قانون جدایی: راز گامت‌های سالم
مقدمه‌ای بر وراثت و نقش گره گشای مندل
سال‌ها پیش، یک راهب اتریشی به نام گرگور مندل۴، با انجام آزمایش‌هایش روی گیاه نخود فرنگی، پایه‌های علم ژنتیک را بنا نهاد. او می‌خواست بداند چرا موجودات زنده، صفات والدین خود را به ارث می‌برند. مندل با ردیابی انتقال صفات ساده‌ای مانند رنگ یا شکل دانه‌های نخود، به چند قانون مهم دست یافت که اولین و اساسی‌ترین آن‌ها، قانون جدایی است.
برای درک این قانون، ابتدا باید با چند مفهوم کلیدی آشنا شویم:
| مفهوم | توضیح | مثال در نخود فرنگی |
|---|---|---|
| ژن۵ | قطعه‌ای از دی‌ان‌ای۶ که مسئول بروز یک صفت خاص است. | ژن تعیین‌کننده رنگ دانه |
| آلل۲ | شکل‌های مختلف یک ژن. هر فرد برای هر ژن دو آلل دارد (یکی از هر والد). | آلل دانه زرد و آلل دانه سبز |
| گامت۷ | سلول جنسی (اسپرم یا تخمک) که حاوی نیمی از اطلاعات ژنتیکی والد است. | سلول‌های تولیدمثلی گیاه نخود |
| لوزیگوت۸ | سلول تخم حاصل از ادغام دو گامت که مجموعه ژنتیکی کامل را دارد. | دانه‌ای که پس از لقاح رشد می‌کند |
بیانیه قانون جدایی و سازوکار آن
قانون جدایی مندل به زبان ساده می‌گوید: «آلل‌های یک ژن در طول تشکیل گامت‌ها از یکدیگر جدا می‌شوند، به طوری که هر گامت تنها یکی از آن دو آلل را دریافت می‌کند.»
فرض کنید یک گیاه نخود، برای ژن رنگ دانه، دو آلل دارد: یک آلل برای رنگ زرد ($Y$) و یک آلل برای رنگ سبز ($y$). هنگام تشکیل گامت (سلول‌های جنسی)، این دو آلل از هم جدا می‌شوند. در نتیجه، نیمی از گامت‌ها حاوی آلل $Y$ و نیمی دیگر حاوی آلل $y$ خواهند بود. این جدایی در فرآیندی به نام میوز۹ رخ می‌دهد.
پیاده‌سازی قانون در یک آزمایش عملی
بیایید آزمایش مندل را با نخودهای زرد و سبز شبیه‌سازی کنیم. فرض کنید دو گیاه نخود خالص داریم: یکی با دانه‌های زرد ($YY$) و دیگری با دانه‌های سبز ($yy$).
هنگام تشکیل گامت:
- گیاه زرد ($YY$) فقط می‌تواند گامت‌های حاوی $Y$ تولید کند.
- گیاه سبز ($yy$) فقط می‌تواند گامت‌های حاوی $y$ تولید کند.
پس از لقاح، تمام فرزندان نسل اول ($F_1$) دارای ژنوتیپ $Yy$ خواهند بود و چون آلل زرد ($Y$) غالب است، همه دانه‌ها زرد می‌شوند.
حالا اگر دو گیاه از نسل اول ($Yy$) را با هم لقاح دهیم، قانون جدایی به طور کامل خود را نشان می‌دهد. هر والد $Yy$ می‌تواند دو نوع گامت تولید کند: $Y$ یا $y$. با ترکیب این گامت‌ها، نتایج زیر حاصل می‌شود:
| گامت والدین | ژنوتیپ و فنوتیپ فرزندان نسل دوم ($F_2$) | ||
|---|---|---|---|
| والد ۱ ($Yy$) | والد ۲ ($Yy$) | ژنوتیپ | فنوتیپ (رنگ دانه) |
| $Y$ | $Y$ | $YY$ | زرد |
| $Y$ | $y$ | $Yy$ | زرد |
| $y$ | $Y$ | $Yy$ | زرد |
| $y$ | $y$ | $yy$ | سبز |
همانطور که می‌بینید، نسبت فنوتیپی در نسل دوم به صورت ۳ زرد به ۱ سبز است. این الگو مستقیماً ناشی از عمل قانون جدایی است.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاورقی
۱ Law of Segregation
۲ Allele: شکل‌های مختلف یک ژن.
۳ Gametogenesis: فرآیند تشکیل سلول‌های جنسی (گامت‌ها).
۴ Gregor Mendel: دانشمند و راهب اتریشی، پدر علم ژنتیک.
۵ Gene
۶ DNA (Deoxyribonucleic Acid): مولکول حاوی اطلاعات ژنتیکی.
۷ Gamete
۸ Zygote: سلول تخم حاصل از لقاح.
۹ Meiosis: تقسیم سلولی که منجر به تولید گامت‌ها با نصف تعداد کروموزوم‌ها می‌شود.