ژنتيك چيست؟

ظاهراً بيشتر مردم با مفهوم ژنتيك آشنايي دارند. مثلاً خيلي راحت مي گوييم كه بيماري فلان در خانواده بهمان، ژنتيكي است. پژوهش هاي زيادي هم انجام شده كه نشان مي دهد بيشتر افراد ژنتيك را از دريچه وراثت مي شناسند. به همان اندازه كه مردم از ژنتيك در قالب وراثت صفات از والدين به فرزندان اطلاع دارند، از ژنتيك در سطح مولكولي بي اطلاعند. در پژوهشي كه در ايالات متحده انجام شد 74 درصد پرسش شوندگان مادر و دختر را به انواع خويشاوند درجه اول تشخيص دادند ولي تنها 26 درصد عبارت «ژنوم حاوي توالي كامل DNA يك گونه است» را درست تشخيص دادند! آگاهي نداشتن از چنين مفاهيمي در گذشته شايد چندان مشكلي ايجاد نمي كرد اما امروزه ضروري است كه مردم اطلاعاتي در اين زمينه داشته باشند. با شكل گيري پزشكي فردي در آينده نزديك، اگر پزشك تان از شما بپرسيد كه ژنوم چيست، مطمئناً پاسخ با پلك زدن هاي پياپي كمك چنداني نخواهد كرد!

در موراويا چه مي گذشت؟
 

شايد كساني كه در مردود كرد گرگور مندل در امتحان ورودي دبيري براي سه سال پياپي دست داشتند، شايسته ستايش باشند. شايد مندل بدون رد شدن در آن امتحانات كذابي هرگونه به سرش نمي زد كه هشت سال را در حياط صومعه سنت توماس در موراويا (جايي در جهوري چك كنوني) خودش را با سرو كله زدن با سويه هاي مختلف نخود سرگرم كند. اما نتيجه اين هشت سال در نهايت خيلي ها را بهت زده كرد. اولين بار ارسطو (384-322 قبل از ميلاد) از انتقال صفات ارثي توسط خون حرف زده بود. از نظر او خون پدر و مادر با هم تركيب مي شد و به خون فرزند تبديل مي شد كه صفاتي از پدر و مادر در آن هست. از زمان ارسطو تا مندل، اين عقيده تغيير چنداني نكرد. حتي امروزه هم مردم از خون به عنوان عاملي تعيين كننده در وراثت حرف مي زنند. پس جاي تعجبي ندارد كه چرا يكي از بزرگ ترين گياه شناسان اروپا (كارل ويلهلم فون نيگلي) وقتي نتايج مندل را دريافت کرد آن را فراموش کرد. مندل نتايج كارش را در دو سخنراني در 1865 در انجمن علوم طبيعي برون ارائه كرد. در سال بعد هم نتايج خود را در Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brunn (مجله همان انجمن) منتشر كرد. نه آن سخنراني ها و نه آن مقاله توجه كسي را جلب نكرد. مندل هم ديگر قيد اين كارها را زد، به كارهاي مربوط به صومعه اش پرداخت و تا 26 سال پس از مرگش در سال 1884 هم هيچ كس به اميت كارش پي نبرد.

جعبه سياه داروين
 

فرضيه ارسطو مشكل ديگري نيز داشت: تركيب شدن خون ها با هم، مثل تركيب كردن دو رنگ با هم، به حالتي حد واسط مي انجامد. با تركيب كردن رنگ سياه و سفيد رنگ طوسي حاصل مي شود. براي كسي كه مي خواست عظمت حيات را در قالب مكانيسمي ساده- يعني انتخاب طبيعي- توضيح دهد، چنين توضيحي مهلك بود. انتخاب طبيعي وابسته به وجود تنوع در ميان جانوران مختلف است اما اگر فرزندان حد واسط صفات والدين خود را داشته باشند آنگاه تنوع كاهش مي يابد و در اين صورت در نهايت تنوعي وجود نخواهد داشت كه انتخاب طبيعي آن را انتخاب كند. داروين براي پاسخ به اين پرسش به جايي نرسيد. شايعه اي وجود دارد كه نسخه اي از مجله اي كه كار مندل در آن منتشر شده بود پس از مرگ داروين در دفتر كار او پيدا شد كه در آن صفحات مربوط به مقاله مندل همچنان به هم چسبيده بود. سرچشمه اين شايعه نادرست شايد اين حقيقت باشد كه صفحات مربوط به كارهاي مندل در كتاب Die Pflanzenـ mischlinge نوشته دابليو.اُ. فو كه كه در كتابخانه داروين وجود داشت حقيقتاً هرگز باز نشده بود. البته با توجه به توصيف سطحي فو كه از كار مندل بعيد به نظر مي رسد كه خواندن اين مطلب كمكي به داروين مي كرد. اما اگر داروين مقاله مندل را خوانده بود شايد تاريخ زيست شناسي به گونه اي ديگررقم مي خورد. البته خود داروين تا حد زيادي به كشف قوانين مندل نزديك شده بود.

كاشفين از راه مي رسند
 

در سال 1900 گياه شناس و ژنتيك دان هلندي هوگو دو وري، كارال اريك كارنز آلماني وگياه شناس اتريشي اريك چرماك فون سي سنگ مستقلاً نتايج مندل را دوباره کشف کردند. هر سه بعداً مدعي شدند که از کار مندل در زمان كشف آن باخبر نبودند. با اين وجود ادعا مشخص شد كه دو وري و كارنز از پيش، از كار مندل اطلاع داشتند. در انگلستان ويليام بتسون از پيشگامان تفسير وراثت از ديدگاه مندلي شد. در آن زمان پيروان داروين تصور مي كردند كه اساس تكامل بر آميزش صفات استوار است ولي كارمندل با صفت غيرآميزشي سرو كار دارد. در نتيجه كار مندل بي ارتباط با تكامل دارويني قلمداد شد.

مورگان و مگس هايش
 

توماس هانت مورگان آدم عجيبي بود، علاوه بر اينكه بيشتر عمرش را با «مگس سركه» گذرانده بود، وقتي اولين مگس سركه جهش يافته اش را ديد تا سر حد مرگ خوشحال شد! او از سال 1908 كارش را روي مگس هاي سركه آغاز كرد و تقريباً مشابه مندل آنها را با هم آميزش مي داد و نتيجه اين آميزش ها را بررسي مي كرد. با توجه به الگوي وراثت صفات در بين مگس هاي سركه جهش يافته و وحشي (يعني آنهايي كه حالت طبيعي آن صفت را دارند) نتيجه گرفت كه اين ژن ها (اصطلاحي كه ويلهلم يوهانسن هلندي در 1909 ابداع كرد) به وسيله ساختارهايي فيزيكي به هم مرتبطند. او همراه استارت ونت، بريجز و مولر آزمايشگاه مگس هاي سركه را به محل اكتشافات وراثت تبديل كرد. برخلاف مندل كه با كارهايش به سردي برخورد شد مورگان دقيقاً در نقطه مقابل قرار گرفت: در سال 1924 مدال داروين را دريافت كرد، در سال 1933 جايزه نوبل را به خاطر «كشف مكانيسم وراثت در مگس سركه» دريافت كرد، در سال 1939 مدال كاپلي انجمن سلطنتي علوم را كسب كرد؛ رياست آكادمي ملي علوم آمريكا (1927 تا 1931)، بنياد آمريكايي توسعه علم (1930) و ششمين كنگره بين المللي ژنتيك (1933) را به اينها اضافه كنيد.

بزن بريم 1953!
 

در سال 1953 يكي از مهم ترين وقايع زيست شناسي رخ داد. جيمز واتسون، فرانسيس كريك و موريس ويلكينز فهميدند كه فاكتورهاي مندل يا همان ژن هاي خودمان از دي ان اي ساخته شده اند. اين كشف در واقع دنياي زيست شناسي را از حالت آنالوگ وارد عصر ديجيتال كرد! حالا ديگر مي دانستيم كه ژن ها چيزي نيستند مگر توالي تكراري از چهار باز آلي آدنين، تايمين، سيتوزين و گوانين. حالا مي شد اين توالي چند ژن را به كامپيوتر داد و ديد كه چقدر به هم مرتبطند. باقي پيشرفت ها عمده در حوزه ژنتيك از سال 1953 تا حالا اتفاق افتاده اند، پيشرفت هايي كه هر كدام كتاب هاي خاص خود و حتي ماهنامه هاي خاص خود را دارند والبته چندين نوع ژنتيك هم به وجود آمده است:
- ژنتيك كلاسيك: در اينجا كه اساس همه حوزه هاي ديگر ژنتيك است به چگونگي وراثت صفات مختلف (بارز، مغلوب، حد واسط و چند ژني) در موجودات زنده مي پردازد. اين شاخه از ژنتيك از زمان مندل آغاز شده و هدف اصليش در حال حاضر كشف ژن هاي صفات مورد مطالعه است.
- سيتوژنتيك: مطالعه ميكروسكوپي ساختار كروموزم ها، اولين سيتوژنتيك دانان كروموزم ها را زير ميكروسكوپ هاي خود مشاهده كردند و به چگونگي رفتار اين كروموزوم ها در حين تقسيم سلولي پي بردند.
- ژنتيك ميكروبي: در ابتداي شكوفايي ژنتيك كسي سراغ باكتري ها نمي رفت، چرا كه بسيار زير بودند و اين طور تصور مي شد كه به دليل نداشتن توليد مثل جنسي، فاقد تنوع صفاتند. بعدها متوجه شدند كه اين پيش فرض اساساً غلط است. از آن زمان به بعد حواس ژنتيك دانان به شدت متوجه باكتري ها شد، به اين خاطر كه هم مطالعه شان آسان است و هم اينكه خيلي خيلي سريع تر از حيوانات و گياهان رشد مي كنند و فرزند به دنيا مي آورند. ويروس ها هم براي مطالعه ژنتيكي بسيار مناسبند. اولين ويروس هايي كه براي اين كار انتخاب شدند از انواعي بودند كه به باكتري ها حمله مي كنند (باكتروفاژها).
- ژنتيك مولكولي: مطالعه ساختار دي ان اي، فعاليتش در سلول و نقشش در تشكيل موجودات زنده همان ژنتيك مولكولي است.
- ژنوميك: بعد از ممكن شدن توالي يابي كل ژنوم موجودات، اين حوزه از ژنتيك به وجود آمد كه همين حالا هم مهم ترين شاخه آن است. حالا به راحتي مي شود ساختار، كاركرد و نحوه تكامل دو ژنوم را از دو گونه مختلف زيستي با هم مقايسه كرد.
- ژنتيك جمعيت: مطالعه ژن ها در جمعيت هاي جانوري، گياهي يا ميكروبي به ما كمك مي كند تا تاريخچه مهاجرت، نزديكي تكاملي و مكانيسم هاي مختلف سازش با محيط را مطالعه كنيم. ژنتيك جمعيت بر اساس تحليل فراواني نسخه هاي مختلف ژن ها (آلل ها) در جمعيت هاي زيستي استوار است. ژنتيك جمعيت به پژوهشگران كمك كرده تا بفهمند انسان ها كي از آفريقا خارج شدند و به نواحي ديگر جهان هجوم بردند يا آنكه ادعاي چيني ها در مورد اينكه گونه انسان در چين جداگانه از ساير جهان تكامل يافته درست است يا نه! (به نظر شما ادعاي چيني ها درست است؟)
- ژنتيك رفتاري: اين حوزه از ژنتيك به رابطه ژن با رفتار در موجودات زنده مي پردازد. در بعضي موارد اين رابطه يك به يك است ولي در بسياري از مواقع نيز رابطه ژن ها و رفتار پيچيده تر از اين حرف هاست. البته براي اكثر افراد درك اين واقعيت سخت است كه ژن ها، ما را از لحاظ رفتاري كنترل مي كنند. بيشتر اين كژفهمي از اين تصور اشتباه پيش مي آيد كه «ذهن انسان مانند لوحي سپيد است كه روي آن مي شود هرچيزي نوشت». اين تصور چنان جاافتاده است كه در اكثر موارد براي رفتارهاي فرد شرايط بيروني را مقصر مي دانيم. ولي وقتي اثبات شده كه رفتاري چون «فروكردن بيسكوييت در چاي داغ» تا حد بسيار زيادي ژنتيكي است آيا باز هم حق داريم ذهن خود را لوح سپيد بدانيم؟!
- ژنتيك انسان: اين حوزه به رابطه ژن ها با بيماري ها و ناهنجاري هاي مختلفي كه در انسان رخ مي دهد مي پردازد. بخش ديگري از اين حوزه نيز به مشاوره ژنتيكي مي پردازد.

پايان داستان: ژنتيك و داروين
 

جدايي اصول مندل و تكامل دارويني در آخر زياد به درازا نكشيد. حوالي سال 1930 سه زيست شناس كه رياضيات هم بلد بودند (آر. اي. فيشر و جي. بي. اس. هالدين از انگلستان و سيوال رايت از آمريكا) نشان دادند كه چگونه مي تواند داروينيسم و مندليسم را در هم آميخت. تغيير فراواني ژن ها از نسلي به نسل ديگر در نهايت به تكامل موجودات مي انجامد و در واقع انتخاب طبيعي و مكانيسم هاي ديگر انتخاب طبيعي (مثل انتخاب جنسي و انتخاب خنثي مولكولي) تنها ژن ها را به رسميت مي شناسد و آنها را مورد تغيير قرار مي دهد. در نهايت رؤياي داروين به حقيقت پيوست و تبييني قابل قبول در مورد چگونگي انتقال صفات از والدين به فرزندان به دست آمد. حالا ساده ترين صورت بيان تكامل دارويني تنها با كمك ژن ها ممكن است: ژن ها براي توليد نسخه هاي بيشتر از خود، بدن هايي مي سازند و رقابت اين بدن هاست كه در نهايت چنين اشكال پيچيده اي از حيات مانند انسان را مي آفريند.

منبع: نشريه دانستنيها شماره 26