تحقيق مسبار
من الممكن أن يلاحظ الناس تأثير علم الوراثة على ملامحهم وصفاتهم وربما أمراضهم، فما تعريف علم الوراثة؟ وهل جريجور مندل هو مؤسس علم الوراثة؟
تجيب المقالة التالية على جميع هذه الأسئلة، وتُقدم معلومات حول علم الوراثة البشري والخلوي، وملخص علم الوراثة، وأخيرًا أهم تطبيقات الهندسة الوراثية.
تعريف علم الوراثة
علم الوراثة هو علم مختص في دراسة الجينات وكيفية انتقالها وراثيًا، وكيفية انتقال الصفات والسمات من الآباء للأبناء نتيجة التغيرات الواقعة في تسلسل الحمض النووي. ولأن علم الوراثة يعتمد على دراسة الجينات، فلا بد من تفسير وجودها في الجسم، إذ يُعتبر الجين جزءًا من الحمض النووي، ويوجد في جسم الإنسان ما يقارب 20 ألف جينًا بحسب ما قدره الباحثون. ويكون الحمض النووي في الجسم على هيئة سلم ملتوٍ ببراغي، ويُعرف باسم الحلزون المزدوج.
وعلاوة على ما ذُكر، هناك ما يعرف بعلم الجينوم، وهو أحد فروع علم الوراثة، يختص بدراسة كامل المادة الوراثية أو الجينية داخل الكائن الحي. ويتواجد الجينوم في نواة الخلايا البشرية والنباتية والحيوانية، ويكون الجينوم البشري نفسه عند كل الأشخاص إلى جانب اختلافات بسيطة.
هل جريجور مندل مؤسس علم الوراثة؟
صحيح، يعتبر جريجور مندل مؤسس علم الوراثة، وفي عام 1856 بدأ مندل في التحقيق في أنماط الوراثة، وبدأ بحثه من خلال استخدام الفئران، ومن ثم لجأ لنحل العسل والنباتات، حتى وجد نبات البازلاء نموذجًا جيدًا للعمل عليه. ولقد اعتمد مندل على نبات البازلاء في ذلك الوقت كنبات تجريبي، وكان مُساهِمًا في دعم علم الوراثة لأسباب مختلفة أهمها:
- حاجة نبات البازلاء إلى رعاية قليلة، وقدرته على النمو بشكل سريع.
- لدى نبات البازلاء أجزاء تناسلية من الذكور والإناث، وهذا ما يُمكِّنهم من إجراء عملية التلقيح المتبادل أو ما يعرف بالتلقيح الذاتي.
- قدرة نبات البازلاء على إظهار واحد من نوعين من الخصائص.
وكان مندل يدرس وراثة السمات السبع المختلفة الموجودة في البازلاء، منها الطول ولون الزهرة ولون البذور وشكلها. وكان يركز خلال تجاربه على سمة واحدة في كل تجربة، ويُدوِّن الملاحظات والبيانات حول الاختلافات، إذ كانت تجارب أحادية الهجين، واكتشف أن هناك اختلافات تظهر بشكل أوضح من اختلافات أخرى.
وخلال تربيته نباتات البازلاء الأصيلة بأشكالها المختلفة، لاحظ اختفاء أحد الاختلافات في الجيل الثاني من النبات، وعندما تركه للتلقيح الذاتي، أظهر الجيل التالي اختلافات بنسبة 3 إلى 1، ومن ثم تم وصف الجيل الذي تبيّن بأنه مفقود بالمتنحي، أما الآخر بالسائد كونه يبدو خافيًا للسمة الأخرى.
مؤسس علم الوراثة
مؤسِّس علم الوراثة هو العالم جريجور مندل (1822- 1884) والمُلَقَّب بأب علم الوراثة، ولقد اشتُهِر بعمله في زراعة نبات البازيلاء، وجمع البيانات المتعلقة بالجينات السائدة والمتنحية، التي أصبحت أساسًا لعلم الوراثة الحديث.
علم الوراثة البشري
علم الوراثة البشري هو أحد الفروع الهامة في علم الوراثة، يهتم بالبشر بشكل خاص في دائرةٍ من الفضول للتعرف على ماهيتهم وأصولهم، وله دور كبير في تشخيص وعلاج الأمراض المتعلقة بوجود مُكوِّن وراثي.
ويُعتبر علم الوراثة البشري علمًا تطبيقيًا، ويتم فيه دراسة الاختلافات الجينية عند البشر، والذي يُستدل من خلاله على الجينات المُساهِمة في إصابة البشر بالأمراض وتطورها كالسرطان وأمراض القلب والسكري.
ولأن علم الوراثة البشري مهتم بالكشف عن طبيعة تطور الأمراض عند البشر، فهو قادر على تقديم يد العون من خلال تخفيف معاناة البشر من بعض الأمراض والبحث عن طرق علاجها طبيًا، وهذا ما تعمل عليه الكثير من البحوث والدراسات في هذا المجال في الوقت الحالي.
علم الوراثة الخلوي
في خَضِمِّ الحديث عن علم الوراثة وعلم الوراثة البشري، هناك قسم هام يدرس الكروموسومات في الجسم يسمى علم الوراثة الخلوي.
يُخزَّن الحمض النووي الخاص في الجسم وجميع الجينات فيما يعرف بالكروموسومات، وهي هياكل تقوم فيها البروتينات بلف الحمض النووي جيدًا بالشكل الذي يجعلها تتناسب مع النواة. ويمتلك البشر في الحالات العادية 23 زوجًا من الكروموسومات في خلاياهم، وهذا ما اكتشفه جو هين تجيو وألبرت ليفان عام 1956، وفي كل زوج يحتوي كلا الكروموسومان على نفس الجينات، ولكن قد يكون هناك نُسخ مختلفة من الجينات لأن الإنسان يرِث كروموسومًا واحدًا من كل زوج، أحدهما من الأم والآخر من الأب.
وفي عملية التناسل، أي عند التقاء الحيوان المنوي بالبويضة، تتلقى الخلايا التناسلية كروموسومًا واحدًا من كل زوج من مجموعة الكروموسومات الـ23، لتصبح البويضة المُخَصَّبة محتوية على 23 كروموسوما للبدء بالنمو الطبيعي المطلوب. ولقد أثبتت الدراسات أن انحراف الكروموسومات عند البشر أحد أسباب وفاة الأجِنَّة وبعض الأمراض التي يتبعها إعاقات ذهنية.
علم الوراثة وعلاقته بالصحة والمرض
لا شك بوجود علاقة بين الجينات واحتمالية تأثيرها على الصحة والإصابة ببعض الأمراض، فالتغير في الجينات من الممكن أن يمنع جين معين من العمل بالشكل الصحيح، ومثال على ذلك تأثير الاختلاف في الحمض النووي الذي قد ينتج عنه بروتينات غير قادرة على أداء وظيفتها بالشكل الطبيعي.
ويدرس علم الوراثة قدرة الاختلافات الجينية على التأثير في كيفية استجابة بعض الأشخاص للأدوية واحتمالية إصابتهم بأمراض معينة. غير أن للجينات القدرة على الانتقال من الآباء للأبناء، فهي بالتالي قادرة على نقل بعض الأمراض، وهذا ما يوضح وجود مرض معين تعاني منه عائلة بعينها.
ملخص علم الوراثة
في تلخيص بسيط لعلم الوراثة، يمكن القول أنه علم يدرس الوراثة عامَّةً والجينات خاصَّة، وتم البدء به على يد العالم جريجور مندل في القرن التاسع عشر. أما عن فيلهلم يوهانسن، فلقد صاغ كلمة جين عام 1909، وفي العام نفسه استدل توماس هانت مورغان على أن الجينات توجد في الكروموسومات، وأن الكروموسومات المجاورة والموجودة على نفس الكروموسوم تكون في مجموعات ارتباط، وبالتالي تؤثر الجينات على عمل الخلية الجزيئي.
وفي الأربعينيات، أصبح علم الوراثة الجزيئي أكثر جدية على يد أوزوالد أفيري، عندما أظهر أن الحمض النووي هو الذي يحمل المعلومات الجينية. ومن ثم تم استنتاج التركيب الجزيئي للحمض النووي على يد جيمس واتسون وفرانسيس كريك وموريس ويلكينز.
وأدت مجمل هذه التطورات في علم الوراثة إلى وجود القدرة على فك الشيفرة الجينية لجزيء الحمض النووي، والتي تطورت حتى أصبح هناك ما يعرف بالهندسة الوراثية.
تطبيقات الهندسة الوراثية
لقد أصبحت الهندسة الوراثية تُطبَّق في مجالات متعددة أهمها الطب والصناعة والزراعة، والتي يتم استخدامها على الكائنات الحية بشتى أشكالها، سواء الحيوانات أو النباتات أو الكائنات الدقيقة. وفيما يلي مجموعة لأهم تطبيقات الهندسة الوراثية:
- تطرَّق الطب لاستخدام الهندسة الوراثية في إنتاج الأنسولين وهرمونات النمو البشرية، وعقار (follistim) المخصص في علاج العقم، والألبومين البشري، والأجسام المضادة أحادية النسيلة، والعوامل المضادة للهيموفيليا وغيرها من العقارات الطبية الهامة.
- تُطبَّق الهندسة الوراثية في مجال الزراعة، إذ يتم تعديل بعض المحاصيل وراثيًا في سبيل تحسين الإنتاج.
- يعمَد الباحثون لعلم الوراثة والهندسة الوراثية لاكتشاف وظائف جينية معينة في الكائنات الحية.
- في المجال الصناعي، يقوم الخبراء بتحويل الكائنات الحية الدقيقة كالبكتيريا أو الخميرة لبروتين مفيد من خلال ترميز جيني. وعن طريق تنمية الكائن الحي المُحوَّل في المفاعلات الحيوية. يمكن إنتاج كميات كبيرة من البروتين والحصول عليه بعد تنقيته.
اقرأ/ي أيضًا:
هل فوائد الولادة بالماء مُثبتة علميًا؟
