آشنایی با علم وراثت و ژنتیک

وراثت و ژنتیک در یک نگاه

هر گیاه و موجود زنده ای در جهان تنها نوع و گونه ی همانند خود را ، تولید مثل می نماید . علت این امر وراثت می باشد که حاصل فرایندهای بیولوژیکی است و منجر به تولید فرزندانی شبیه والدین می گردد .

البته این فرزندان در خصوصیاتی مانند رنگ پوست و مو و چشم ، خطوط چهره و شرایط جسمانی و یا قابلیت ذهنی با والدین خود و همچنین با یکدیگر تفاوت دارند.

این گونه تفاوتها را گوناگونی می نامند . مطالعه ی وراثت و گوناگونی ، اساس علم ژنتیک را تشکیل می دهد . این علم چگونگی انتقال اطلاعات وراثتی و گوناگونی را توسط ژنها از نسلی به نسل دیگر از طریق تولید مثل بررسی می نماید.

خصوصیات فردی مانند رنگ مو یا طول قد ناشی از عوامل وراثتی یا محیطی و در بیشتر موارد ترکیبی از این دو می باشد . خصوصیات وراثتی خصوصیاتی هستند که در هنگام رابطه جنسی و لقاح و شکل گیری جنین معین میگردند.

در وراثت و ژنتیک ، خصوصیات محیطی هم نتیجه ی روابط بین فرد و محیط اطراف می باشند . این خصوصیات ممکن است درنتیجه ی چگونگی تغذیه ، محیط و چگونگی پرورش شخص و یا بیماری حاصل شوند . اغلب به اشتباه تصور می شود که خصوصیات نامطلوب در افراد ارثی است ، در صورتی که در واقع در نتیجه ی تاثیر محیط می باشد.

علم ژنتیک از چه زمانی به طور جدی مطرح گردید ؟

در اواسط قرن نوزدهم، جرج مندل راهب اتریشی که در باغچه ی خانه اش بر روی گیاه نخود آزمایش می کرد ، برای اولین بار واقعیتی را کشف نمود که پایه ی علم ژنتیک امروزی شد . وی دریافت که در دانه های گیاهان مادر ، شمار زیادی از عواملی وجود دارند که امروزه به آنها ژن می گویند . این ژن ها همیشه طبق قوانین مشخصی عمل کرده و شکل گیاه حاصل از دانه را کنترل می کنند.

دانشمندان کشفیات وی را در وراثت و ژنتیک ، قوانین مندل نامیدند ، اما تا سال ۱۹۰۰ میلادی ، یعنی شانزده سال پس از مرگ مندل ، دانشمندان به اهمیت کشف وی پی نبرده بودند.

خیلی زود مشخص شد که این قوانین وراثتی در مورد تمامی گیاهان و جانوران ، از جمله انسان صدق می کنند . زندگی هر انسان از تخمک درون بطن مادر شروع می شود اما قبل از آنکه این تخمک رشد کرده و به صورت فرزندی درآید بایستی با اسپرمی که از پدر می گیرد بارور شود.

اسپرم شبیه به نوزاد قورباغه است ولی از تخمک کوچکتر می باشد . درون هر اسپرم و تخمک انسان ۲۳ کروموزوم وجود دارد . این کروموزوم ها شبیه به رشته ای از دانه های تسبیه مانند هستندکه از ژلاتین ساخته شده اند و همین دانه های تسبیح مانند هستند که حاوی فاکتورهای وراثتی می باشند .

در علم وراثت و ژنتیک ، به فاکتورهای وراثتی چه می گویند ؟

فاکتورهای وراثتی ژن نامیده می شوند و مطالعه این ژن ها را علم وراثت و ژنتیک می گویند . درون هر کروموزوم یک مولکول نردبانی شکل بلند از DNA (اسیددزوکسی ریبونوکلئیک) وجود دارد که از هزاران جزء مولکولی گوناگون متصل به هم تشکیل شده است.

این اجزاء به اشکال مشخصی که نوعی زبان شیمیایی به نام کد ژنتیکی است کنار هم قرار می گیرند .قسمت خاصی از DNA دستگاه شیمیایی سلول را وادار به ساخت یک محصول پروتئینی مشخص می سازد.

نکته : در علم وراثت و ژنتیک ، ژن ها را بر اساس کاری که انجام می دهند شناسایی می کنند نه بر اساس ساختمان شان .

هنگامی که اسپرم پدر وارد تخمک مادر شده و عمل لقاح صورت می گیرد ، ژن های پدر و مادر با همکاری هم تمامی صفات موروثی کودک را به وجود می آورند.

هر یک از هزاران ژن کار ویژه ای را انجام می دهد ، مانند تعیین رنگ مو و چشم کودک ، قیافه ، جزئیات بی شمار موجود در استخوان بندی ، اندام های داخلی مغز ، اعصاب ، عضلات و غیره .

ژن ها به طور مرتب تکثیر می شوند و بنابراین هر یک از بیلیونها سلول بدن یک کودک ، نسخه ای از تمام ژن های اصلی را داراست .

قانون مندل : چگونه ممکن است کودکان زاده شده از یک پدر و مادر صفات موروثی متفاوتی داشته باشند؟

علت آنست که اولا هر یک از والدین حامل دو ژن مربوط به یک صفت می باشند . ولی تنها یکی از این دو ژن را به کودک منتقل می کنند.

به عنوان مثال فرض کنید پدری دارای دو ژن مختلف برای رنگ چشم باشد ، یک ژن برای رنگ قهوه ای و یکی برای رنگ آبی . بنابراین یکی از فرزندان ممکن است ژن رنگ قهوه ای و دیگری ژن رنگ آبی را از پدر بگیرد.

حال اگر کودکی برای یک صفت خاص ژن های متفاوتی از مادر و پدر بگیرد ، به عنوان مثال ژن رنگ قهوه ای چشم از پدر و ژن رنگ آبی از مادر ، چه اتفاقی می افتد ؟ در اینصورت قانون مندل در مورد ژن های غالب یا قویتر و ژن های مغلوب یا ضعیف تر حاکم است . در این مورد بخصوص ، ژن رنگ قهوه ای چشم غالب بوده و رنگ چشمان کودک را مشخص می کند و ژن مغلوب رنگ آبی بی تاثیر است.

کودک تنها درصورتی چشمان آبی خواهد داشت که از هر یک از والدین ژن رنگ آبی را دریافت کرده و کلا دو ژن رنگ آبی داشته باشد . با اینحال ممکن است والدین چشم قهوه ای حامل ژن های نهفته ی رنگ آبی باشند.

به همین دلیل است که احتمال دارد والدین چشم قهوه ای دارای فرزند چشم آبی شوند ولی اگر مادر و پدر هر دو چشم آبی ، یعنی فاقد ژن رنگ قهوه ای باشند ، در نتیجه چنین ژنی را به فرزندان خود منتقل نکرده و کودکان آنها همگی چشم آبی خواهند بود.

دانشمندان به جزئیات بسیار زیاد دیگری در مورد وراثت در انسان پی برده اند . هرچه تفاوت میان ژن های والدین بیشتر باشد احتمال انتقال ترکیبات متفاوتی از ژنها به کودکان بیشتر است . در نتیجه فرزندان آنها ممکن است از نظر صفات موروثی با یکدیگر بسیار متفاوت باشند.

دختر یا پسر

ژن ها جنسیت کودک را تعیین می کنند . پدر دو نوع اسپرم تولید می کند که هر یک حامل ۲۳ عدد از کروموزومهای او هستند . یکی از این دو نوع اسپرم حاوی کروموزوم Y می باشد که موجب می گردد هنگام لقاح اسپرم با تخمک مادر ، فرزند پسر شود . نوع دیگر اسپرم دارای کروموزوم X است که موجب می گردد فرزند دختر شود.

اینکه کدام یک از دو نوع اسپرم وارد تخمک مادر می شوند کاملا تصادفی است . عوامل وراثتی والدین ممکن است موجب افزایش احتمال پسر یا دختر شدن فرزندان شود . البته تاکنون راهی برای تعیین دختر یا پسر شدن فرزند شناخته نشده است.

در وراثت و ژنتیک ، دوقلوها چگونه به وجود می آیند؟

دوقلوها بر دو نوع هستند . دوقلوهای یکسان که بسیار شبیه به هم بوده و تشخیص آنها از یکدیگر مشکل است ، زیرا این دوقلوها در حقیقت یک نفر هستند که تبدیل به دو نفر شده اند . تقریبا از هر سیصد تخمک بارور در حال رشد ، یک تخمک به دو نیم می شود و هر نیمه جداگانه رشد کرده و کودکی را به وجود می آورد.

از آنجا که این دو کودک حاصل لقاح یک تخمک و اسپرم مشترک می باشند ، دارای ژنهای کاملا یکسانند . بنابراین دوقلوهای یکسان همیشه همجنس بوده و دارای صفات موروثی کاملا مشابه می باشند . هرگونه تفاوت میان آنها تنها می تواند حاصل رشد آنها در محیط های متفاوت باشد.

نوع دیگر دوقلوها ، دوقلوهای غیر یکسان می باشند که احتمال به وجود آمدن آنها دو یا سه برابر احتمال به وجود آمدن دوقلوهای یکسان است . این نوع دوقلوها ممکن است به همان اندازه با یکدیگر تفاوت داشته باشند که دیگر فرزندان خانواده با هم.

علت آن است که در دوقلوهای غیر یکسان ، مادر به جای آنکه طبق معمول یک تخمک تولید کند ، دو تخمک به وجود می آورد و هر تخمک با یک اسپرم جداگانه بارور می شود . بنابراین دوقلوهای غیر یکسان از لحاظ صفات موروثی متفاوتند . ممکن است یکی از آنها پسر و دیگری دختر باشد و یا اگر هر دو از یک جنس هستند ممکن است کاملا با یکدیگر فرق داشته باشند.

وراثت و ژنتیک و بررسی بیماری های موروثی

گاه ژن ها کار خود را درست انجام نداده و عوارض نامطلوبی را به وجود می آورند ، در نتیجه اندام یا بخشی از بدن دچار نقص می شود.

افراد زال ( آلبینو) حاصل عدم کارایی صحیح ژن های مربوط به رنگ هستند.

هموفیلی یا بیماری عدم انعقاد خون هنگامی روی می دهد که ژن های خاصی قادر به تولید مواد لازم برای انعقاد خون نباشند . کوتوله ها بر اثر ایجاد ناهنجاری در ژن های رشد به وجود می آیند.

برخی افراد بسیار بلند قد می شوند ، زیرا ژن های مربوط به رشد در آنها بیش از حد فعالند . البته این مسئله درمورد افراد غول پیکر غیر عادی که قد آنها به علت بیماری های غددی بیش از حد بلند می شود صدق نمی کند.

برخی از انواع کوری ، کری ، و ناهنجاری های خونی ، عضلانی و عصبی را می توان جزو بیماری های موروثی رایج طبقه بندی کرد.

ژن های بد و نامرغوب ممکن است احتمال اینکه فردی بیش از دیگران دچار بیماری های قلبی ، روانی و غیره شوند را افزایش دهند.

البته بسیاری از بیماری ها و ناهنجاری ها حتی اگر در چند تن از اعضای یک خانواده ظاهر شوند ممکن است تنها ناشی از محیط ، میکروبها و یا تصادفات باشند.

علم وراثت و ژنتیک و اهمیت گوناگونی در انسان ها

با وجود تفاوت های زیادی که امروزه بین مردم سراسر دنیا به نظر می رسد همه ی ما متعلق به یک گونه بوده و همگی اصولا دارای ژن های یکسان می باشیم.

اغلب دانشمندان وراثت و ژنتیک ، بر این باورند که طی دهها هزار سال گذشته به علت تاثیرات محیط ، مثلا میزان تابش نور خورشید تفاوت هایی میان مردم مناطق مختلف به وجود آمده است . در طول زمان ، تفاوتهای موروثی نیز در رنگ چشم ، مو ، چهره و سایر صفات فیزیکی به وجود آمده است.

ولی تفاوت های نژادی در رفتار ، طرز فکر و مهارت ناشی از چگونگی تعلیم ، کار و زندگی و امکانات موجود می باشند.

کاربرد دانش ژنتیک : از علم ژنتیک در تولید انواع بهتر دانه ها ، سبزیجات ، میوه ها ، گلها ، دام و پرندگان استفاده ی زیادی می شود . دانشمندان علوم پزشکی موفق شده اند انواع خاصی از حیوانات آزمایشگاهی را پرورش دهند و این امر به یافتن راه های درمان بیماری های انسانی کمک زیادی کرده است.

پس از تلاش های سه کاشف پنی سیلین ، این دانش ژنتیک بود که تولید پنی سیلین و سایر آنتی بیوتیک ها را ممکن ساخت .

سخن پایانی

اصول وراثت و ژنتیک از جنبه های گوناگون ، برای انسان دارای اهمیت می باشد . هنگامی که پزشکان بدانند که یک بیماری ارثی بوده و احتمال ابتلا به بیماری در برخی از اعضای خانواده وجود دارد ، می توانند اقدامات لازم جهت پیشگیری از خطر ابتلا به آن بیماری را به عمل آورند .

منبع: سایت راستینه