(من اليونانية. التكوين - الأصل) - علم الوراثة وتنوع الكائنات الحية. وقد استند إلى قوانين الوراثة التي اكتشفها G.Mendel في دراسة أنواع مختلفة وهجينة من البازلاء في ستينيات القرن التاسع عشر. تُعزى ولادة علم الوراثة إلى عام 1900 ، عندما أعاد H. de Vries و K. Correns و E. Chermak اكتشاف قانون G.Mendel.
عادة ، مثل لون العين ، يخفي أحد الأليل الآخر ، ولا ترى سوى سمة واحدة أو أخرى. على سبيل المثال ، قد يكون لدى أحد الوالدين عيون بنية والآخر قد يكون له عيون زرقاء ، لكن الأليل للعيون البنية يخفي الأليل للعيون الزرقاء ، وربما سترى العيون البنية فقط في النسل. أنف الميراث الوسيطالجمع بين الميزات معًا ، مما يؤدي إلى إنشاء مظهر متوسط.
الطريقة التي يبدو بها الكائن الحي أو مظهريسمى النمط الظاهري. الأليلات الفعلية التي يطلق عليها الكائن الحي تسمى التركيب الوراثي للجينات. يمكن تمثيل الأليلات التي يمتلكها الكائن الحي لكل جين بأحرف ، واحدة من كل والد. في الوراثة الوسيطة ، يتم استخدام حرفين مختلفين لكل أليل.
اعتمادًا على موضوع الدراسة ، يتم تمييز علم الوراثة للنباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة والبشر ، إلخ ... مصطلح "علم الوراثة" نفسه اقترحه عالم الوراثة الإنجليزي دبليو بيتسون في عام 1905.
في الدراسة الأنماط الجينيةتقنيات لإنشاء سلالات جديدة وتحسين السلالات الموجودة من الحيوانات الأليفة ، تعتمد الأصناف النباتات المزروعةوكذلك الكائنات الدقيقة المستخدمة في صناعة الأدوية والطب. علم الوراثة ذو أهمية كبيرة للطب والطب البيطري ، حيث أن العديد من الأمراض البشرية والحيوانية وراثية وهناك حاجة إلى البحث الجيني لتشخيصها وعلاجها والوقاية منها.
عندما يتزاوج كائنان ، يمكننا التنبؤ بنسل مع مربع Punnett أو مخطط يعطي احتمالية وجود ذرية مع نمط ظاهري معين. نضع الحروف التي تمثل النمط الجيني لكل والد على السطح الخارجي للصندوق. ثم نملأ الحروف إلى أسفل وعبر. النمط الجيني في كل من المربعات الأربعة هو النمط الجيني المتوقع للنسل. ثم دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة على الميراث الوسيط.
تعتبر أزهار الساعة الرابعة مثالًا كلاسيكيًا على الميراث الوسيط. حصلت هذه الزهور الجميلة على اسمها لأن بتلاتها تفتح حوالي الساعة 4 مساءً في الصيف وتبقى مغلقة خلال النهار. الزهور بيضاء وحمراء وزهرية. اللون الوردي هو نمط ظاهري متوسط ، والزهرة الوردية في الساعة الرابعة هي الساعة الرابعة الحمراء مع الساعة الرابعة البيضاء.
المصطلحات الأساسية ومفاهيم علم الوراثة.
الجين -وحدة وراثية وظيفية منفصلة ، بمساعدة يتم تسجيل المعلومات الجينية وتخزينها ونقلها عبر عدد من الأجيال ، قسم معين من جزيء DNA (أو RNA في بعض الفيروسات) الموجود في منطقة معينة (في مكان معين ) من الكروموسوم حقيقيات النوى ، في الكروموسوم البكتيري أو البلازميدات في بدائيات النوى أو الجزيء حمض نوويالفيروسات.
يشير هذا التركيب الوراثي إلى أن الأزهار ستكون وردية ، حيث يختلط اللون الأحمر مع الأبيض في الوراثة الوسيطة. مثال آخر على الميراث الوسيط هو لون ريش الدجاج الأندلسي. نظرًا لأن هذا مثال على الميراث الوسيط ، فسيكون كل النسل مزيجًا من هذه الألوان ، في هذه الحالة باللون الأزرق. لذا ، فإن كل الكتاكيت من هؤلاء الآباء ستكون زرقاء.
في البشر ، يُورث مرض فقر الدم المنجلي من خلال الوراثة الوسيطة. فقر الدم المنجلي مرض يصيب خلايا الدم الحمراء في الجسم. بشكل عام ، خلايا الدم الحمراء عبارة عن أقراص صغيرة جيدة مصممة لنقل الأكسجين إلى جزيئات صغيرة الأوعية الدمويةفي الكائن الحي. ومع ذلك ، فإن خلايا الدم الحمراء الكبريتية تكون على شكل منجل وتشبه القمر. لا يمكنهم حمل الأكسجين بكفاءة ولا يمكن أن يتناسبوا بشكل جيد مع الأوعية الدموية.
| طريقة البحث | ميزات الطريقة |
| الهجين. | وهو يتألف من تهجين (تهجين) الكائنات الحية التي تختلف في حالات معينة عن سمة وراثية واحدة أو أكثر. يُطلق على النسل الناتج عن مثل هذا الصليب الهجينة. التهجين هو أساس التحليل الهجين - دراسة طبيعة وراثة حالات السمات بمساعدة نظام التهجين. |
| علم الأنساب. | يتكون من دراسة أنساب الكائنات الحية. يسمح لك بتتبع طبيعة وراثة حالات مختلفة لسمات معينة في عدد من الأجيال. يتم تطبيقه على نطاق واسع في علم الوراثة الطبية، والاختيار ، وما إلى ذلك بمساعدتها ، يتم إنشاء النمط الجيني للأفراد ويتم حساب احتمال ظهور حالة أو أخرى من السمة في أحفاد المستقبل. يتم رسم النسب في شكل مخططات وفقًا لقواعد معينة: يشار إلى الكائن الأنثوي بدائرة ، والكائن الذكري بواسطة مربع. يتم وضع تعيين الأفراد من جيل واحد في خط ومتصل ببعضهم البعض بواسطة خطوط أفقية ، والآباء والنسل - عموديًا. |
| السكان الساكنة. | يجعل من الممكن دراسة تواتر حدوث الأليلات في مجموعات الكائنات الحية ، وكذلك التركيب الجيني للسكان. بالإضافة إلى علم الوراثة السكانية ، يتم استخدامه أيضًا في علم الوراثة الطبية لدراسة توزيع بعض الأليلات بين الناس (خاصة تلك التي تحدد أمراضًا وراثية معينة). لهذا ، يتم فحص جزء من سكان منطقة معينة بشكل انتقائي ويتم معالجة البيانات التي تم الحصول عليها إحصائيًا. |
| خلوي. | بناءً على بحث مميز مجموعة الكروموسوم(النمط النووي) الكائنات الحية. تتيح دراسة النمط النووي تحديد الطفرات المرتبطة بالتغيرات في كل من عدد الكروموسومات وهيكل الكروموسومات الفردية. يتم فحص النمط النووي في الخلايا في مرحلة الطور الطوري ، لأنه خلال هذه الفترة من دورة الخلية ، يتم التعبير عن بنية الكروموسومات بوضوح. تستخدم هذه الطريقة أيضًا في منهجيات الكائنات الحية. (نظام Karyosystematics). لذلك ، فإن العديد من الأنواع المزدوجة (الأنواع التي يصعب ، وأحيانًا من المستحيل التعرف عليها من خلال ميزات أخرى) تتميز بمجموعات الكروموسوم. |
| البيوكيميائية. | وهو يتألف من دراسة ميزات العمليات الكيميائية الحيوية في الكائنات الحية ذات الأنماط الجينية المختلفة. تستخدم للتشخيص الأمراض الوراثيةالمرتبطة باضطرابات التمثيل الغذائي. بمساعدتهم ، يتم الكشف عن البروتينات والمنتجات الأيضية الوسيطة التي ليست مميزة لكائن معين ، مما يشير إلى وجود جينات متغيرة (متحولة). |
| تَوأَم. | وهو يتألف من دراسة التوائم المتطابقة (الكائنات الحية التي تأتي من نفس اللاقحة) ومقارنتها بالتوائم الأخوية. التوائم المتطابقة دائمًا من نفس الجنس ، لذلك لديهم نفس الأنماط الجينية. من خلال دراسة هذه الكائنات ، من الممكن تحديد دور العوامل بيئةفي تكوين النمط الظاهري للأفراد: الطبيعة المختلفة لتأثيرهم تسبب اختلافات في مظاهر حالات معينة من سمات معينة. |
| طرق الهندسة الوراثية. | التقنيات التي يقوم بها العلماء بعزل الجينات الفردية من الكائنات الحية أو توليفها بشكل مصطنع ، وإعادة ترتيب جينات معينة ، وإدخالها في جينوم خلية أو كائن حي آخر. |
قوانين G. مندل.
| رقم اسم القانون. | صياغة القانون. |
| 1. قانون التوحيد الهجينة من الجيل الأول | أحفاد الجيل الأول من أشكال مقاومة العبور التي تختلف في سمة واحدة لديهم نفس النمط الظاهري لهذه السمة. |
| 2. قانون تقسيم الصفات الوراثية في نسل الهجين. | عندما يتم عبور الهجينة من الجيل الأول فيما بينها ، يظهر الأفراد ذوو الأنماط الظاهرية للجيل الأول الهجينة الأصلية بنسب معينة بين الهجينة من الجيل الثاني. |
| 3. قانون الجمع المستقل للصفات الوراثية. | يتم توريث الجينات التي تحدد سمات مختلفة وتكون في مجموعات ربط مختلفة بشكل مستقل عن بعضها البعض ، ونتيجة لذلك يظهر الأفراد الذين لديهم مجموعات جديدة (بالنسبة إلى الوالدين) من السمات بين أحفاد الجيل الثاني بنسب معينة. |
لذلك ، يوجد دائمًا أليلين في البيضة الملقحة ، ويجب كتابة النمط الوراثي للصيغة لأي سمة في حرفين. فرد متماثل الزيجوتبواسطة الأليل السائد يجب تدوينهاب AA، الصفة الوراثية النادرة - أأ ، متغاير الزيجوت - أأ.بسبب الانقسام الاختزالي ، تتباعد الصبغيات المتجانسة (ومعها أليلات الجين) إلى أمشاج مختلفة. ولكن نظرًا لأن كلا الأليلين متماثلان في الزيجوت المتماثل ، فإن جميع الأمشاج تحمل نفس الأليل ، أي يشكل الفرد متماثل الزيجوت نوعًا واحدًا فقط من الأمشاج ، ونوعا متغاير الزيجوت.
يعاني الأشخاص الذين يعانون من فقر الدم المنجلي من نوبات شديدة من الألم وتلف الأعضاء بسبب نقص الأكسجين الذي يصل إلى أنسجتهم. نمطهم الظاهري هو مزيج بين الخلية المنجلية الكاملة وخلايا الدم الحمراء ذات الشكل الطبيعي.
الوراثة الوسيطة هي نوع من الميراث يتم فيه خلط الأليلات من كل والد معًا لتكوين نمط ظاهري مختلط في النسل. تم دمج أزهار الساعة الرابعة الحمراء مع أزهار الساعة الرابعة لتكوين أزهار وردية عند الساعة الرابعة. يتم وضع الأنماط الجينية لكل من الوالدين على الجانبين ويمتلئ المربع. الأنماط الجينية داخل الصندوق تمثل الأنماط الجينية للنسل. للدجاج الأندلسي أيضًا ميراث وسيط للون. كتكوت أسود مع كتاكيت بيضاء لإنتاج الكتاكيت الزرقاء.
يتم تسجيل التجارب على الجينات المتقاطعة في شكل رسوم بيانية: يُشار إلى الآباء بالحرف P ، وأفراد الجيل الأول - F1 ، وأفراد الجيل الثاني - F2 ، إلخ. يشار إلى التقاطع بعلامة الضرب (x) ، حسب النمط الجيني ، تتم كتابة صيغة الفرد الأم () أولاً ، ويتم كتابة الأصل () ثانيًا. في السطر الأول ، تتم كتابة الصيغ الوراثية للوالدين ، والثاني - أنواع الأمشاج ، في السطر الثالث - الأنماط الجينية للجيل الأول ، إلخ.
في البشر ، فقر الدم المنجلي هو مرض تتشوه فيه خلايا الدم الحمراء ولا يمكنها حمل الأكسجين. المرضى الذين يعانون من أليل واحد جيد وأليل واحد من الخلايا المنجلية لديهم وراثة وسيطة. الوراثة الجينية هي العملية التي يتم من خلالها نقل خصائص الأفراد إلى نسلهم. كم عدد أنواع الوراثة الجينية الموجودة؟
كما أوضحنا بالفعل في هذه المدونة ، يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، زوج يأتي من والدته وآخر من والده. تحتوي الكروموسومات على جينات يرثها الشخص من والديه. يمكن أن تكون هناك أشكال مختلفة من نفس الجين - الأليلات ، لذلك يمكن للفرد أن يرث أليلًا من والده وأليلًا آخر من والدته. على سبيل المثال ، في جين لون العين ، يمكن أن يحدد أليل واحد أن العينين زرقاء ، والبعض الآخر أخضر. تعتمد نتيجة مجموعة الأليلات على نوع الوراثة التي ترتبط بها.
على سبيل المثال:
ص AA Xأأ
Gametes أ
طرق فحص التركيب الجيني للأفراد الهجين.
في التحليل الهجين ، يمكن استخدام تقاطعات الهجينة مع أحد الأشكال الأبوية. تسمى تقاطعات الجيل الأول الهجين ذات الشكل المتماثل الزيجوت المهيمن أو المتنحي عبور خلفي، أو بيكروس. يعد تحليل التهجينات مهمًا بشكل خاص لتحديد والتحقق من الأنماط الجينية للأفراد الهجين.
هذه هي أنواع الوراثة الجينية في البشر. الوراثة السائدة المتنحية: في هذه الحالة ، يتم فرض أحد الأليلين على الآخر ، وبالتالي تسود الصفات المتنحية أيضًا. عندما يكون الأليل هو المسيطر أو كلاهما ، فإن الكائن الحي له السمة الغالبة. مقهورةيظهر فقط إذا كان كلا الأليلين متنحيين.
الوراثة السائدة غير المكتملة: تحدث عندما لا يكون هناك أليل واحد مهيمن على آخر. وبالتالي ، فإن سمة النسل ستكون مزيجًا من أليلين. على سبيل المثال ، زهرة حمراء متقاطعة مع زهرة بيضاء ستنتج زهرة وردية.
تقاطع الاختبار هو تقاطع هجين مع شكل متماثل للأليلات المتنحية. عند إجراء تحليل الصلبان ، من الممكن تحديد التركيب الوراثي للهجينة مجهولة المنشأ والأنواع ونسبها.
الانحرافات أثناء الانفصال عن النسب الكمية التي وضعها جي مندل.
الوراثة متعددة الجينات: تحدث الوراثة متعددة الجينات عندما يتم التحكم في خاصية فردية بواسطة جينات متعددة. وهكذا ، في هذا النوع من الوراثة ، يحدد جينان على الأقل سمة معينة. الميراث الجنسي: الأليلات الموجودة في الكروموسومات الجنسية لها ميراث مرتبط بالجنس. لا تحمل هذه الكروموسومات الجينات التي تحدد سمات الذكر والأنثى فحسب ، بل تحمل أيضًا بعض السمات الأخرى.
تصف أنماط الوراثة الجينية كيفية انتقال المرض في العائلات. تساعد هذه الأنماط في التنبؤ بخطر التكرار للأقارب. وُلد كارل فرانز جوزيف إريك كورينز في ميونيخ في 19 سبتمبر لإعادة اكتشاف قوانين مندل معه ومع مساعديه. اكتشف الجينات الأليلية ذات الميراث الوسيط عند عبور نوعين من نبات دون دييغو: سائد متماثل الزيجوت مع أزهار حمراء ومتنحي أبيض متماثل اللواقح استقبل الجيل الأول من كل ذلك بأزهار وردية ، مما يدل على وراثة وسيطة.
في بعض الحالات ، قد يختلف الانقسام حسب النمط الظاهري والنمط الوراثي في الجيل الثاني عن النوع المتوقع ، والذي قد يكون ناتجًا عن عوامل مختلفة.
لن يتم استيفاء قوانين الوراثة التي وضعها G.Mendel في ظل الشروط التالية:
1) عدد قليل من المتحدرين ؛
2) وجود الجينات القاتلة.
وفقًا للنمط الوراثي لقوانين مندل ، حيث نسيطر و الجينات المتنحية، متغاير الزيجوت و كائنات متماثلة اللواقحمع جين مهيمن لديهم نفس النمط الظاهري مثلنا ، الجين السائدسائد على النقيض من الزيجوت المتماثل المتنحي ، أي هناك نوعان من الأنماط الظاهرية: سائدة ومتنحية.
في المقابل ، عندما يتم التعبير عن الخصائص الوراثية من خلال نمط غير كامل من الهيمنة ، فإن النمط الظاهري للزيجوت المتغاير هو خليط وسيط بين الزيجوت المتماثل السائد والمتماثل الزيجوت المتنحي ، بحيث يظهر في هذه الحالة النمط الظاهري الثالث.
3) تفاعل الجينات غير الأليلية ؛
4) وجود الوراثة المرتبطة بالجينات ؛
5) الوراثة السيتوبلازمية 4
6) الطبيعة الوسيطة لميراث الصفات 4
7) الطفرات الجينية والكروموسومية والجينومية ، إلخ.
الطبيعة الوسيطة للميراث .
الهيمنة غير المكتملة هي ظاهرة تسود فيها الأليلات السائدة جزئياً على الألائل المتنحية. في مثل هذه الحالات ، يكون الفرد متغاير الزيجوت أكثر تشابهًا في النمط الظاهري للفرد متماثل الزيجوت بالنسبة للأليل السائد ، ولكنه يختلف إلى حد ما عنه.
هذا المزيج الوسيط من الخصائص في الزيجوت المتغاير موجود لأن أيا من أليلات الزوج ليس مهيمنا تماما. يتم التعبير عن كلا الأليلين عن طريق خلط خصائصهما بطريقة تؤدي إلى ظهورهما ميزة جديدةوفي نفس الوقت إلى النمط الظاهري للزهرة الوردية الثالثة.
انقر فوق الملف التالي حتى تتمكن من رؤية نبات فم التنين يتقاطع بين الزهور الحمراء والبيضاء. نأتي إلى الجزء الأخير من موضوع الدراسة "الميراث". في هذا القسم ، سنخبرك قليلاً عن تاريخ بداية علم الوراثة والمفاهيم الأساسية التي يجب أن تتعلمها. جزئيًا ، سننظر في ماهية قوانين مندل وكيف يمكنك تطبيقها لحل المشكلات. في هذا القسم الثالث والأخير ، سنشرح ماهية التفاعلات الأليلية وسنرى حالة الحياة اليومية.
الميراث الوسيط- هذا هو وراثة السمات ، حيث لا يسيطر أي من الأليلات على الآخر ، ونتيجة لذلك ، تظهر مظاهر وسيطة للسمة تختلف عن المظاهر الأبوية. من الأمثلة على السمات ذات الوراثة المتوسطة تجعيد الشعر (مجعد ومموج ومستقيم) ، ولون ريش الدجاج (أسود ، وأزرق ، وأبيض ، وأسود وأبيض) ، ولون معطف الماشية (أحمر ، شاحب ، و لون أبيض) ؛ تلوين الفراولة (الأحمر والوردي والأبيض) تلوين زهور جمال الليل ، إلخ.
هل جميع الشخصيات موروثة كما توقع مندل؟
حتى الآن ، قمنا بتحليل حالات وراثة الصفات التي ينظمها جين واحد والتي يكون فيها أحد الأليلات "سائدًا" مقارنةً بـ "المتنحية" الأخرى. هل تذكر؟ ومع ذلك ، هناك العديد من السمات التي لا يمكن تفسيرها بعد التفكير المندلي ، حيث تهيمن شخصية واحدة على الأخرى. تتناسب هذه الرموز مع العوامل والمتغيرات الأخرى الموجهة نحو التفاعلات بين الأليلات.
في هذا القسم ، سنرى ثلاث حالات: الهيمنة غير الكاملة ، والتشفير ، والأليلات المتعددة. سيتم خلط الحالتين الأخيرتين في مثال يومي حتى تتمكن من رؤية الجينات التي تتعلمها في المدرسة إذا كان بإمكانك تطبيقها على حياتك اليومية!
الاختلافات الرئيسية بين الميراث الوسيط هي:
أ) يختلف النمط الظاهري F1 عن النمط الظاهري للأفراد الأم ؛
ب) التقسيم حسب النمط الظاهري يتوافق مع الانقسام حسب التركيب الوراثي (1: 2: 1) ؛
ج) يحدد كل متغير من التركيب الوراثي متغيره الخاص من النمط الظاهري ؛
د) إذا لم يكن كذلك هيمنة كاملةكل من وظيفة الجينات الأليلية ومظهر من مظاهر الصفة يرجع إلى الإنزيمات التي يتم ترميزها بواسطة هذه الأليلات.
بادئ ذي بدء ، دعونا نلقي نظرة على النظرية. في الأقسام السابقة من موضوع البحث هذا ، عندما فكرنا في شخص لديه نمط وراثي متغاير الزيجوت ، علمنا أنه كان يعبر عن نمط ظاهري سائد ، أليس كذلك؟ في حالة الشخصية التي لديها سيطرة غير كاملة ، لن يحدث هذا لأنه لا توجد أحرف سائدة أو متنحية ، ولكن يتم التعبير عن كليهما ، مما يحدد النمط الظاهري الوسيط لكلا الحرفين.
كما قلنا ، لا يوجد هنا مهيمن ولا متنحي. نظرًا لأنه يمتلك أليلًا من نوع وآخر من نوع آخر ، ووفقًا لما قلناه سابقًا ، في هذه الحالة ، سيتم التعبير عن النمط الظاهري الوسيط ، بحيث يكون لدى الشخص شعر مموج. بحرص! ألا تتفاجأ كيف نمثل التركيب الجيني؟ كيف نمثل الأليلات؟ هذه المرة لم نكتب أحرفًا كبيرة أو صغيرة كما فعلنا من قبل كان هناك حرف مهيمن ومتنحي.
السيطرة على المعرفة والمهارات:
قدم إجابات للأسئلة:
1. ماذا يدرس علم الوراثة؟ ما هو الجين؟
2. ما هو الفرق بين الأليلات السائدة والمتنحية لجين واحد؟
3. ما هي أهمية علم الوراثة للإنسان؟
4. ما هو النمط الجيني؟ ما هو النمط الظاهري؟
5. ما هي طرق البحث الجيني التي تعرفها؟
في حالة الهيمنة غير الكاملة ، يتم تمثيل النمط الجيني بحرف واحد ، ولكن مع فهرس أو مرتفع يميزهم لأن أيًا منهما ليس متنحيًا أو مهيمنًا على الآخر. في هذه الحالة ، يُطلق على التعبير المشترك لكلا الأليلين في الزيجوت المتغاير كودومينانس. في هذه الحالة ، يكون تأثير كلا الأليلين على نفس الشكل ، وليس الشكل الوسيط ، كما يحدث مع سيادة غير تامة.
انتباه! في حالة علم الكود ، فإن التسمية الخاصة بكتابة التركيب الوراثي هي نفس الحرف لكلا الأليلين ، ولكن مع كتابة علوية تفاضلية. لا تقلق ، سنراه في المثال الأخير. تنشأ الأليلات عن طريق الطفرات ، وينشأ الجين نفسه فيها أناس مختلفونيمكن أن يخضع لطفرات مختلفة ، كل منها ينتج أليلًا جديدًا. في الحالة الأخيرة ، سنرى ما يحدث عندما يكون للجين نفسه أكثر من نسختين من الشخصية ، أي عندما يكون من الممكن وجود أكثر من أليلين لحرف معين.
6. لماذا وكيف يستخدم علماء الوراثة الطريقة الهجينة وكذلك طريقة الأنساب؟
7. لماذا من المستحسن استخدام عدة طرق في البحث الجيني؟
8. ما هي الأسس الخلوية لقوانين ج. مندل؟
9. لماذا قوانين ج. مندل ثابتة؟
10. ماذا قيمة عمليةلشخص لديه قوانين جي مندل؟
علم الوراثة هو علم يدرس أنماط اثنين من الخصائص الأساسية للكائنات الحية - الوراثة والتنوع (للوراثة والتنوع ، انظر فصل "الداروينية").
مؤسس علم الوراثة هو العالم التشيكي جريجور مندل (1822 - 1884) ، الذي أجرى تجارب في مدينة برنو على عبور أشكال مختلفة من البازلاء. من خلال مراقبة الهجينة الناتجة ، أنشأ عددًا من قوانين الوراثة التي أرست الأساس لعلم الوراثة ، وطور طريقة للتحليل الهجين ، والتي أصبحت طريقتها الرئيسية.
طريقة التحليل الهجينيتضمن عبور الأفراد مع التباين (بديل)علامات (على سبيل المثال ، أزهار أحد البازلاء حمراء ، والآخر أبيض ، وما إلى ذلك) ؛ تحليل المظهر في الهجينة للسمات المدروسة فقط ، دون مراعاة الباقي ؛ زراعة وتحليل نسل كل فرد بشكل منفصل عن الآخرين ؛ الاحتفاظ بحساب كمي للهجن التي تختلف في الخصائص المدروسة. في التحليل الهجين ، يتم استخدام الرموز التالية المقبولة عمومًا. يتم الإشارة إلى الكائنات الأصلية المأخوذة للعبور بالحرف P (من "الأصل" اللاتيني - الآباء) ؛ أنثى - علامة - "مرآة فينوس" ، عند تسجيل مخطط العبور ، يتم وضعها أولاً ؛ ذكر - "درع ورمح المريخ" ، هو مكتوب ثانيًا ؛ يُشار إلى العبور بعلامة الضرب "X" ؛ يُشار إلى النسل الهجين بالحرف اللاتيني F (من اللاتينية "filie" - الأطفال) برقم مطابق للرقم التسلسلي للجيل: F 1 ، F 2 ، إلخ.
استخدم مندل في تجاربه أنواعًا مختلفة من الصلبان.
هجين أحادي الخلة. إنه أبسط ، لأن الوالدين يختلفان عن بعضهما البعض في سمة واحدة (على سبيل المثال ، في لون أزهار البازلاء - الأحمر والأبيض) (64).
عند تحليل F 1 الهجينة ، وجد مندل أن جميع الأفراد لديهم نفس الخصائص. في هذه الحالة ، تظهر علامة أحد الوالدين فقط - الزهور الحمراء ، وعلامة الآخر (الزهور البيضاء) غائبة. العلامة ، التي تظهر في F 1 ، دعاها المهيمنة (السائدة) ؛ علامة مفقودة - متنحية (متراجعة). يسمى هذا النمط في علم الوراثة قانون الهيمنةأو قانون توحيد الهجينة من الجيل الأول(قانون مندل الأول).
من خلال إجراء التلقيح الذاتي للهجينة F 1 ، وجد مندل أنه في F 2 يظهر الأفراد بسمة سائدة (زهور حمراء) وبصفة متنحية (زهور بيضاء) بنسبة 3: 1. تم تسمية هذه الظاهرة قانون الانقسامالهجينة من الجيل الثاني أو القانون الثاني لمندل.
لشرح الأنماط المرصودة ، طرح مندل فرضية نقاء الأمشاج ، بافتراض ما يلي:
تتشكل أي سمة تحت تأثير عامل مادي (يسمى فيما بعد الجين). قام بتعيين العامل الذي يحدد السمة السائدة بحرف كبير A ، والمتنحي - a. يحتوي كل فرد على عاملين يحددان تطور سمة ، أحدهما يتلقى من الأم ، والآخر من الأب. أثناء تكوين الأمشاج ، يحدث تقليل العوامل ، ويدخل واحد فقط في كل مشيج.
وبحسب هذه الفرضية فإن الحركة معبر أحادي الهجينمكتوبة مثل هذا:
يمكن أن نرى من هذا الرسم البياني أنه بالنسبة لأي مجموعة من الأمشاج ، فإن جميع الأنواع الهجينة لها نفس النمط الوراثي والنمط الظاهري ، وأن فرضية نقاء الأمشاج تشرح بشكل صحيح قوانين التوحيد للجيل الأول من الهجينة والسيطرة.
عندما تتشكل الأمشاج في الهجينة F 1 ، فإن 1/2 سيحمل العامل A ، و 1/2 - a. مع التلقيح الذاتي والتوليفة المتوازنة من الأمشاج أثناء الإخصاب في F2 ، يُتوقع ما يلي: التلقيح الذاتي ، النسل المتجانس ، غير المنفصل. تحتوي على نفس الجينات الأليلية (AA أو aa) في الكروموسومات المتجانسة وتشكل نوعًا واحدًا من الأمشاج.
الزيجوت متغايرة الزيجوت - الأفراد الذين ينقسمون. تحتوي على أليلات مختلفة (Aa) وتشكل نوعين من الأمشاج: مع الجين A والجين أ.
الميراث الوسيط.
في بعض الأحيان ، لا تظهر الهجينة F 1 هيمنة كاملة.
في F 2 ، سيكون التقسيم حسب التركيب الوراثي: 1 AA: 2Aa: 1aa ، وبالنمط الظاهري: 3 edge. : 1 بيل ، كما كان في التجربة ، مما يدل على مصداقية الفرضية.
مع اكتشاف الانقسام الاختزالي (40 عامًا بعد عمل مندل) ، تلقت فرضية نقاء الأمشاج تأكيدًا خلويًا. على سبيل المثال، نباتات أعلىلديك مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات ؛ بعد الانقسام الاختزالي ، يدخل واحد فقط من الكروموسومات المتجانسة كل مشيج ، وبالتالي يدخل واحد فقط من الجينات الأليلية. الجينات الأليلية هي جينات تقع في مناطق متطابقة من الكروموسومات المتجانسة. يمكن تتبع عملية الوراثة الإضافية في الرسم التخطيطي.
قدمت فرضية نقاء الأمشاج عددًا من المفاهيم الجينية.
متجانسة الزيجوت - الأفراد الذين يقدمون خصائصهم هم متوسطون (65). يسمى هذا الميراث الميراث الوسيطأو سيادة غير تامة.
مع هيمنة F2 غير الكاملة ، يتم التعبير عن الفصل المظهري والوراثي بنفس النسبة 1: 2: 1.
تحليل الصليب.
مع الهيمنة الكاملة بين الأفراد مع الصفات الغالبةمن المستحيل التمييز بين الزيجوت المتماثلة الزيجوت متغايرة الزيجوت ، وغالبًا ما يكون ذلك ضروريًا (على سبيل المثال ، لتحديد ما إذا كان فرد معين أصيلًا أم هجينًا). لهذا الغرض ، أ صليب ليسينغ ،حيث يتم تهجين الفرد المدروس ذو السمات السائدة مع الزيجوت المتماثل المتنحي. إذا اتضح أن النسل من هذا الصليب متجانس ، فإن الفرد متماثل (نمطه الوراثي هو AA). إذا كان في النسل 50 ٪ من الأفراد ذوي الصفات المهيمنة ، و 50 ٪ من الصفات المتنحية ، فإن الفرد متغاير الزيجوت.
صليب ثنائي الهجين.
لتحديد كيفية وراثة سمتين (أو أكثر) من أحد الوالدين ، أجرى مندل صليب ثنائي الهجين ،حيث اختلف الآباء المتماثلون عن بعضهم البعض بطريقتين: لون البذور (الأصفر والأخضر) وشكل البذرة (أملس ومتجعد) (66). يشير ظهور الأفراد F 1 ببذور صفراء ناعمة إلى هيمنة هذه الصفات ومظهر من مظاهر قانون التوحيد في الهجينة F 1. بعد التلقيح الذاتي ، ظهر أفراد من أربعة أنماط ظاهرية في F2. اثنان يشبهان الوالدين (أصفر ناعم وأخضر متجعد) ، واثنان جديدان ، يجمعان خصائص الأم والأب (أصفر متجعد وأخضر أملس). من هذا يمكن ملاحظة أنه مع التهجين ثنائي الهجين ، لوحظ وراثة مستقلة للسمات. يُظهر التحليل الكمي لهذه الهجينة أن الانقسام الثنائي الهجين عبارة عن قسمين أحاديي الهجين يعملان بشكل مستقل عن بعضهما البعض. يتم التعبير عنها على أنها 9: 3: 3: 1 ، أو (3: 1) 2. هذا النوع من الميراث يسمى القانون خلافة مستقلة(توزيع) العلامات ، أو القانون الثالث لمندل. وفقًا لهذا القانون ، يتم التقسيم لكل ميزة بشكل مستقل عن الميزة الأخرى.
الميراث المستقل للصفات أثناء التهجين الثنائي الهجين يرجع إلى السلوك المستقل للكروموسومات في الانقسام الاختزالي أثناء تكوين الأمشاج بواسطة الهجينة F 1 (AaBv). يتم التعبير عن ذلك في حقيقة أنه في الطور الأول ، مع نفس الاحتمال ، يمكن أن ينتقل كروموسومات الأم إلى قطب واحد ، ويمكن أن ينتقل كروموسومات الأب إلى الآخر ، أو أن كروموسوم الأب مع الجين B سوف يتماشى مع كروموسوم الأم مع الجين A ، ومع الكروموسوم الأبوي مع الجين A - الأم مع الجين B.
لذلك ، يمكن أن تشكل الهجينة من F 1 ، (AaBv) مع نفس الاحتمال 4 أنواع من الأمشاج: AB و av و Av و aB.
الوراثة المستقلة مميزة فقط لتلك السمات التي توجد جيناتها كروموسومات مختلفة. إنه ذو أهمية كبيرة للتطور ، لأنه مصدر للتنوع التوافقي والتنوع للكائنات الحية.