قانونا مندل في الوراثة

1. يتحكم تركيبنا الوراثي في مظهرنا وشخصيتنا وصحتنا، كما أن استعدادنا للإصابة بمرض معين يمكن أن يكون له أساس أيضاً في جيناتنا.
2. وقد أسهم كثير من العلماء في فك رموز الشيفرة الوراثية كالعالمين واطسون وكريك اللذين وضحا التركيب الجزيئي والشكل الثلاثي الأبعاد الخاص للحمض النووي منقوص الأكسجين DNA، أما العالم غريغور مندل فقد وضع أسس علم الوراثة.

غريغور مندل 1822-1884

ما أنماط التوارث؟ و كيف يتم توارث الصفات؟ هذه الأسئلة وغيرها سأتمكن من الإجابة عليها بعد دراسة هذا الفصل، وسأكون قادرا على:

1. التعرف إلى قوانين مندل في الوراثة.
2. تطبيق قوانين الاحتمالات في حل المسائل الوراثية.
3. حل مسائل وراثية باستخدام مربع بانيت وطريقة الخطوط المتفرعة.
4. بيان أهمية استخدام التلقيح التجريبي.

درس عالم الوراثة غريغور مندل توارث الصفات بين سلالات نبات البازيلاء من خلال عملية التهجين، وكان لمعرفته في الرياضيات الأثر الكبير في تفسير نتائج تجاربه.

استطاع مندل تفسير نتائج تجاربه من خلال قانونه الأول «انعزال الصفات» Law of Segregation الذي ينص على أن زوج العوامل المتقابلة (الأليلات Alleles) للصفة الوراثية الواحدة تنفصل عشوائياً عند تكوين الغاميتات أثناء عملية الانقسام المنصف.

قوانين الاحتمالات تشكل الأساس في حل المسائل الوراثية، فعلى سبيل المثال، عند تلقيح نبتتين من البازيلاء غير نقيتين لصفة الطول (Tt)، من المحتمل أن نصف عدد الغاميتات سوف يحتوي على الأليل (T) والنصف الآخر سيحتوي على الأليل (t).

نشاط (1): الاحتمال Probability

للتعرف على مفهوم الاحتمال (الصدفة) أقوم بالنشاط الآتي:

1. لنفرض أننا نريد أن نرمي قطعة نقد 10 مرات، أتنبأ بعدد مرات ظهور الصورة، وعدد مرات ظهور الكتابة. أسجل ذلك في الجدول المرفق.
2. آخذ قطعة النقود، وأقوم برميها 10 مرات، وأسجل النتائج (كم مرة ظهرت الصورة، وكم مرة ظهرت الكتابة؟).
3. أحسب نسبة ظهور الصورة إلى الكتابة، وأسجل النتائج.
4. أدون النتائج التي حصل عليها زملائي في الجدول، وأحسب نسبة ظهور الصورة إلى الكتابة لكل منها.
5. أقارن بين النتائج التي حصلت عليها فعلا وتلك المتوقعة من الخطوة 1.
6. أقارن بين النتائج التي حصلت عليها وتلك التي حصل عليها زملائي. أفسر سبب الاختلاف.

ألاحظ الشكل (1) الذي يمثل حادثة رمي قطعتي نقود معاً:

1. قانون الضرب Product Rule: ينص على أن «احتمال ظهور حدثين مستقلين أو أكثر معاً في نفس الوقت هو حاصل ضرب احتمالات ظهور كل منهما بمفرده».

   فاحتمال ظهور الصورة في القطعة الأولى لا يؤثر على احتمال ظهورها في القطعة الثانية، لذا فاحتمال ظهور الصورة عند رمي القطعتين معاً في نفس الوقت هو: 1/2 x 1/2 = 1/4.

2. قانون الجمع Sum Rule: ينص على أن «احتمال ظهور أحد الحدثين على وجه الحصر (إما أحدهما أو الآخر، ولكن لا يظهران معاً في الوقت نفسه) هو مجموع ظهور كل منهما على حدة».

   فاحتمال ظهور الصورة على قطعه والكتابة على القطعه الأخرى هو: 1/4 + 1/4 = 2/4.

3. مجموع جميع الاحتمالات الممكنة في فضاء عيني لأي تجربة يساوي (1).

بدأ مندل بإجراء تجاربه لدراسة توارث صفتين أو أكثر معاً، وهل يؤثر توارث صفة معينة على الصفة الأخرى؟

وقد توصل مندل إلى قانونه الثاني في الوراثة بعد هذه التحارب.

إن قانون التوزيع المستقل ينطبق أيضاً على توارث ثلاث صفات فأكثر، فكل صفة تورث مستقلة عن الصفات الأخرى، وإن استخدام مربع بانيت لحل هذه المسائل سيكون معقداً؛ لأننا سنحتاج في هذه الحالة إلى 64 مربع لأفراد الجيل الثاني؛ لذا توجد طرق أكثر سهولة في حل مثل هذه المسائل المعقدة، ومنها طريقة الخطوط المتفرعة Forked -lines.

وعند ترك أفراد الجيل الأول للتلقيح الذاتي ظهرت النسب للطرز الشكلية في أفراد الجيل الثاني باستخدام طريقة الخطوط المتفرعة كما هو موضح في الشكل (4).

مشروع: تصميم نموذج DNA يشبه نموذج واطسون وكريك باستخدام خامات البيئة.

السؤال الأول: أضع دائرة حول رمز الإجابة الصحيحة فيما يأتي:

1. لعائلة أربعة أطفال. ما احتمال أن يكون الأطفال ذكوراً؟

• أ. 1/2
• ب. 1/4
• جـ. 1/8
• د. 1/16

2. عند اجراء تلقيح كائن حي متنح لصفة معينة، مع آخر غير نقي لنفس الصفة، ما احتمالية أن يكون الطراز الشكلي لأحد الأبناء الناتجين من هذا التزاوج متنحياً؟

• أ. 0%
• ب. 25%
• جـ. 50%
• د. 75%

3. كم عدد أنواع الغاميتات التي ينتجها فرد بالتركيب الجيني AaBbCc؟

• أ. 2
• ب. 4
• جـ. 6
• د. 8

4. تم إجراء تلقيح بين فردين طرازهما الجيني AABbCc و AABbcc ، ما احتمال أن ينتجا فرداً ذا طراز جيني AAbbCc:

5. أنجبت عائلة ثلاث بنات، ما احتمال أن يكون المولود الرابع ذكراً ؟

• أ. 1/4
• ب. 1/8
• جـ. 1/2
• د. 1/16

6. صفة الطول في نبات معين سائدة على صفة القصر. إذا لقح نبات غير نقي مع نبات آخر طويل الساق نقي، ما احتمالية إنتاج نباتات قصيرة الساق؟

• أ. 1
• ب. 1/2
• جـ. 1/4
• د. 0

7. حصل تلقيح اختباري لنبتة بازيلاء طويلة أرجوانية الأزهار غير نقيّة التركيب (RrTt) أي طراز جيني من الآتية لا يظهر عند أفراد النسل ؟

• أ. RRtt
• ب. RrTt
• جـ. rrtt
• د. Rrtt

8. أي النسب الآتية لا تظهر في أفراد الجيل الأول في الصفات المندلية؟

• أ. 100%
• ب. 1:3
• جـ. 1:2
• د. 1:1

9. أي الطرز الجينية الآتية يجب أن تستخدم في التلقيح التجريبي؟

• أ. RR
• ب. rr
• جـ. Rr
• د. RrRr

السؤال الثاني: أكتب أنواع الغاميتات لكل من الطرز الجينية الآتية:

AaBb ، aaBbrr ، AaBbRr ، AaBBcc ، AaRRMm

السؤال الثالث: أعرف كلاً مما يأتي:

قانون التوزيع المستقل، التلقيح التجريبي

السؤال الرابع: ما احتمال تكّون كل من الطرز الجينية المحددة والناتجة من التزاوجات الآتية؟

• AABBCC × aabbcc → AaBbCc
• AABbCc × AaBbCc → AAbbCC
• AaBbCc × AaBbCc → AaBbCc
• AABbcc × aaBBCC → AaBbCc

السؤال الخامس: أعلل ما يأتي:

التلقيح التجريبي (الاختباري) مهم من الناحية الاقتصادية.

السؤال السادس: لون الأزهار في نبات الداتورا إما أرجواني أو أبيض، وتوجد قرون بأشواك أو ملساء، الجدول الآتي يوضح تزاوجات مختلفة بين نبات الداتورا، أجيب عن الأسئلة الآتية:

• أبين أي الصفات سائدة وأيها متنحية؟
• ما الطرز الجينية للآباء في كل تزاوج؟

الطرز الشكلية للنسل