وراثة مندلية

التاريخ

تعود تسمية الوراثة المندلية إلى غريغور يوهان مندل راهب مورافيا في القرن التاسع عشر. وضع مندل أفكاره بعد أن أجرى تجارب عدةٍ على ما يقارب 5000 نبتةٍ من نباتات البازلاء التي زرعها في حديقة الدير بين عامي 1856 و 1863 وتوصّل إلى تعميمين يُعرفان الآن باسم مبادئ مندل للوراثة أو الوراثة المندلية. لم تجذب استنتاجات مندل اهتمام العلماء ظنًا من أنها غير قابلةٍ للتطبيق على الرغم من أنها لم تكن غريبةً عنهم حتى مندل الذي اعتقد أن هذه الاستنتاجات لا تنطبق إلا على فئاتٍ معينةٍ من الأنواع أو الصفات. كانت إحدى العقبات الكبرى التي تقطع سبيل فهم أهمية هذه الاستنتاجات هي الاهتمام الذي أُعطى إلى المزج الواضح للعديد من الصفات الموروثة في المظهر العام للنسل التي تُعرف بأنها ناتجةٌ عن تفاعلاتٍ متعددة الجينات على عكس الصفات الثنائية النوعية للعضو المدروسة من قِبل مندل.
أُعيد اكتشاف عمل مندل من قبل ثلاثة علماءٍ أوروبيين: هوغو دي فريس، وكارل كورينس، وإريك فون تششرماك، مما جعل المندلية نظريةً مهمةً ومثيرةً للجدل. كان ويليام بيتسون هو المروج الأقوى في أوروبا حيث صاغ مصطلحي "علم الوراثة" و "الأليل" لوصف العديد من مبادئه. عارض العديد من العلماء نموذج الوراثة لأنه يدل على أن الوراثة فيه كانت متقطعةً مقابل التباين المستمر الظاهر للعديد من الصفات؛ ورفض العديد من علماء الأحياء أيضًا النظرية لأنهم لم يكونوا متأكدين من أنها ستنطبق على جميع الأنواع. 
أظهر العمل اللاحق الذي أنجزه علماء الأحياء والإحصاء مثل رونالد فيشر أنه إذا كانت هناك عدة عوامل مندلية متورطة في التعبير عن صفةٍ فردية فإنها يمكن أن تنتج النتائج المتنوعة التي لوحظت، وبالتالي أظهرت أن علم الوراثة المندلية متوافق مع الانتقاء الطبيعي.
دمج توماس هانت مورغان ومساعداه في وقت لاحق النموذج النظري لمندل مع نظرية كروموسوم الوراثة حيث كان يعتقد أن كروموسومات الخلايا تحتوي على المادة الوراثية الفعلية وخلقت ما يُعرف الآن باسم علم الوراثة الكلاسيكية. يعتبر هذا أساسًا ناجحًا للغاية وبأنه خلّد اسم مندل في التاريخ.

قوانين مندل

اكتشف مندل أنه عند تهجين أزهار بيضاءٍ أصيلة وأزهارًا أرجوانيةً لنبات البازلاء فلم تكن النتيجة مزيجًا لهما حيث حصل على نباتات جيلٍ أول  (F1)أرجوانية اللون. ترك مندل هذه النباتات تُلقّج ذاتيًا فحصل على نسبة تقارب 3 أرجوانية مقابل 1 بيضاء وسمّيت هذه النباتات الناتجة بأفراد الجيل الثاني (F2).
ابتكر مندل بعد ذلك فكرة وحدات الوراثة والتي أطلق عليها اسم "العوامل"، ووجد أن هناك أشكالًا بديلة من العوامل -تسمى الآن الجينات- والتي تتسبب في الاختلافات في الصفات الموروثة. فمثلًا توجد مورّثة لون الزهرة في نباتات البازلاء على شكلين أحدهما للأرجواني والأخر للأبيض، وتسمى الآن الأشكال البديلة بالأليلات. يرث الكائن الحي أليلين لكل صفة بيولوجية (واحد من كل والد). 
افترض مندل أن أزواج الأليل تنفصل بشكلٍ عشوائي أو تنفصل عن بعضها البعض أثناء إنتاج الأمشاج (البييضة والحيوانات المنوية). يحمل الحيوان المنوي أليل واحد لكل صفة موروثة أثناء إنتاج الأمشاج بسبب انفصال أزواج الأليل. يساهم كل من الحيوان المنوي والبييضة بأليل عند اتحادهما أثناء الإخصاب مع بعضهما ويستعيد الحالة الزوجية في النسل. يُسمى هذا بقانون الفصل. وجد مندل أيضًا أن كل زوج من الأليلات ينفصل بشكلٍ مستقل عن أزواج الأليلات الأخرى أثناء تكوين المشيج، وهذا ما يُعرف باسم قانون التوزيع المستقل.

صفة مندلية

الصفة المندلية هي تلك التي يُسيطَر عليها بواسطة موضع واحد في نمط الوراثة، فيمكن مثلًا أن يؤدي حدوث طفرة في جين واحد إلى مرض وراثي وفقًا لقوانين مندل كفقر الدم المنجلي، ومرض تاي ساكس، والتليف الكيسي.

وراثة غير مندلية

شرح مندل الوراثة من ناحية العوامل المنفصلة -الجينات- التي تنتقل من جيلٍ إلى جيل وفقًا لقواعد الاحتمال. تُعتبر قوانين مندل صالحة لجميع الكائنات التي تتكاثر جنسيًا بما في ذلك نباتات البازلاء والكائنات البشرية.لا تُفسّر قوانين مندل بعض الأنماط الوراثية، فبالنسبة لمعظم الكائنات التي تتكاثر عن طريق الاتصال الجنسي إن الحالات التي تكون فيها قوانين مندل مسؤولة بشكل صارم عن أنماط الوراثة نادرة نسبيًا وغالبًا ما تكون أكثر تعقيدًا.

مندل وعلم الوراثة

يعد جريجور مندل واضع حجر الأساس لعلم الوراثة، وهو أول من توصل إلى نتائج ذات أهمية في هذا العلم. وفي خلال فترة عمله مدرساً للفيزياء والأحياء والتاريخ الطبيعي في مدرسة برون الثانوية في تشيكوسلوفاكيا، كان مندل يزرع نبات البازلاء في حديقة الدير الذي يعيش فيه، بهدف البحث عن الكيفية التي يتم بها انتقال الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء.
و في عام 1866 استطاع مندل توضيح نتائجه التي جمعها في السنوات السابقة، ولكنها أهملت حتى بداية عام 1900 حين اكتشف العلماء أهمية تلك التجارب بعد وفاته. وقد عمل مندل في وقت لم تكن الصبغيات أو انقسام الخلايا قد عرفت بعد، ومع ذلك فقد أعطى تفسيرات تتطابق مع ما يتوافر حالياً من معلومات عن آلية التوارث، وقد استخدم مندل نبات البازلاء في تجاربه.

قوانين مندل

لخص مندل اكتشافاته في قانونين: قانون الفصل، وقانون التوزيع المستقل.

قانون انعزال الصفات (القانون الأول)

قانون الفصل ينص على أن كل فرد يحمل زوجاً من الألائل(أشكال مختلفة من الجينات) لكل سمة. وكل من الأبوين يورث عشوائياً أحد الأليلين لنسله، فيحصل النسل على زوج خاص من الألائل (أليل من كل من الأبوين). الأليل السائد من بين الأليلين هو الذي يحدد كيفية ظهور السمة في النسل (مثل لون النبتة، لون فراء الحيوان، لون عيني الشخص).

قانون التوزيع المستقل (القانون الثاني)

قانون التوزيع المستقل، المعروف أيضا بقانون الوراثة، ينص على أن الجينات المنفصلة للسمات المنفصلة تورث من الوالدين إلى النسل بشكل مستقل عن بعضها البعض. أي أن اختيار أليل معين من بين الأليلين ليتم توريثه لسمة معينة لا يؤثر على اختيار أي أليل آخر لأي سمة أخرى ليتم توريثه. أي أنه، على سبيل المثال، لا تمت علاقة بين لون القط وطول ذيله. وفي الحقيقة هذا القانون ينطبق فقط على الجينات غير المرتبطة ببعضها البعض.