قوانین مندل

۱- گرگور مندل کیست؟

یوهان گرگور مندل کشیشی اتریشی – آلمانی است که عنوان پدر علم ژنتیک را دارد. مندل قوانین وراثتی در انتقال صفات در سال ۱۸۶۵ مطرح کرد. او به این قوانین با آزمایش روی گیاه نخود فرنگی رسید. اما به دلیل وجود نظرات داروین و لامارک، قوانین مندل تأیید نشد. اما در سال ۱۹۰۰ میلادی درویس، شرماک و کورنز کسانی بودند که با کشفیات جدید به قوانین مندل رسیدند. بدین ترتیب مشخص شد که قوانین مندل قابل تعمیم به گیاهان و جانوران دیگر غیر از نخود فرنگی است و بسیار مورد توجه قرار گرفت.

۲- مطالعات مندل :

مندل با تشویق استادان خود در دانشگاه، مطالعات خود را روی گیاه نخودفرنگی در صومعه ای که بود آغاز کرد. او در فاصله سال های ۱۸۵۶ تا ۱۸۶۳ توانست ۲۸۰۰۰ گیاه نخودفرنگی را با توجه به صفات کوتاه یا بلند بودن، سبز یا زرد بودن و داشتن پوسته ای صاف یا چروکیده، پرورش داده و مورد بررسی قرار دهد. او آزمایشات خود را از طریق باروری که خودش روی گیاه به طور اختیاری انجام می داد، کنترل می کرد. به این ترتیب که او پرچم (کیسه های گرده در اندام نر گیاه) را از گیاه اول بریده و آن را روی گل های (اندام ماده گیاه) گیاه دوم می پاشید. در نتیجه او لقاح را تحت کنترل خود داشت.

۳- علت انتخاب گیاه نخود فرنگی برای کشف قانون مندل :

علت انتخاب گیاه نخودفرنگی توسط مندل به دلیل ارزانی و کم بودن زمان رشد و بالغ شدن آن بود که یک سال بود و نسل های زیادی در مدت زمان کوتاه قابل مطالعه بودند. همچنین این گیاه دارای فرزندان بسیاری بوده و تنوع خصوصیاتی (صفات مشخص و متضاد) زیادی داشت. گیاه نخود فرنگی قابلیت خودلقاحی و دگرلقاحی داشت.

۴- آزمایشات مندل :

او در آزمایشات خود به بررسی انتقال صفات مختلف بین گیاه پرداخته و نتیجه را بررسی کرد. به عنوان مثال گیاهان بلند قد را با گیاهان کوتاه قد آمیزش داد، نتیجه تولید گیاهان بلند قد بود. در مرحله بعد آمیزش، از همین گروه، گیاهان کوتاه قد نیز ظاهر شده و دارای نسبت ۳ به ۱ بودند. از این آزمایش نتیجه گرفت که قد گیاهان که یک صفت ارثی است با هم ترکیب نشده و مستقل از هم عمل می کنند. مطالعات او شامل دو نسل، یکی F_۱ که فقط دارای گیاهان بلند قد و دیگری نسل F_۲ که ۳ تا از فرزندان بلند قد و ۱ عدد کوتاه قد بود، را شامل می شد.

در این آزمایش صفت بلند قدی که در نسل F1 ظاهر می شود، صفت غالب بوده و توسط یکی از والدین منتقل شده است و صفت دیگر (کوتاه قدی)، صفت مغلوب است که در نسل F_۲ ظاهر می شود.

با انجام آزمایشات روی دو یا چند صفت به طور همزمان نیز به این نتیجه رسید که هر کدام از صفات مستقل از هم منتقل می شوند. همچنین او در آزمایشی دیگر گیاه زینتی را با گیاه معمولی آمیزش داده و با بررسی فرزندان گیاه به این نتیجه رسید که صفات والدین توسط آن ها حفظ شده و از محیط تأثیر نمی پذیرد. این آزمایش مندل نظریه لامارک که بیان می کرد محیط روی صفات ارثی تأثیر گذاشته و توسط وراثت منتقل می شود را رد می کرد.

۵- تعریف برخی اصطلاحات در قانون مندل :

ژنتیک : علمی که به بررسی انتقال صفات ارثی می پردازد ژنتیک نامیده می شود.

وراثت : وقتی صفتی بین والدین و فرزندان منتقل می شود و بین نسل ها انتقال می یابد، وراثت نام دارد.

صفات متقابل : آن دسته از صفت هایی که در دو حالت مختلف بوده و دارای صفت حد وسطی نیستند (مانند کوتاهی و بلندی گیاه نخودفرنگی)، صفات متقابل نام دارند.

آلل : به جفت ژن ها در کنار هم آلل می گویند که از والدین به فرزندان منتقل می شود.

هموزیگوت (خالص) : هموزیگوت به آلل های یکسان در یک ژن می گویند.

هتروزیگوت (ناخالص) : هتروزیگوت به آلل های مختلف در یک ژن می گویند.

روابط غالب و مغلوب در صفات : صفت های غالب و مغلوب با حروف بزرگ و کوچک نمایش داده می شود. به عنوان مثال اگر آلل های یک ژن برای بلند قدی نخودفرنگی با TT نمایش داده شود، ژن های مغلوب به شکل tt و ژن های هتروزیگوت به شکل Tt نشان داده می شود.

دگرلقاحی : اگر گامت نر یک موجود با گیاه ماده موجود دیگر ترکیب شود دگرلقاحی انجام شده است.

خودلقاحی : لقاح گامت نر و گامت ماده از یک موجود را خودلقاحی می گویند.

فنوتیپ : به صفت ظاهری که در یک موجود ظاهر می شود فنوتیپ آن موجود می گویند.

ژنوتیپ : نمایش ژنتیکی یک صفت در یک جاندار را ژنوتیپ می گویند مانند TT در گیاه نخودفرنگی.

گامتوژنز : در یک آمیزش بین کروموزوم های والدین، دو آلل آن ها از هم جدا شده و به یک فرزند از هر کدام از والدین فقط یک آلل یعنی نیمی از کروموزوم ها منتقل می شود.

ترکیب مونوهیبریدی و دی هیبریدی : در ترکیب مونوهیبریدی فقط یک صفت و در ترکیب دی هیبریدی دو صفت در فرزندان مطالعه می شود.

۶- قوانین مندل :

قانون غالبیت، قانون تفکیک ژن ها و قانون جور شدن مستقل ژن ها سه قانون مندل می باشد.

۱-۶- قانون غالبیت :

وقتی یک جاندار دو آلل غیر یکسان (هتروزیگوت) دارد، صفات آلل غالب در آن جاندار ظاهر می شود. صفات غالب در نسل F_۱ ظاهر شده و ویژگی های آلل غالب را نشان می دهد. در نسل F_۲ صفت مغلوب در فرزندان ظاهر می شود.

۲-۶- قانون تفکیک ژن ها :

برای انتقال یک صفت در یک موجود زنده، از هر یک از والدین یک ژن گرفته می شود. به عبارتی دیگر سلول هایی که از دو گامت تولید می شوند دارای دو آلل (یکی از مادر و دیگری از پدر) هستند. این دو آلل یا یکسان هستند و صفت ظاهر شده متناسب با صفت آلل هاست و یا این دو آلل متفاوت هستند. در آلل های غیر یکسان، این آلل غالب است که در فنوتیپ موجود زنده ظاهر می شود. به عبارتی در هنگام تشکیل گامت ها، آلل های آن از هم جدا شده و فرزندان از هر والد یک آلل به ارث می برند.

نکته :

این قانون ژنتیکی، توانست بر وراثت ترکیبی مبنی بر این که فرزندان دارای صفات ارثی متوسطی هستند، غلبه کرده و آن را اصلاح کند.

۳-۶- قانون جور شدن مستقل ژن ها :

در سومین قانون مندل، صفت های مختلف جاندار، هر کدام به صورت جداگانه و مستقل از یکدیگر به ارث می رسد و ظاهر شدن یک صفت بر ظهور صفت دیگر تأثیر ندارد. به عنوان مثال در آزمایشات مندل که در نسل F_۲، انتقال یک صفت با نسبت ۱ به ۳ بود، در انتقال دو صفت به صورت نسبت ۹ : ۳ : ۳ : ۱ خواهد بود. در انتقال صفات با این که آلل غالب در فنوتیپ ظاهر می شود، اما آلل مغلوب نیز در بین نسل ها جا به جا شده و بعد ها خود را بین فرزندان نسل های بعد نشان می دهد. پس طبق این قانون هر صفتی دارای ژن جداگانه و منحصر به خود بوده و مستقل از صفات دیگر بین نسل ها منتقل می شود.

۷- صفات ارثی غیر مندلی :

برخی صفات هستند که در هنگام انتقال بین نسل های بعد، از قانون مندل پیروی نمی کند. یکی از این صفت ها، صفاتی هستند که تحت تأثیر چند ژن بوده و به نام صفات چند ژنی هستند و از جمله این صفات می توان به رنگ چشم، پوست و مو اشاره کرد. گروهی دیگر از صفات هستند که تحت تأثیر شرایط محیط قرار دارند (مانند رنگ گلبرگ های گل ادریسی) و تحت قانون مندل قرار نمی گیرند. در بعضی مواقع آلل های یک ژن، انتقال ناخالصی از والدین به فرزندان دارند. در این مواقع صفت ظاهر شده ترکیبی از دو صفت غالب و مغلوب خواهد بود. در برخی از اوقات نیز در هنگام انتقال صفات از والدین به فرزندان حالتی پیش می آید که فرزند هر دو صفت غالب را به ارث می برد. مانند رنگ ابلق گاو فرزند، از پدر و مادری با رنگ های سفید و قهوه ای.

آلل های چندگانه مانند گروه های خونی که دارای آلل های مختلفی (A, B, O) هستند در هنگام انتقال به نسل بعد، از قوانین مندل پیروی نمی کنند.