ژنتیک علم مطالعه وراثت است و مندل را پدر علم ژنتیک می‌نامند. وراثت فرایندی بیولوژیکی است که طی آن والدین، ژن‌های خاصی را به فرزندان و نسل‌های بعد از خود منتقل می‌کنند. هر کودکی از هر دو والد بیولوژیکی خود ژن به ارث می‌برد و این ژن‌ها نیز به نوبه خود صفات خاصی را بیان می‌کنند. بعضی از این صفات ممکن است از نظر جسمی در ظاهر فرد نیز نمود داشته باشند که از جمله این صفات می‌توان به رنگ مو و چشم و رنگ پوست اشاره کرد. از طرف دیگر برخی ژن‌ها نیز ممکن است خطر بیماری‌ها و اختلالات خاصی را که ممکن است از والدین به فرزندانشان منتقل شوند را با خود به همراه داشته باشند.

تاریخچه علم ژنتیک

«گرگور یو‌هان مندل» (Gregor Johann Mendel)، یک راهب اتریشی بود که مطالعات او در مورد وراثت صفات در گیا‌هان نخود فرنگی باعث ایجاد پایه و اساس پیشرفت‌های زیادی در حوزه علم ژنتیک شد، به طوری که مندل پدر ژنتیک نامیده می‌شود. مطالعات وی نشان داد که طبق قوانین اساسی وراثت، وراثت ذره‌ای از صفات وجود دارد. وراثت ذره‌ای به این معنی است که صفات فنوتیپی می‌توانند در غالب ذرات جدا از هم در طول نسل‌ها منتقل شوند، در علم ژنتیک امروز این ذرات را ژن‌ها می‌نامند. اهمیت کار مندل تا اواخر قرن بیستم به رسمیت شناخته نشد.

مندل
تصویر ۱: گرگور یو‌هان مندل پدر علم ژنتیک کلاسیک

در درون مندل، دین و علم با یکدیگر هماهنگ شدند. وی که به عنوان راهب زندگی می‌کرد، بیش از 20٫000 گیاه نخود را در داخل دیوار‌های صومعه خود پرورش می‌داد. او معلم فیزیک و همچنین زنبورداری بود که برای بررسی نحوه وراثت صفات در زنبور‌ها مطالعات فراوانی کرد.

مطالعات مندل

گرگور مندل توسط استادان خود در دانشگاه و همکارانش در صومعه ترغیب شد تا بر روی تنوع گیا‌هان مطالعه کنند. وی مطالعات خود را در باغ آزمایشگاهی صومعه خود آغاز کرد. بین سال‌های 1856 و 1863، مندل حدود 28٫000 گیاه نخود را کشت و آزمایش کرد.

مندل کشف کرد که بسیاری از خصوصیات نخود فرنگی در پیکربندی گیاه نمایان است. به عنوان مثال، گیا‌هان نخود فرنگی قد بلند یا کوتاه دارند، دانه‌‌های این گیاه سبز یا زرد و یا دارای پوسته صاف یا ‌چروکیده‌ هستند. این صفات با آمیزش دو گونه متفاوت با هم مخلوط نمی‌شوند.

علاوه بر این موارد، وی دریافت که می‌تواند بذر نخود فرنگی ایجاد کند که به طور واقعی می‌توانند بارور شده و رشد کنند و گیاهان با ویژگی خاصی مانند گیاهان با طول بلند ایجاد کنند و نسل بعدی بذر از این گیا‌هان نیز فقط نخود فرنگی‌هایی با قد بلندی تولید می‌کنند.

اگر گیا‌هانی که با قد بلند تولید شده بودند را با گیاهان نخود فرنگی با قد کوتاه آمیزش می‌داد، تمام دانه‌‌های حاصل از این آمیزش گیا‌هان بلندی تولید می‌کردند. اما وقتی این آمیزش به نسل دوم می‌رسید، در دانه‌‌های نسل بعدی، گیا‌هان کوتاه دوباره ظاهر می‌شدند و نسبت گیا‌هان بلند به گیا‌هان کوتاه نزدیک به 3 : 1 بود. این نتایج نشان داد که صفات ارثی ترکیب نمی‌شوند، بلکه به عنوان واحد‌های جداگانه رفتار می‌کنند. علاوه بر این، اگر بیش از یک صفت مورد مطالعه قرار گیرد (به عنوان مثال، ارتفاع گیاه و رنگ بذر)، این صفات به طور مستقل مرتب می‌شوند و به طور مستقل از یکدیگر بیان می‌شوند.

مندل همه این‌ها را بدون درک ژن‌ها، کروموزوم‌ها یا میوز‌ها کشف کرد که نقش‌ها آن‌ها در وراثت سال‌ها پس از مرگ وی به تفصیل شرح داده شد و اکنون این مفاهیم نشان می‌دهند که چگونه قوانین مندل مورد اثبات قرار می‌گیرند.

جذابیت تحقیقات در این زمینه برای مندل به دلیل علاقه وافر او به طبیعت بود. او نه تنها به گیا‌هان علاقه داشت بلکه به هواشناسی و نظریه‌‌های تکامل نیز توجه ویژه‌ای نشان می‌داد. مندل غالباً تعجب می‌کرد که گیا‌هان چگونه ویژگی‌های غیرعادی را بدست می‌آورند.

مندل در یکی از پیاده‌روی‌‌های مکرر خود در اطراف صومعه، انواع بی نظیری از گیاه زینتی را یافت. او نمونه‌ای از آن‌ها را برداشت و در کنار رقم معمولی آن گیاه کاشت. او فرزندان آمیزش این گیاهان را در کنار هم رشد داد تا ببیند احتمال مشاهده صفات منتقل شده به نسل بعدی وجود دارد یا خیر. این آزمایش برای روشن کردن دیدگاه‌‌های «لامارک» (Lamarck) در مورد تأثیرات زیست محیطی روی گیا‌هان و انتقال آن‌ها به صورت صفات ارثی به فرزندان طراحی شد. مندل دریافت که فرزندان این گیا‌هان صفات اساسی والدین را حفظ می‌کنند و بنابراین تحت تأثیر محیط قرار نمی‌گیرند. این آزمایش ساده، ایده وراثت را به وجود آورد.

نظریه لامارک
تصویر ۲: نظریه لامارک؛ براساس این نظریه به کارگیری و عدم به کارگیری یک اندام موجب تکامل، افزایش اندازه و کارآمدتر شدن آن می‌شود (گردن زرافه) و اگر عضوی از بدن جاندار مورد استفاده قرار نگیرد، در طول زمان کوچک شده و تحلیل می‌رود.

مندل مقاله خود را با عنوان «آزمایش در مورد هیبریداسیون گیا‌هان‌» در دو جلسه انجمن تاریخ طبیعی برون در بوهمیا (Natural History Society of Brunn) در سال 1865 ارائه کرد. در آن زمان اغلب زیست شناسان و محققان در این زمینه، به نظریات لامارک و «داروین» (Charles Darwin) اعتقاد داشتند و به همین دلیل به یافته‌های مندل در آن دوران اهمیت چندانی داده نشد و تا سال‌ها بعد نتایج کارهای این دانشمند مسکوت ماند.

گرگور مندل در 6 ژانویه سال 1884 در برنو، اتریش-مجارستان (جمهوری چک کنونی) در اثر بیماری نفریت مزمن درگذشت.

کشف مجدد کار مندل

تا اوایل قرن بیستم اهمیت تحقیق و اندیشه مندل مورد توجه واقع نشد. در سال 1900، سرانجام کار او توسط «هوگو دو وری» (Hugo de Vries)، «کارل کورنز» (Carl Correns) و «اریش فون چرماک» (Erich von Tschermak) کشف شد. در تاریخ علم زیست‌شناسی از این سه نفر به عنوان کاشفان مجدد قوانین مندل یاد می‌شود.

نتایج مندل به سرعت در سراسر جهان مورد استقبال و مطالعه قرار گرفت و مشخص شد که قوانین وراثتی که در مورد گیاه نخود فرنگی کشف کرده بود، در مورد گونه‌های دیگر گیاهی و جانوری نیز صدق می‌کند و می‌توان از آن‌ها در مطالعات گسترده ژنتیکی استفاده کرد. رونالد فیشر (Ronald Fisher) در سال 1918 از ژنتیک مندلی به عنوان پایه شروع سنتز مدرن در زیست شناسی تکاملی استفاده کرد.

‌مطالعه دوباره یافته‌های مندل باعث شد، مندلیسم یک نظریه مهم اما بحث برانگیز باشد. جدی‌ترین مروج آن در اروپا «ویلیام بیتسون» (William Bateson) بود که اصطلاحات ‌«ژنتیک‌»، ‌«ژن‌» و ‌«آلل‌» را برای توصیف بسیاری از اصول آن ترسیم کرد.

الگوی وراثت مندل توسط سایر زیست‌شناسان بسیار مورد بحث قرار گرفت، زیرا این الگوی نشان می‌دهد که وراثت ناپیوسته است، در حالی این زیست‌شناسان تا آن زمان به دنبال قوانین برای توضیح نحوه انتقال صفات پیوسته در موجودات بودند.

بسیاری از زیست‌شناسان نیز این تئوری را رد کردند، زیرا مطمئن نبودند که در مورد همه گونه‌‌ها اعمال شود و به نظر می‌رسد، ویژگی‌های مندلی واقعی بسیار کمی در طبیعت وجود دارند. با این حال مطالعات بعدی که توسط برخی از زیست‌شناسان و فیشر انجام شد، نشان داد اگر عوامل چندگانه مندلی برای صفات جداگانه درگیر باشند، می‌توانند مقدار متنوعی از نتایج مشاهده شده در طبیعت را تولید کنند.

«توماس‌‌ هانت مورگان» (Thomas Hunt Morgan) و دستیارانش بعدها مدل نظری مندل را با تئوری وراثت کروموزومی ادغام کردند که در آن تصور می‌شد، کروموزوم سلول‌‌ها ذرات وراثتی واقعی را در خود نگه می‌دارند و آنچه را که اکنون به عنوان ژنتیک کلاسیک شناخته می‌شود، ایجاد کردند. این مطالعات و یافته‌ها بسیار موفق بود و جایگاه مندل را در تاریخ ماندگار کرد.

توماس هانت مورگان
تصویر ۳: توماس هانت مورگان نخستین کسی بود که نقشه کروموزومی را ترسیم کرد و براساس یافته‌های مندل کتاب «ساز و کار وراثت مندلی» را نوشت.

قوانین مندل

گرگور یو‌هان مندل دانشمندی بود که به عنوان پدر و بنیانگذار ژنتیک شناخته می‌شود. مندل بین سال‌‌های 1856 و 1863 آزمایش‌های زیادی را روی گیاه نخود فرنگی (Pisum Sativum) انجام داد. او نتایج آزمایش‌ها را مورد مطالعه قرار داد و مشاهدات زیادی را به دست آورد که براساس این یافته‌ها، قوانین وراثت مندلی شکل گرفت. پیش از معرفی و بحث در مورد قوانین وراثت مندل، مهم است که بدانید آزمایش‌های انجام شده توسط مندل چه بوده است.

آزمایش‌های مندل بر گیاه نخود فرنگی

مندل پس از مطالعه دقیق گیاه نخود فرنگی را به دلایل زیر انتخاب کرد:

  • گیا‌هان نخود به راحتی قابل رشد و پرورش است.
  • این گیاه دارای ویژگی‌ها و صفات مشخص و متضادی است.
  • گیاه نخود فرنگی یک گیاه یک ساله است و به همین ترتیب نسل‌های زیادی از گیاه در مدت زمان کوتاهی قابل مطالعه هستند.
  • نخود فرنگی به طور طبیعی خودلقاحی می‌کند، علاوه بر این، قابلیت دگرلقاحی را نیز دارد.

مندل لیستی از ویژگی‌های متضاد این گیاه را تهیه کرد و مطالعات خود را بر روی آن‌ها انجام داد.

صفات گیاه نخود فرنگی
تصویر ۴: صفات گیاه نخود فرنگی

نتایج آزمایش‌های مندل

همان طور که در بالا اشاره شد، مندل بر روی ویژگی‌های متضاد زیادی از گیاه نخود فرنگی مطالعه کرد، در اینجا قصد داریم نتایج حاصل از یکی از این ویژگی‌ها را بررسی کنیم. نتایج آزمایش‌های مندل در مورد آمیزش یک گیاه بلند نخود فرنگی خالص و یک گیاه کوتاه نخود فرنگی خالص شامل موارد زیر هستند:

  • در نسل اول یا F1، مندل مشاهده کرد که همه گیا‌هان بلند هستند و گیا‌هان کوتاه وجود نداشت.
  • در نسل دوم یا F2، مندل مشاهده کرد که 3 گیاه از فرزندان دارای قد بلند و یکی کوتاه بودند.

هنگامی‌ که مندل ویژگی‌های دیگر را مورد مطالعه قرار داد، به نتایج مشابهی دست یافت. مندل اظهار داشت که در نسل F1 ویژگی‌های یکی از والدین ظاهر می‌شوند، در حالی که در نسل F2 ویژگی‌های والد دیگر نیز در فرزندان قابل مشاهده هستند.

آمیزش نخود فرنگی مندلی
تصویر ۵: آمیزش گیاه نخود فرنگی کوتاه، بلند و مشاهده نتایج در نسل اول و دوم

ویژگی‌هایی که در نسل F1 ظاهر می‌شوند، صفات غالب نام دارند و به آن‌هایی که برای اولین بار در نسل F2 ظاهر می‌شوند، صفات مغلوب می‌گویند.

مفاهیم به دست آمده از آزمایش‌های مندل

  • وراثت: انتقال صفات از والدین به فرزندان «وراثت» (Inheritance) نام دارد.
  • ژنتیک: علم بررسی مکانیسم‌های وراثت را ژنتیک می‌گویند.
  • صفات: ویژگی‌هایی شامل قد، رنگ چشم و یا برخی از بیماری‌ها ژنتیکی را صفات ژنتیکی می‌گویند.
  • صفات متقابل: صفاتی در موجود که حد وسط ندارند و در دو حالت وجود دارند، مانند صفاتی که در مطالعات مندل بر روی گیاه نخود فرنگی مشاهده شد، صفت متقابل نام دارند که شامل بلندی و کوتاهی گیاه، رنگ دانه سبز و زرد، رنگ گل سفید و ارغوانی و …بودند.
  • آلل: ژن‌هایی که از والدین به فرزندان منتقل می‌شوند، به صورت جفت وجود دارند. این جفت‌ها، آلل نامیده می‌شوند.
  • هموزیگوت یا خالص: وقتی دو آلل یک ژن، یکسان هستند، به آن‌ها هموزیگوت گفته می‌شود.
  • هتروزیگوت: هنگامی‌ که هر دو آلل یک ژن متفاوت هستند، به آن‌ها هتروزیگوت می‌گویند.
  • روابط غالب و مغلوبی بین صفات: ویژگی‌های غالب با استفاده از حروف بزرگ و مغلوب با استفاده از حروف کوچک توصیف می‌شوند. به عنوان مثال، ژن‌های غالب برای قد در گیاه نخود فرنگی با حروف TT و ژن‌های مغلوب با حروف tt نمایش داده می‌شوند. ژن‌های هتروزیگوت به شکل Tt مشخص می‌شوند که گیاه در آن، در ظاهر قد بلند است و در این گیاهان ژن مغلوب ممکن است در نسل‌های آینده بیان شود.
  • فنوتیپ و ژنوتیپ: ظاهر گیاه به عنوان فنوتیپ شناخته می‌شود در حالی که آرایش ژنتیکی گیاه، ژنوتیپ نام دارد. بنابراین، گیاهی با ژن‌های Tt از نظر فنوتیپی بلند به نظر می‌رسد اما دارای یک ژن مغلوب است.
  • گامتوژنز: در طول گامتوژنز، نیمی از کروموزوم‌های هر یک از والدین برای تشکیل زیگوت در کنار هم قرار می‌گیرند. به طوری که از دو آللی که مربوط به یک صفت هستند، فقط یکی از آلل‌ها به نسل بعد منتقل می‌شود.
  • نحوه وراثت صفات: هر جاندار برای هر یک از صفاتی که نشان می‌دهد، دو آلل دارد که یکی از آن‌ها از والد پدر و دیگری از والد مادر به ارث برده است.
  • خود لقاحی: آمیزش گامت نر یک موجود با گامت ماده همان موجود را خودلقاحی می‌گویند. مندل برای رسیدن به نسل خالص از روش خودلقاحی گیاهان نخود فرنگی استفاده کرد.
  • دگرلقاحی: آمیزش گامت نر یک جاندار با گامت ماده جانداری دیگر از همان نوع را دگرلقاحی می‌گویند.
خودلقاحی و دگرلقاحی
تصویر ۶: مکانیسم خودلقاحی و دگرلقاحی
  • آمیزش مونوهیبریدی: در طی این آمیزش‌ها فقط یک صفت که دارای دو حالت متفاوت است، مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
  • آمیزش دی‌هیبریدی: در این گونه از آمیزش‌ها دو صفت به طور همزمان در نسل آینده بررسی می‌شوند.

بر اساس این مشاهدات، مندل سه قانون (Laws of Inheritance) را پیشنهاد کرد که در ادامه به اختصار درباره آن‌ها توضیح داده می‌شود.

قوانین وراثت مندلی

مندل سه قانون را پیشنهاد کرد:

  • قانون غالبیت (Law of Dominance)
  • قانون تفکیک ژن‌ها (Law of Segregation)
  • قانون جور شدن مستقل ژن‌ها (Law of Independent Assortment)

قانون غالبیت

این قانون بیان می‌کند که در یک شرایط هتروزیگوت، آلل‌هایی که ویژگی‌های آن نسبت به آلل دیگر بیان شده است، آلل‌های غالب هستند و صفات این آلل غالب را صفات غالب می‌گویند. صفاتی که در نسل F1 ظاهر می‌شوند، به عنوان صفات غالب خوانده می‌شوند، در حالی که صفات مغلوب در نسل F2 ظاهر می‌شوند.

قانون تفکیک ژن‌ها

اساساً قانون تفکیک ژن‌ها مندل چهار بخش دارد:

  • نسخه‌‌‌های جایگزین ژن‌‌‌ها، تنوع در صفات ارثی به شمار می‌آیند، این مفهوم آلل است. آلل‌‌‌ها نسخه‌‌‌های مختلف ژن‌‌هایی هستند که ویژگی مشابهی را منتقل می‌کنند. هر انسانی ژنی دارد که میزان قد را کنترل می‌کند، اما متناسب با ویژگی‌هایی که آلل‌های این ژن کد می‌کند‌، در بین انسان‌ها تنوع در قد وجود دارد.
  • برای هر یک از صفاتی که یک ارگانیسم به ارث می‌برد، به دو ژن نیاز دارد که هر یک از این ژن‌ها را از هر یک از والدین خود به ارث می‌برد. این بدان معناست که وقتی سلول‌‌های سوماتیک از دو گامت تولید می‌شوند، یک آلل از مادر و یکی از پدر می‌آید. این آلل‌‌ها ممکن است یکسان یا متفاوت باشند.
قانون تفکیک ژن ها
تصویر ۷: قانون تفکیک ژن‌ها در مورد آلل‌هایی با روابط غالب و مغلوبی
  • اگر دو آلل متفاوت باشند، یکی از آن‌ها آلل غالب است که در ظاهر ارگانیسم کاملاً مشاهده می‌شود و دیگری آلل مغلوب است و تأثیر قابل توجهی در ظاهر ارگانیسم ندارد. به عبارت دیگر، آلل غالب در فنوتیپ ارگانیسم ظاهر می‌شود.

با این حال این ارتباط همیشه صادق نیست: امروز، ما چندین نمونه را می‌شناسیم که این ‌قانون‌ را نقض می‌کنند، به عنوان مثال می‌توان به «گل شگفت انگیز ژاپنی» (Mirabilis Jalapa) اشاره کرد (ترکیب ژنوتیپ رنگ گلبرگ قرمز و سفید، گلبرگ صورتی ایجاد می‌کند)، به این ویژگی ‌«غالبیت ناقص‌» (Incomplete Dominance) گفته می‌شود. همچنین در سطح مولکولی ‌ارتباط بین آللی به نام هم غالبی وجود دارد، مانند مواردی که در افراد مبتلا به کم خونی سلول داسی دیده می‌شود، در این افراد گلبول‌‌‌های قرمز نرمال و داسی به طور همزمان در خون فرد بروز می‌کنند.

  • دو ژن برای هر ویژگی در طول تولید گامت (گامتوژنز) از هم جدا می‌شوند. دو آلل یک ارگانیسم در گامت‌‌های مختلف از هم جدا شده و همین امر موجب ایجاد تنوع در نسل‌ها می‌شود.

برخی از صفات از این قوانین پیروی نمی‌کنند، زیرا احتمال وراثت برخی صفات با سایر صفات مرتبط هستند.

قانون جور شدن مستقل ژن‌ها

مهم‌ترین اصل قانون مندل در جور شدن مستقل ژن‌ها این است که ظهور یک صفت تاثیری در ظهور دیگری نخواهد داشت. به طوری که آزمایش‌‌های او، با مخلوط کردن یک صفت همیشه باعث ایجاد نسبت 3: 1 بین فنوتیپ‌‌‌های غالب و مغلوب می‌شد و آزمایش‌‌‌های او با مخلوط کردن دو صفت، نسبت 9: 3: 3: 1 را نشان می‌داد.

مندل نتیجه گرفت که هر ارگانیسم دو مجموعه اطلاعات در مورد یک فنوتیپ خود دارد. اگر این دو مجموعه برای یک فنوتیپ متفاوت باشند، یکی از آن‌‌ها بر دیگری غالب است. به این ترتیب، حتی اگر فنوتیپ مغلوب بیان نشده باشد، می‌تواند در طول نسل‌‌‌ها منتقل شده و در نسل‌های بعد نمایان شود.

قانون جور شدن مستقل ژن ها
تصویر ۸: قانون جور شدن مستقل ژن‌ها؛ دو صفت (سیاه و سفید و موهای کوتاه و بلند به طوری که صفت رنگ سیاه و موی کوتاه غالب است)  نسبت نسل 9: 3: 3: 1 را در نسل F2 نشان می‌دهد. (S = موی کوتاه ، s = موی بلند ، B = سیاه ، b = موهای سفید)

این بدان معنی است که در زمان شکل گیری گامت، این دو ژن به طور مستقل از یکدیگر و همچنین از صفات دیگر جدا می‌شوند. قانون جور شدن مستقل ژن‌ها تأکید می‌کند که ژن‌های جداگانه‌ای برای صفات و ویژگی‌های جداگانه وجود دارند و آن‌ها به صورت مستقل از سایر ژن‌ها به ارث می‌رسند.

این قانون همچنین می‌گوید که در زمان شکل گیری گامت و زیگوت، ژن‌ها به طور مستقل از والدین به فرزندان منتقل می‌شوند.

یافته‌‌‌های مندل به دانشمندان دیگر این امکان را داد که احتمال بروز صفات را در نسل بعد با ریاضیات ساده محاسبه کنند. بخش عمده‌ای از یافته‌‌‌های مندل را می‌توان در انتخاب وی جستجو کرد زیرا او آزمایش‌‌‌های خود را فقط با گیا‌‌هان پرورشی واقعی شروع کرد. او همچنین فقط ویژگی‌‌های مطلق مانند رنگ، شکل و موقعیت فرزندان را اندازه گیری کرد. داده‌‌‌های وی به صورت عددی بیان شده و مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفته است. این روش گزارش دهی داده‌‌‌ها و اندازه بزرگ نمونه گیری او، به داده‌‌‌های وی اعتبار بخشید.

مندل همچنین این پیش بینی را داشت که چندین نسل متوالی از گیا‌‌هان نخود را بررسی کند و تغییرات آن‌‌ها را ثبت کند. بدون توجه دقیق او به رویه‌‌‌ها و جزئیات، کار مندل نمی‌توانست تأثیر آنچنانی  بر دنیای ژنتیک داشته باشد.

روش‌های محاسبه احتمال وراثت صفات

پس از مندل دانشمندان مختلفی برای برآورد احتمال وراثت صفات ژنتیکی از والدین به فرزندان روش‌های متفاوتی را ابداع کردند که در این جا به معرفی برخی از این روش‌ها می‌پردازیم:

مربع پانت

«مربع پانت» (Punnett Square) یک نمودار مربعی است که برای پیش‌بینی ژنوتیپ‌های یک آمیزش متقاطع یا خودلقاحی استفاده می‌شود. نام این مربع از نام پدیدآورنده آن «رجینالد پانت» (Reginald C. Punnett) گرفته شده است که برای اولین بار این رویکرد را ابداع کرده است. این جدول توسط زیست‌شناسان مورد استفاده قرار می‌گیرد تا احتمال وجود فرزندان از ژنوتیپ‌های مشخص را تعیین کنند. مربع پانت به طور خلاصه جدولی از ترکیبات احتمالی آلل‌های مادر با آلل‌های پدری است.

مربع پانت
تصویر ۹: مربع پانت

از این جدول می‌توان برای بررسی احتمال نتایج ژنوتیپی فرزندان برای یک صفت منفرد (آلل) در هنگام آمیزش و یا صفات چندگانه از والدین استفاده کرد. مربع پانت نمایش تصویری از وراثت مندلی است. اصطلاحات هتروزیگوت، هموزیگوت، آلل غالب و آلل مغلوب هنگام استفاده از روش مربع پانت به خوبی قابل درک می‌شوند. در آمیزش‌های مونوهیبریدی مربع پانت دارای چهار خانه و در آمیزش‌های دی‌هیبریدی دارای ۱۶ خانه هستند.

آمیزش آزمون

برای شناسایی ژنوتیپ دو جاندار از یک گونه خاص که فنوتیپ غالب را بروز می‌دهند، از آمیزش آزمون استفاده می‌شود.

آمیزش آزمون
تصویر ۱۰: آمیزش آزمون

دودمانه ژنتیکی

بررسی و ثبت ژنوتیپ، فنوتیپ و آمیزش‌ها و فرزندان در یک خانواده در طی نسل‌های متوالی را دودمانه ژنتیکی یا شجره‌نامه می‌گویند. با استفاده از این روش می‌توان نحوه وراثت صفات مختلف در یک خانواده و احتمال بروز ناهنجاری‌های ژنتیکی مانند بیماری‌ها در بین نسل‌های مختلف را مورد بررسی قرار داد.

توارث غیرمندلی

برخی از صفات در جانداران مختلف به نسل‌های بعد منتقل می‌شوند که از الگوهای مندلی پیروی نمی‌کنند. در ادامه به معرفی برخی از صفات که از الگوهای مندلی تبعیت نمی‌کنند، اشاره می‌شود:

  • صفات چند ژنی: صفاتی که تحت تاثیر چندین ژن قرار دارند، از قوانین مندلی پیروی نمی‌کنند، از جمله این صفات می‌توان به طول قد، رنگ چشم، مو و پوست در انسان اشاره کرد. این گونه صفات ژن‌های مختلفی دخیل هستند که هر یک از آن‌ها بر روی فنوتیپ ژن موثر هستند.
  • صفات تحت تاثیر محیط: برخی از صفات در موجودات مختلف در شرایط محیطی متفاوت، به اشکال مختلفی بروز می‌کنند، به عنوان مثال، رنگ گلبرگ‌های گل ادریسی در خاک‌های اسیدی، آبی و در خاک‌های خنثی صورتی می‌شوند.
  • غالبیت ناقص: برخی از آلل‌های یک ژن، زمانی که به صورت ناخالص از والدین به فرزندان منتقل شوند، به صورت ترکیبی از دو صفت بروز می‌کنند و در واقع رابطه غالب و مغلوبی بین آن‌ها برقرار نیست، به طوری که اگر حالت موی یکی از والدین صاف و دیگری مجعد باشد، حالت موی فرزند آن‌ها به شکل موج‌دار بروز می‌کند.
غالبیت ناقص
تصویر ۱۱: وراثت صفت رنگ گلبرگ براساس غالبت ناقص
  • آلل‌های هم غالبی: برخی از آلل‌های یک ژن زمانی که همزمان با هم به نسل بعد منتقل شوند، هر دو به صورت همزمان در فرزندان بروز می‌کنند. مثل وراثت رنگ پوست در گاوها، در حالتی که آلل رنگ سفید و قهوه‌ای با هم به فرزند منتقل شود، هر دو رنگ در پوست حیوان قابل مشاهده است، به این گونه آلل‌ها، هم توان یا هم غالب می‌گویند.
  • آلل‌های چندگانه: ژن‌هایی در جانداران وجود دارند که دارای بیش از دو آلل هستند، از جمله این ژن‌ها می‌توان به ژن گروه خونی اشاره کرد که دارای آلل‌های A، B و O هستند.

اگر مطالعه این مطلب برای شما مفید بود، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شود:

^^

شکوفه دلخواهی کارشناس ارشد نانوبیوتکنولوژی است. فعالیت‌های علمی و کاری او در زمینه تکنیک‌های زیست فناوری و طراحی نانوزیست‌حسگر بوده و اکنون در مجله فرادرس آموزش‌های زیست‌شناسی می‌نویسد.

بر اساس رای 71 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

2 نظر در “ژنتیک و قوانین مندل — به زبان ساده

  • قریب الرحمن says: دی ۱۰, ۱۳۹۹ در ۳:۲۵ ب٫ظ

    اگر آلیل B غالب صفت رنگ (سیاه) در گاو و b مغلوب و رنگ سفید باشد فنوتایپ و جنوتایپ گوساله های حاصل لقاح گاو Bbرا با گاو Bbچگونه خواهند بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *