ما هو علم الوراثة و تاريخه و أهميته ؟

علم الوراثة هو فرع من فروع علم الأحياء يدرس كيفية انتقال الخصائص والسمات الفيزيائية من جيل إلى آخر . لفهم هذا الميراث ، انظر إلى الجينات الموجودة في خلايا الجسم والتي لها رمز خاص يسمى DNA (حمض الديوكسي ريبونوكليك). يحدد هذا الرمز المظهر الجسدي وفرص الإصابة بأمراض معينة.

تعمل الجينات كوحدات تخزين معلومات وتحتوي على تعليمات حول كيفية عمل الخلايا لتكوين البروتينات . هذه البروتينات هي التي تؤدي إلى ظهور كل خصائص الفرد. الحمض النووي هو بروتين يتحكم في بنية ووظيفة كل خلية ولديه القدرة على إنشاء نسخ دقيقة من نفسه. الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) هو جزيء يؤدي وظيفة رسول معلومات الحمض النووي.

تاريخ علم الوراثة

علم الوراثة هو علم من القرن العشرين (سمي على اسم ويليام باتسون في عام 1906) بدأ بإعادة اكتشاف “قوانين مندل”. كانت بعض التطورات المفاهيمية في القرن التاسع عشر أساسية للفكر الجيني اللاحق ، على سبيل المثال:

• 1858. قدم الألماني رودولف فيرشو مبدأ استمرارية الحياة عن طريق انقسام الخلية وأسس الخلية كوحدة تكاثر .
• 1859. قدم البريطاني تشارلز داروين نظريته “أصل الأنواع” ، والتي أكد فيها أن الكائنات الحية الموجودة تأتي من كائنات كانت موجودة في الماضي والتي مرت بعملية سلالة تدريجية ، مع بعض التعديلات.
• 1865. التشيكي غريغور مندل ، الذي يعتبر اليوم مؤسس علم الوراثة ، وضع “قوانين مندل” التي تتألف من القواعد الأساسية الأولى لانتقال الأنماط عن طريق الميراث ، من الآباء إلى أطفالهم. في تلك الأوقات تم تجاهل عمله.
• 1900-1940. فترة “علم الوراثة الكلاسيكي”. ظهر علم الوراثة كعلم مستقل خاص به مع إعادة اكتشاف “قوانين مندل”.
• 1909. قدم الدنماركي ويلهام يوهانسن مصطلح “جين” للإشارة إلى العوامل الوراثية لأبحاث مندل .
• 1910. اكتشف توماس هانت مورغان ومجموعته في جامعة كولومبيا أساس الكروموسومات الموجودة في كل خلية.
• 1913. أوضح ألفريد ستورتيفانت أول خريطة جينية توضح موقع الجينات ، من بين ميزات مهمة أخرى.
• 1930. تم التأكيد على أن العوامل الوراثية (أو الجينات) هي الوحدة الأساسية للوراثة ، وظيفية وتركيبية ، وأنها موجودة في الكروموسومات.
• 1940-1969. تم التعرف على بروتين الحمض النووي باعتباره المادة الوراثية والحمض النووي الريبي كجزيء رسول للمعلومات الجينية. تم إحراز تقدم أيضًا في فهم بنية ووظائف الكروموسومات.
• 1970-1981. خلال هذه الفترة ، ظهرت تقنيات معالجة الحمض النووي الأولى وتم الحصول على أول فئران وذباب مصطنع من خلال الهندسة الوراثية بمزيج من الحمض النووي من كائنات أخرى.
• 1990. اكتشف ليب تشي تسوي وفرانسيس كولينز وجون ريوردان الجين المعيب الذي يكون ، عند تحوره ، مسؤولاً عن المرض الوراثي المسمى “التليف الكيسي”. أطلق جيمس واتسون وفرانسيس كريك ، مع متعاونين آخرين ، مشروع ” الجينوم البشري” واكتشفوا بنية الحلزون المزدوج لجزيء الحمض النووي.
• 1995-1996. خلال سنوات الثورة العلمية والاجتماعية ، تمكن إيان ويلموت وكيث كامبل من التقاط التسلسل الكامل للجينوم وحصلا على أول حيوان ثديي مستنسخ من الخلايا الثديية. كانت النعجة دوللي التي لم تولد من اتحاد خليتين (بويضة وحيوان منوي) ولكنها جاءت من خلية غدية ثديية لشاة أخرى لم تعد حية.
• 2001-2019. خلال هذه الفترة ، التي تعتبر “قرن الجينات” ، اكتمل مشروع الجينوم البشري بنجاح ووصل إلى 99٪ من تسلسل الجينوم. أدت هذه النتيجة إلى ظهور حقبة جديدة من الأبحاث الجينية التي قدمت مساهمات ذات صلة في علم الأحياء والصحة والمجتمع .

أهمية علم الوراثة

علم الوراثة هو علم يدرس انتقال الخصائص الوراثية للكائن الحي ، ويظهر مساره أنه علم للنمو الأسي. مساهماته في تطور الأنواع وتقديم حلول للمشاكل أو الأمراض الخلقية هي أكبر ميزة له ، على الرغم من حقيقة أن بعض التجارب تسير جنبًا إلى جنب مع الخلافات على المستوى الأخلاقي والفلسفي ، مثل استنساخ الحيوانات على سبيل المثال .

علم الوراثة البشرية

يفحص علم الوراثة البشرية الوراثة البيولوجية لدى البشر من خلال الخلايا ، وهي وحدات حية صغيرة تتكون من العضلات والجلد والدم والأعصاب والعظام والأعضاء وكل شيء آخر يتكون من كائن حي . ينشأ الإنسان من اتحاد خليتين ، البويضة والحيوان المنوي ، اللتين تشكلان خلية جديدة تسمى “الزيجوت” تنقسم بالتتابع حتى تكوين طفل بكل سماته وخصائصه.

يمتلك الإنسان حوالي 30000 جين تحتوي على التعليمات التي تحدد نمو وتطور وعمل الكائن الحي. تتوزع الجينات على 23 زوجًا من الكروموسومات (أو 46 كروموسومًا إجماليًا) داخل الخلايا. الكروموسومات هي هياكل تحتوي على DNA و RNA ، أي أنها تحتوي على سلسلة من المعلومات الكيميائية التي تحدد كيف سيكون شكل وعمل الكائن الحي.

التراث الجيني

الميراث الجيني هو انتقال الخصائص التشريحية أو الفسيولوجية أو غيرها من الخصائص للكائن الحي إلى نسله من خلال المعلومات الموجودة في نواة الخلايا . من أجل معرفة الميراث الجيني ، لا يكفي أصل أوجه التشابه بين أفراد نفس العائلة ، لكن من الضروري التفكير في الوبائيات الجينية (أمراض الأسلاف) والبيئة التي يتفاعل فيها الفرد. يتميز انتقال المادة الوراثية بالخصائص التالية:

• النمط الجيني . إنها مجموعة جميع المعلومات المنقولة التي تحتوي عليها الجينات.
• النمط الظاهري . هي أي خاصية مرئية يقدمها الفرد (جسدية أو سلوكية) يحددها التفاعل بين النمط الجيني والبيئة.
• الانقسام الاختزالي . إنه أحد أشكال الانقسام الخلوي النموذجية
  للخلايا التناسلية ، حيث يتم إنتاج اتحاد أو زيجوت من خليتين (بويضة وحيوان منوي).
• الانقسام . إن الانقسام الخلوي ينتج خليتين جديدتين بنفس عدد الكروموسومات ، أي نفس المعلومات الجينية على التوالي.
• طفرة . إنه الاختلاف الذي يحدث في النمط الجيني للفرد ويمكن أن يكون تلقائيًا أو محرضًا بواسطة عوامل مطفرة ، والتي تحدث في الحمض النووي.

أنواع الوراثة الجينية

هناك أنواع مختلفة من الوراثة الجينية التي تعتمد على وحدات منفصلة تسمى “الجينات”. لدى البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، زوج واحد من الأم وزوج من الأب. الكروموسومات هي هياكل تحتوي على جينات وحيث يمكن أن توجد أشكال مختلفة من نفس الجين ، والتي تسمى “الأليلات”.

على سبيل المثال ، في جين لون العين ، قد يرث الفرد أليلًا واحدًا من الأب يحدد أن العينين زرقاء ويرث واحدًا مختلفًا عن الأم يشير إلى أن العيون خضراء. لذلك ، فإن لون عين الفرد يعتمد على مزيج الأليلات من نفس الجين . من هذا المثال ، سيكون من الممكن فهم الأنواع المختلفة للوراثة الجينية التي تم تطويرها أدناه بشكل أفضل.

• الوراثة المهيمنة المتنحية. يحدث عندما يسيطر أحد الأليلات على الآخر وتكون سماته هي السائدة.
• الميراث المهيمن غير المكتمل. يحدث عندما لا يسيطر أي من الأليل على الآخر ، وبالتالي فإن السمة في النسل هي مزيج من كلا الأليلين.
• الوراثة متعددة الجينات. يحدث عندما يتم التحكم في خاصية فردية بواسطة زوجين أو أكثر من الجينات ويتم التعبير عنها على أنها اختلافات صغيرة. على سبيل المثال ، الارتفاع.
• الميراث المرتبط بالجنس. يحدث عندما توجد الأليلات في الكروموسومات الجنسية (تتوافق مع الزوج رقم 23) ، والتي يتم تمثيلها بعلامة “XY” عند الرجال و “XX” عند النساء. يمكن للذكور فقط نقل كروموسوم Y الخاص بهم إلى أبنائهم ، لذلك لا يتم توريث أي سمات مرتبطة بـ X من الأب. على العكس من ذلك ، يحدث ذلك مع الأم التي تنقل فقط الكروموسوم X الخاص بها إلى بناتها الإناث.

التباين الجيني

التباين الجيني هو تعديل جينات الأفراد من نفس النوع والتي تختلف باختلاف السكان الذين يعيشون فيها . على سبيل المثال ، يبلغ حجم النمور التي تعيش في البرازيل ضعف حجم تلك التي تعيش في المكسيك ، على الرغم من أنها تنتمي إلى نفس النوع. هناك نوعان من المصادر الرئيسية للتنوع الجيني:

• الطفرة . ينتج عن أي تغيير في تسلسل الحمض النووي ، سواء بسبب خطأ في تكرار الحمض النووي أو بسبب الإشعاع أو المواد الكيميائية في البيئة.
• مزيج الجينات. يتم إنشاؤه أثناء تكاثر الخلايا وهي الطريقة التي تحدث بها معظم الاختلافات الوراثية.

التلاعب الجيني

يركز التلاعب الجيني ، أو يُطلق عليه أيضًا “الهندسة الوراثية” ، على دراسة الحمض النووي بهدف تحقيق التلاعب به . وهو يتألف من سلسلة من الأساليب المختبرية التي تسمح بتعديل الخصائص الوراثية للكائن الحي من أجل عزل الجينات أو أجزاء الحمض النووي ، واستنساخها وإدخالها في جينومات أخرى حتى يمكن التعبير عنها. على سبيل المثال ، عندما يتم إدخال جينات جديدة في النباتات أو الحيوانات ، فإن الكائنات الحية الناتجة تسمى “المعدلة وراثيا”.