نظره عامه

في خمسينيات وستينيات القرن التاسع عشر ، حقق جريجور مندل في الميراث عن طريق إجراء تزاوجات أحادية الهجين في نباتات البازلاء. لقد زوج اثنين من النباتات التي كانت حقيقية التكاثر بصفات مختلفة. بناءً على ملاحظاته ، اقترح مندل أن الكائنات الحية ترث نسختين من كل سمة ، واحدة من كل والد ، وأن السمات المهيمنة يمكن أن تخفي السمات المتنحية. شكلت هذه النتائج أساس مبدأين أساسيين في علم الوراثة: مبدأ التوحيد وقانون الفصل العنصري.

يكشف التزاوج أحادي الهجين عن الصفات السائدة والمتنحية

على مدى ثماني سنوات امتدت في خمسينيات وستينيات القرن التاسع عشر ، أجرى راهب نمساوي يُدعى جريجور مندل تجارب تربية أساسية مع نباتات البازلاء. أظهرت هذه التجارب المبادئ الأساسية للوراثة ، مما أكسبه لقب ”أبو علم الوراثة الحديث“. ركزت تجارب مندل على سبع خصائص لنبات البازلاء ، كل منها يظهر كواحد من سمتين يتم تحديدهما بواسطة موضع جين واحد.

لاحظ مندل أنه عندما تتكاثر بعض نباتات البازلاء عن طريق الإخصاب الذاتي ، فإن ذريتها تظهر دائماً نفس الصفة. بعبارة أخرى ، كانوا أصحاء. على سبيل المثال ، أنتجت بعض النباتات ذات القرون الصفراء ذرية ذات قرون صفراء فقط. عند تهجينها مع نباتات أخرى تتكاثر بشكل صحيح مع القرون الصفراء ، فإن هذه النباتات أنتجت أيضاً ذرية ذات قرون صفراء فقط. وبالمثل ، لاحظ مندل نباتات البازلاء حقيقة التكاثر التي أنتجت فقط ذرية مع القرون الخضراء.

في ذلك الوقت ، كان يُعتقد أن السمات الموروثة هي مزيج من السمات الأبوية. وبدلاً من ذلك ، لاحظ مندل أنماطاً ظاهرية منفصلة ، مثل القرون الخضراء والصفراء. اقترح أنه بدلاً من اختلاط السمات في النسل ، فإن العوامل المنفصلة (المعروفة الآن باسم الجينات) موروثة من الوالدين وتبقى منفصلة في النسل. في الحالات التي تتخطى فيها السمة جيلاً ، اقترح مندل أن السمة المرئية تخفي فقط وجود السمة الموروثة الأخرى. بمعنى آخر ، الميراث عبارة عن جسيمات ، والصفات السائدة تخفي سمات متنحية. لتحديد السمة السائدة ، أجرى مندل تزاوجات أحادية الهجين. يجمع التزاوج أحادي الهجين بين كائنين حقيقيي التكاثر يختلفان في سمة واحدة. جميع نسل هذه التزاوجات أحادية الهجين ، أو متغايرة الزيجوت ، وتعرض الصفة السائدة.

على سبيل المثال ، زوج مندل نباتات البازلاء التي تربت بشكل حقيقي مع القرون الصفراء مع تلك التي تمت تربيتها بشكل حقيقي مع القرون الخضراء لتحديد لون القرون السائد. أنتج هذا الجيل الأبوي(P₀) ذرية ، اول جيل بنوي F₁ ، والتي كانت جميعها أحادية الهجين مع قرون خضراء. أدت ملاحظة هذه النتائج بشكل متكرر إلى أن القرون الخضراء هي السمة المهيمنة وأظهرت مبدأ مندل للتوحيد: متغايري الزيجوت لخاصية جين واحد تعرض نفس النمط الظاهري.

يتم توزيع الأليلات الأبوية بشكل عشوائي على الجاميطات

ثم قام مندل بإحداث الإخصاب الذاتي في نباتات F₁ ، مما أدى إلى إنتاج جيل F₂ .F₂ حيث نباتات البازلاء ذات القرون الخضراء تفوق عدد نباتات البازلاء الصفراء بنسبة ٣:١. لاحظ مندل مراراً وتكراراً هذا النمط الوراثي ٣: ١ لكل من خصائص نبات البازلاء السبعة.

يشرح قانون مندل للفصل العنصري هذه النسبة المتكررة. ينص قانون الفصل على أن الكائن الحي يوزع إحدى نسختين من الجينات على كل مشيج (بويضة أو خلية منوية). الأهم من ذلك ، أن هذا التوزيع عشوائي ، مثل الزيجوت المتغاير(Gg) من المرجح بشكل متساوٍ أن ينتج الأمشاج مع أليلة (G) السائدة و أليلة (g) المتنحية.

إذا قام الزيجوت المتغاير بالتخصيب الذاتي (Gg x Gg) ، يمكن للأليلات الأبوية أن تتحد بأربع طرق ممكنة: G الأبوي مع G من الأم (GG) ؛ G الأبوي مع g من الأم (Gg) ؛ g الأبوي مع G من الأم (Gg) ؛ g الأبوي مع g من الأم (gg). و تنتج ثلاث نتائج قروناً خضراء (الأنماط الجينية GG و Gg) و تنتج واحدة ذات قرون صفراء (النمط الجيني gg) ، بنسبة ٣:١. وبالتالي ، إذا كانت جميع النتائج متساوية في الاحتمال ، فإن الزيجوت المتغاير المخصب ذاتياً سينتج ثلاثة نسل بقرون خضراء لكل واحد به قرون صفراء. هذا قريب بشكل ملحوظ من النسبة المظهرية التي لاحظها مندل ، مما يؤكد قانونه المقترح للفصل العنصري.

الصفات السائدة ليست شائعة دائما

على عكس القرون الخضراء ، البازلاء الخضراء متنحية ، بينما البازلاء الصفراء هي السائدة. لماذا إذن البازلاء التي نواجهها بانتظام خضراء؟ باختصار ، يفضل الناس البازلاء الخضراء على الصفراء. كما توضح تجارب مندل ، فإن متماثلة الزيجوت تنتج ذرية لها نفس الصفة ، أو النمط الظاهري ، عندما يتم تخصيبها ذاتياً أو تهجينها مع متجانسات أخرى. إذا استمر المزارعون في استبعاد البازلاء الصفراء من محاصيلهم المهجنة ، فسوف يستمرون في إنتاج البازلاء الخضراء فقط. يوضح هذا المثال نقطة مهمة أخرى: السمات المهيمنة ليست بالضرورة السمات الأكثر شيوعاً. الصفات المسيطرة الضارة ، على سبيل المثال ، يمكن اختيارها ضدها.