التلقيح الأحادي والثنائي الصفة: أدوات مندلية محورية في تتبع أنماط الوراثة وتحديد احتمالات الأنماط الجينية والمظهرية للأجيال المتعاقبة

من الصفة الواحدة إلى تفاعلات الجينات المتعددة:

تُعد الوراثة، ذلك اللغز الساحر الذي يكشف كيف يرث الأبناء صفات آبائهم، من أهم فروع علم الأحياء. وفي قلب هذا العلم، تبرز تجارب العالم النمساوي غريغور مندل كنقطة تحول حاسمة، حيث وضع الأسس لفهمنا الحديث لآليات انتقال الصفات. من بين تجاربه الرائدة، يبرز مفهوم التلقيح، بنوعيه الأحادي والثنائي الصفة، كأداتين قويتين مكنتاه من فك شفرة الوراثة واكتشاف قوانينها الأساسية. دعونا نتعمق في هذين النوعين من التلقيح ونستكشف كيف ساهمت في إرساء دعائم علم الوراثة.

أولاً: التلقيح الأحادي الصفة (Monohybrid Cross) بتفصيل أكبر:

الهدف: يهدف التلقيح الأحادي إلى فهم نمط وراثة صفة واحدة محددة. هذا يساعد في تحديد ما إذا كانت الصفة سائدة أم متنحية، وكيف تنتقل أليلات هذه الصفة من جيل إلى آخر.

الخطوات الأساسية:

• اختيار الآباء: يتم اختيار فردين نقيين (homozygous) لصفة معينة، بحيث يحمل أحدهما الأليل السائد للصفة والآخر يحمل الأليل المتنحي لنفس الصفة. على سبيل المثال، في نبات البازلاء، يمكن اختيار نبات طويل الساق نقي (TT) ونبات قصير الساق نقي (tt).
• تكوين الأمشاج: أثناء الانقسام المنصف، ينفصل زوج الأليلات في كل من الأبوين. ينتج النبات طويل الساق النقي (TT) أمشاجاً تحمل الأليل (T) فقط، بينما ينتج النبات قصير الساق النقي (tt) أمشاجاً تحمل الأليل (t) فقط. هذا ما ينص عليه قانون انعزال الصفات.
• الإخصاب (الجيل الأول - F1): عند حدوث الإخصاب بين هذه الأمشاج، يتكون الجيل الأول (F1). في مثالنا، ستتحد جميع الأمشاج (T) من الأب الأول مع جميع الأمشاج (t) من الأب الثاني، لينتج أفراداً يحملون الطراز الجيني الهجين (Tt).
• المظهر (الطراز الشكلي للجيل الأول - F1): إذا كان أليل الطول (T) سائداً على أليل القصر (t)، فإن جميع أفراد الجيل الأول (Tt) سيكون لديهم مظهر طويل الساق. هذا يوضح مفهوم السيادة والتنحية.
• التلقيح الذاتي أو التزاوج بين أفراد الجيل الأول (الجيل الثاني - F2): للسماح بفهم أعمق لكيفية انفصال الأليلات وتوزيعها، يتم عادةً إجراء تلقيح ذاتي لأفراد الجيل الأول (Tt × Tt) أو تزاوج بين فردين من الجيل الأول.
• تكوين الأمشاج للجيل الأول: ينتج أفراد الجيل الأول (Tt) نوعين من الأمشاج: أمشاج تحمل الأليل (T) وأمشاج تحمل الأليل (t) بنسبة متساوية (1:1).
• الإخصاب (الجيل الثاني - F2): عند حدوث الإخصاب العشوائي بين هذه الأمشاج، تتكون أربعة احتمالات للطرز الجينية في الجيل الثاني (F2): TT، Tt، tT (وهي نفسها Tt)، و tt.
• المظهر (الطراز الشكلي للجيل الثاني - F2): بناءً على السيادة، سيظهر الأفراد ذوو الطرز الجينية TT و Tt بمظهر طويل الساق، بينما سيظهر الأفراد ذوو الطراز الجيني tt بمظهر قصير الساق. في حالة السيادة الكاملة، تكون النسبة المظهرية في الجيل الثاني عادةً 3 (سائد) : 1 (متنحي).

الأهمية:

يساعد التلقيح الأحادي في فهم:

• مفهوم الأليل السائد والأليل المتنحي.
• قانون انعزال الصفات.
• تحديد الطرز الجينية المحتملة للأبناء بناءً على طرزهم الجينية للآباء.
• حساب الاحتمالات الوراثية لصفة واحدة.

ثانياً: التلقيح الثنائي الصفة (Dihybrid Cross) بتفصيل أكبر:

الهدف:

يهدف التلقيح الثنائي إلى فهم نمط وراثة صفتين مختلفتين في وقت واحد، وكيف تتوزع أليلات هاتين الصفتين بشكل مستقل أثناء تكوين الأمشاج.

الخطوات الأساسية:

• اختيار الآباء: يتم اختيار فردين نقيين لصفتين مختلفتين. على سبيل المثال، في نبات البازلاء، يمكن اختيار نبات ذي بذور مستديرة صفراء نقي (RRYY) ونبات ذي بذور مجعدة خضراء نقي (rryy).
• تكوين الأمشاج: وفقًا لقانون انعزال الصفات، ينفصل زوجا الأليلات لكل صفة. ينتج النبات (RRYY) نوعاً واحداً من الأمشاج يحمل الأليلين (RY). وينتج النبات (rryy) نوعاً واحداً من الأمشاج يحمل الأليلين (ry).
• الإخصاب (الجيل الأول - F1): عند الإخصاب، يتكون الجيل الأول (F1) الذي يحمل الطراز الجيني الهجين للصفتين (RrYy).
• المظهر (الطراز الشكلي للجيل الأول - F1): بما أن أليل الاستدارة (R) سائد على أليل التجعد (r)، وأليل اللون الأصفر (Y) سائد على أليل اللون الأخضر (y)، فإن جميع أفراد الجيل الأول (RrYy) سيكون لديهم مظهر بذور مستديرة صفراء.
• التلقيح الذاتي أو التزاوج بين أفراد الجيل الأول (الجيل الثاني - F2): يتم تلقيح أفراد الجيل الأول (RrYy × RrYy) ذاتياً أو تزاوجهم مع بعضهم البعض.
• تكوين الأمشاج للجيل الأول: ينتج أفراد الجيل الأول (RrYy) أربعة أنواع مختلفة من الأمشاج نتيجة للتوزيع الحر للأليلات على الكروموسومات المنفصلة أثناء الانقسام المنصف. هذه الأمشاج تحمل التراكيب الأليلية التالية بنسبة متساوية: (RY)، (Ry)، (rY)، و (ry). هذا ما ينص عليه قانون التوزيع الحر.
• الإخصاب (الجيل الثاني - F2): عند حدوث الإخصاب العشوائي بين هذه الأربعة أنواع من الأمشاج من كلا الأبوين، ينتج ستة عشر تركيباً مختلفاً للطرز الجينية في الجيل الثاني.
• المظهر (الطراز الشكلي للجيل الثاني - F2): بناءً على السيادة، تظهر أربعة طرز شكلية مختلفة في الجيل الثاني بنسبة نموذجية قدرها 9 (مستديرة صفراء) : 3 (مستديرة خضراء) : 3 (مجعدة صفراء) : 1 (مجعدة خضراء).

الأهمية:

يساعد التلقيح الثنائي في فهم:

• قانون التوزيع الحر: حيث تتوزع أليلات الجينات المختلفة بشكل مستقل عن بعضها البعض أثناء تكوين الأمشاج.
• كيفية تفاعل وراثة صفتين مختلفتين.
• توقع الطرز الجينية والمظهرية المحتملة للأبناء عند دراسة وراثة صفتين.
• توضيح أن الجينات المسؤولة عن صفات مختلفة تنتقل بشكل مستقل (ما لم تكن مرتبطة على نفس الكروموسوم).

العلاقة بين التلقيح الأحادي والثنائي وقوانين مندل:

• قانون انعزال الصفات: يتضح بشكل أساسي في التلقيح الأحادي، حيث يتم تتبع انفصال أليلات صفة واحدة.
• قانون التوزيع الحر: يتضح بشكل أساسي في التلقيح الثنائي، حيث يتم تتبع التوزيع المستقل لأليلات صفتين مختلفتين.

خلاصة:

يعتبر كل من التلقيح الأحادي والثنائي أدوات أساسية في علم الوراثة لفهم كيفية انتقال الصفات. التلقيح الأحادي يبسط العملية بدراسة صفة واحدة، مما يساعد في فهم مفاهيم السيادة والتنحية وقانون الانعزال. أما التلقيح الثنائي فيضيف تعقيداً بدراسة صفتين في وقت واحد، مما يكشف عن قانون التوزيع الحر وكيف يمكن للجينات المختلفة أن تنتقل بشكل مستقل. هذه التجارب التي أجراها مندل على نبات البازلاء وضعت الأساس لعلم الوراثة الحديث.