة هي تلك المبينة في الشكل التالي :-

O وO+ TC Tc TC Tc
TC TTCCطويل الساق ملونة الأزهار TTCcطويل الساق ملونة الأزهار TtCCطويل الساق ملونة لأزهار TtCcطويل الساق ملونة الأزهار
Tc TTCcطويل الساق ملونة الأزهار TTccطويل الساق بيض الأزهار TtCcطويل الساق ملونة الأزهار Ttccطويل الساق بيض الأزهار
TC TtCCطويل الساق ملونة الأزهار TtCcطويل الساق ملونة الأزهار TtCCقصير الساق ملونة الأزهار TtCcقصير الساق ملونة الأزهار
Tc TtCcطويل الساق ملونة الأزهار Ttccطويل الساق بيض الأزهار TtCcقصيرة الساق ملونة الأزهار Ttccقصيرة الساق بيض الأزهار

واستناداً إلى نتائج هذه التجربة وضع مندل قانونه الثاني المعروف بقانون التوزيع الحر للعوامل ، وبنص هذا القانون على ما يلي :
يكون كل زوج من الصفات المضادة مستقلاً في توارثه عن غيرة من أزواج الصفات المضادة الأخرى .

ا لأصل الذي به تكون الجنين في رحم الأم .
قد حاول أرسطو قبل الميلاد على توضيح ظاهرة الأصل الذي تكون الجنين في رحم أمه ففسرها [ أن السائل المنوي مع كونه وحده وإحدى فأنه يتكون من عدد كبير من جزيئات ممتزجة مع بعضها مشابهة في ذلك سوئل مختلفة خلطت مع بعضها ثم يأخذ بعض هذا المزيج يكون هذا الجزء المأخوذ متساوية من كل سائل أحيانا مزيداً من احدهما وفي أحيانا أخرى يكون الجزء المأخوذ من سائل واحد ولا شيء من السوائل الأخرى فتبعاً لذلك يكون النسل مشابهاً لأبيه الذي أخذ منه أكبر جزئيات من سائله المنوي ] فنجد من ذلك ان تفسير أرسطو اقرب من الحقيقية بعض الشيء .
قد فسر العلم هذه الظاهرة في هذا القرن بأن تبدأ حياة الفرد ووجوده في هذه الدنيا بخلية واحدة في رحم الأم أو كخلية جرثومية مخصبــة كلاقحـــة
" الزيجوت " تتولد من ايجاد خليتين وتتكون هذه الخلية من اتحاد خليتين جرثوميتين احدهما من الأب والأخرى من الأم اذن الوحدة الأولى للحياه تنشأ من إخصاب البويضة الأنثويه من حيوان ذكري وكلاهما خليتان تكمل كل منهما الأخرى ولا يزيد حجم هذه الخلية عن حجم الدبوس وبذلك يأخذ الجسم البشري في التكون وتتحد أعضاء الجسم المختلفة من الانقسام والتمايز المستمرين لهذه الخلية ويعرف الإطار المحيط بالخلية بالسيتوبلازم الذي يتألف من مادة جبلية غير متمايزة نسبياً .وبالرغم من أن وظيفة السيتوبلام لا تزال معروفة على وجد الدقة ، الا ان السيتوبلازم يمثل بيئة داخلية للبيئة ذات تأثير بالغ الاهمية على تكوين الجنين .فقد تبين ما لبعض العقاقير من تأثير كيميائي على السيتوبلازم يؤدي الى اتلاف تكوين الاجنة . كما امكن خلق اجنة من انواع مختلفة عن طريق استبدال السيتوبلازم بأخر في بعض التجارب التي أجريت على الحيوانات . وداخل السيتوبلازم توجد النواة وهي ذلك الجزء من الخلية الذي "يعطي الحياة " . وتتضمن النواة ما يعرف بالصبغيات ويختلف عدد الصبغيات باختلاف النوع الذي ينتمي إلية الكائن الحي ،ولكنة ثابت داخل النوع الواحد . فعلى سبيل المثال نحمل خلية ذبابة الفاكهة
8 صبغيات، وخلية الإنسان 48 صبغياً وبعض الأسماك تحمل 200 صبغياً مثـل ، سمك الجمبري أكثر مئة زوج وبعض النباتات يزيد العدد على ذلك . فهذه الصبغيات تتحكم في وراثة الكائن الحي او بعبارة ادق تكمن وراثة الكائن الحي في هذة الصبغات " عدد الصبغيات عند الإنسان 24 في نواة الحيوان المنوي ، 24 في البويضة الأنثوية " ففي داخل الصبغات تكمن وحدات اصغر تعرف بالمورثات " حاملات الخصائص الوراثية " وهي تكوينات كيميائية معقدة دقيقة تتضمن الوحدات الأساسية للوراثة . أي ان المورثات هي العوامل الوراثية الفعلية التي تتحد من كل من الوالدين في البويضة المخصبة وتشكل المخلوق الجديد "الجنين " .

كيف يكتسب المولود الصفات من أبوية .
كل كائن حي يتكون من خلايا وهذه الخلايا عبارة عن وحده صغيرة وهذه الخلايا تنشا من نفسها عن طريق الانقسام الخلوي وهذة الخلية من السيتوبلازم والنواه ، السيتويلازم عبارة عن سائل لزج عديم اللون غير متجانس لوجود مواد بروتوبلازمية وغي برواتوبلازمية يحيط بالنواه ويعتبر البئية الداخلية للخلية وله تاثير في التركيبة الوراثية ، اما النواه يحيط بها غشاء نووي يتكون من جزئيات بروتينية متحدة مع مواد ليبيديه ويوجد داخل الغشاء النووي الكروموسومات ووتظهر كخيوط رفيعه ورهيفه ملتفه حول بعضها ويحتوي الكرموسوم الواحد على عدد من العوامل الوراثية المختلفة وهذه العوامل تعرف بأسم الجينات وهي وحدات وراثية التي تحدد الصفات الوراثية للكائن الحي إذ تحتوي كل خلية من خلاياها على الآلاف من الجينات التي توجد في الكروموسومات المتشابهة بحيث تتقايل بعضها مع بعض فكل جين معين على كروموسوم الثاني في زوج الكرو موسوم المتشابه ويعرف هذا (الجين المتقابل) . وإذا كان الجين والجين المتقابل متماثلين سميت هذه الجينات (بالجينات المتماثلة) اما اذا لم يكون متماثلين كان يكون احداهما سائد والأخر متنحي سميت هذه الجينات (بالجينات المختلفة) وتوجد في هذه الجينات الحمض النووي ( DNA ) وهذا الحمض عبارة عن جزئيات سكر مرتبطه ببعضها بواسطة مجموعات فوسفاتية وتصل بالسكريات خارجياً القاعــدات (البيروين أو البرميدين) ويعتبر (DNA ) المستودع الوحيد للشفرة الوراثية لجميع أنواع الحيوانات النباتات إلا فئة من الكائنات تعتمد على ( RNA ) في تخزين الشفره الوراثية وهي الفيروسات .
يكون اكتساب المولود الصفات من ابوية بتنظيم الكروموسومات دائماً على شكل ازواج فبعد الإخصاب وتكوين الخلية الواحدة ذات النواة الواحدة تتزاوج الصبيغات لتكتمل الخلية ويصبح أربع وعشرون زوجاً من الإب ومن الام آي ان الخلية الجرثومية تتضمن أربع وعشرون زوجاً من الاب 50% والام بمقدار 50% في نسلها ومادامت الخلية المخصبة هي التزاوج بين الصبيغات من الاب لذلك اهتم العلماء بدراسة اثر الوراثة في تحديد الخصائص العقلية والشخصية لدى الأفراد . وكانت تعتمد مثل هذه الدراسات على المقارنة بين التوائم المتماثلة وغير المتماثلة والأشقاء والأبناء والآباء وغير ذلك . من ذلك مثلاً في دراسات اهتم بها العلماء عن ( نماذج الموجات المخية كسمة وراثية ) قد سجلت الموجات المخية لواحد وسبعين زوجاً من التوائم ولعدد من التوائم الثلاثية ،فوجدوا بالنسبةلـ55 زوجا من التوأم المتماثلة كانت التسجيلات متطابقة في 85 % من الحالات وغير متطابقة
في 4 %،أما بالنسبة لد19 زوجاً من التوائم غير المتماثلة فكانت التسجيلات متشابهة في 95 % منها وغير ذلك من النتائج التي تميل إلى إقرار أن نمط الموجات المخية صفة وراثية يكتسبها الجنين من أبويه .
بعض الناس تصيبهم تشوهـات مثل قـد قطعة إحدى يديه أو رجليـه
الآخر به تشوه في وجه أو في جسده بصفة عامه لكن التشوهات التي يصاب بها الإنسان قد تكون مكتسبة من البيئة التي عاش فيها أو فطرة أكتسبها من أبوية وهو جنين في رحم أمه أي تشوهات خلقية قد تكون بسبب بنية كل من الأب أو ألام مثل قرابة الدم بينهما التي تؤدي إلى التشوهات الخلقية أو الأمراض الوراثية .