الميراث البيولوجي: النظرية والمفاهيم ، كيف ينتقل ، أمثلة - مادة الاحياء - 2026

و الإرث البيولوجي هو العملية التي ذرية خلية أو كائن تتلقى الهبات وراثية من الوالدين. تعد دراسة الجينات وكيفية انتقالها من جيل إلى آخر مجال دراسة علم الوراثة.

يمكن تعريف الوراثة على أنها تشابه بين الوالدين وأحفادهم ، ولكن هذا المصطلح يشمل أيضًا الاختلافات المتأصلة في التنوع الجيني الذي يحدث أثناء التكاثر.

بجعة وصغارها (صورة هانز بن على www.pixabay.com)

الميراث البيولوجي هو أحد أهم سمات الخلايا الحية ، وبالتالي للكائنات متعددة الخلايا ، حيث يعني القدرة على نقل الخصائص والخصائص التي تحددها الأجيال المتعاقبة ، بالتعاون مع آليات التكيف والانتقاء الطبيعي.

يرى العديد من المؤلفين أن الإنسان قد أصبح على دراية بالمفاهيم الأساسية للوراثة البيولوجية منذ آلاف السنين ، عندما بدأت عمليات تدجين النباتات والحيوانات ، واختيار الخصائص التي اعتبرها أكثر أهمية ، قام بعمل تهجينات من أجل الحصول على نسل يحتفظ بهذه الخصائص.

ومع ذلك ، فإن فهمنا الحالي للأسس الفيزيائية والجزيئية للوراثة حديث نسبيًا ، حيث لم يتم توضيحها حتى أوائل القرن العشرين ، عندما توصل المجتمع العلمي إلى نظرية الكروموسومات للوراثة.

على الرغم مما سبق ، فإن مبادئ توريث السمات أو الشخصيات قد تم تحليلها بعمق قبل بضع سنوات من قبل غريغوريو مندل ، الذي يُعتبر حاليًا "أبو الميراث".

من المهم أن نذكر أنه قبل وبعد صياغة نظرية الكروموسومات للوراثة ، كانت العديد من الاكتشافات الأخرى ذات أهمية فائقة لفهمنا الحديث لعلم الوراثة للكائنات الحية. يمكن أن تشمل هذه عزل وتوصيف الأحماض النووية ، واكتشاف ودراسة الكروموسومات ، من بين أمور أخرى.

نظرية الوراثة البيولوجية

جريجور مندل

اقترح الراهب النمساوي غريغوري مندل (1822-1884) الأسس الأساسية للميراث في عام 1856.

فهم مندل من تجاربه مع تقاطعات نبات البازلاء أن كلا من أوجه التشابه والاختلاف بين الوالدين وأحفادهم يمكن تفسيره من خلال النقل الميكانيكي لوحدات وراثية منفصلة ، أي للجينات.

بازلاء مندل وصفاتها (المصدر: Nefronus عبر ويكيميديا ​​كومنز)

وضع هذا الأسس لفهم علم الوراثة الحديث ، حيث كان معروفًا أن سبب وراثة السمات كان بسبب النقل الجسدي للجينات على الكروموسومات من خلال التكاثر (الجنسي أو اللاجنسي).

وفقًا للنتائج التي حصل عليها ، صاغ مندل "قوانين الميراث" السارية اليوم لبعض الشخصيات:

- قانون الفصل: يؤكد أن الجينات لها أشكال "بديلة" تعرف بالأليلات وأنها تؤثر بشكل مباشر على النمط الظاهري (الخصائص المرئية).

- قانون الميراث المستقل: يعني ضمناً أن وراثة صفة ما مستقلة عن سمة أخرى ، على الرغم من أن هذا لا ينطبق تمامًا على العديد من الخصائص.

أظهر توماس مورغان في عام 1908 ، أثناء دراسة علم الوراثة لذبابة الفاكهة ، Drosophila melanogaster ، أن وراثة الأنماط الظاهرية حدثت كما وصفها مندل سابقًا. علاوة على ذلك ، كان هو الذي أوضح أن وحدات الوراثة (الجينات) تنتقل عبر الكروموسومات.

وهكذا ، وبفضل مشاركة العديد من الباحثين الآخرين ، نعلم اليوم أن الميراث البيولوجي يحدث بفضل انتقال الوحدات الوراثية الموجودة في الكروموسومات ، إما في الصبغيات الجسدية أو الجنسية أو الصبغيات البلاستيدية (في حقيقيات النوى).

يعتمد تعبير أو ظهور نمط ظاهري معين على خصائص النمط الجيني (الهيمنة والتراجع).

مفاهيم أساسية

لفهم كيفية عمل آليات الوراثة البيولوجية ، من الضروري فهم بعض المفاهيم الأساسية.

على الرغم من أن جميع السمات الموروثة لا ترجع إلى تسلسل النيوكليوتيدات التي تشكل الحمض النووي لكل كائن حي ، عندما نشير إلى الميراث البيولوجي ، فإننا نتحدث عمومًا عن نقل المعلومات الموجودة في الجينات.

الجنرال

يتم تعريف الجين ، إذن ، على أنه الوحدة الفيزيائية الأساسية للوراثة وهو تسلسل DNA محدد يحتوي على جميع المعلومات اللازمة للتعبير عن سمة أو خاصية ما في كائن حي.

الأليلات

يمكن أن تحتوي الجينات على أكثر من شكل ، نتاج اختلافات صغيرة في التسلسل الذي يميزها ؛ تُعرف الأشكال البديلة لنفس الجين بالأليلات.

عادة ما يتم تعريف الأليلات وفقًا للخصائص المظهرية التي تمنحها ، ومن الشائع في مجموعة سكانية العثور على أليلات متعددة لنفس الجين.

الحمض النووي والجينات والكروموسومات (المصدر: Thomas Splettstoesser عبر Wikimedia Commons)

فالثدييات ، على سبيل المثال ، ترث أليلين من كل جين من والديه ، أحدهما من أمه والآخر من أبيه. يُطلق على أليل النمط الجيني الذي يُعبر عنه دائمًا في النمط الظاهري الأليل السائد ، بينما يُعرف الأليل الذي يظل "صامتًا" (الذي لم تُلاحظ خصائص نمطية منه) باسم الأليل المتنحي.

في بعض الحالات ، قد يحدث أن يتم التعبير عن كلا الأليلين ، مما يؤدي إلى ظهور النمط الظاهري الوسيط ، وهذا هو السبب في أن هذه تسمى الأليلات المشفرة معًا.

تماثل الزيجوت وتغاير الزيجوت

عندما يرث الفرد أليلين متطابقين من والديه ، سواء كانا مهيمنين أو متنحيين ، فإن هذا معروف ، من الناحية الجينية ، على أنه متماثل اللواقح لهذه الأليلات. من ناحية أخرى ، عندما يرث الفرد من والديه أليلين مختلفين ، أحدهما مهيمن والآخر متنحي ، فإن هذا يسمى متغاير الزيجوت لهذه الأليلات.

الكروموسومات

تم العثور على جينات الكائنات بدائية النواة وحقيقية النواة في الهياكل المعروفة باسم الكروموسومات. في بدائيات النوى ، الخلايا التي لا تحتوي على نواة ، يوجد عادة كروموسوم واحد فقط. يتكون من الحمض النووي المرتبط ببعض البروتينات ، وهو دائري الشكل وملفوف للغاية.

حقيقيات النوى ، الخلايا التي تحتوي على نواة ، تحتوي على كروموسوم واحد أو أكثر ، اعتمادًا على الأنواع ، وتتكون من مادة تسمى الكروماتين. يتكون كروماتين كل كروموسوم من جزيء DNA يرتبط ارتباطًا وثيقًا بأربعة أنواع من البروتينات تسمى الهستونات ، والتي تسهل ضغطها داخل النواة.

يوجد في حقيقيات النوى أكثر من نوع واحد من الكروموسوم. هناك نووي ، ميتوكوندريا ، وكلوروبلاستيدات (تقتصر على كائنات التمثيل الضوئي). الكروموسومات النووية جسمية وجنسية (تلك التي تحدد الجنس).

بلاوي

Ploidy هو العدد الكامل لـ "مجموعات" الكروموسوم التي تمتلكها الخلية. البشر ، على سبيل المثال ، مثل جميع الثدييات والعديد من الحيوانات ، لديهم مجموعتان من الكروموسومات ، واحدة من الأب والأخرى من الأم ، لذلك يقال أن خلاياهم ثنائية الصبغيات.

Haploids و polyploids

يُعرف هؤلاء الأفراد و / أو الخلايا التي تحتوي على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات باسم أحاديات الصبغيات ، في حين أن الكائنات الحية التي تحتوي على أكثر من مجموعتين من الكروموسومات هي ، مجتمعة ، متعددة الصبغيات (ثلاثية الصبغيات ، رباعي الصبغيات ، سداسيات الصبغيات وما إلى ذلك).

جاميتس

يحدث هذا في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا بفضل اندماج خليتين متخصصتين ، ينتجه شخصان مختلفان: "ذكر" و "أنثى". هذه الخلايا هي الأمشاج. تنتج الذكور الحيوانات المنوية (الحيوانات) أو الميكروسبورات (النباتات) وتنتج الإناث البويضات أو خلايا البويضات.

عادة ، يكون الحمل الكروموسومي للخلايا الجنسية (الأمشاج) أحادي الصيغة الصبغية ، أي يتم إنتاج هذه الخلايا من خلال الانقسام الخلوي الذي ينطوي على تقليل عدد الكروموسومات.

الطراز العرقى

في كائن حي ، يصف النمط الجيني مجموعة الجينات (مع أليلاتها) التي ترمز إلى سمة أو خاصية معينة والتي تتميز عن غيرها بوظيفة أو تسلسل معين. لذا فإن التركيب الوراثي يمثل الدستور الأليلي للفرد.

على الرغم من أنه يقال عمومًا أن النمط الجيني هو ما يؤدي إلى ظهور النمط الظاهري ، فمن المهم ملاحظة أن هناك العديد من العوامل البيئية والتخلقية التي يمكن أن تحدد مظهر النمط الظاهري.

النمط الظاهري

يعني النمط الظاهري حرفيا "النموذج المعروض". تعرّفها العديد من النصوص على أنها مجموعة الخصائص المرئية للكائن الحي والتي تنتج من التعبير عن جيناته (التركيب الوراثي) ومن تفاعله مع البيئة المحيطة به.

معظم الطرز المظهرية هي نتاج عمل متضافر لأكثر من جين واحد ويمكن لنفس الجين أن يشارك في تكوين أكثر من نمط ظاهري محدد.

كيف تنتقل الوراثة الجينية؟

يحدث انتقال الجينات من الآباء إلى أحفادهم في دورة الخلية من خلال الانقسام والانقسام الاختزالي.

في بدائيات النوى ، حيث يحدث التكاثر بشكل أساسي عن طريق الانشطار الثنائي أو الانشطار الثنائي ، يتم نقل الجينات من خلية واحدة إلى سلالتها عبر النسخة الدقيقة من كروموسومها ، والذي يتم إفرازه في الخلية البنت قبل حدوث الانقسام.

حقيقيات النوى متعددة الخلايا ، التي تتميز عمومًا بوجود نوعين من الخلايا (الجسدية والجنسية) ، لها آليتان للانتقال أو الميراث الجيني.

الخلايا الجسدية ، وكذلك الكائنات أحادية الخلية الأبسط ، عندما تنقسم فإنها تفعل ذلك عن طريق الانقسام ، مما يعني أنها تنسخ محتواها من الكروموسومات وتفرز النسخ تجاه الخلايا البنت. هذه النسخ دقيقة بشكل عام ، لذا فإن خصائص الخلايا الجديدة تعادل خصائص "الأسلاف".

تلعب الخلايا الجنسية دورًا أساسيًا في التكاثر الجنسي للكائنات متعددة الخلايا. يتم إنتاج هذه الخلايا ، المعروفة أيضًا باسم الأمشاج ، عن طريق الانقسام الاختزالي ، والذي يتضمن انقسامًا للخلايا مع تقليل مصاحب في الحمل الكروموسومي (وهي خلايا أحادية الصيغة الصبغية).

من خلال التكاثر الجنسي ، يقوم شخصان بتمرير جيناتهما من جيل إلى آخر عن طريق دمج الخلايا الأحادية الصبغية الخاصة بهم وتشكيل فرد ثنائي الصبغيات جديد يشترك في خصائص كلا الوالدين.

أمثلة على الميراث

تستند الأمثلة الكلاسيكية للوراثة البيولوجية المستخدمة في تعليم النصوص لشرح هذه العملية على كائنات "نموذجية" مختلفة.

ذبابة الفاكهة (D. melanogaster) على سبيل المثال ، أحد نماذج الدراسة للحيوانات التي استخدمها توماس مورغان ، غالبًا ما يكون لها عيون حمراء. ومع ذلك ، خلال تجاربه ، وجد مورغان ذكرًا أبيض العينين وعبرها مع أنثى ذات عيون حمراء.

ذبابة الفاكهة. ذبابة الفاكهة سوداء البطن. مأخوذة وتحرير من: سانجاي أشاريا

بالنظر إلى أن النمط الظاهري "للعيون الحمراء" هو السائد في هذا النوع ، فإن نتيجة الجيل الأول من هذا الصليب كانت مكونة من أفراد بعيون حمراء. أدت التهجينات اللاحقة بين أفراد الجيل الأول (F1) إلى ظهور جيل F2 ظهر فيه كلا النمطين الظاهريين.

نظرًا لأن العيون البيضاء ظهرت فقط في F2 في حوالي 50٪ من الذكور ، افترض مورغان أنها كانت "وراثة مرتبطة بالكروموسوم الجنسي".

المراجع

1. جاردنر ، جي إي ، سيمونز ، جي إي ، وسنوستاد ، دي بي (1991). مدير علم الوراثة. إصدار 8 '". جون وايلي وأولاده.
2. هندرسون ، م. (2009). 50 فكرة جينية تحتاج حقًا إلى معرفتها. كتب Quercus.
3. سولومون ، إي بي ، بيرج ، إل آر ، ومارتن ، دي دبليو (2011). علم الأحياء (التاسع إدن). بروكس / كول ، Cengage Learning: USA.
4. سوزوكي ، DT ، & غريفيث ، AJ (1976). مقدمة في التحليل الجيني. دبليو فريمان وشركاه.
5. واتسون ، دينار (2004). البيولوجيا الجزيئية للجين. التعليم بيرسون الهند