پیشگفتار چرا از گربه ، بچه گربه و از گوسفند بره متولد می شود ؟
چگونه شباهتهای والدین به فرزندان منتقل می شوند ؟
آیا همه بچه های یک جفت گربه عینا مثل هم و مثل والدین خود هستند ؟
آیا همه افراد یک جاندار کاملا شبیه یکدیگراند ؟
سرچشمه شباهتها و تفاوتهای جانداران از کجاست ؟
و اصولا مسئله وراثت چیست ؟
سالیان متمادی پاسخ این گونه پرسشها مبنای علمی نداشت .
مثلا فکر می کردند که اگر در آبشخور گوسفندان خرمایی رنگ شاخه های درختان تبریزی ، فندق و شابلوط قرار دهند ، بره هایی که از آنها به دنیا می آیند دارای پشمی خوشرنگ ، زیبا ، و گرانقیمت خواهند بود .
یا اگر زنان باردار به جانوری زشت و بد منظر نگاه کنند نوزادی که به دنیا می آورند نیز بد قیافه و بدریخت ( شبیه به آن جانور ) خواهد بود .
امروزه می دانیم بدن همه جانداران از سلول ساخته شده است و درون هر سلول مولکولهای مخصوصی به نام « ژن » هست .
ژن ها ، صفات مشابه و متفاوت جانداران را پدید می آورند .
سلولهای بدن هر جاندار و ژنهای درون آنها از والدینش سرچشمه می گیرند و شباهتهای آنها هم از این راه به او منتقل می شوند .
اما ساختمان و کار ژنها ممکن است اندکی مختلف باشند و همین اختلاف سبب تفاوتهایی در جانداران شود .
شاخه ای از علم زیست‌شناسی‌که به توضیح این مطالب می‌پردازد ژنتیک یا علم وارثت‌نامیده می‌شود .
آیزاک آسیموف دانشمند آمریکایی ، درباره تاریخ تلاشهایی که زیستشناسان برای پیدایش ژنتیک و توضیح مسائل مربوط به وراثت به عمل آورده اند باز بانی ساده و گیرا ، سخن می گوید .
ژنتیک تعریف – هر نوع حیوان یا گیاه خصوصیاتی ساختمانی و فیزیولوژیک دارد که آنها را عموما به نسل بعد انتقال می دهد .
اما آنچه از جانداران به نسل بعد منتقل می شود طرح کلی ساختمانی و فیزیولوژیک است ، به طوری که عموما میان والدین و فرزندان تفاوتهایی نیز مشاهده می شود .
گاه نیز در فرزندی خاصه هایی دیده می شود که در پدر بزرگ یا مادربزرگش وجود داشته است و گاه خاصه هایی است که در خانواده آنها تازگی دارد .
ژنتیک یا علم وراثت ، علمی است که شباهتها و تفاوتهای میان والدین و اولاد و عوامل و اسباب آنها را مطالعه می کند .
یکی از این عوامل وراثت است .
عامل دیگر محیط است .
مطالعات مندل هزارها سال راز وراثت همچنان در پرده باقی ماند .
به سال 1865 ، گرگور مندل راه انتقال صفات از والدین به اولاد را کشف کرد .
مندل کشیشی ساکن شهر برون ( شهر برنوی فعلی چک اسلوواکی ) بود .
وی در دانشگاه ، علوم و ریاضیات تحصیل کرده بود و اوقات فراغت را در باغچه دیرخود نخود می کاشت و این کار را برای تهیه غذا نمی کرد بلکه به منظور مطالعه قوانین وراثت بدان دست می زد .
مندل نخستین کسی نبود که در این رشته مطالعه می کرد بلکه آنچه تا آن زمان در این پاره تحقیق شده بود بی نتیجه مانده بود .
علت توفیق مندل دو عامل بود : طرح مسئله به صورتی درست 2- تفسیر درست پاسخ حاصل .
مندل در عین حال بسیار پرحوصله و پرکار بود و هشت سال تمام به پرورش نخود و مطالعه خصوصیات آن پرداخت و متجاوز از ده هزار بوته از این گیاه را با دقت از نظر گذرانید و نتیجه استنباطاتش را در یکی از نشریه های معمولی انجمن علمی محلی به چاپ رسانید .
حاصل تحقیقات مندل در هشتم فوریه سال 1865 به چاپ رسید و گرچه سی و پنج سال بعد از آن تاریخ به اهمیت آن پی بردند ، این روز را روز تولد علم وراثت می شناسند .
در مطالعات مندل سه خصوصیت دیده می شود : اول : به ترکیب کردن یک یا دو گیاه راضی نمی شد بلکه در هر وهله ترکیبهای مشابه پرشمار انجام می داد تا عده زیادی اولاد حاصل را مطالعه کند .
دوم : از آنجا که دورگه های حاصل پرشمار بودند توانست از ریاضیات استفاده ببرد .
به عبارت دیگر روش کمی به کار برد .
سوم : همه صفات یک گیاه را مورد مطالعه قرار نمی داد بلکه هر بار فقط یک جفت صفت را تحت نظر می گرفت ، آن هم صفاتی که مثل طول بوته ( بلندی یا کوتاهی ) شکل دانه ( صاف یا چین خورده ) تفاوت آشکار داشتند .
فراموش نشود که در عصر مندل از وجود کروموزوم و ژن و تقسیم سلول اطلاعی در دست نبود و او فقط براساس نتایج آزمایشهایش به کشف قوانین وراثت توفیق یافته است.
مندل از آن جهت نخود را برای مطالعه انتخاب کرده بود که کاشتن آن آسان ست و در مدت کوتاهی چند نسل از آن به دست می آید و بخصوص وضع گل نخود بسیار مناسب است و بدین معنی که پرچمها و مادگی گل نخود درون گلبرگهایش مخفی هستند و در آنها خود لقاح صورت می گیرد .
مندل به منظور ترکیب کردن دو بوته متفاوت و انجام دگر لقاح ، پرچمهای گلهای یک بوته را ، پیش از رسیدن مادگی گلهای همان بوته ، قطع می کرد و سپس دانه های گرده گلهای بوته دیگر را به دست خود روی کلاله مادی گلهای بی پرچم می نشاند .
پیش از آنکه مندل به دگر لقاح دو بوته دارای دو صفت متفاوت اقدام کند ، هر یک از آنها را چند نسل می کاشت تا مطمئن شود از نظر صفت مورد مطالعه دودمان خالص اند .
سپس گرده گلهای چند بوته دارای دانه های صاف را روی مادگی چند بوته دارای دانه های چین خورده می نشاند .
( گفتن ندارد که هر دو دسته گیاه از نظر این صفات دودمان خالص بودند .
) یافته های مندل به قرار زیر بود : دانه های نسل اول همه به دانه های یکی از والدین شبیه بودند و هیچ نشانی از صفت والد دیگر نداشتند .
مثلا وقتی که گلهای بوته دارای دانه صاف را با گلهای بوته دارای دانه چین خورده ترکیب کرد همه دانه های حاصل در نسل اول صاف شدند .
از این گذشته تفاوتی نداشت که گرده از گلهای بوته دارای دانه صاف باشد و مادگی از گلهای بوته دارای دانه چین خورده یا به عکس ، نتیجه همواره یکسان بود : همه دانه های نسل اول صاف می شدند .
بنابر این در نسل اول یکی از دو صفت غالب می شد و همواره ظاهر می گشت .
مندل افت جفت صفت را مطالعه کرد و به این نتیجه رسید که همواره یکی از ره جفت صفت غالب است .
مندل سپس قدمی فراتر رفت و آن این بود که نخودهای نسل اول را کاشت و آنها را در خود لقاح آزاد گذاشت .
از دانه های حاصل در حدود چین خورده بودند و قریب صاف .
از آنجا که صفت چین خوردگی در نسل اول به وسیله صفت صافی عقب زده شده بود و این صفت توانسته بود در نسل دوم بار دیگر ظهور کند ، مندل آن را صفت پسرفته نامیده است .
یک صفت چگونه به ارث می رسد شاید نتایجی که مندل از آزمایشهایش به دست آورده است ، چندان چشمگیر نباشد ولی توضیحی که او برای توجیه نتایج حاصل داده سهم بزرگی در پیشرفت علم وراثت داشته است .
مندل برای نمودن هر صفت ارثی ، حرفی از الفبا را اختیار کرد و بدین وسیله ، نشان دادن الگوهای وراثت را فراوان تسهیل کرد .
از آنجا که صفت گردی دانه بر چین خورده بودن آن غالب بود چنین فرض کرد که صفت گردی ناشی از تاثیر یک عامل غالب است .
مندل A را برای نمودن این عامل اختیار کرد .
مندل به طور کلی حروف بزرگ الفبا را برای نمودن صفات غالب و حروف کوچک را برای صفات پسرفته برگزید .
امروزه نیز همین روش متداول است .
از انجا که عامل فرضی مندل همان ژن امروزی یعنی مولکول DNA است ، از این پس به جای اصطلاح عامل ، همان کلمه ژن را که معادل آن است به کار خواهیم برد .
سوالی که برای مندل وطرح بود این است : « چگونه از والدین دارای صفت غالب ، اولاد دارای صفت پسرفته به وجود می آید ؟
آنچه برای مندل روشن می نمود این بود که والدین دارای صفت غالب بایستی قاعدتا دارای یک ژن صفت غالب بوده باشند .
نیز اولاد حاصل از آنها بایستی دارای یک ژن صفت پسرفته بوده باشند .
سوال بعدی این بود : « چونه اولاد حاصل از والدین دارای ژن غالب صاحب ژن پسرفته می شوند ؟
» برای حل این مسئله مندل فرض کرد که برای هر صفتی باید دو ژن وجود داشته باشد .
دو ژن که در بروز یک صفت دخالت دارند علل یکدیگر نامیده می شوند .
بنابراین ، اگر از ترکیب کردن دو بوته همیشه دانه صاف حاصل شود ، ژنهای هر یک از انها را می توانیم با « ص ص » نشان دهیم .
این بدان معنی است که اولاد حاصل از ترکیب این دو بوته ، دو علل صافی ، یکی از پدر و دیگری از مادر ، به دست آورده اند .
بر همین قیاس اگر از ترکیب کردن دو بوته همیشه دانه چین خورده به وجود آید ، ژنهای هر یک از آنها را می توانیم با « چ چ » نشان دهیم و این نشان دهنده آن است که یک ژن « چ » از هر یک از والدین به دست آورده است .
نشان دادن ژنهای صفات جاندار را به صورت علامت اختصاری ژنوتیپ آن جاندار می گویند .
مندل با چنین فرضی که درباره ژنهای علل کرده بود توانست از روی ژنهای والدین ژنهایی را که سلولهای زاینده می رسیدند پیشگویی کند و از روی آنها تعیین کند که چند قسم اولاد به وجود خواهند آمد .
نیز توانست نسبت میان آنها را از روی سلولهای زاینده پیشگویی کند .
مثلا فرض کنید که ژنوتیپ بوته ای « ص ص » است .
امکان به وجود آمدن چه نوع سلولهای زاینده ای از این بوته وجود دارد ؟
قاعده ای که مندل وضع کرده بود بسیار ساده است : از هر جفت علل ، فقط یکی به هر سلول زاینده می رسد از آنجا که دو علل نظیر یکدیگرند ، پس همه آنها صاحب ژن « ص » خواهند شد .
اگر ژنوتیپ بوته ای « چ چ » باشد ، همه سلولهای زاینده صاحب ژن « چ » خواهند شد .
حالت سوم موردی است که ژنوتیپ بوته ای « ص چ » باشد .
از آنجا که بر طبق اصل مندل فقط یکی از هر دو ژن علل به هر سلول زاینده می رسد ، نیمی از سلولهای زاینده صاحب ژن « ص » و نیم دیگر صاحب ژن « چ » خواهند شد .
این اصل را که بر طبق آن ژنهای جفت از هم جدا می شوند و به سلولهای زاینده متفاوت می رسند اصل تفکیک می نامند و به قانون اول مندل نیز مرسوم است .
براساس اصل تفکیک ، چگونگی توزیع ژنها در سلولهای زاینده و نیز ترکیب آنها با یکدیگر مسئله ای تصادفی می شود .
تفسیر نتایج مندل برای تفسیر نتایج مندل مقدمات لازم فراهم شده است .
تنها چیزی که باید اضافه شود اصطلاح فنوتیپ است .
چنانکه گفتیم ژنوتیپ هر جاندار گویای آن است که ژنهای چه صفاتی در آن جاندار وجود دارد ( « ص ص » ، « چ چ » یا « ص چ » ) و حال انکه فنوتیپ گویا صفت ظاهری جاندار است مثلا اگر « ص » غالب است ، جانداری که دارای ژنوتیپ « ص چ » است فنوتیب ظاهر آن همان فنوتیپ جانداری خواهد بود که ژنوتیپ « ص ص » دارد .
به عبارت دیگر جانداری که صفت غالب دارد فنوتیپش معرف ژنوتیپش نیست زیرا ژنوتیپ آن ، چه « ص ص » باشد چه « ص چ » جاندار همواره صفت غالب ( « ص ») را نشان می دهد .
اما صفت پسرفته چنین نیست .
زیرا جاندار هنگامی فنوتیپ صفت پسرفته را صاحب خواهد شد که ژنوتیپش حتما از نظر ژن پسرفته هوموزیگوس ( « چ چ ») باشد .
اکنون به آزمایشهای مندل باز می گردیم وبه تفسیر آنها می پردازیم .
مندل دو دودمان خالص از نخود را که یکی صاف و دیگری چین خورده بود با هم ترکیب کرد .
آشکار است که ژنوتیپ نخود صاف « ص ص » بوده است و ژنوتیپ نخودچین خورده « چ چ » .مندل برای بدست آوردن نسل دوم ، بوته های نسل اول را در خود لقاح آزاد گذاشت بنابراین مسئله به صورت ترکیب هتروزیگوس با هتروزیگوس در آمد که قبلا آن را