ساهمت العلوم بنهضة البشرية وتقدمها، فكل إنجازٍ جديد يضاف إلى القائمة كان أساسًا للكثير من الاكتشافات والاختراعات التي سهلت الحياة على الإنسان، ويُعتبر علم الوراثة واحدًا من تلك العلوم، فما هو هذا العلم؟ ومن هو العالم الذي اكتشف المبادئ الأساسية لعلم الوراثة؟ وما أهميته؟ تابع القراءة لمعرفة الإجابة عن كل ذلك.
علم الوراثة
علم الوراثة هو فرع من فروع علم الأحياء الذي يركز على دراسة الجينات والوراثة والتنوع الجيني في الكائنات الحية، وهو يشمل دراسة آلية انتقال السمات من الآباء إلى الأبناء من خلال انتقال الجينات، وكذلك كيفية التعبير عن الجينات وتنظيمها داخل خلايا الكائن الحي.
ويستكشف علم الوراثة الآليات الجزيئية الكامنة وراء الصفات، بما في ذلك بُنية ووظيفة الحمض النووي، وهي المادة الوراثية التي تحمل التعليمات الخاصة بتطور ونمو وعمل جميع الكائنات الحية، بالإضافة إلى ذلك، يلعب علم الوراثة دورًا أساسيًا في فهم أسباب الاضطرابات الوراثية ومنع حدوثها في بعض الحالات، وتطور الأنواع المختلفة، وتطوير التقنيات الحيوية مثل الهندسة الوراثية والعلاج الجيني.
نشرت أعمال مندل واستنتاجاته في كتاب يسمى بِـ "تجارب على تهجين النباتات" في عام 1866، ولكن الكتاب أخذ شهرة واهتمامًا كبيرًا بعد وفاته
العالم الذي اكتشف المبادئ الأساسية لعلم الوراثة
يعود الفضل في اكتشاف المبادئ الأساسية لعلم الوراثة إلى العالم والراهب النمساوي غريغور يوهان مندل، الذي تمكن من إجراء تجربة صغيرة في الدير الذي كان يعمل فيه، نتج عنها أبحاث واستنتاجات كثيرة شكلت الأساس لعلم الوراثة، وفيما يلي نتتبع حياته:
- ولد جريجور مندل في 20 يوليو 1822 وهو عالم نمساوي، ويُعتبر مؤسس علم الوراثة الحديث.
- درس غريغور مندل في جامعة فيينا، وانتقل إلى تعاليم الرهبنة الأوغسطينية في الأديرة والكنائس.
- أجرى مندل تجارب رائدة على نباتات البازلاء في منتصف القرن التاسع عشر في حديقة الدير الذي كان يخدم فيه.
- تمكن مندل من خلال تجاربه من صياغة المبادئ الأساسية لعلم الوراثة، والتي تعرف الآن باسم الوراثة المندلية تقديرًا لجهوده وأعماله.
- اقترح مندل قانونًا يدعى بقانون الفصل، الذي ينص على أن أزواج الأليلات (هو نسخة أو شكل بديل للجين أو موقع كروموسومي) تنفصل أثناء تكوين الأمشاج (الخلايا الجنسية أحادية الصيغة الصبغية التي تتوحد في عملية التكاثر الجنسي).
- كما اقترح مندل قانون التوزيع المستقل، الذي ينص على أن أزواج مختلفة من الأليلات تنتقل إلى النسل بشكل مستقل عن بعضها البعض أثناء عملية تكوين الأمشاج.
- نشرت أعمال مندل واستنتاجاته في كتاب يسمى بِـ "تجارب على تهجين النباتات" في عام 1866، ولكن الكتاب أخذ شهرة واهتمامًا كبيرًا بعد وفاته لا في حياته.
- أعيد اكتشاف أعمال مندل في مطلع القرن العشرين، مما أدى إلى تأسيس علم الوراثة الحديث، وذلك تزامنًا مع الاهتمام بالهندسة الجينية وتطور الأجهزة والأدوات المخبرية المستخدمة في إجراء البحوث.
- يُشار إلى مندل غالبًا باسم "رائد الوراثة الحديث" لعمله الرائد في وراثة السمات (الصفات).
- توفي مندل في 6 يناير 1884، في مدينة برنو -النمسا، وتضاعف الاعتراف بمساهماته في علم الوراثة بعد وفاته، بل ويُحتفل به الآن باعتباره أحد أكثر الشخصيات تأثيرًا في تاريخ العلوم.
المبادئ الأساسية لعلم الوراثة
فَتحت المبادئ الأساسية لعلم الوراثة المجال أمام العلماء للإبحار في علم الجينات، وإجراء الكثير من التجارب والأبحاث الهامة، وفيما يلي نتناول أبرز تلك المبادئ:
-
الجينات والأليلات
عُرف مفهوم الجينات والأليلات في المبادئ الأساسية لعلم الوراثة للمرة الأولى، فأما الجينات فهي وحدات الوراثة التي تحمل تعليمات لصفات محددة، بينما تُعرف الأليلات على أنها نسخ مختلفة من الجين التي يمكن أن تنتج اختلافات في السمات.
-
قانون الفصل الوراثي
ينص قانون الفصل على أنه أثناء تكوين الأمشاج (خلايا الحيوانات المنوية والبويضة)، ينفصل الأليلان لكل جين (منفصلان) عن بعضهما البعض، بحيث يحمل كل مشج أليلًا واحدًا فقط لكل جين.
-
قانون التوزيع المستقل
ينص قانون التوزيع المستقل على أن أليلات الجينات المختلفة تنتقل إلى النسل بشكل مستقل عن بعضها البعض أثناء تكوين الأمشاج، وينطبق هذا المبدأ فقط على الجينات الموجودة على الكروموسومات المختلفة أو الجينات المتباعدة على نفس الكروموسوم.
-
الجينات السائدة والمتنحية
بعض الأليلات هي السائدة في صفات الكائن الحي وهذا يعني أن آثارها يتم ملاحظتها عند وجودها في الأفراد المتغايرين (لديهم أليلان مختلفان)، بينما يتم التعبير عن الأليلات المتنحية فقط عند وجودها في أفراد متماثلين (لديهم أليلان متطابقان).
-
النمط الجيني والنمط الظاهري
يشير النمط الجيني إلى التركيب الجيني للكائن الحي، بما في ذلك الأليلات التي يحملها لصفات محددة، بينما يشير النمط الظاهري إلى الخصائص التي يمكن ملاحظتها للكائن الحي، والتي تنتج عن التفاعل بين النمط الجيني والبيئة.
-
السيادة غير التامة
في حالة السيادة غير الكاملة لا يكون أي من الأليلين هو السائد بشكل كامل، ويكون النمط الظاهري المتغاير هو مزيج من النمطين الظاهريين المتماثلين.
-
السيادة المشتركة
في حالة السيادة المشتركة يساهم كلا الأليلين بالظهور بشكل متساوٍ في النمط الظاهري في حالة متغاير الزيجوت (هي الخلية التي تنتج عن عملية الإخصاب)، مما يؤدي إلى التعبير عن كلتا الصفتين.
-
الأليلات المتعددة
تحتوي بعض الجينات على أكثر من أليلين في المجموعة، مما يؤدي إلى وجود أليلات متعددة لجين واحد.
أعيد اكتشاف أعمال مندل في مطلع القرن العشرين، مما أدى إلى تأسيس علم الوراثة الحديث
أهمية علم الوراثة
انعكست أهمية علم الوراثة على مختلف المجالات والقطاعات في الحياة، وفيما يلي نتناول ذلك بشيءٍ من الشرح والتفصيل:
- فهم الوراثة: يساعدنا علم الوراثة على فهم كيفية انتقال السمات من جيل إلى جيل، مما يوفر نظرة ثاقبة حول نقل المعلومات الوراثية والآليات الكامنة وراء الوراثة.
- الوقاية من الأمراض وعلاجها: يلعب علم الوراثة دورًا حاسمًا في تحديد الأساس الجيني للأمراض، مما يسمح بتطوير الاختبارات التشخيصية والطب الشخصي والعلاجات، فهو يساعد في التنبؤ بمدى قابلية الفرد للإصابة ببعض الأمراض وتصميم التدخلات للوقاية من الإصابة به.
- التطور البيولوجي: يوفر علم الوراثة الأساس لفهم عمليات التطور البيولوجي، بما في ذلك الانتقاء الطبيعي، والانحراف الوراثي، والتكاثر، فهو يساعدنا على تتبع التاريخ التطوري للأنواع المختلفة وفهم التغيرات الجينية التي تؤدي إلى التكيف والتنوع.
- تحسين المحاصيل وتربية الحيوانات: يتم تطبيق المبادئ الوراثية في الزراعة لتطوير أصناف المحاصيل والسلالات الحيوانية المحسنة ذات السمات المرغوبة مثل زيادة الإنتاج ومقاومة الأمراض وتحسين المحتوى الغذائي بجودةٍ أعلى، وهذا يساهم في تحقيق الأمن الغذائي والزراعة المستدامة.
- علم الطب الشرعي: يستخدم علم الوراثة في علم الطب الشرعي لتحليل أدلة الحمض النووي، وتحديد الأفراد المتهمين، وحل الجرائم، فقد أحدثت تقنيات تحديد الحمض النووي والبصمات الوراثية ثورة في التحقيقات الجنائية والعمليات القضائية.
- بيولوجيا الحفاظ على الحياة: يساعد علم الوراثة في الحفاظ على الأنواع المهددة بالانقراض من خلال تقييم التنوع الجيني والتركيبة السكانية والصحة الوراثية.
- التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية: يشكل علم الوراثة أساس التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية، مما يتيح معالجة المواد الوراثية لمختلف التطبيقات، ويشمل ذلك إنتاج الأدوية والمحاصيل المعدلة وراثيًا والعلاج الجيني لعلاج الاضطرابات الوراثية.
- فهم أصول الإنسان والتنوع: يوفر علم الوراثة نظرة ثاقبة لمعرفة أصول الإنسان، وتأثير الهجرات، والتاريخ السكاني، ومن خلال دراسة التنوع الجيني بين المجموعات البشرية، يستطيع العلماء إعادة بناء العلاقات التطورية وفهم العوامل التي تشكل التنوع البشري.
يُعتبر العالم النمساوي غريغور مندل العالم الذي اكتشف المبادئ الأساسية لعلم الوراثة، فقد قادت تجاربه على نبات البازيلاء إلى وضع العديد من القوانين الهامة في العلم الجيني والوراثة، مما ساهم في الاستفادة منها في تطبيقات عديدة كالوقاية من الأمراض، وتحسين المحاصيل الزراعية، وفهم التنوع، والتعرف على الاضطرابات الوراثية وغيرها.
