ما هو الليل؟

ربما يكون مفهوم الجين هو الشيء الأكثر أهمية لفهم طلاب البيولوجيا الجزيئية. حتى الأشخاص الذين لديهم القليل من المعرفة بالعلوم يعرفون عادة أن "الجينية" تشير إلى السمات التي يولدها الناس مع ذريتهم ويمكنهم الانتقال إلى ذريتهم ، حتى لو لم يكن لديهم معرفة بالآلية الكامنة وراء ذلك. على نفس المنوال ، يدرك البالغ العادي أن الأطفال يرثون سمات من كلا الوالدين ، وأنه لأي سبب من الأسباب ، فإن بعض السمات "تتفوق" على الآخرين.

أي شخص رأى عائلة بها ، على سبيل المثال ، أم شقراء ، وأب أسود الشعر ، وأربعة ذوي شعر داكن وطفل أشقر ، لديه فهم بديهي لفكرة أن بعض الصفات الجسدية ، سواء كانت العناصر الواضحة جسديًا مثل لون الشعر أو الطول أو الخصائص الأقل وضوحًا مثل الحساسية الغذائية أو مشاكل التمثيل الغذائي ، من المرجح أن تحافظ على وجود قوي في السكان أكثر من الآخرين.

الكيان العلمي الذي يربط كل هذه المفاهيم معًا هو أليل. الأليل ليس أكثر من شكل من أشكال الجين ، والذي بدوره هو طول الحمض النووي ، أو الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين ، الذي يرمز لمنتج بروتيني معين في أجسام الكائنات الحية. البشر لديهم نسختان من كل كروموسوم وبالتالي لديهم أليلين لكل جين يقعان على الأجزاء المقابلة من الكروموسومات المطابقة. يوفر اكتشاف الجينات والأليلات والآليات العامة للوراثة وآثارها على الطب والبحث مجالًا رائعًا للدراسة لأي متحمس للعلم.

في منتصف القرن التاسع عشر ، كان راهب أوروبي يُدعى جريجور مندل منشغلًا بتكريس حياته لتطوير فهم لكيفية انتقال السمات من جيل واحد من الكائنات الحية إلى الجيل التالي. لقرون ، كان المزارعون يقومون بتربية الحيوانات والنباتات بطرق إستراتيجية ، بهدف إنتاج ذرية ذات خصائص قيمة تعتمد على سمات الكائنات الحية الأم. نظرًا لأن الوسائل الدقيقة التي تنتقل بها المعلومات الوراثية من الآباء إلى الأبناء كانت غير معروفة ، فقد كانت هذه محاولات غير دقيقة في أحسن الأحوال.

ركز مندل عمله على نباتات البازلاء ، وهو أمر منطقي لأن أوقات توليد النباتات قصيرة ، ولم تكن هناك مخاوف أخلاقية في اللعب كما كان الحال مع الحيوانات. كانت أهم اكتشافاته في البداية أنه إذا قام بتربية النباتات معًا ، فقد كان ذلك مميزًا خصائص مختلفة ، لم يتم مزجها في النسل ولكن بدلاً من ذلك ظهرت كاملة أم لا على الاطلاق. بالإضافة إلى ذلك ، فإن بعض السمات التي كانت واضحة في جيل واحد ولكنها لم تكن واضحة في الجيل التالي يمكن أن تظهر مرة أخرى في الأجيال اللاحقة.

على سبيل المثال ، تكون الأزهار المصاحبة لنباتات البازلاء إما بيضاء أو أرجوانية ، مع عدم ظهور ألوان وسيطة (مثل الخزامى أو البنفسجي) في نسل هذه النباتات ؛ بمعنى آخر ، هذه النباتات لم تتصرف كالطلاء أو الحبر. كانت هذه الملاحظة مخالفة للفرضية السائدة للمجتمع البيولوجي في ذلك الوقت ، حيث فضل الإجماع نوعًا من المزج عبر الأجيال. أخيرًا ، حدد مندل سبع سمات مختلفة لنباتات البازلاء التي تجلت بطرق ثنائية ، بدون الأشكال الوسيطة: لون الزهرة ، لون البذرة ، لون القرنة ، شكل القرنة ، شكل البذرة ، موضع الزهرة والساق الطول.

أدرك مندل أنه لكي يتعلم قدر استطاعته عن الميراث ، عليه أن يكون على يقين أن النباتات الأم كانت أصيلة ، حتى لو لم يكن يعرف بعد كيف حدث هذا على المستوى الجزيئي مستوى. لذلك عندما كان يدرس علم الوراثة للون الزهرة ، بدأ باختيار أحد الوالدين من مجموعة من الزهور أنتجت أزهار أرجوانية فقط لعدة أجيال والأخرى من مجموعة مشتقة من أجيال عديدة من الأبيض فقط زهور. كانت النتيجة مقنعة: كانت جميع النباتات الوليدة في الجيل الأول (F1) أرجوانية.

أدى التكاثر الإضافي لنباتات F1 إلى إنتاج جيل من F2 من الزهور التي كانت أرجوانية وبيضاء ، ولكن بنسبة 3 إلى 1. كانت الاستنتاجات الحتمية هي أن العامل الذي ينتج اللون الأرجواني كان مهيمناً بطريقة ما على العامل الذي ينتج اللون الأبيض ، وأيضًا أن هذه العوامل يمكن أن تظل كامنة مع استمرار نقلها إلى الأجيال اللاحقة وتعاود الظهور كما لو لم يكن هناك شيء حدث.

نسبة 3 إلى 1 زهرة أرجوانية إلى زهرة بيضاء لنباتات F2 ، والتي احتفظت بصفات نبات البازلاء الست الأخرى في استحوذت العينات المستمدة من الآباء الأصيلة على انتباه مندل بسبب الآثار المترتبة على ذلك صلة. من الواضح أن تزاوج نباتات بيضاء تمامًا ونباتات أرجوانية تمامًا قد أنتج نباتات ابنة تلقت فقط "العامل" الأرجواني من اللون الأرجواني الوالد وفقط "العامل" الأبيض من الوالد الأبيض ، ومن الناحية النظرية يجب أن تكون هذه العوامل موجودة بكميات متساوية على الرغم من أن جميع نباتات F1 نفسجي.

كان العامل الأرجواني هو السائد بوضوح ، ويمكن كتابته بالحرف الكبير P ؛ يُطلق على العامل الأبيض اسم متنحي ، ويمكن تمثيله بالحرف الصغير المقابل p. أصبح كل من هذه العوامل فيما بعد يعرف باسم الأليلات. هم ببساطة نوعان من نفس الجين ، ويظهران دائمًا في نفس الموقع المادي. على سبيل المثال ، قد يكون جين لون الغلاف على الكروموسوم 11 لكائن معين ؛ هذا يعني أنه سواء أكانت أكواد الأليل للبني أم رمزًا أسود ، فيمكن العثور عليها بشكل موثوق في تلك البقعة على كلتا نسختين من الكروموسوم الحادي عشر الذي يحمله الكائن.

إذا احتوى جيل F1 بالكامل الأرجواني على العوامل P و p (واحد على كل كروموسوم) ، يمكن أن تكون جميع "أنواع" هذه النباتات مكتوب ص. يمكن أن ينتج عن التزاوج بين هذه النباتات ، والذي نتج عنه ثلاثة نباتات أرجوانية لكل نبات أبيض ، هذه مجموعات:

PP، Pp، pP، pp

بنسب متساوية ، إذا وفقط إذا تم نقل كل أليل إلى الجيل التالي بشكل مستقل ، وهي حالة يعتقد مندل أنها راضية عن عودة ظهور الزهور البيضاء في الجيل F2. بالنظر إلى مجموعات الحروف هذه ، من الواضح أنه فقط عندما يظهر أليلين متنحيين في توليفة (pp) يتم إنتاج أزهار بيضاء ؛ ثلاثة من كل أربعة مصانع F2 تحتوي على أليل P واحد على الأقل وكانت أرجوانية.

مع هذا ، كان مندل في طريقه إلى الشهرة والثروة (ليس حقًا ؛ بلغ عمله ذروته في عام 1866 ، ولكن لم يتم نشره حتى عام 1900 ، بعد وفاته). ولكن بقدر ما كانت فكرة الأليلات المهيمنة والمتنحية رائدة ، كان هناك المزيد من المعلومات الحيوية التي يجب استخلاصها من تجارب مندل.

تركز المناقشة أعلاه على لون الزهرة ، ولكن كان من الممكن أن تركز على أي من الصفات الست الأخرى التي حددها مندل على أنها ناشئة عن الأليلات السائدة والمتنحية. عندما مزج مندل نباتات كانت نقية لخاصية واحدة (على سبيل المثال ، كان أحد الوالدين لديه بذور مجعدة حصريًا والآخر كان مستديرًا بشكل حصري البذور) ، فإن ظهور الصفات الأخرى لا يحمل أي علاقة رياضية مع نسبة البذور المستديرة إلى التجاعيد في وقت لاحق. أجيال.

أي أن مندل لم يرى البازلاء المجعدة أكثر أو أقل احتمالية أن تكون قصيرة أو بيضاء أو تحمل أيًا من سمات البازلاء الأخرى التي حددها على أنها متنحية. أصبح هذا يعرف باسم مبدأ تشكيلة مستقلة، وهو ما يعني ببساطة أن السمات موروثة بشكل مستقل عن بعضها البعض. يعرف العلماء اليوم أن هذا ناتج عن الطريقة التي تصطف بها الكروموسومات وتتصرف بطريقة أخرى أثناء التكاثر ، وهي تساهم في الحفاظ على التنوع الجيني المهم للغاية.

مبدأ الفصل مشابه ، لكنه مرتبط بديناميكيات الوراثة داخل السمة بدلاً من الديناميكيات بين السمات. ببساطة ، الأليلين اللذين ورثتهما ليس لهما ولاء لبعضهما البعض ، وعملية التكاثر لا تفضل أيًا منهما. إذا كان للحيوان عيون داكنة بسبب وجود زوج واحد من الأليل السائد وأليل متنحي واحد لهذا الجين (استدعاء هذا الاقتران Dd) ، هذا لا يقول شيئًا على الإطلاق عن المكان الذي سينتهي به كل من هذه الأليلات في اللاحقة توليد.

قد ينتقل الأليل D إلى حيوان طفل معين ، أو قد لا ينتقل ، وبالمثل للأليل d. أحيانًا ما يربك مصطلح الأليل السائد الناس في هذا السياق ، لأن الكلمة يبدو أنها تعني قوة إنجابية أكبر ، حتى شكل من أشكال الإرادة الواعية. في الواقع ، هذا الجانب من التطور أعمى مثل أي جانب آخر ، و "المهيمن" يشير فقط إلى السمات التي نراها في العالم ، وليس ما "تم تعيينه".

الأليل ، مرة أخرى ، هو ببساطة شكل مختلف من الجين. كما هو موضح أعلاه ، تأتي معظم الأليلات في شكلين ، أحدهما مهيمن على الآخر. يساعد وضع هذا الأمر في الاعتبار على تجنب الخوض في المياه الموحلة عندما يتعلق الأمر بترسيخ هذه المفاهيم في عقلك. ومع ذلك ، قد يضيف مثال غير بيولوجي للمبادئ المذكورة أعلاه وضوحًا للمفاهيم المقدمة هنا.

تخيل التفاصيل المهمة التي يتم تمثيلها في حياتك من خلال ما يعادل سلسلة طويلة من الحمض النووي. تم تخصيص جزء من هذه الخصلة من أجل "الوظيفة" وجزء آخر لـ "السيارة" وجزء آخر لـ "حيوان أليف" وما إلى ذلك. تخيل من أجل البساطة (ولغرض الإخلاص لتشبيه "الحمض النووي") أنه يمكنك الحصول على وظيفة واحدة فقط من وظيفتين: مدير أو عامل. يمكنك أيضًا الحصول على نوع واحد فقط من نوعين من المركبات: سيارة مدمجة أو سيارات الدفع الرباعي.

يمكنك الإعجاب بأحد نوعين من الأفلام: الكوميديا ​​أو الرعب. في مصطلحات علم الوراثة ، هذا يعني أن هناك جينات لـ "السيارة" و "الفيلم" و "الوظيفة" في "الحمض النووي" تصف أساسيات وجودك اليومي. ستكون الأليلات هي الاختيارات المحددة في كل موقع "جيني". ستحصل على "أليل" واحد من والدتك وآخر من والدك ، وفي كل حالة ، إذا جُرحت مع وجود واحد من كل "أليل" لـ "جين" معين ، فإن واحدًا من هؤلاء سيخفي تمامًا وجود آخر.

على سبيل المثال ، افترض أن قيادة سيارة مدمجة كانت هي المهيمنة على قيادة سيارات الدفع الرباعي. إذا ورثت نسختين من "أليل" السيارة المدمجة ، فستقود سيارة مدمجة ، وإذا ورثت "أليلين" SUV بدلاً من ذلك ، فإنك ستقود سيارة رياضية متعددة الاستخدامات. ولكن إذا ورثت واحدًا من كل نوع ، فستقود سيارة مدمجة. لاحظ أنه لتوسيع القياس بشكل صحيح ، يجب التأكيد على أن واحدًا من كل أليل لا يمكن أن يؤدي إلى تفضيل هجين من سيارة مدمجة وسيارة دفع رباعي ، مثل سيارات الدفع الرباعي الصغيرة ؛ تنتج الأليلات إما مظاهر كاملة للصفات المرتبطة بها أو أنها صامتة تمامًا. (هذا ليس صحيحًا دائمًا في الطبيعة ؛ في الواقع ، السمات التي يحددها زوج واحد من الأليلات نادرة في الواقع. لكن موضوع سيادة غير تامة خارج نطاق هذا الاستكشاف ؛ استشر الموارد لمزيد من التعلم في هذا المجال.)

شيء آخر مهم يجب تذكره هو أنه بشكل عام ، يتم توريث الأليلات المتعلقة بجين معين بشكل مستقل عن الأليلات المتعلقة بالجينات الأخرى. وبالتالي ، في هذا النموذج ، لا علاقة لنوع السيارة التي تفضل قيادتها بسبب علم الوراثة بمجال عملك أو ذوقك في الأفلام. هذا يتبع من مبدأ التشكيلة المستقلة.