نسبت فنوتیپی: نقشهٔ راه صفات در نسل‌ها
وراثت و پایه‌های اولیه
همهٔ موجودات زنده، صفات خود مانند رنگ چشم، قد یا رنگ گل را از والدین خود به ارث می‌برند. این فرآیند که وراثت نام دارد، توسط واحدهای بسیار ریزی به نام ژن7 کنترل می‌شود. هر ژن مسئول یک صفت خاص است. برای مثال، ژنی وجود دارد که رنگ گلِ گیاه نخودفرنگی را تعیین می‌کند.
هر ژن می‌تواند در شکل‌های کمی متفاوت ظاهر شود که به هر شکل، یک آلل8 می‌گویند. فرض کنید ژن رنگ گل، دو آلل دارد: آلل $A$ برای رنگ بنفش و آلل $a$ برای رنگ سفید. موجودات زنده برای هر صفت، دو آلل (یکی از پدر و یکی از مادر) دریافت می‌کنند.
صفات غالب و مغلوب؛ کی برنده می‌شود؟
وقتی دو آلل متفاوت برای یک صفت در یک موجود زنده کنار هم قرار می‌گیرند، ممکن است یکی از آن‌ها خود را نشان دهد و دیگری پنهان بماند. به آللی که خود را نشان می‌دهد، آلل غالب و به آللی که اثرش پنهان می‌ماند، آلل مغلوب می‌گویند.
در مثال گیاه نخودفرنگی، آلل بنفش ($A$) بر آلل سفید ($a$) غالب است. این یعنی:
- اگر گیاهی دو آلل بنفش داشته باشد ($AA$)، گل آن بنفش است.
- اگر گیاهی دو آلل سفید داشته باشد ($aa$)، گل آن سفید است.
- اگر گیاهی یک آلل بنفش و یک آلل سفید داشته باشد ($Aa$)، چون آلل بنفش غالب است، گل آن باز هم بنفش خواهد بود.
| ترکیب آلل‌ها (ژنوتیپ) | صفت ظاهری (فنوتیپ) | توضیح |
|---|---|---|
| $AA$ | گل بنفش | هر دو آلل، نوع غالب هستند. |
| $Aa$ | گل بنفش | آلل غالب ($A$) بر مغلوب ($a$) چیره شده است. |
| $aa$ | گل سفید | هر دو آلل، نوع مغلوب هستند. |
مربی پانت؛ ابزاری ساده برای پیش‌بینی نتایج
برای پیش‌بینی اینکه فرزندان یک جاندار چه صفاتی خواهند داشت، از ابزاری به نام مربع پانت استفاده می‌کنیم. این مربع یک جدول ساده است که ترکیب‌های احتمالی آلل‌های والدین را نشان می‌دهد.
بیایید یک آزمایش ساده را با گیاه نخودفرنگی مدل کنیم. فرض کنید دو گیاه والد داریم که هر دو هتروزیگوت10 هستند، یعنی ترکیب ژنوتیپی آن‌ها $Aa$ است (هر دو گل بنفش دارند اما آلل سفید را نیز حمل می‌کنند).
طبق قانون جداسازی، گامت‌های (سلول‌های جنسی) تولید شده توسط هر والد، فقط یکی از این دو آلل را به طور تصادفی دریافت می‌کنند. بنابراین، هر والد می‌تواند یا آلل $A$ یا آلل $a$ را به فرزند خود منتقل کند.
- آلل‌های ممکن والد اول (مثلاً $A$ و $a$) را در بالای جدول می‌نویسیم.
- آلل‌های ممکن والد دوم (مثلاً $A$ و $a$) را در سمت چپ جدول می‌نویسیم.
- خانه‌های داخلی جدول را با ترکیب آلل‌های سطر و ستون پر می‌کنیم. این ترکیب، ژنوتیپ فرزند را نشان می‌دهد.
| مربع پانت: والدین $Aa$ × $Aa$ | ||
|---|---|---|
| گامت‌های والد اول ($A$ , $a$) | ||
| گامت‌های والد دوم ($A$ , $a$) | $A$ | $a$ |
| $A$ | $AA$ | $Aa$ |
| $a$ | $Aa$ | $aa$ |
با بررسی مربع پانت بالا، می‌توانیم نتایج را جمع‌بندی کنیم:
- نسبت ژنوتیپی: از ۴ خانهٔ ممکن: $1$ خانه $AA$، $2$ خانه $Aa$، $1$ خانه $aa$. بنابراین نسبت ژنوتیپی $1:2:1$ است.
- نسبت فنوتیپی: $3$ خانه ($AA$ و دو $Aa$) فنوتیپ بنفش دارند. $1$ خانه ($aa$) فنوتیپ سفید دارد. بنابراین نسبت فنوتیپی $3:1$ (سه بنفش به یک سفید) است.
کاربرد نسبت فنوتیپی در دنیای واقعی
این اصول فقط به گیاه نخودفرنگی محدود نمی‌شود. در بسیاری از حیوانات و حتی انسان نیز صفات ساده از همین الگو پیروی می‌کنند.
مثال: در سگ‌های نژاد لابرادور، رنگ مشکی غالب و رنگ قهوه‌ای مغلوب است. اگر دو سگ لابرادور که هر دو حامل آلل قهوه‌ای هستند ($Bb$، که در آن $B$ مشکی و $b$ قهوه‌ای است) با هم جفت‌گیری کنند، انتظار داریم در هر بار زایمان، به طور میانگین $3$ توله با پوشش مشکی و $1$ توله با پوشش قهوه‌ای به دنیا بیاید (نسبت فنوتیپی $3:1$).
کشاورزان و دامپروران از این دانش برای پرورش گیاهان و حیوانات با صفات مطلوب (مانند میوه‌های شیرین‌تر یا پشم مرغوب‌تر) استفاده می‌کنند. آن‌ها با انتخاب والدینی که آلل‌های مورد نظر را دارند، شانس ظهور صفت دلخواه در نسل بعد را افزایش می‌دهند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاورقی
1 Phenotypic Ratio
2 Punnett Square
3 Dominant
4 Recessive
5 Genotype
6 Law of Segregation
7 Gene
8 Allele
9 Phenotype
10 Heterozygous
11 Incomplete Dominance