28.7: أنماط الميراث

أهداف التعلم

• التفريق بين النمط الجيني والنمط الظاهري
• وصف كيف تحدد الأليلات سمات الشخص
• لخص تجارب مندل واربطها بعلم الوراثة البشرية
• شرح وراثة الاضطرابات الوراثية السائدة والمتنحية والمرتبطة بالجنس

لقد ناقشنا الأحداث التي تؤدي إلى نمو المولود الجديد. ولكن ما الذي يجعل كل مولود فريد من نوعه؟ تكمن الإجابة، بالطبع، في الحمض النووي في الحيوانات المنوية والبويضة التي اجتمعت لإنتاج أول خلية ثنائية الصبغيات، وهي الزيجوت البشري.

من النمط الجيني إلى النمط الظاهري

تحتوي كل خلية من خلايا الجسم البشري على مجموعة كاملة من الحمض النووي المخزن في 23 زوجًا من الكروموسومات. \(\PageIndex{1}\)يوضح الشكل الأزواج في ترتيب منظم يسمى النمط النووي. ومن بين هذه الكروموسومات زوج واحد من الكروموسومات، يسمى الكروموسومات الجنسية، التي تحدد جنس الفرد (XX في الإناث، XY في الذكور). يُطلق على أزواج الكروموسومات الـ 22 المتبقية اسم الكروموسومات الجسمية. يحمل كل من هذه الكروموسومات مئات أو حتى الآلاف من الجينات، كل منها يرمز لتجميع بروتين معين - أي أن الجينات «يتم التعبير عنها» كبروتينات. يُشار إلى التركيب الجيني الكامل للفرد بالنمط الجيني الخاص به. الخصائص التي تعبر عنها الجينات، سواء كانت جسدية أو سلوكية أو كيميائية حيوية، هي النمط الظاهري للشخص.

أنت ترث كروموسوم واحد في كل زوج - مكمل كامل مكون من 23 - من كل والد. يحدث هذا عندما تتحد الحيوانات المنوية والبويضة في لحظة الحمل. تحتوي الكروموسومات المتماثلة - تلك التي تشكل زوجًا متكاملًا - على جينات لنفس الخصائص في نفس الموقع على الكروموسوم. نظرًا لأن نسخة واحدة من الجين، وهي الأليل، موروثة من كل والد، فقد تختلف الأليلات في هذه الأزواج التكميلية. خذ على سبيل المثال الأليل الذي يقوم بترميز الغمازات. قد يرث الطفل ترميز الأليل للغمازات الموجودة على الكروموسوم من الأب والأليل الذي يشفر للحصول على بشرة ناعمة (بدون غمازات) على الكروموسوم من الأم.

الشكل\(\PageIndex{1}\): مكمل الكروموسومات للذكور. يحتوي كل زوج من الكروموسومات على مئات الآلاف من الجينات. تتشابه أنماط النطاقات تقريبًا بالنسبة للكروموسومين داخل كل زوج، مما يشير إلى نفس تنظيم الجينات. كما هو واضح في هذا النمط النووي، فإن الاستثناء الوحيد لذلك هو زوج كروموسوم الجنس XY عند الذكور. (مصدر: المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري)

على الرغم من أن الشخص يمكن أن يكون لديه أليلين متطابقين لجين واحد (حالة متجانسة الزيجوت)، فمن الممكن أيضًا أن يكون لدى الشخص أليلين مختلفين (حالة غير متجانسة). يمكن للأليلين التفاعل بعدة طرق مختلفة. يمكن أن يكون التعبير عن الأليل هو السائد، حيث يخفي نشاط هذا الجين التعبير عن أليل غير مهيمن أو متنحي. في بعض الأحيان تكون الهيمنة كاملة؛ وفي أحيان أخرى تكون غير مكتملة. في بعض الحالات، يتم التعبير عن كلا الأليلين في نفس الوقت في شكل تعبير يعرف باسم الهيمنة المشتركة.

في أبسط السيناريوهات، سيحدد زوج واحد من الجينات خاصية واحدة قابلة للتوريث. ومع ذلك، فمن الشائع جدًا أن تتفاعل جينات متعددة لمنح ميزة. على سبيل المثال، تحدد ثمانية جينات أو أكثر - لكل منها ألياته الخاصة - لون العين لدى البشر. علاوة على ذلك، على الرغم من أن أي شخص يمكن أن يكون لديه أليلين فقط يناسبان جينًا معينًا، إلا أن أكثر من أليلين موجودان بشكل شائع في المجموعة السكانية. هذه الظاهرة تسمى الأليلات المتعددة. على سبيل المثال، هناك ثلاثة أليلات مختلفة تقوم بتشفير فصيلة دم ABO؛ وهي محددة بـ I ^A و I و ^B و i.

ساعدت أكثر من 100 عام من الدراسات الجينية النظرية والتجريبية، والتسلسل والتعليقات التوضيحية الحديثة للجينوم البشري، العلماء على تطوير فهم أفضل لكيفية التعبير عن النمط الجيني للفرد كنمط ظاهري. يمكن أن تساعد هذه المجموعة من المعرفة العلماء والمهنيين الطبيين على التنبؤ، أو على الأقل تقدير، بعض الميزات التي سيرثها النسل من خلال فحص الأنماط الجينية أو الأنماط الظاهرية للوالدين. أحد التطبيقات المهمة لهذه المعرفة هو تحديد مخاطر الفرد لبعض الاضطرابات الوراثية القابلة للتوريث. ومع ذلك، فإن معظم الأمراض لها نمط وراثي متعدد الجينات ويمكن أن تتأثر أيضًا بالبيئة، لذا فإن فحص الأنماط الجينية أو الأنماط الظاهرية لوالدي الشخص لن يوفر سوى معلومات محدودة حول خطر وراثة المرض. فقط لعدد قليل من الاضطرابات أحادية الجين يمكن أن تسمح الاختبارات الجينية للأطباء بحساب احتمال أن يرث الطفل المولود لوالدين اللذين تم اختبارهما مرضًا معينًا.

نظرية ميندل للميراث

يعتمد فهمنا المعاصر لعلم الوراثة على عمل راهب من القرن التاسع عشر. اكتشف جريجور مندل، الذي كان يعمل في منتصف القرن التاسع عشر، قبل وقت طويل من معرفة أي شخص بالجينات أو الكروموسومات، أن البازلاء في الحديقة تنقل خصائصها الفيزيائية إلى الأجيال اللاحقة بطريقة منفصلة ويمكن التنبؤ بها. عندما قام بتزاوج أو عبور نباتين من نباتات البازلاء النقية التي اختلفت في خاصية معينة، بدا نسل الجيل الأول وكأنه أحد الوالدين. على سبيل المثال، عندما عبر نباتات البازلاء الطويلة والقزمة النقية، كانت جميع النسل طويلة القامة. وصف مندل الطول بأنه مهيمن لأنه تم التعبير عنه في النسل عندما كان موجودًا في الوالد الأصيل. ووصف القزامة بأنها متنحية لأنها كانت مقنعة في النسل إذا كان أحد الوالدين الأصليين يمتلك السمة السائدة. لاحظ أن الطول والتقزم هما اختلافات في خصائص الارتفاع. وصف مندل مثل هذا الاختلاف بأنه سمة. نحن نعلم الآن أن هذه السمات هي تعبير عن أليلات مختلفة لارتفاع ترميز الجينات.

أجرى مندل آلاف الصلبان في نباتات البازلاء بسمات مختلفة لمجموعة متنوعة من الخصائص. وقد توصل مرارًا إلى نفس النتائج - من بين السمات التي درسها، كانت إحداها دائمًا مهيمنة، والأخرى كانت دائمًا متنحية. (تذكر، مع ذلك، أن هذه العلاقة المهيمنة والمتنحية بين الأليلات ليست هي الحال دائمًا؛ بعض الأليلات هي المهيمنة، وأحيانًا تكون الهيمنة غير مكتملة.)

باستخدام فهمه للسمات السائدة والمتنحية، اختبر مندل ما إذا كان من الممكن فقدان سمة متنحية تمامًا في سلالة البازلاء أو ما إذا كانت ستظهر مرة أخرى في جيل لاحق. من خلال عبور نسل الجيل الثاني من الآباء الأصليين مع بعضهم البعض، أظهر أن هذا الأخير كان صحيحًا: ظهرت الصفات المتنحية مرة أخرى في نباتات الجيل الثالث بنسبة 3:1 (ثلاثة ذرية لها السمة المهيمنة وواحدة لها سمة متنحية). ثم اقترح مندل أن الخصائص مثل الطول تتحدد من خلال «عوامل» قابلة للتوريث تنتقل، واحدة من كل والد، وتوارثها النسل في أزواج.

في لغة علم الوراثة، تقول نظرية مندل المطبقة على البشر أنه إذا تلقى الفرد أليلين مهيمنين، أحدهما من كل والد، فإن النمط الظاهري للفرد سيعبر عن السمة السائدة. إذا تلقى الفرد أليلين متنحين، فسيتم التعبير عن السمة المتنحية في النمط الظاهري. يُقال إن الأفراد الذين لديهم أليلين متطابقين لجين معين، سواء كان سائدًا أو متنحًا، متجانسون لهذا الجين (homo- = «same»). على العكس من ذلك، يُقال إن الفرد الذي لديه أليل واحد مهيمن وأليل متنحي واحد متغاير الزيجوت لهذا الجين (hetero- = «مختلف» أو «آخر»). في هذه الحالة، سيتم التعبير عن السمة السائدة، وسيكون الفرد مطابقًا ظاهريًا للفرد الذي يمتلك أليلين مهيمنين للسمة.

من الشائع في علم الوراثة استخدام الأحرف الكبيرة والصغيرة لتمثيل الأليلات السائدة والمتنحية. باستخدام نباتات البازلاء من Mendel كمثال، إذا كان نبات البازلاء الطويل متجانسًا، فسيحتوي على أليلين طويلين (TT). يجب أن يكون نبات البازلاء القزم متجانسًا لأنه لا يمكن التعبير عن التقزم إلا عند وجود أليلين متنحين (tt). سيكون نبات البازلاء غير المتجانس (Tt) طويلًا ولا يمكن تمييزه ظاهريًا عن نبات البازلاء طويل القامة متماثل الزيجوت بسبب الأليل الطويل السائد. استنتج مندل أن نسبة 3:1 من السائدة إلى المتنحية ستنتج عن الفصل العشوائي للعوامل الوراثية (الجينات) عند عبور نباتين من البازلاء غير المتجانسة. بعبارة أخرى، بالنسبة لأي جين معين، من المرجح أيضًا أن ينقل الآباء أيًا من الأليلات إلى ذريتهم في مشيج أحادي الصبغيات، وسيتم التعبير عن النتيجة بنمط متنحي سائد إذا كان كلا الوالدين متغايرين في الزيجوت لهذه السمة.

بسبب الفصل العشوائي بين الأمشاج، تدخل قوانين الصدفة والاحتمالات في الاعتبار عند التنبؤ باحتمالية وجود نمط ظاهري معين. ضع في اعتبارك التقاطع بين فرد لديه أليلين مهيمنين للسمة (AA) وفرد لديه أليلين متنحين لنفس السمة (aa). جميع الأمشاج الأبوية من الفرد المهيمن ستكون A، وستكون جميع الأمشاج الأبوية من الفرد المتنحي أ (الشكل\(\PageIndex{2}\)). جميع نسل هذا الجيل الثاني، الذين يرثون أليلًا واحدًا من كل والد، سيكون لديهم النمط الجيني Aa، واحتمال التعبير عن النمط الظاهري للأليل السائد سيكون 4 من أصل 4، أو 100 بالمائة.

يبدو هذا بسيطًا بدرجة كافية، لكن نمط الميراث يصبح مثيرًا للاهتمام عندما يتم تجاوز أفراد الجيل الثاني من Aa. في هذا الجيل، 50 بالمائة من الأمشاج الخاصة بكل والد هي A و 50 بالمائة الأخرى هي a. وفقًا لمبدأ Mendel للفصل العشوائي، فإن المجموعات المحتملة من الأمشاج التي يمكن أن يتلقاها النسل هي AA و Aa و Aa (وهي نفس Aa) و a. نظرًا لأن الفصل والتسميد عشوائيتان، فإن كل نسل لديه فرصة بنسبة 25 بالمائة لتلقي أي من هذه التركيبات. لذلك، إذا تم إجراء صليب Aa × Aa 1000 مرة، فسيكون حوالي 250 (25 بالمائة) من النسل هو AA؛ و 500 (50 بالمائة) سيكون Aa (أي Aa plus A)؛ و 250 (25 بالمائة) سيكون a. النسبة الجينية لنمط الوراثة هذا هي 1:2:1. ومع ذلك، فقد أثبتنا بالفعل أن أفراد AA و Aa (و aA) يعبرون جميعًا عن السمة السائدة (أي يتشاركون نفس النمط الظاهري)، وبالتالي يمكن دمجهم في مجموعة واحدة. والنتيجة هي نسبة النمط الظاهري للجيل الثالث من Mendel وهي 3:1.

الشكل\(\PageIndex{1}\): الفصل العشوائي. في تكوين الأمشاج، من المحتمل أيضًا أن يتم نقل أي من زوج من الأليلات من أحد الوالدين إلى النسل. يتبع هذا الشكل التوليفات الممكنة من الأليلات عبر جيلين بعد تقاطع الجيل الأول من الآباء المتنحيين المهيمنين والمتماثلين. النمط الظاهري المتنحي، الذي تم حجبه في الجيل الثاني، لديه فرصة 1 من كل 4، أو 25 في المائة، للظهور مرة أخرى في الجيل الثالث.

تضمنت ملاحظة مندل لنباتات البازلاء أيضًا العديد من الصلبان التي تضمنت سمات متعددة، مما دفعه إلى صياغة مبدأ التشكيلة المستقلة. ينص القانون على أن أعضاء زوج واحد من الجينات (الأليلات) من أحد الوالدين سيتم فرزهم بشكل مستقل عن أزواج الجينات الأخرى أثناء تكوين الأمشاج. عند تطبيقه على نباتات البازلاء، يعني ذلك أن الأليلات المرتبطة بالصفات المختلفة للنبات، مثل اللون أو الارتفاع أو نوع البذور، سيتم فرزها بشكل مستقل عن بعضها البعض. هذا صحيح إلا عندما يقع أليلان بالقرب من بعضهما البعض على نفس الكروموسوم. توفر التشكيلة المستقلة درجة كبيرة من التنوع في النسل.

يمثل علم الوراثة المندلي أساسيات الميراث، ولكن هناك شرطان مهمان يجب مراعاتهما عند تطبيق نتائج مندل على دراسات الميراث على البشر. أولاً، كما لاحظنا بالفعل، لا يتم توريث جميع الجينات بنمط متنحي سائد. على الرغم من أن جميع الأفراد ثنائيي الصبغيات لديهم أليلين لكل جين، فقد تتفاعل أزواج الأليل لإنشاء عدة أنواع من أنماط الوراثة، بما في ذلك الهيمنة غير المكتملة والهيمنة المشتركة.

ثانيًا، أجرى مندل دراسته باستخدام آلاف نباتات البازلاء. كان قادرًا على تحديد نسبة النمط الظاهري بنسبة 3:1 في نسل الجيل الثاني لأن حجم العينة الكبير تغلب على تأثير التباين الناتج عن الصدفة. في المقابل، لم ينجب أي زوج بشري آلاف الأطفال. إذا علمنا أن الرجل والمرأة كلاهما متغاير الزيجوت بسبب اضطراب وراثي متنحي، فإننا نتوقع أن واحدًا من كل أربعة من أطفالهم سيتأثر بالمرض. لكن في الحياة الواقعية، يمكن لتأثير الصدفة أن يغير هذه النسبة بشكل كبير. على سبيل المثال، إذا كان كل من الرجل والمرأة متغايرين في الزيجوت للتليف الكيسي، وهو اضطراب وراثي متنحي لا يتم التعبير عنه إلا عندما يكون لدى الفرد أليلين معيبين، فإننا نتوقع أن يكون واحدًا من كل أربعة من أطفالهم مصابًا بالتليف الكيسي. ومع ذلك، فمن الممكن تمامًا أن ينجبوا سبعة أطفال، لم يتأثر أي منهم، أو أن ينجبوا طفلين، وكلاهما مصاب. بالنسبة لكل طفل، يعتمد وجود أو عدم وجود اضطراب جيني واحد على الأليلات التي يرثها الطفل من والديه.

الوراثة الجسمية المهيمنة

في حالة التليف الكيسي، يكون الاضطراب متنحًا للنمط الظاهري الطبيعي. ومع ذلك، قد يكون الخلل الجيني هو السائد في النمط الظاهري الطبيعي. عندما يقع الأليل السائد على واحد من 22 زوجًا من الأوتوسومات (الكروموسومات غير الجنسية)، فإننا نشير إلى نمط الوراثة الخاص به على أنه وراثي جسمي سائد. يُعد الورم العصبي الليفي من النوع الأول مثالاً على الاضطراب الجسمي السائد، وهو مرض يحفز تكوين الورم داخل الجهاز العصبي الذي يؤدي إلى تشوهات الجلد والهيكل العظمي. ضع في اعتبارك زوجًا يكون فيه أحد الوالدين متغاير الزيجوت لهذا الاضطراب (وبالتالي يعاني من الورم العصبي الليفي)، Nn، ويكون أحد الوالدين متجانسًا للجين الطبيعي، nn. سيكون لدى الوالد المتغاير فرصة بنسبة 50 في المائة لتمرير الأليل السائد لهذا الاضطراب إلى ذريته، وسيمرر الوالد المتجانس دائمًا الأليل الطبيعي. لذلك، من المحتمل أيضًا حدوث أربعة أنماط وراثية محتملة للنسل: Nn و Nn و nn و nn. أي أن كل طفل من هذين الزوجين سيكون لديه فرصة بنسبة 50 في المائة لوراثة الورم العصبي الليفي. يظهر نمط الوراثة هذا في الشكل\(\PageIndex{3}\)، في شكل يسمى مربع بونيت، سُمي على اسم منشئه، عالم الوراثة البريطاني ريجينالد بونيت.

الشكل\(\PageIndex{3}\): الوراثة الجسدية السائدة. يظهر النمط الوراثي للاضطراب الوراثي السائد، مثل الورم العصبي الليفي، في مربع بونيت.

الأمراض الوراثية الأخرى الموروثة في هذا النمط هي التقزم الأكوندروبلاستيك ومتلازمة مارفان ومرض هنتنغتون. نظرًا لأن الاضطرابات الجسدية السائدة يتم التعبير عنها من خلال وجود جين واحد فقط، فإن الفرد المصاب بهذا الاضطراب سيعرف أن لديه جينًا معيبًا واحدًا على الأقل. قد يظهر التعبير عن المرض لاحقًا في الحياة، بعد سنوات الإنجاب، وهو الحال في مرض هنتنغتون (تمت مناقشته بمزيد من التفصيل لاحقًا في هذا القسم).

الوراثة الوراثية المتنحية

عندما يكون الاضطراب الوراثي موروثًا بنمط جسمي متنحي، فإن الاضطراب يتوافق مع النمط الظاهري المتنحي. لن تظهر أعراض هذا الاضطراب على الأفراد غير المتغايرين، لأن جيناتهم غير المتأثرة ستعوض عن ذلك. مثل هذا الفرد يسمى الناقل. قد لا يعرف حاملو الاضطراب الجسدي المتنحي أبدًا النمط الجيني الخاص بهم ما لم يكن لديهم طفل مصاب بهذا الاضطراب.

يعد التليف الكيسي (CF) مثالاً على الاضطراب الجسدي المتنحي، والذي قدمناه سابقًا. يتميز التليف الكيسي بالتراكم المزمن لمخاط سميك وثابت في الرئتين والجهاز الهضمي. منذ عقود، نادرًا ما عاش الأطفال المصابون بالتليف الكيسي حتى سن البلوغ. مع التقدم في التكنولوجيا الطبية، ارتفع متوسط العمر في البلدان المتقدمة إلى منتصف مرحلة البلوغ. التليف الكيسي هو اضطراب شائع نسبيًا يحدث في حوالي 1 من كل 2000 قوقازي. سيكون لدى الطفل المولود لناقلين للتليف الكيسي فرصة بنسبة 25 في المائة لوراثة المرض. هذه هي نفس النسبة السائدة 3:1: المتنحية التي لاحظها مندل في نباتات البازلاء الخاصة به ستنطبق هنا. يظهر النمط في الشكل\(\PageIndex{4}\)، باستخدام رسم تخطيطي يتتبع احتمال حدوث اضطراب جسمي متنحي على أساس الأنماط الجينية الأبوية.

من ناحية أخرى، فإن الطفل الذي يولد لحامل CF وشخص لديه أليلين غير متأثرين سيكون لديه احتمال بنسبة 0 في المائة لوراثة CF، ولكن سيكون لديه فرصة بنسبة 50 في المائة لأن يكون حاملاً. تشمل الأمثلة الأخرى للأمراض الوراثية الوراثية المتنحية اضطراب الدم وفقر الدم المنجلي والاضطراب العصبي القاتل ومرض تاي ساكس واضطراب التمثيل الغذائي فينيلكيتونوريا.

الشكل\(\PageIndex{4}\): الوراثة الجسدية المتنحية. يعكس نمط الوراثة للاضطراب الجسدي المتنحي لدى اثنين من الوالدين الحاملين احتمال التعبير بنسبة 3:1 بين النسل. (مصدر: المكتبة الوطنية الأمريكية للطب)

الوراثة المهيمنة أو المتنحية المرتبطة بـ X

يتضمن نمط الإرسال المرتبط بـ X الجينات الموجودة على الكروموسوم X للزوج الثالث والعشرين (الشكل\(\PageIndex{5}\)). تذكر أن الذكر لديه كروموسوم X واحد وكروموسوم Y واحد. عندما ينقل الأب كروموسوم Y، يكون الطفل ذكرًا، وعندما ينقل كروموسوم X، يكون الطفل أنثى. يمكن للأم أن تنقل كروموسوم X فقط، حيث أن كلا الكروموسومات الجنسية لديها هي كروموسومات X.

عندما يهيمن الأليل غير الطبيعي للجين الذي يحدث على الكروموسوم X على الأليل الطبيعي، فإن النمط يوصف بأنه مهيمن المرتبط بـ X. هذا هو الحال مع الكساح المقاوم لفيتامين D: يقوم الأب المصاب بنقل جين المرض إلى جميع بناته، ولكن ليس لأي من أبنائه، لأنه يتبرع فقط بالكروموسوم Y لأبنائه (انظر الشكل 28.7.5.a). إذا كانت الأم هي المصابة، فسيكون لدى جميع أطفالها - ذكورًا أو إناثًا - فرصة بنسبة 50 بالمائة لوراثة الاضطراب لأنها تستطيع فقط نقل كروموسوم X إلى أطفالها (انظر الشكل\(\PageIndex{5}\) b). بالنسبة للإناث المصابة، سيكون نمط الوراثة مطابقًا لنمط الوراثة الوراثي الوراثي السائد حيث يكون أحد الوالدين متغاير الزيجوت والآخر متماثل الزيجوت للجين الطبيعي.

الشكل\(\PageIndex{5}\): أنماط الوراثة المرتبطة بـ X. يختلف مخطط أنماط الوراثة السائدة المرتبطة بـ X اعتمادًا على ما إذا كان (أ) الأب أو (ب) الأم مصابة بالمرض. (مصدر: المكتبة الوطنية الأمريكية للطب)

يعتبر الميراث المتنحي المرتبط بـ X أكثر شيوعًا لأن الإناث يمكن أن يحملن المرض ولكن لا يزال لديهن نمط ظاهري طبيعي. تشمل الأمراض التي تنتقل عن طريق الوراثة المتنحية المرتبطة بالأشعة السينية عمى الألوان واضطراب تخثر الدم الهيموفيليا وبعض أشكال الضمور العضلي. للحصول على مثال للوراثة المتنحية المرتبطة بـ X، ضع في اعتبارك الآباء الذين تكون الأم فيهما حاملة غير متأثرة والأب طبيعي. لن تصاب أي من البنات بالمرض لأنهن يتلقين جينًا طبيعيًا من والدهن. ومع ذلك، لديهم فرصة بنسبة 50 في المائة لتلقي جين المرض من أمهاتهم وأن يصبحوا حاملين للمرض. في المقابل، سيتأثر 50 بالمائة من الأبناء (الشكل\(\PageIndex{6}\)).

في حالة الأمراض المتنحية المرتبطة بالأشعة السينية، إما أن يكون الذكور مصابين بالمرض أو يكونون طبيعيين من الناحية الجينية - فلا يمكن أن يكونوا حاملين للمرض. ومع ذلك، يمكن أن تكون الإناث طبيعية من الناحية الجينية، أو حاملة للمرض بشكل طبيعي ظاهرياً، أو مصابة بالمرض. يمكن أن ترث الابنة الجين لمرض متنحي مرتبط بـ X عندما تكون والدتها حاملة أو مصابة، أو عندما يكون والدها مصابًا. لن تتأثر الابنة بالمرض إلا إذا ورثت جينًا متنحًا مرتبطًا بـ X من كلا الوالدين. كما يمكنك أن تتخيل، تؤثر الاضطرابات المتنحية المرتبطة بـ X على عدد أكبر من الذكور مقارنة بالإناث. على سبيل المثال، يؤثر عمى الألوان على 1 على الأقل من كل 20 ذكرًا، ولكن فقط حوالي 1 من كل 400 أنثى.

الشكل\(\PageIndex{6}\): الوراثة المتنحية المرتبطة بـ X. نظرًا لوجود أبوين يكون فيهما الأب طبيعيًا والأم حاملة لاضطراب متنحي مرتبط بـ X، فإن احتمال إصابة الابن بهذا الاضطراب سيكون بنسبة 50 بالمائة، في حين أن البنات إما حاملات للمرض أو غير متأثرات تمامًا. (مصدر: المكتبة الوطنية الأمريكية للطب)

أنماط الوراثة الأخرى: الهيمنة غير المكتملة والهيمنة والأليلات القاتلة

لا يتم توريث جميع الاضطرابات الوراثية بنمط متنحي سائد. في حالة الهيمنة غير المكتملة، يعبر النسل عن النمط الظاهري غير المتجانس الذي يكون وسيطًا بين السمة المهيمنة المتجانسة لأحد الوالدين والسمة المتنحية المتجانسة للوالد الآخر. يمكن رؤية مثال على ذلك في snapdragons عندما يتم تهجين النباتات ذات الأزهار الحمراء والنباتات ذات الأزهار البيضاء لإنتاج نباتات مزهرة باللون الوردي. في البشر، تحدث الهيمنة غير المكتملة مع أحد جينات نسيج الشعر. عندما يمرر أحد الوالدين أليل الشعر المجعد (الأليل السائد بشكل غير كامل) ويمرر الوالد الآخر أليل الشعر المستقيم، يكون التأثير على النسل متوسطًا، مما يؤدي إلى شعر مموج.

تتميز الهيمنة المشتركة بالتعبير المتساوي والمتميز والمتزامن للأليلات المختلفة لكلا الوالدين. يختلف هذا النمط عن الميزات المتوسطة والممزوجة التي تظهر في الهيمنة غير المكتملة. المثال الكلاسيكي للهيمنة المشتركة عند البشر هو فصيلة دم ABO. يكون الأشخاص من فصيلة الدم A إذا كان لديهم أليل لإنزيم يسهل إنتاج المستضد السطحي A على كريات الدم الحمراء. تم تعيين هذا الأليل في ^A. وبنفس الطريقة، يكون الأشخاص من فصيلة الدم B إذا قاموا بالتعبير عن إنزيم لإنتاج المستضد السطحي B. الأشخاص الذين لديهم أليلات لكلا الإنزيمين (I ^A و I ^B) ينتجون كلا من المستضدات السطحية A و B. ونتيجة لذلك، فإنهم من فصيلة الدم AB. نظرًا لملاحظة تأثير كل من الأليلات (أو الإنزيمات)، نقول أن أليلات I ^A و I ^B هي المهيمنة. هناك أيضًا أليل ثالث يحدد نوع الدم. ينتج هذا الأليل (i) إنزيمًا غير وظيفي. الأشخاص الذين لديهم اثنين من الأليلات لا ينتجون مستضدات سطحية A أو B: لديهم فصيلة O من الدم. ^{إذا كان الشخص مصابًا بأليلات I و i A، فسيكون لدى الشخص فصيلة دم A. لاحظ أنه لا فرق بين ما إذا كان الشخص لديه أليلين I A أو واحد من I A والآخر في الأليل. في كلتا الحالتين، يكون الشخص من فصيلة الدم A. لأنني أخفيه، نقول أن I A هو المسيطر عليه.} \(\PageIndex{1}\)يلخص الجدول التعبير عن فصيلة الدم.

طاولة\(\PageIndex{1}\)

التعبير عن أنواع الدم
فصيلة الدم	النمط الجيني	نمط الميراث
أ	هل أنا ^كذلك أم أنا	إذا ^كان الذكاء الاصطناعي هو المهيمن عليه
ب	أنا ^ب أو ^ب أو أنا ^ب	إذا ^كانت B هي المهيمنة عليها
علامة تبويب	^أنا أنا ب	I ^A هو المسيطر المشترك على I ^B
O	ثانيا	اثنان من الأليلات المتنحية

يمكن أن تكون تركيبات معينة من الأليلات قاتلة، مما يعني أنها تمنع الفرد من النمو في الرحم، أو تتسبب في تقصير فترة الحياة. في أنماط الوراثة القاتلة المتنحية، لن ينجو الطفل الذي يولد لأبوين متغايرين (حاملين) والذي ورث الأليل المعيب من كليهما. مثال على ذلك هو Tay—Sachs، وهو اضطراب قاتل في الجهاز العصبي. في هذا الاضطراب، يكون الآباء الذين يحملون نسخة واحدة من الأليل المسبب للاضطراب حاملين له. إذا قام كلاهما بنقل الأليل غير الطبيعي، فسوف يصاب نسلهما بالمرض ويموت في مرحلة الطفولة، عادة قبل سن الخامسة.

تعد أنماط الوراثة القاتلة السائدة أكثر ندرة نظرًا لعدم بقاء الزيجوت غير المتجانسة أو الزيجوت المتجانسة. بالطبع، لا تنتقل الأليلات القاتلة السائدة التي تنشأ بشكل طبيعي من خلال الطفرة وتسبب الإجهاض أو المواليد الموتى إلى الأجيال اللاحقة. ومع ذلك، فإن بعض الأليلات القاتلة السائدة، مثل الأليل لمرض هنتنغتون، تتسبب في تقصير فترة الحياة ولكن قد لا يتم التعرف عليها إلا بعد بلوغ الشخص سن الإنجاب وإنجاب الأطفال. يتسبب مرض هنتنغتون في تنخر الخلايا العصبية بشكل لا رجعة فيه والموت في 100 بالمائة من الأفراد المصابين، ولكن قد لا يتم التعبير عنه حتى يصل الفرد إلى منتصف العمر. بهذه الطريقة، يمكن الحفاظ على الأليلات القاتلة السائدة في البشر. عادةً ما يتم تقديم المشورة الوراثية للأفراد الذين لديهم تاريخ عائلي للإصابة بمرض هنتنغتون، والتي يمكن أن تساعدهم في تحديد ما إذا كانوا يرغبون في الخضوع لاختبار الجين المعيب أم لا.

الطفرات

الطفرة هي تغيير في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي التي قد تؤثر أو لا تؤثر على النمط الظاهري للشخص. يمكن أن تنشأ الطفرات تلقائيًا من الأخطاء أثناء تكرار الحمض النووي، أو يمكن أن تنتج عن الإهانات البيئية مثل الإشعاع أو بعض الفيروسات أو التعرض لدخان التبغ أو المواد الكيميائية السامة الأخرى. نظرًا لأن الجينات تعمل على ترميز تجميع البروتينات، فإن الطفرة في تسلسل النيوكليوتيد للجين يمكن أن تغير تسلسل الأحماض الأمينية، وبالتالي بنية البروتين ووظيفته. يُعتقد أن الطفرات العفوية التي تحدث أثناء الانقسام الاختزالي مسؤولة عن العديد من حالات الإجهاض التلقائي (الإجهاض).

اضطرابات الكروموسومات

في بعض الأحيان لا يحدث المرض الوراثي بسبب طفرة في الجين، ولكن بسبب وجود عدد غير صحيح من الكروموسومات. على سبيل المثال، تحدث متلازمة داون بسبب وجود ثلاث نسخ من الكروموسوم 21. يُعرف هذا باسم التثلث الصبغي 21. السبب الأكثر شيوعًا لتثلث الصبغي 21 هو عدم انفصال الكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي. يبدو أن تكرار أحداث عدم الانفصال يزداد مع تقدم العمر، لذلك يزداد تكرار حمل طفل مصاب بمتلازمة داون لدى النساء فوق سن 36 عامًا. يقل أهمية عمر الأب لأن احتمالية حدوث عدم الانفصال في الحيوانات المنوية أقل بكثير من البويضة.

في حين أن متلازمة داون تنتج عن وجود ثلاث نسخ من الكروموسوم، فإن متلازمة تيرنر تحدث بسبب وجود نسخة واحدة فقط من الكروموسوم X. يُعرف هذا باسم مونوسومي. الطفل المصاب دائمًا ما يكون أنثى. تعاني النساء المصابات بمتلازمة تيرنر من العقم لأن أعضائهن الجنسية لا تنضج.

اتصالات مهنية

مستشار وراثي

نظرًا للتنسيق المعقد للتعبير الجيني وهجرة الخلايا وتمايز الخلايا أثناء نمو ما قبل الولادة، فمن المدهش أن الغالبية العظمى من الأطفال حديثي الولادة يتمتعون بصحة جيدة وخالية من العيوب الخلقية الرئيسية. عندما تكون المرأة فوق سن 35 عامًا حامل أو تنوي الحمل، أو عندما يكون شريكها أكبر من 55 عامًا، أو إذا كان هناك تاريخ عائلي لاضطراب وراثي، فقد ترغب هي وشريكها في التحدث إلى مستشار وراثي لمناقشة احتمال إصابة طفلهما باضطراب وراثي أو كروموسومي. يمكن للمستشار الجيني تفسير التاريخ العائلي للزوجين وتقدير المخاطر على ذريتهم المستقبلية.

بالنسبة للعديد من الأمراض الوراثية، يمكن لاختبار الحمض النووي تحديد ما إذا كان الشخص ناقلًا. على سبيل المثال، يمكن تحديد حالة الناقل لـ X الهش، وهو اضطراب مرتبط بـ X مرتبط بالتخلف العقلي، أو للتليف الكيسي عن طريق سحب دم بسيط للحصول على الحمض النووي للاختبار. يمكن للمستشار الجيني تثقيف الزوجين حول الآثار المترتبة على مثل هذا الاختبار ومساعدتهما على تحديد ما إذا كانا سيخضعان للاختبار. بالنسبة لاضطرابات الكروموسومات، تشمل خيارات الاختبار المتاحة فحص الدم وبزل السلى (حيث يتم اختبار السائل الأمنيوسي) وأخذ عينات من الزغابات المشيمية (حيث يتم اختبار أنسجة المشيمة). كل منها له مزايا وعيوب. يمكن للمستشار الجيني أيضًا مساعدة الزوجين في التعامل مع الأخبار التي تفيد بأن أحد الشريكين أو كلاهما يحمل مرضًا وراثيًا، أو أن طفلهما الذي لم يولد بعد قد تم تشخيصه باضطراب كروموسومي أو عيب خلقي آخر.

لكي تصبح مستشارًا وراثيًا، يحتاج المرء إلى إكمال برنامج البكالوريوس لمدة 4 سنوات ثم الحصول على درجة الماجستير في العلوم في الإرشاد الجيني من جامعة معتمدة. يتم الحصول على شهادة البورد بعد اجتياز الاختبارات من قبل المجلس الأمريكي للاستشارات الوراثية. يعد المستشارون الوراثيون من المهنيين الأساسيين في العديد من فروع الطب، ولكن هناك طلب خاص على المستشارين الوراثيين قبل الحمل والولادة.

قم بزيارة موقع الجمعية الوطنية للمستشارين الوراثيين للحصول على مزيد من المعلومات حول المستشارين الوراثيين.

قم بزيارة الموقع الإلكتروني للمجلس الأمريكي للمستشارين الوراثيين للحصول على مزيد من المعلومات حول المستشارين الوراثيين.

مراجعة الفصل

هناك جانبان للتركيب الجيني للشخص. يشير النمط الجيني الخاص بهم إلى التركيب الجيني للكروموسومات الموجودة في جميع خلاياها والأليلات التي تنتقل من والديها. النمط الظاهري الخاص بهم هو التعبير عن هذا النمط الجيني، بناءً على تفاعل الأليلات المزدوجة، وكذلك كيفية تأثير الظروف البيئية على هذا التعبير.

من خلال العمل مع نباتات البازلاء، اكتشف مندل أن العوامل التي تفسر السمات المختلفة لدى الوالدين تنتقل بشكل منفصل إلى النسل في أزواج، واحدة من كل والد. لقد أوضح مبادئ الفصل العشوائي والتشكيلة المستقلة لحساب أنماط الميراث التي لاحظها. عوامل مندل هي الجينات، مع متغيرات مختلفة يشار إليها باسم الأليلات وتلك الأليلات المهيمنة أو المتنحية في التعبير. يمرر كل والد أليلًا واحدًا لكل جين إلى النسل، ومن المرجح أيضًا أن يرث النسل أي مزيج من أزواج الأليل. عندما تجاوز مندل الأفراد المتغايرين، وجد مرارًا وتكرارًا نسبة 3:1 مهيمنة - متنحية. لقد افترض بشكل صحيح أن التعبير عن السمة المتنحية تم حجبه في الزيجوت غير المتجانسة ولكنه سيظهر مرة أخرى في نسلهم بطريقة يمكن التنبؤ بها.

يركز علم الوراثة البشرية على تحديد الأليلات المختلفة وفهم كيفية تعبيرها عن نفسها. يهتم الباحثون الطبيون بشكل خاص بتحديد أنماط الوراثة للاضطرابات الوراثية، والتي توفر وسيلة لتقدير خطر أن يرث نسل الزوجين مرضًا أو اضطرابًا وراثيًا. تشمل أنماط الوراثة لدى البشر الهيمنة الجسدية والانحدار، والهيمنة والانحدار المرتبطين بـ X، والهيمنة غير المكتملة، والهيمنة المشتركة، والفتك. يسمى التغيير في تسلسل النوكليوتيدات للحمض النووي، والذي قد يظهر أو لا يظهر في النمط الظاهري، بالطفرة.

مراجعة الأسئلة

س: متلازمة مارفان موروثة بنمط جسمي سائد. أي مما يلي صحيح؟

ج: من المرجح أن تكون ذرية الإناث حاملات للمرض.

B. من المرجح أن يرث الذكور المرض.

ج- لدى ذرية الذكور والإناث نفس احتمالية وراثة المرض.

د- من المرجح أن ترث ذرية الإناث المرض.

الإجابة: ج

س: بالإضافة إلى الهيمنة المشتركة، تعد مستضدات فصيلة الدم ABO أيضًا مثالًا على ________.

أ. هيمنة غير مكتملة

باء - الميراث المتنحي المرتبط بـ X

ج. الأليلات المتعددة

د. الميراث المميت المتنحي

الإجابة: ج

س: زوي مصابة بالتليف الكيسي. أي مما يلي هو التفسير الأكثر احتمالاً؟

ربما ورثت أ. زوي أليلًا معيبًا واحدًا من والدها، وهو حامل، وأليلًا عاديًا واحدًا من والدتها.

ربما ورثت بي زوي أليلًا معيبًا واحدًا من والدتها، التي يجب أن تكون مصابة أيضًا بالتليف الكيسي، وأليلًا طبيعيًا من والدها.

يجب أن تكون C. Zoe قد ورثت الأليلات المعيبة من كلا الوالدين، وكلاهما يجب أن يكون مصابًا أيضًا بالتليف الكيسي.

يجب أن تكون الدكتورة زوي قد ورثت الأليلات المعيبة من كلا الوالدين، وكلاهما حامل للأليلات.

الإجابة: د

أسئلة التفكير النقدي

س: اشرح لماذا كان من الضروري أن يقوم مندل بأداء الصلبان باستخدام حجم عينة كبير؟

ج: باستخدام أحجام عينات كبيرة، قلل مندل من تأثير التباين العشوائي الناتج عن الصدفة. سمح له ذلك بتحديد النسب الحقيقية المقابلة للميراث المهيمن والمنحي.

س: كيف يمكن لأنثى حامل اضطراب متنحي مرتبط بـ X أن تنجب ابنة مصابة؟

ج: الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تولد بها الابنة المصابة هي إذا تزاوج الحامل مع ذكر مصاب. في هذه الحالة، ستتأثر 50 بالمائة من البنات. وبدلاً من ذلك، ولكن من المستبعد جدًا، يمكن أن تتأثر الابنة بطفرة عفوية.

مسرد المصطلحات

أليل

الأشكال البديلة للجين الذي يحتل موقعًا محددًا على جين معين

كروموسوم جسمي

في البشر، 22 زوجًا من الكروموسومات التي ليست الكروموسومات الجنسية (XX أو XY)

جسمي مهيمن

نمط الوراثة السائد الذي يتوافق مع الجين الموجود في أحد الكروموسومات الجسمية الـ 22

جسمي متنحي

نمط الوراثة المتنحي الذي يتوافق مع الجين الموجود في أحد الكروموسومات الجسمية الـ 22

الناقل

شخص متغاير الزيجوت لا تظهر عليه أعراض اضطراب وراثي متنحي ولكن يمكنه نقل الاضطراب إلى ذريته

الهيمنة المشتركة

نمط الوراثة الذي يتوافق مع التعبير المتساوي والمتميز والمتزامن لأليلين مختلفين

مهيمن

يصف سمة يتم التعبير عنها في كل من الشكل المتجانس وغير المتجانس

قاتل مهيمن

نمط الوراثة الذي لا يعيش فيه الأفراد الذين لديهم نسخة أو نسختين من الأليل القاتل في الرحم أو لديهم عمر قصير

الطراز العرقى

التركيب الجيني الكامل للفرد

متغاير الزيجوت

وجود أليلين مختلفين لجين معين

متماثل الزيجوت

وجود أليلين متطابقين لجين معين

هيمنة غير مكتملة

نمط الوراثة الذي يعبر فيه النمط الجيني غير المتجانس عن النمط الظاهري الوسيط بين الأنماط الظاهرية السائدة والمتنحية

النمط النووي

الترتيب المنهجي لصور الكروموسومات في أزواج متماثلة

طفرة

تغيير في تسلسل النوكليوتيد للحمض النووي

النمط الظاهري

المظاهر الفيزيائية أو البيوكيميائية للنمط الجيني؛ التعبير عن الأليلات

ميدان بونيت

شبكة تستخدم لعرض جميع التوليفات الممكنة من الأليلات التي ينقلها الآباء إلى النسل والتنبؤ بالاحتمال الرياضي للنسل الذي يرث نمطًا وراثيًا معينًا

الصفة الوراثية النادرة

يصف سمة يتم التعبير عنها فقط في شكل متماثل ويتم حجبها في شكل غير متجانس

قاتل متنحي

نمط الوراثة الذي لا يعيش فيه الأفراد الذين لديهم نسختين من الأليل القاتل في الرحم أو لديهم عمر قصير

كروموسومات جنسية

زوج من الكروموسومات المشاركة في تحديد الجنس؛ في الذكور، الكروموسومات XY؛ في الإناث، الكروموسومات XX

سمة

اختلاف الخاصية المعبر عنها

مرتبط بـ X

نمط الوراثة الذي يتم فيه حمل الأليل على الكروموسوم X للزوج الثالث والعشرين

مهيمن مرتبط بـ X

نمط الوراثة السائد الذي يتوافق مع الجين الموجود على الكروموسوم X للزوج الثالث والعشرين

متنحي مرتبط بالأشعة السينية

نمط الوراثة المتنحي الذي يتوافق مع الجين الموجود على الكروموسوم X للزوج الثالث والعشرين