وراثت: انتقال صفات از والدین به فرزندان

وراثت: راز شباهت‌های خانوادگی

مبانی اولیه: ژن‌ها، واحدهای وراثت

همهٔ موجودات زنده، از باکتری‌های کوچک گرفته تا فیل‌های غول‌پیکر، صفات خود را از طریق واحدهای بسیار ریزی به نام ژن به فرزندانشان منتقل می‌کنند. شما می‌توانید یک ژن را مانند یک دستورالعمل یا یک طرح ساختمانی در نظر بگیرید که چگونگی رشد و عملکرد بدن یک موجود زنده را مشخص می‌کند. این ژن‌ها بر روی ساختارهای نخی‌شکل بزرگی به نام کروموزوم قرار دارند. در سلول‌های بدن انسان، 46 کروموزوم وجود دارد که به صورت 23 جفت هستند. شما نیمی از کروموزوم‌های خود را از پدر و نیمی دیگر را از مادر به ارث برده‌اید.

ماده‌ای که ژن‌ها و کروموزوم‌ها از آن ساخته شده‌اند، دی‌ان‌ای نام دارد. این مولکول، یک نردبان مارپیچ بسیار بلند است که اطلاعات وراثتی در آن ذخیره شده است. برای درک بهتر این رابطه، به تشبیه زیر توجه کنید:

قوانین مندل: پایه‌های علم ژنتیک

یک راهب اتریشی به نام گرگور مندل، با انجام آزمایش‌هایش روی گیاه نخود، پایه‌های علم ژنتیک مدرن را بنا نهاد. او فهمید که صفات نه به صورت ترکیبی، بلکه به صورت واحدهای مجزایی (که امروزه آن‌ها را ژن می‌نامیم) به ارث می‌رسند. سه قانون اصلی او به این شرح هستند:

قانون جداسازی: برای هر صفت، دو "عامل" (آلل)^۶ وجود دارد که در زمان تشکیل سلول‌های جنسی از هم جدا می‌شوند. هر والد فقط یکی از این دو الل را به هر فرزند منتقل می‌کند.

قانون مجموعه مستقل: ژن‌های مربوط به صفات مختلف، مستقل از یکدیگر به ارث می‌رسند (البته امروزه می‌دانیم این قانون برای ژن‌های نزدیک به هم روی یک کروموزوم صدق نمی‌کند).

قانون تسلط: برخی الل‌ها می‌توانند بر الل‌های دیگر "غلبه" یا "تسلط" داشته باشند. به الل غالب^۷ و الل مغلوب^۸ معروف هستند. برای آشکار شدن یک صفت مغلوب، فرد باید دو الل مغلوب را از هر دو والد به ارث ببرد.

انواع صفات وراثتی

همهٔ صفات به یک شکل به ارث نمی‌رسند. در اینجا به بررسی چند نوع رایج می‌پردازیم:

وراثت در عمل: از نظریه تا زندگی واقعی

بیایید با یک مثال ساده، نحوهٔ پیش‌بینی صفات فرزندان را بررسی کنیم. فرض کنید الل رنگ چشم قهوه‌ای ($B$) بر الل رنگ چشم آبی ($b$) غالب است. اگر پدر و مادر هر دو "ناخالص" باشند، یعنی هر دو ژنوتیپ $Bb$ داشته باشند (چشم قهوه‌ای ولی حامل الل آبی)، احتمال رنگ چشم فرزندان آن‌ها چگونه است؟

این یک مربع پانت^۱۱ ساده است که به ما کمک می‌کند نتایج احتمالی یک آمیزش ژنتیکی را پیش‌بینی کنیم. البته در واقعیت، بسیاری از صفات مانند رنگ چشم تحت تأثیر بیش از یک ژن قرار دارند و این محاسبات پیچیده‌تر می‌شود.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^۱ وراثت (Heredity) – انتقال صفات بیولوژیکی از والدین به فرزندان.
^۲ ژن (Gene) – بخشی از دی‌ان‌ای که حاوی اطلاعات برای یک صفت خاص است.
^۳ کروموزوم (Chromosome) – ساختاری در هستهٔ سلول که از دی‌ان‌ای و پروتئین‌ها تشکیل شده و حاوی ژن‌هاست.
^۴ دی‌ان‌ای (DNA - Deoxyribonucleic Acid) – مولکول نردبان مارپیچی که اطلاعات ژنتیکی را در خود ذخیره می‌کند.
^۵ مندل (Gregor Mendel) – دانشمند و راهب اتریشی، پدر علم ژنتیک.
^۶ الل (Allele) – شکل‌های مختلف یک ژن که برای یک صفت خاص وجود دارند.
^۷ الل غالب (Dominant Allele) – اللی که اثر خود را حتی در صورت وجود تنها یک نسخه نشان می‌دهد.
^۸ الل مغلوب (Recessive Allele) – اللی که برای نشان دادن اثر خود به دو نسخه نیاز دارد.
^۹ ژنوتیپ (Genotype) – ترکیب ژنتیکی یا الل‌های یک فرد برای یک صفت خاص.
^۱۰ فنوتیپ (Phenotype) – ویژگی قابل مشاهده یا صفت فیزیکی یک فرد که تحت تأثیر ژنوتیپ و محیط قرار دارد.
^۱۱ مربع پانت (Punnett Square) – یک نمودار مربعی که برای پیش‌بینی نتایج احتمالی یک آمیزش ژنتیکی استفاده می‌شود.
^۱۲ وراثت پذیری (Heritability) – میزانی از تغییرات یک صفت در یک جمعیت که می‌توان آن را به تفاوت‌های ژنتیکی نسبت داد.