الفصل الجيني: ماهيته ، خصائصه وأمثلة

تعتمد الكائنات الحية نوعين من الاستراتيجيات الحيوية الأساسية فيما يتعلق بمفهوم النسل: التكاثر اللاجنسي والجنسي.

في التكاثر اللاجنسي ، تؤدي خلية أو مجموعة من الخلايا من كائن أبوي إلى ظهور فرد وظيفي آخر ، مساوٍ وراثيًا لأبيها أو أمها. يتم تحقيق ذلك من خلال التقسيم الثنائي ، والتبرعم ، وتعدد الأجنة ، والتوالد العذري ، والعمليات المعقدة الأخرى.

من ناحية أخرى ، في التكاثر الجنسي ، يوجد أفراد من جنسين داخل نوع: ذكور وإناث. كلاهما ينتج الأمشاج بنصف المعلومات الجينية لبقية الخلايا (وهما أحاديان الصبغيات) ، وعندما يتم تجميعهما معًا ، ينتج عنهما زيجوت يستعيد عدد الكروموسومات الطبيعي (ثنائي الصبغيات). هذه العملية أغلى بكثير من السابقة ، لكن لها عدد من المزايا التي تفسر التطور في حد ذاتها.

في التكاثر اللاجنسي ، جميع المتحدرين متساوون مع الكائن الأبوي. من ناحية أخرى ، في الجنس لكل طفل تركيبة وراثية مختلفة ، حيث أن نصف كروموسوماته من الأمهات والنصف الآخر من الأب. بسبب التقاطع والتباديل الكروموسومي والعمليات الأخرى التي تحدث أثناء الانقسام الاختزالي ، لا يوجد ابن مثل أخيه (إلا إذا كانا توأمين). بعد ذلك ، نخبرك بما يجب أن تفعله به الفصل الجيني بكل هذه الشروط.

• مقالات لها صلة: "ترجمة الحمض النووي: ما هي وما هي مراحلها"

ما هو الفصل الجيني؟

إذا كنت مهتمًا بعلم الوراثة في مرحلة ما من حياتك ، فمن المؤكد أنها تبدو مألوفة لك جريجور مندل. هذا الراهب الأوغسطيني ، الكاثوليكي والطبيعي ، صيغ بفضل تجاربه مع البازلاء (بيسوم ساتيفوم) أكثر من قوانين مندل المعروفة ، المنشورة بين عامي 1865 و 1866. لسوء الحظ ، لم تبدأ هذه الوثائق في اكتساب مكانة بارزة في الثقافة العلمية حتى عام 1900 ، عندما توفي مندل بالفعل.

لهذه الجزئيه، يشير مصطلح "الفصل الجيني" إلى توزيع الجينات من الآباء إلى الأطفال أثناء الانقسام الاختزالي، وهذا هو سبب الجينوم الناتج عن النسل بعد اتحاد الوالدين المختلفين. لتجسيد آليات الفصل الجيني ، سيكون من المفيد للغاية مراجعة قوانين مندل الثلاثة بإيجاز ، ومن ثم فقد ذكرنا بشكل خاص شخصيته.

نظرًا لأننا سنغمر أنفسنا في عالم مندل ، يجب علينا وضع بعض الأسس. في المقام الأول ، تجدر الإشارة إلى أننا سنركز على الكائنات ثنائية الصبغيات ، أي الحيوانات والنباتات التي توجد في نواتها مجموعتان من الكروموسومات المتجانسة من كل نوع (2n). إذا كان لدى الإنسان 46 كروموسومًا داخل كل خلية ، فإن 23 من الأم و 23 من الأب.

داخل كل كروموسوم ، توجد سلسلة من تسلسلات الحمض النووي المرتبة التي تحتوي على المعلومات اللازمة لتركيب البروتينات أو الحمض النووي الريبي: الجينات. من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون لكل جين "أشكال" مختلفة تعتمد على تسلسل النوكليوتيدات ، والتي تسمى الأليلات. نظرًا لأن لدينا كروموسومين من كل نوع في نواة الخلية لدينا ، فإننا ندعي أن لدينا أيضًا أليلين لكل جين.

يمكن أن يكون أليل معين ، وفقًا لعلم الوراثة النموذجية مندل ، هو المسيطر (أ) أو متنحي (أ). الأليلات السائدة هي تلك التي يتم التعبير عنها بشكل مستقل عن شريكها (AA أو Aa) ، بينما تتطلب الأليلات المتنحية أن يكون كلا الأليلين متماثلين لنفس الجين (aa). بالنسبة لجين معين ، يمكن للفرد أن يكون سائدًا متماثل الزيجوت (AA) ، أو متنحي متماثل الزيجوت (aa) ، أو متغاير الزيجوت (Aa). في الحالة الأخيرة ، يتم التعبير عن السمة المهيمنة (أ) والأخرى مقنعة (أ).

مع وضع هذه الأفكار في الاعتبار ، لا يسعنا إلا توضيح ذلك النمط الجيني هو مجموعة المعلومات الجينية في شكل DNA يحملها كائن حي معين، في حين أن النمط الظاهري هو جزء من ذلك الجينوم الذي يتم التعبير عنه على المستوى المرئي.

في هذه المرحلة ، يجب التأكيد على ذلك النمط الظاهري هو نتاج البيئة والجينات، لذلك لا يشرح الجينوم دائمًا السمات الخارجية بشكل كامل. الآن دعونا نلقي نظرة على قوانين مندل.

النمط الظاهري: التركيب الجيني + البيئة

1. مبدأ التوحيد (الجيل الأول)

لنأخذ مثالًا خياليًا ينحرف قليلاً عن بذور البازلاء المندلية النموذجية. تخيل معنا ، للحظة ، أن نوعًا من الطيور لديه في جينومه الجين COL1 ، الذي يشفر تلوين الريش.

في المقابل ، يحتوي هذا الجين على نوعين مختلفين: COL1A و COL1a. الأليل الأول (A) هو المسيطر ويتجلى على مستوى النمط الظاهري مع صبغة حمراء ، بينما الثاني (أ) متنحي ويتجلى بلون أصفر.

وفقًا لمبدأ التوحيد ، إذا اجتمع والدان متماثلان (أحدهما يحتوي على أليلين AA والآخر أليلين aa) ، فسيكون جميع الأطفال متغاير الزيجوت (Aa) لهذا الجين دون استثناء. وهكذا ، سيكون أحد الوالدين أحمر (AA) ، والآخر سيكون أصفر (aa) وستكون جميع النسل حمراء أيضًا (Aa) ، نظرًا لأن السمة الحمراء متراكبة على اللون الأصفر.

• قد تكون مهتمًا بـ: "الكروموسومات: ما هي وخصائصها وكيف تعمل"

2. مبدأ الفصل (الجيل الثاني)

لنرى الآن ما سيحدث إذا تم إعادة إنتاج هذا الجيل الأحمر (Aa) فيما بينها. أولاً نطبق الصيغة ثم نوضح النتيجة:

أأ س أأ = ¼ أأ ، ¼ أأ ، ¼ أأ ، ¼ أأ

بناءً على هذه القيم ، إذا تقاطع اثنان من الزيجوت المتغايرة مع جين معين ، 1 من كل 4 جراء سوف يكون متماثل الزيجوت ، 2 من 4 سيكون متغاير الزيجوت و 1 من كل 4 سيكون متنحًا متماثل الزيجوت.

إذا عدنا إلى مثالنا ، فسنرى أن ثلاثة من كل أربعة أطفال من أصل أحمر يخرجون من أبوين أحمر اللون أيضًا (Aa و AA) ، لكن أحدهما يسترد النمط الظاهري الأصفر (aa) الذي كان مقنعًا في الجيل السابق.

وبالتالي ، يتم توزيع تواتر السمة الحمراء على السكان بنسبة 3: 1. مع هذا الاستدلال الإحصائي الأساسي ، يتضح ذلك يتم إفراز الأليلات الأبوية أثناء إنتاج الأمشاج عن طريق انقسام الخلايا الانتصافية.

3. مبدأ النقل المستقل (الجيل الثالث)

لنرى كيف يتم توزيع الأليلات إذا عبرنا أعضاء من الجيل الثالث بينهم ، سنحتاج إلى جدول بإجمالي 16 مسافة ، حيث يمكن إعادة إنتاج كل متغير (AA ، Aa ، Aa و aa) مع أي من الآخرين (4x4: 16).

لن نركز على هذه النتائج ، حيث اتضح لنا من المثال السابق أن السمة الحمراء السائدة هي التي ستسود في لون ريش طيورنا.

على أي حال ، نحن مهتمون بإنقاذ فكرة مبدأ النقل المستقل: الصفات المختلفة المشفرة بواسطة جينات مختلفة موروثة بشكل مستقلبعبارة أخرى ، لا يجب أن يؤثر نمط وراثة سمة "لون الريش" الذي أظهرناه في شخصية "حجم المنقار". هذا ينطبق فقط على الجينات الموجودة على كروموسومات مختلفة ، أو على مسافات كبيرة داخل نفس الكروموسوم.

حدود فرضيات الفصل الجيني

على الرغم من أن هذه القوانين أرست الأسس لما نعرفه الآن بالوراثة الجينية (وبالتالي علم الوراثة الجزيئية وجميع جوانب الانضباط) ، من الضروري إدراك أنها تقصر قليلاً بعد الحصول على بعض المعرفه.

على سبيل المثال، لا تأخذ هذه التطبيقات في الاعتبار تأثير البيئة على النمط الظاهري (المظهر الخارجي للعينة) والنمط الجيني (جينومها). إذا تلاشى ريش طيورنا بفعل أشعة الشمس (شيء بلا شيء فقط على سبيل المثال) ، من الممكن أن يتحول النمط الظاهري للطيور الحمراء إلى اللون البرتقالي ، وليس أحمر. على الرغم من كونها عينات ذات أليلات AA أو Aa لجين COL1 ، فإن البيئة تعدل المظهر الخارجي والمرئي.

من الممكن أيضًا أن يكون لون الريش مشفرًا بالتفاعل بين عدة جينات ، مثل COL1 و COL2 و COL3 و COL4. تخيل ، علاوة على ذلك ، أن أحدهم له سيطرة أكبر على البقية وأكثر حسما بالنسبة للنمط الظاهري النهائي. هنا يتم تشغيل 8 أليلات مختلفة وقضايا وراثية معقدة للغاية ولا يمكن تفسيرها فقط بقوانين مندل ، لذا فقد حان الوقت للدخول في مجالات علم الوراثة الكمية.

كتوضيح أخير ، نريد أن نوضح أن جميع الأمثلة المذكورة هنا وهمية ، حيث ليس لدينا معرفة ما إذا كان هناك بالفعل جين COL1 يشفر نغمة واحدة أو أخرى في نوع طائر في طبيعة. لدى الإنسان حوالي 25000 جين في جينومهلذا تخيل أنه يتعين عليك تأكيد أو إنكار وجود أنماط ظاهرية وأنماط وراثية في العديد من الأنواع البرية الأخرى التي لم يتم حتى تسلسلها.

ما نريد توضيحه هو أنه مع قوانين الفصل الجيني هذه التي أظهرناها لك من خلال الأمثلة ، يتم شرحها فصل الأليلات أثناء إنتاج الأمشاج عن طريق انقسام الخلايا الانتصافية في الأحداث الإنجابية. على الرغم من أن العديد من السمات لا تحكمها هذه الآليات ، إلا أنها دائمًا ما تكون نقطة انطلاق جيدة لبدء دراسة الجينات ، سواء على المستوى التعليمي أو المهني.