السمات متعددة الجينات: التعريف والمثال والحقائق

عندما يتم تحديد سمات معينة لكائن ما بواسطة العديد من الجينات ، فإن السمة هي سمة متعددة الجينات. تتأثر العديد من الخصائص التي يمكن ملاحظتها للكائن الحي بأكثر من جين واحد وما يقابلها الميراث عديدة الجينات يصبح معقدًا.

الأحفاد قد ترث المهيمنة أو المتنحية تغيرات بعض الجينات ، وتؤثر الجينات الموروثة على بعضها البعض بطرق مختلفة. يتم التعبير عن بعض الجينات بقوة إلى حد ما ، وقد تؤثر العوامل البيئية على السمة أيضًا.

الأمثلة النموذجية للصفات متعددة الجينات في البشر هي الطول ولون العين ولون البشرة. ينتج عن التأثير المشترك للعديد من الجينات أ الاختلاف المستمر في الخاصية.

على سبيل المثال ، يمكن أن يكون لون العين أي ظل من البني الداكن إلى الأزرق الفاتح وبعض الأخضر حيث يساهم كل جين في القليل من اللون.

اقترح الراهب النمساوي لأول مرة التفاعلات الجينية البسيطة جريجور مندل في القرن 19. عمل مندل مع نباتات البازلاء وجرب ألوان أزهارها وشكل القرون وغيرها من الخصائص التي يمكن ملاحظتها.

كانت السمات التي درسها مندل ينتج في الغالب بواسطة جين واحد. على سبيل المثال ، كان جين الزهرة الحمراء إما موجودًا أو غير موجود ، والزهرة الناتجة ستكون إما حمراء أو بيضاء. بناءً على دراساته ، بنى مندل نظريته عن الوراثة الجينية ، ولا يزال عمله صالحًا لصفات الجين الواحد.

أمثلة بشرية من السمات المندلية الناجم عن جين واحد يشمل ما يلي:

• عمى الألوان.
• المهق.
• مرض هنتنغتون.
• فقر الدم المنجلي.
• التليف الكيسي.

تتبع هذه السمات قواعد بسيطة للوراثة ، لكن معظم الخصائص البشرية سببها العديد من الجينات. تسمى هذه الصفات متعددة الجينات أيضًا الصفات المستمرة. تختلف الخصائص التي يتحملون مسؤوليتها باستمرار ، ويتأثر ميراثهم بالعديد من العوامل.

يعد تأثير الأنواع المختلفة من الجينات على السمات متعددة الجينات مهمًا لفهم كيفية عملها. تشمل المفاهيم الجينية الرئيسية لوصف تأثير الجينات على السمات في البشر ما يلي:

• الجينات المهيمنة مقابل المتنحية: يتلقى البشر مجموعتين من الجينات ، واحدة من الأم والأخرى من الأب. يتم استدعاء نسختين من نفس الجين الأليلات. ينتج عن وجود واحد أو اثنين من الأليلات المهيمنة سمة الجين السائد بينما ينتج عن وجود أليلين متنحيين الصفة المتنحية.
  
• متماثل الزيجوت مقابل. متغاير الزيجوت: الفرد الذي لديه اثنين من الأليلين المهيمنين أو اثنين متنحيين هو متماثل اللواقح لهذا الجين. الأفراد الذين لديهم أليل مهيمن وأليل متنحي واحد متغاير الزيجوت.
• كودومينانس: عندما يختلف الأليلين ولكن كلاهما مهيمن ، يتم التعبير عن كلاهما في الفرد وتظهر السمات من كليهما.
• سيادة غير تامة: عندما لا تكون الأليلات المختلفة مسيطرة تمامًا ولا متنحية تمامًا ، يتم التعبير عن كليهما بشكل ضعيف ، ويظهر مزيج من الصفات في الفرد.

يمكن أن تنتج الصفات متعددة الجينات من عدة أليلات مختلفة أو من جينات متعددة. يؤثر نوع الأليلات ونوع السيادة على التعبير الجيني والصفات متعددة الجينات الناتجة.

عندما تختلف السمات التي يمكن ملاحظتها باستمرار ، يعرف علماء الوراثة أن جينات متعددة هي أصل هذه السمة. يعد تعقب جميع الجينات التي تؤثر على سمة متعددة الجينات أكثر صعوبة.

تتمثل إحدى المشكلات في تحديد ما إذا كانت السمة تتأثر بجينات مختلفة أو بأليلات من نفس الجين. يمكن أن يحتوي الجين على أكثر من أليلين ، و نمط الهيمنة يمكن أن يؤثر على تعبير الجين.

توجد أليلات جين واحد دائمًا في مكان معين أو المكان على كروموسوم ، لكن تلك الجينات التي تساهم في السمة متعددة الجينات يمكن أن تكون في أي مكان. يمكن أن ترتبط بعض الجينات الخاصة بسمة واحدة ارتباطًا وثيقًا بالكروموسوم ، في مواقع مختلفة على نفس الكروموسوم أو على كروموسومات مختلفة. العثور على جميع المؤثرات أمر صعب.

الأنماط الظاهرية هي جميع الخصائص والسلوكيات التي يمكن ملاحظتها للكائن الحي. تعتمد العديد من الطرز المظهرية على سمات متعددة الجينات وهي خصائص متغيرة باستمرار. على سبيل المثال ، يُظهر لون بشرة الإنسان تباينًا مستمرًا في درجات وألوان مختلفة ، مما يشير إلى أصل متعدد الجينات.

غالبًا ما تتأثر الأنماط الظاهرية بالعوامل البيئية أيضًا. في بعض الحالات ، يحدث التباين متعدد الجينات بخطوات صغيرة ، لكن التأثير البيئي يوازن الخطوات لجعل التباين يبدو مستمراً.

في حالة لون البشرة ، يتأثر الاختلاف المستمر بالفعل بالتعرض لأشعة الشمس ، مما يؤدي إلى تغميق لون البشرة.

عندما يكون لشخصين نفس الجينات فيما يتعلق بصفات معينة ، فإن العديد من هذه الخصائص ستكون متشابهة ، ولكن قد تختلف بعض الأنماط الظاهرية. هذا ينطبق بشكل خاص على الجينات التي تجعل الفرد عرضة للإصابة بمرض معين. ترمز الجينات للحساسية ، لكن العوامل البيئية والجينات الأخرى قد تلعب دورًا في إثارة المرض.

التعبيرية المتغيرة يعني أن السمة المشفرة في الجينات يمكن التعبير عنها بشكل ضعيف أو بقوة اعتمادًا على عوامل أخرى. يعني الاختراق غير الكامل أن السمة في بعض الأحيان لا تظهر على الإطلاق. في كلتا الحالتين ، تؤثر العوامل البيئية أو الجينات الأخرى على تعبير الجين المسؤول عن السمة.

يمكن التعبير عن السمات متعددة الجينات بكثافة متفاوتة ويمكن أن تتأثر بالعوامل الخارجية. متي سيادة غير تامة يسمح للجين المتنحي المقترن بجين مهيمن بالتأثير على النمط الظاهري ، من الممكن حدوث اختلاف مستمر في الخاصية المرصودة.

تتضمن أمثلة السمات متعددة الجينات البشرية مع التباين المستمر ما يلي:

• ارتفاع: يأتي التباين المستمر في طول الإنسان من تأثير عدد كبير من الجينات ، والهيمنة غير الكاملة في بعض الجينات والعوامل البيئية مثل التغذية.
  
• لون العين: يتم تحديد التباين في اللون والظل في الغالب بواسطة جينين ولكن يتأثر بعدد من الجينات الأخرى.
• لون الشعر: يتأثر التباين المستمر من الضوء إلى الظلام بالعديد من الجينات ولكن أيضًا بالعوامل البيئية مثل التعرض لأشعة الشمس.

تظهر الصفات متعددة الجينات في النباتات تباينًا مستمرًا مماثلاً ، ولكن الهيمنة غير الكاملة ممكنة مع الجينات الفردية أيضًا. على سبيل المثال ، يتم تحديد لون حبات القمح بواسطة جين له أليل سائد للأحمر على أليل متنحي للأبيض.

نظرًا لأن حبات القمح غير المتجانسة تُظهر هيمنة غير كاملة في جين اللون ، يمكن أن تكون الحبوب بدرجات مختلفة من اللون الوردي أيضًا.

جينات من أ الطراز العرقى يتم التعبير عنها لخلق سمات معينة في الكائن الحي ، ولكن كيفية ظهور هذه السمات غالبًا ما تعتمد على العوامل البيئية بما في ذلك سلوك الكائن الحي. قد تخلق الأنماط الجينية القابلية للإصابة بمرض معين، ولكن ما إذا كان الفرد يظهر عليه أعراض المرض يرجع إلى عوامل أخرى.

على سبيل المثال، بيلة الفينيل كيتون أو PKU هو مرض وراثي ينتج عنه عدم قدرة الفرد على التمثيل الغذائي للحمض الأميني فينيل ألانين. يتراكم الحمض الأميني إلى مستويات سامة في الجسم ويسبب إعاقة عقلية وجسدية.

يشمل العلاج اتباع نظام غذائي بكميات محدودة من فينيل ألانين. الأفراد الذين يتبعون هذا النظام الغذائي لن تظهر عليهم الأعراض ، ولا يشمل نمطهم الظاهري التعبير الخارجي عن المرض.

قد يتسبب الجين في نمط ظاهري معين في ظل ظروف بيئية معينة ، ولكن إذا كانت الظروف غائبة ، فلن يظهر النمط الظاهري.

على سبيل المثال ، يكون لون فراء القطط السيامية داكنًا عندما تكون درجة حرارة الجلد باردة ولكن بيضاء عندما تكون درجة حرارة الجلد دافئة. يؤدي هذا إلى الأطراف ذات اللون الداكن للقطط حيث تكون درجة حرارة جلد الأذنين والكفوف أكثر برودة. في المناخ الدافئ ، ستكون درجة حرارة الجلد أعلى بشكل عام ، وسيكون فراء القطة أفتح.

في حين أن فرضية مندل لا تزال تنطبق على علم الوراثة البسيط ، لا يمكن تفسير مجموعة متنوعة من السمات التي يمكن ملاحظتها إلا من خلال تفاعلات الميراث غير المندلي. التأثيرات المعقدة للصفات متعددة الجينات تخلق اختلافات مستمرة في الخصائص في الكائنات الحية المتقدمة.

جنبا إلى جنب مع العوامل البيئية ، فهي مسؤولة عن مجموعة واسعة من الأنماط الظاهرية المرصودة.