علم الوراثة للكائنات الحية

الميراث هو شيء ينتقل من جيل إلى آخر. في بعض السياقات ، هذا يعني أشياء مثل المنازل والمال. ومع ذلك ، في سياق علم الأحياء ، تسمى دراسة الجينات وكيفية توريثها علم الوراثة. يعود الفضل إلى جريجور مندل في كونه والد علم الوراثة الحديث. عمله مسؤول عن فهمنا لكيفية انتقال السمات الجسدية الملحوظة ، أو الأنماط الظاهرية ، من جيل إلى جيل. من المعروف أنه درس هذه السمات في نباتات البازلاء.

تسمى أجزاء المعلومات التي تتحكم في هذه الأنماط الظاهرية بالجينات. نظرا لوجود نسختين من كل جين ، تعرف باسم الأليلات ، يمكننا تمثيلها كحروف. هنا ، سنستخدم الحرف P. هذه هي الخطوة الأولى في تجربة مندل الشهيرة على تلوين زهرة البازلاء ، الممثلة هنا ، باستخدام أداة تسمى مربع بونيت. وجد مندل أنه عندما عبر الزهور الأرجوانية مع الزهور البيضاء ، كان لكل ذرية ، أو نباتات الجيل الأول ، أزهار أرجوانية. وذلك لأن اللون الأرجواني هو السائد ، كما هو موضح باستخدام الأحرف الكبيرة P. وحمل أليل واحد مهيمن يعني أنه سيتم التعبير عن النمط الظاهري. لكن من المثير للاهتمام ، أنه عندما تم عبور هذه الزهور الأرجوانية مرة أخرى ، كان 1/4 منها بيضاء. أين كانت الزهور البيضاء في الجيل الأول؟ كانت جميع الجيل الأول من النباتات ذات الأزهار الأرجوانية متغايرة الزيجوت ، مما يعني أن لديهم حرفا أرجوانيا واحدا كبيرا P وحرف صغير واحد ، أو أبيض ، P. عندما مرروا أليلاتهم في الجيل F2 ، كان هذا يعني أن 1/4 من النسل تلقى أليلين صغيرين P ، وبالتالي ، عبروا عن النمط الظاهري الأبيض. لم يكن لدى مندل أداة Punnett square لاستخدامها ، وكان عليه معرفة كل هذا من خلال تتبع آلاف النباتات ، ثم ملاحظة الأنماط في أعدادها.

من هذا الدليل ، وأكثر من ذلك بكثير ، نعلم الآن أن الجينات موجودة أيضا في نسختين في الكائنات الحية الأخرى أيضا ، مثل البشر والذباب. في متابعة عمل مندل ، وجد العديد من العلماء أنه لم تتبع جميع أنماط الميراث النموذج الأساسي البسيط الذي اقترحه مندل. على سبيل المثال ، في الهيموفيليا ، وهو اضطراب تخثر وراثي ، كانت الأمهات غير المصابات قادرات على نقل المرض إلى أطفالهن الذكور. يكمن السبب وراء ذلك في الكروموسومات ، التي درسها توماس هانت مورغان ، باستخدام ذباب الفاكهة الشهير ، ذبابة الفاكهة. بسبب مورغان وآخرين ، نعلم الآن أن الكروموسومات عبارة عن خيوط طويلة من الحمض النووي توجد عادة في أزواج. هنا ، يمكننا أن نرى أن ذبابة الفاكهة لديها أربعة منهم. تحتوي هذه الكروموسومات على جينات لسمات مختلفة ، تماما مثل كيفية احتواء كتاب الطبخ على الكثير من الوصفات المختلفة. في الوقت الحاضر ، باستخدام الفحص المجهري الحديث ، يمكننا في الواقع رؤية هذه الكروموسومات وحتى تنظيمها. يسمى ناتج هذه العملية النمط النووي. هنا ، يمكنك أن ترى إنسانا. في كل من البشر والذباب ، توجد جسيمات جسدية وكروموسومات جنسية. البشر ، مثل الذباب ، لديهم كروموسومات X و Y تتحكم في جنسهم. ومع ذلك ، فإن معظم الجينات الموجودة على هذه الكروموسومات تتحكم في الأشياء التي لا علاقة لها بالجنس. في الشكل النادر من الهيموفيليا الذي ذكرناه سابقا ، فإن السبب في حدوثه بشكل متكرر عند الذكور ، هو أن النمط الظاهري يتحكم فيه جين موجود على الكروموسوم X ، في قسم ليس له شريك في كروموسوم Y. إذا كان لدى الأنثى نسخة سيئة من الجين ، ورث طفلها الذكر هذه النسخة ، فسيكون مصابا بالاضطراب ، وليس لديه نسخة احتياطية من الكروموسوم X. نظرا لأن نسخة واحدة من الجين كافية للشخص للتجلط بشكل طبيعي ، يجب أن ترث الأنثى أليلين سيئين من الجين ، واحد من كل والد ، من أجل إظهار المرض. وهو ، في هذه الحالة ، غير ممكن ، لأن الأب غير متأثر. نتيجة لذلك ، يؤثر هذا النوع من الهيموفيليا على الذكور أكثر من الإناث.
في هذا المختبر ، سنلقي نظرة على الوراثة في ذبابة الفاكهة. يتم التحكم في لون العين في الذباب بواسطة سلسلة من الجينات ، بعضها يتحكم في أنواع الأصباغ التي يتم تصنيعها ، وجين مهم بشكل خاص ، يسمى ناقل ABC ، والذي يتحكم في نقل الأصباغ إلى حبيبات في العين. إذا تم كسر هذا الجين ، حتى لو كانت الذبابة تصنع صبغة ، فستكون هذه الصبغة غير مرئية ، وسيكون للذبابة عيون بيضاء. يتمثل التمرين المختبري في إعادة إنشاء واحدة من أشهر تجارب توماس هانت مورغان ، واستكشاف نمط الوراثة الجيني للجين الذي يشفر ناقل الصباغ. هل هو موروث مثل اللون الأرجواني لزهور البازلاء في مندل ، أم أنه مرتبط بالجنس ، مثل الهيموفيليا؟