الوراثة: التعريف والعامل والأنواع والأمثلة

عندما ينقل الوالد ذو العيون الزرقاء والوالد ذو العيون البنية جيناتهم من أجل لون العين إلى ذريتهم ، فهذا مثال على الوراثة.

يرث الأطفال الجينات التي تتكون من حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) من الوالدين ، وقد يكون لديهم عيون زرقاء أو بنية اللون. ومع ذلك ، فإن الجينات معقدة ، وأكثر من جين واحد مسؤول عن لون العين.

وبالمثل ، فإن العديد من الجينات تحدد سمات أخرى مثل لون الشعر أو الطول.

الوراثة هي دراسة كيفية نقل الآباء لصفاتهم إلى ذريتهم علم الوراثة. توجد العديد من النظريات حول الوراثة ، وظهرت المفاهيم العامة للوراثة قبل أن يفهم الناس الخلايا تمامًا.

ومع ذلك ، فإن الوراثة الحديثة وعلم الوراثة مجالان أحدثان.

على الرغم من ظهور أساس دراسة الجينات في خمسينيات القرن التاسع عشر وطوال القرن التاسع عشر ، إلا أنه تم تجاهله إلى حد كبير حتى أوائل القرن العشرين.

بشر سمات هي خصائص محددة تحدد الأفراد. ينقل الآباء هذه من خلال جيناتهم. بعض السمات البشرية التي يسهل التعرف عليها هي الطول ولون العين ولون الشعر ونوع الشعر ومرفق شحمة الأذن وتدحرج اللسان. عند المقارنة مشترك مقابل. سمات غير شائعة، عادة ما تنظر إليه المهيمن مقابل. الصفة الوراثية النادرة سمات.

على سبيل المثال ، السمة السائدة ، مثل الشعر البني ، أكثر شيوعًا بين السكان ، في حين أن السمة المتنحية ، مثل الشعر الأحمر ، أقل شيوعًا. ومع ذلك ، ليست كل السمات المهيمنة شائعة.

إذا كنت ستدرس علم الوراثة ، عليك أن تفهم العلاقة بين الحمض النووي و وراثيسمات.

تحتوي خلايا معظم الكائنات الحية على الحمض النووي ، وهو المادة التي تتكون منها جيناتك. عندما تتكاثر الخلايا ، يمكنها نقل جزيء الحمض النووي أو المعلومات الجينية للجيل القادم. على سبيل المثال ، تحتوي خلاياك على المادة الوراثية التي تحدد ما إذا كان لديك شعر أشقر أو شعر أسود.

النمط الجيني الخاص بك هو الجينات داخل الخلايا ، في حين أن النمط الظاهري الخاص بك هو الصفات الجسدية المرئية وتتأثر بكل من الجينات والبيئة.

هناك اختلافات بين الجينات ، لذلك تختلف تسلسل الحمض النووي. التباين الوراثي يجعل الناس فريدين ، وهو مفهوم مهم في الانتقاء الطبيعي لأن الخصائص المفضلة من المرجح أن تبقى على قيد الحياة وتنتقل.

على الرغم من أن التوائم المتماثلة لها نفس الحمض النووي ، إلا أن التعبير الجيني قد يختلف. إذا تلقى أحد التوأمين تغذية أكثر من الآخر ، فقد يكون أطول على الرغم من وجود نفس الجينات.

في البداية ، فهم الناس الوراثة من منظور الإنجاب. لقد اكتشفوا المفاهيم الأساسية ، مثل حبوب اللقاح ومدقات النباتات التي تشبه البويضة والحيوانات المنوية للإنسان.

على الرغم من تربية التهجين الهجين في النباتات والأنواع الأخرى ، ظل علم الوراثة لغزا. لسنوات عديدة ، اعتقدوا أن الدم ينقل الوراثة. حتى تشارلز داروين اعتقد أن الدم مسؤول عن الوراثة.

في القرن الثامن عشر الميلادي ، كتب كارولوس لينيوس وجوزيف جوتليب كولروتر عن تهجين أنواع نباتية مختلفة واكتشفا أن الأنواع الهجينة لها خصائص وسيطة.

عمل جريجور مندل في ستينيات القرن التاسع عشر على تحسين فهم الصلبان الهجينة و ميراث. دحض النظريات الراسخة ، لكن عمله لم يكن مفهوماً بالكامل عند النشر.

أعاد إريك تشيرماك فون سيسنيغ وهوجو دي فريس وكارل إريك كورينس اكتشاف عمل مندل في أوائل القرن العشرين. درس كل من هؤلاء العلماء الهجينة النباتية وتوصلوا إلى استنتاجات مماثلة.

علم الوراثة هو دراسة الوراثة البيولوجية ، و جريجور مندل يعتبر والدها. أسس المفاهيم الأساسية للوراثة من خلال دراسة نباتات البازلاء. العناصر القابلة للتوريث هي جينات ، والسمات هي خصائص محددة ، مثل لون الزهرة.

كثيرا ما تسمى الميراث المندلي، أثبتت نتائجه العلاقة بين الجينات والسمات.

ركز مندل على سبع خصائص في نباتات البازلاء: الطول ، لون الزهرة ، لون البازلاء ، شكل البازلاء ، شكل القرنة ، لون القرنة وموضع الزهرة. كانت البازلاء موضوعات اختبار جيدة لأنها كانت لديها دورات إنجابية سريعة وكان من السهل نموها. بعد أن أسس خطوط تربية نقية من البازلاء ، كان قادرًا على تهجينها لصنع أنواع هجينة.

وخلص إلى أن السمات مثل شكل القرون كانت عناصر أو جينات قابلة للتوريث.

الأليلات هي الأشكال المختلفة للجين. الاختلافات الجينية مثل الطفرات هي المسؤولة عن تكوين الأليلات. يمكن للاختلافات في أزواج قواعد الحمض النووي أيضًا تغيير الوظيفة أو النمط الظاهري. أصبحت استنتاجات مندل حول الأليلات أساسًا لقانونين رئيسيين للميراث: ال قانون الفصل و ال قانون تشكيلة مستقلة.

ينص قانون الفصل على أن أزواج الأليل تنفصل عند تشكل الأمشاج. ينص قانون التشكيلة المستقلة على تصنيف الأليلات من جينات مختلفة بشكل مستقل.

توجد الأليلات إما في أشكال سائدة أو متنحية. الأليلات السائدة معبر عنها أو مرئية. على سبيل المثال ، العيون البنية هي المهيمنة. من ناحية أخرى، الأليلات المتنحية لا يتم التعبير عنها دائمًا أو مرئية. على سبيل المثال ، العيون الزرقاء متنحية. من أجل أن يكون لدى الشخص عيون زرقاء ، يجب أن يرث أليلين لها.

من المهم ملاحظة أن السمات السائدة ليست شائعة دائمًا بين السكان. ومن الأمثلة على ذلك أمراض وراثية معينة ، مثل مرض هنتنغتون ، الذي يسببه أليل سائد ولكنه غير شائع بين السكان.

نظرًا لوجود أنواع مختلفة من الأليلات ، فإن بعض الكائنات الحية لديها أليلين لسمة واحدة. متماثل يعني أن هناك أليلين متطابقين لجين واحد ، و متغاير الزيجوت يعني أن هناك أليلين مختلفين للجين. عندما درس مندل نباتات البازلاء ، وجد أن F₂ الجيل (الأحفاد) كان دائمًا بنسبة 3: 1 في أنماطهم الظاهرية.

هذا يعني أن السمة السائدة ظهرت ثلاث مرات أكثر من السمة المتنحية.

الساحات Punnett يمكن أن تساعدك على فهم متماثل الزيجوت مقابل. تقاطعات متغايرة الزيجوت ومتغايرة الزيجوت مقابل. الصلبان غير المتجانسة. ومع ذلك ، لا يمكن حساب جميع الصلبان باستخدام مربعات Punnett نظرًا لتعقيدها.

سميت على اسم ريجينالد سي. بونت ، يمكن أن تساعدك الرسوم البيانية على التنبؤ بالأنماط الظاهرية والأنماط الجينية للذرية. تظهر المربعات احتمال بعض الصلبان.

أظهرت النتائج الإجمالية التي توصل إليها مندل أن الجينات تنقل الوراثة. ينقل كل والد نصف جيناته إلى نسله. يمكن للوالدين أيضًا إعطاء مجموعات مختلفة من الجينات لنسل مختلف. على سبيل المثال ، التوائم المتماثلة لها نفس الحمض النووي ، لكن الأشقاء ليسوا كذلك.

كان عمل مندل دقيقًا ولكنه مبسط ، لذا فقد وجد علم الوراثة الحديث المزيد من الإجابات. أولاً ، لا تأتي السمات دائمًا من جين واحد. التحكم في الجينات المتعددة الصفات متعددة الجينات، مثل لون الشعر ولون العين ولون البشرة. هذا يعني أن أكثر من جين واحد مسؤول عن شعرك البني أو الأسود.

يمكن أن يؤثر جين واحد أيضًا على خصائص متعددة. هذا هو تعدد الأشكال، والجينات قد تتحكم في السمات غير ذات الصلة. في بعض الحالات ، يرتبط تعدد الأشكال بالأمراض والاضطرابات الوراثية. على سبيل المثال ، فقر الدم المنجلي هو اضطراب وراثي وراثي يؤثر على خلايا الدم الحمراء بجعلها على شكل هلال.

بالإضافة إلى تأثيره على خلايا الدم الحمراء ، يؤثر الاضطراب على تدفق الدم والأعضاء الأخرى. هذا يعني أن لها تأثيرًا على سمات متعددة.

اعتقد مندل أن كل جين يحتوي على أليلين فقط. ومع ذلك ، يمكن أن يكون هناك العديد من الأليلات المختلفة للجين. يمكن أن تتحكم الأليلات المتعددة في جين واحد. مثال على ذلك هو لون المعطف في الأرانب. مثال آخر هو نظام فصيلة الدم ABO في البشر. لدى الناس ثلاثة أليلات للدم: A و B و O. A و B مهيمنان على O ، لذلك هم السائد.

الهيمنة الكاملة هي النمط الذي وصفه مندل. رأى أليلًا واحدًا سائدًا بينما الآخر كان متنحيًا. كان الأليل السائد مرئيًا لأنه تم التعبير عنه. شكل البذور في نباتات البازلاء هو مثال على الهيمنة الكاملة ؛ الأليلات المستديرة هي المهيمنة على التجاعيد.

ومع ذلك ، فإن علم الوراثة أكثر تعقيدًا ، ولا تحدث الهيمنة الكاملة دائمًا.

في سيادة غير تامة، أليل واحد ليس مهيمنًا تمامًا. Snapdragons هي مثال كلاسيكي على الهيمنة غير المكتملة. هذا يعني أن النمط الظاهري للنسل يبدو أنه يقع بين النمط الظاهري للوالدين. عندما يتكاثر أنف العجل الأبيض والأنف العجل الأحمر ، يمكن أن يكون لديهم أنف العجل الوردي. عندما تتخطى هذه التنانين الوردية ، تظهر النتائج باللون الأحمر والأبيض والوردي.

في السيادة، يتم التعبير عن كلا الأليلين بالتساوي. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون بعض الزهور مزيجًا من ألوان مختلفة. قد تنتج زهرة حمراء وزهرة بيضاء ذرية بمزيج من البتلات الحمراء والبيضاء. يتم التعبير عن كلا النمطين الظاهريين للوالدين ، لذلك فإن النسل له نمط ظاهري ثالث يجمع بينهما.

يمكن أن تكون بعض الصلبان قاتلة. أ أليل قاتل يمكن أن تقتل كائنًا حيًا. في القرن العشرين ، اكتشف لوسيان كوينوت أنه عندما عبر الفئران الصفراء مع الفئران البنية ، كان النسل بنيًا وأصفر.

ومع ذلك ، عندما عبر الفئران الصفراء ، كان لدى النسل نسبة 2: 1 بدلاً من نسبة 3: 1 التي وجدها مندل. كان هناك اثنان من الفئران الصفراء لفأر بني واحد.

اكتشف كوينوت أن اللون الأصفر هو اللون السائد ، لذلك كانت هذه الفئران متغايرة الزيجوت. ومع ذلك ، مات حوالي ربع الفئران التي تم تربيتها من عبور الزيجوت المتغايرة خلال المرحلة الجنينية. هذا هو السبب في أن النسبة كانت 2: 1 بدلاً من 3: 1.

يمكن أن تسبب الطفرات جينات قاتلة. على الرغم من أن بعض الكائنات الحية قد تموت في المراحل الجنينية ، فإن البعض الآخر قد يكون قادرًا على العيش لسنوات مع هذه الجينات. يمكن أن يكون لدى البشر أيضًا أليلات قاتلة ، وترتبط بها العديد من الاضطرابات الوراثية.

تعتمد كيفية ظهور الكائن الحي على كل من الوراثة والبيئة. على سبيل المثال ، بيلة الفينيل كيتون (PKU) هي واحدة من الاضطرابات الوراثية التي يمكن أن يرثها الناس. يمكن أن تسبب بيلة الفينيل كيتون إعاقات ذهنية ومشاكل أخرى لأن الجسم لا يستطيع معالجة الحمض الأميني فينيل ألانين.

إذا نظرت إلى الجينات فقط ، فستتوقع أن يعاني الشخص المصاب بيلة الفينيل كيتون دائمًا من إعاقة ذهنية. ومع ذلك ، وبفضل الاكتشاف المبكر عند الأطفال حديثي الولادة ، من الممكن أن يتعايش الأشخاص مع بيلة الفينيل كيتون عند اتباع نظام غذائي منخفض البروتين ولا يصابون أبدًا بمشكلات صحية خطيرة.

عندما تنظر إلى كل من العوامل البيئية والجينات ، فمن الممكن أن ترى كيف يمكن أن تؤثر حياة الشخص على التعبير الجيني.

الكوبية هي مثال آخر على تأثير بيئي على الجينات. قد يكون نباتان من نبات الهدرانج لهما نفس الجينات بألوان مختلفة بسبب درجة الحموضة في التربة. تخلق التربة الحمضية الكوبية الزرقاء ، في حين أن التربة القلوية تصنع منها الوردية. تؤثر مغذيات التربة والمعادن أيضًا على لون هذه النباتات. على سبيل المثال ، يجب أن تحتوي تربة الكوبية الزرقاء على ألومنيوم في التربة لتصبح هذا اللون.

على الرغم من أن دراسات جريجور مندل قد أوجدت الأساس لمزيد من الأبحاث ، إلا أن علم الوراثة الحديث قد فعل ذلك وسع نطاق اكتشافاته واكتشف أنماط وراثية جديدة ، مثل الهيمنة غير المكتملة و السيادة.

يعد فهم كيفية مسؤولية الجينات عن السمات الجسدية التي يمكنك رؤيتها جانبًا مهمًا من جوانب علم الأحياء. من الاضطرابات الوراثية إلى تربية النبات ، يمكن للوراثة أن تفسر العديد من الأسئلة التي يسألها الناس عن العالم من حولهم.