جهش (Mutation): منبع اصلی تنوع ژنتیکی در جمعیت
DNA و ژن چیستند؟
برای درک جهش، ابتدا باید با DNA و ژن آشنا شویم. DNA مولکولی درون هستهٔ سلولهای ماست که حاوی دستورالعملهای ساخت و کارکرد موجود زنده است. این دستورالعملها به صورت کدهایی با چهار پایهٔ شیمیایی مختلف به نامهای A (آدنین)، T (تیمین)، G (گوانین) و C (سیتوزین) نوشته شدهاند. یک ژن بخش خاصی از DNA است که دستور ساخت یک پروتئین خاص را میدهد. پروتئینها مسؤول بیشتر ویژگیهای فیزیکی و عملکردهای بدن ما هستند، مانند رنگ چشمها یا گروه خونی.
اگر DNA را به یک کتاب آشپزی بسیار بزرگ تشبیه کنیم، هر ژن مانند یک دستور پخت برای یک غذای خاص است. جهش مانند یک اشتباه تایپی در این دستور پخت است. این اشتباه میتواند کوچک باشد (مثلاً تغییر یک حرف) یا بزرگ (مثلاً حذف یک پاراگراف کامل). نتیجهٔ این اشتباه تایپی میتواند بیتأثیر، مفید یا مضر باشد.
انواع اصلی جهشهای ژنتیکی
جهشها را میتوان به روشهای مختلفی دستهبندی کرد. یک روش رایج، نگاه به سطح تغییر در DNA است.
| نوع جهش | توضیح | مثال ساده |
|---|---|---|
| جانشینی | یک پایهٔ نوکلئوتیدی با پایهٔ دیگری جایگزین میشود. | تغییر توالی CAT به TAT |
| حذف | یک یا چند پایه از DNA حذف میشوند. | تغییر توالی CAT به CT |
| درج | یک یا چند پایهٔ جدید به DNA اضافه میشوند. | تغییر توالی CAT به CAAT |
چه عواملی باعث جهش میشوند؟
جهشها میتوانند به دو دلیل اصلی رخ دهند:
۱. خطاهای خودبهخودی: هنگام تقسیم سلولی و همانندسازی DNA، گاهی اشتباهاتی رخ میدهد. سیستمهای ترمیمی در سلول وجود دارند که این خطاها را اصلاح میکنند، اما هیچ سیستمی 100% کامل نیست و برخی خطاها باقی میمانند و به جهش تبدیل میشوند. این فرآیند شانسی است.
۲. عوامل جهشزا۶: برخی عوامل محیطی میتوانند باعث افزایش نرخ جهش شوند. این عوامل شامل موارد زیر هستند:
- پرتوها: مانند پرتوهای فرابنفش خورشید که میتواند باعث سرطان پوست شود.
- مواد شیمیایی خاص: مانند دود سیگار یا برخی آفتکشها.
- برخی ویروسها: که میتوانند مادهٔ ژنتیکی خود را وارد DNA میزبان کنند.
نقش جهش در فرگشت و تنوع زیستی
این بخش برای دانشآموزان دورهٔ دوم متوسطه مناسب است. اگر جهش در سلولهای تولیدمثلی (اسپرم یا تخمک) رخ دهد، میتواند به نسل بعد منتقل شود. این جهشهای ارثی، مادهٔ خام فرگشت هستند. چگونه؟
فرض کنید در جمعیتی از خرگوشها، همهٔ افراد خز قهوهایرنگ دارند. یک جهش تصادفی در یک خرگوش منجر به تولد خرگوشی با خز سفید میشود. اگر محیط زندگی این خرگوشها پوشیده از برف باشد، خرگوش سفید استتار بهتری دارد و شانس بیشتری برای فرار از شکارچیان و زنده ماندن برای تولیدمثل دارد. بنابراین، ژن "خز سفید" به نسلهای بعد منتقل شده و در جمعیت شایعتر میشود. به این فرآیند انتخاب طبیعی۷ میگویند.
بدون وقوع جهشهای جدید، جمعیت خرگوشها فقط دارای خز قهوهای میبودند و هیچگاه ویژگی جدید "خز سفید" برای سازگاری با محیط برفی پدید نمیآمد. بنابراین، جهشها تنوع ژنتیکی لازم برای عمل کردن انتخاب طبیعی و در نهایت فرگشت گونهها را فراهم میکنند.
نمونههایی از جهشهای شناخته شده در طبیعت
جهشها تنها در کتابهای درسی وجود ندارند؛ آنها در اطراف ما و در بدن خودمان رخ میدهند.
مقاومت به آنتیبیوتیک: باکتریها به سرعت تکثیر میشوند و جهشهای زیادی در جمعیت آنها رخ میدهد. اگر یک جهش، باکتری را در برابر یک آنتیبیوتیک خاص مقاوم کند، این باکتری زنده میماند و تکثیر میشود و در نهایت همهٔ باکتریهای جمعیت مقاوم میشوند. این یک مثال کلاسیک از فرگشت در عمل است.
گروههای خونی در انسان: تفاوت در گروههای خونی A، B و O ناشی از تغییرات (جهشهایی) در یک ژن خاص است.
زرافه: گردن دراز زرافه احتمالاً حاصل تجمع جهشهایی در طول میلیونها سال بوده که به اجدادی با گردن بلندتر مزیت غذایی داده و توسط انتخاب طبیعی حفظ شدهاند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
خیر. درک عمومی اغلب جهش را با بیماریهایی مانند سرطان مرتبط میداند. در حالی که بسیاری از جهشها بیتأثیر (خنثی) هستند و برخی حتی میتوانند مفید باشند. جهشهای مفید هستند که امکان سازگاری با محیطهای جدید و فرگشت را فراهم میکنند.
خیر. فقط جهشهایی که در سلولهای تولیدمثلی (اسپرم یا تخمک) رخ دهند، قابلیت انتقال به نسل بعد را دارند. جهشهایی که در سلولهای دیگر بدن (سلولهای سوماتیک) اتفاق بیفتند، فقط بر فرد تأثیر میگذارند و به ارث نمیرسند.
به طور کامل خیر. وقوع برخی جهشها به صورت تصادفی و ذاتی در فرآیندهای سلولی است. اما میتوان با دوری از عوامل جهشزای شناختهشده (مانند پرتوهای مضر و مواد شیمیایی خطرناک)، احتمال وقوع آنها را کاهش داد.
پاورقی
۱جهش ژنتیکی (Genetic Mutation): هرگونه تغییر در توالی نوکلئوتیدی DNA.
۲DNA (Deoxyribonucleic Acid): مولکول حاوی اطلاعات ژنتیکی که در هستهٔ سلولها یافت میشود.
۳تنوع ژنتیکی (Genetic Diversity): تفاوت در توالیهای DNA بین افراد یک گونه.
۴فرگشت (Evolution): فرآیند تغییر در ویژگیهای ارثی جمعیتهای موجودات زنده در طول نسلهای متوالی.
۵کدون (Codon): یک توالی سهتایی از نوکلئوتیدها در DNA یا RNA که برای یک اسید آمینهٔ خاص کد میکند.
۶عامل جهشزا (Mutagen): عاملی فیزیکی یا شیمیایی که میتواند نرخ جهش را افزایش دهد.
۷انتخاب طبیعی (Natural Selection): فرآیندی که در آن افراد سازگارتر با محیط، شانس بیشتری برای زنده ماندن و تولیدمثل دارند.
