الوراثة المندلية

الوراثة المندلية

يعد الراهب النمساوي جر يجور مندل أول من توصل إلى نتائج ذات أهمية في علم الوراثة ، وركز في تجاربه على دراسة صفات معينة لبنات البازلاء ، توصل بعدها إلى المبادئ الأساسية لتوارث الصفات ، وهذا شكل أساس علم الوراثة الحديث.

وكان اختياره لنبات البازلاء لدراسته موفقاً وذلك للأسباب التالية:-
1- سهولة زراعته وتلقيحه
2 - عمر الجيل قصير نسبياً لا يزيد عن ستة أشهر لأنه نبات حولي.
3 - زهرة البازلاء ثنائية الجنس ( خنثى ) فهي تحتوي على أعضاء التذكير والتأنيث معاً ، ويحدث فيها التلقيح الذاتي بصورة طبيعية وسهلة.
4 - وجود عدد كبير من الصفات المتضادة التي يمكن ملاحظتها بسهولة.

وقد نجح مندل في تجاربه نجاحاً باهراً . ويعود ذلك للأسباب التالية:-
1 - تتبع الصفات الفردية عبر الأجيال المتعاقبة.
2 - التأكد من النقاوة العرقية لصفات الآباء قبل إجراء التجربة.
3 - كان يدون نتائجه وملاحظاته أولاً بأول بأسلوب البحث العلمي.
4 - استخدام الرياضيات في تفسير النتائج.
5 - كان يستخدم عينات كثيرة في إجراء تجاربه للحصول على نتائج دقيقة.
6 - كان يركز دراسته على الصفة أو الصفات التي يدرسها مما يسر عليه تعليل النتائج.

خطوات تجارب مندل
بعد أن تأكد مندل من نقاء سلالة الآباء قام بما يلي:-
1 - زرع بذور نباتات بازيلاء مجعدة تحمل الصفة بصورة نقية ، وبذور نباتات بازيلاء ملساء البذور تحمل الصفة بصورة نقية أيضاً.
2 - عند تكوين الأزهار ، نقل حبوب اللقاح من تنك الأزهار مجعدة البذور ونقلها إلى مياسم الأزهار ملساء البذور ثم عكس العملية والهدف من ذلك ضمان التلقيح الخلطي وعدم السماع بالتلقيح الذاتي لأنه كان قد قطع جميع الأسدية.
3 - جمع البذور الناتجة وزرعها ، فلاحظ أن النباتات جميعها أنتجت بذوراً ملساء وأطلق مندل عليها الجيل الأول F1 .
4 - زرع مندل بذور الجيل الأول وعند تكوين الأزهار قام بتغطيتها لضمان عملية التلقيح الذاتي بذلك حصل على أفراد الجيل الثاني ( F2 ) ، فوجد أن الصفة التي لم تظهر في الجيل الأول ، وهي صفة البذور المجعدة قد ظهرت هنا بنسبة 25./. من الأفراد الناتجة ، بينما كانت نسبة النباتات التي أعطت بذوراً ملساء 75./. من النباتات الناتجة.

تفسير النتائج:-
1 - إن كل صفة وراثية تضبط من قبل عوامل ( جينات فيما بعد ) توجد في الجاميتات .
2 - أن كل صفة وراثية يتحكم فيها زوج من العوامل على الأقل ، أحدها مصدره الجاميت الذكري والآخر مصدره الجاميت الأنثوي.
3 - عند اتحاد الجاميتين معاً ، فان أحد العوامل يحجب ظهور العامل الثاني ، وقد أطلق عليه اسم العامل السائد . أما العامل الذي لم تظهر صفته في أفراد الجيل الأول فأطلق عليه اسم العامل المتنحي.
4 - عند تهجين أفراد الجيل الأول ، انفصلت العوامل ( الجينات ) في أثناء مراحل تكوين الجاميتات بعملية الانقسام المنصف ، لذا نتج نوعان من الجاميتات من كل أب ، أحدهما يحمل جيناً أملس البذور والثاني يحمل جيناً مجعدة البذور .
5 - عند اتحاد الجاميتات لتكوين أفراد الجيل الثاني كان هناك أربع احتمالات متوقعة وهي أملس مع أملس ، أملس مع أتجعد ، أتجعد مع أملس ، وأجعد مع أجعد.

لتسهيل عملية الدراسة ، استخدام مندل الرموز بدل الكلمات ، فكان يرمز للصفة الواحدة بحرفين لاتينيين وللجين الواحد ( العامل ، الجاميت ) بحرف واحد عن كل صفة . وأعطى العامل السائد الحرف الكبير والعامل المتنحى الحرف الصغير. والإشارة ( X ) تعني التهجين أو التزاوج ، وعلى هذا الأساس فان تجربته بالرموز كما يلي : -

جين البذور الملساء السائد S ، وجين البذور المجعدة المتنحيs .
أ - الطرز الشكلية للآباء = بذور ملساء X بذور مجعدة
الطرز الجينية للجاميتات = SS X ss
الطرز الجينية للجاميتات = S X s ( رمز واحد يكفي بسبب التماثل )
الطرز الجينية للنباتات الناتجة ( F1 ) Ss
الطرز الشكلية للنباتات الناتجة ( F1 ) وملساء البذور 100./.

ب - الطرز الشكلية للآباء = أملس X أملس
الطرز الجينية للآباء = Ss X Ss
الطرز الجينية للجاميتات = S, s X S, s
الطرز الجينية لأفراد F2 = SS, 2Ss , ss
الطرز الشكلية لأفراد F2 = 25./. بذور مجعدة بذور ملساء و 75./.

لقد فحص مندل نتائج تجاربه ومشاهداته في مجموعة من المبادئ والقوانين كما يلي :-
أ - مبدأ وحدة الصفات : تضبط الصفات الوراثية من قبل عوامل موجودة في الخلايا على شكل أزواج.
ب - مبدأ السيادة = إن أحد العوامل في زوج العوامل الوراثية يستر أو يحجب ظهور صفة العامل الثاني ، ويسمى العامل الأول العامل السائد ويأخذ الحرف الكبير ، والعامل الثاني الذي لا يشهر اثر مع وجود العامل السائد يسمى العامل المتنحى ويأخذ الحرف والصغير.
ج - قانون الغزال الصفات ( قانون مندل الأول ) = ينفصل زوج العوامل ( الجينات ) في أثناء تكوين الجاميتات في الانقسام المنصف الذي يحدث في الخلايا التناسلية عند كلا الأبوين.
د - قانون التوزيع الحر ( قانون مندل الثاني ) = أن كل زوج من الصفات المتضادة يكون مستقلاً في توارثه عن غيره من أزواج الصفات المتضادة الأخرى ( يدرس لاحقاً ).

وكذلك اعتمد مندل في دراسته على الاحتمالات ، والاحتمال هو توقع حدوث شيء مبني على معلومات سابقة ، وان مجموع جميع الاحتمالات للأحداث يساوي واحد صحيح . أما توقع حدوث حدث معين فانه يساوي 1/ جميع الاحتمالات ( يدرس لاحقاً ).

وتعتمد دراسة الوراثة بشكل عام على مبدأين في الاحتمالات هما :-
1 - المبدأ الأول= أن نتيجة أي محاولة لحدث معين لا تؤثر في نتائج المحاولات التي تليها.
2 - المبدأ الثاني = إن احتمال حدوث حدثين أو أكثر في الوقت نفسه هو ناتج ضرب احتمال حدوث كل منهما على انفراد.واستقلالية الحدث تعني أن حدوثه لا يؤثر في وقوع الأحداث الأخرى.وتسهيلاً لحصر الأفراد الناتجة من حيث الطرز الجينية والشكلية نستخدم عادة مربع التزاوج أو ما يعرف باسم مربع بانيت وهو كما يلي :



X جاميتات الأب الأول





جاميتات الأب الطرز الجينية الشكلية
الثاني للأبناء المتوقع إنجابهم


تجربة مندل الثانية
" دراسة صفتين وراثيتين متضادتين أو أكثر معاً . ً أجرى تلقيحا خلطياً بين نباتي بازيلاءالأول طويل الساق أرجواني الأزهار ( TTRR ) والثاني قصير الساق ابيض الأزهار ( ttrr ) . الطرزالشكلية للنباتين = طويل الساق ارجواني الأزهار× قصير الساق أبيض الأزهار
الطرز الجينية للنباتين = TTRR X ttrr
الطرز الجينية للجاميتات = TR X tr
الطرز الجينية للأفراد الناتجة ( F1 ) = TtRr ( 100./. طويلة الساق أرجوانية الأزهار.)
ب - تلقيح ذاتي لأفراد الجيل الأول.
الطرز الجينية للنباتين = TtRr X TrRr
الطرز الجينية للجاميتات = TR,Tr,tR,tr X TR,Tr,tR,tr
الطرز الجينية والشكلية لأفراد الجيل لأفراد الجيل الثاني، نستخدم مربع بانيت
X TR Tr TR Tr

TR طويل ارجواني
TTRR طويل ارجواني
TTRr طويل ارجواني
TtRR طويل ارجواني
TtRr

Tr طويل ارجواني
TTRr طويل ابيض
TTrr طويل ارجواني
TtRr طويل ابيض
Ttrr

tR طويل ارجواني
TtRR طويل ارجواني
TtRr قصير ارجواني
ttRR قصير ارجواني
TtRr

tr طويل ارجواني
TtRr طويل ابيض
Ttrr قصير ارجواني
ttRr قصير ابيض
ttrr




9 طويل الساق ارجواني الأزهار
3 طويل الساق أبيض الأزهار
3قصير الساق ارجواني الأزهار
1 قصير الساق أبيض الأزهار
* أثبتت هذه النتائج أن جيني كل صفة ينفصلان عن بعضهما البعض ويتوزعان على الجاميتات بشكل مستقل عن جينية الصفة : لأخرى ، ولا يؤثر أي زوج منهما في توزيع الزوج الآخر.

الاحتمالات في الوراثة
لقد استفاد مندل من معلوماته في الرياضيات كثيراً خاصة في مجالي الاحتمالات والإحصاء ، مما سهل عليه تفسير نتائجه ، وقد كانت هذه المعلومات مهمة جداً فيما بعد للعلماء الذين تابعوا نهجه وطورا علم الوراثة .
أمثلة توضيحية
1 - في قطعة نقد ذات وجه على الجهتين يكون احتمال ظهور الخلف عند رمي هذه القطعة صفراً.
2 - في قطعة نقد عادية يكون احتمال ظهور الخلف هو ½ ) عند رميها مرة واحدة
3 - إن احتمال مشاهدة الرقم (3) عند رمي حجرنرد مرة واحدة هو ( 1/6 ) .