آشنایی با علم ژنتیک

ژنتيك، علم مطالعه وراثت، در تمامي زمينه‌هاي آن، از گسترش صفات در يك شجره‌نامه خانوادگي، تا بيوشيمي ماده ژنتيكي، اسيد دزوكسي ريبونوكلئيك DNA و اسيد ريبونوكلئيك RNA است. هدف ما در اين بخش، معرفي و بررسي مكانيزم‌هاي وراثت است.

به صورت تاريخي، ژنتيك‌دانان در 3 حيطه مجزا فعاليت كرده‌اند. هر حيطه با مشكلات، روش‌ها و موجودات زنده مورد مطالعه مربوط به خود. اين 3 حيطه عبارتند از: از ژنتيك كلاسيك، ژنتيك مولكولي و ژنتيك تكاملي (يا ژنتيك جمعيت)

در ژنتيك كلاسيك ما با تئوري كروموزومي وراثت روبرو هستيم، مفهومي كه ژن‌ها را به صورت خطي در كنار هم بر روي كروموزوم فرض مي‌كند. موقعيت نسبي ژن‌ها با بررسي فراواني زاده‌هاي حاصل از آميزش‌هاي خاصي قابل تعيين است. ژنتيك مولكولي مطالعه ماده ژنتيك است؛ ساختار، رونويسي و بيان ماده ژنتيك. هم‌چنين در همين حيطه ما انقلاب بزرگ تكنولوژي DNA نوتركيب (يا مهندسي ژنتيك) و اطلاعات به دست آمده از آن را بررسي خواهيم كرد. ژنتيك تكاملي يا ژنتيك جمعيت به بررسي تغييرات در فراواني ژن‌ها در جمعيت مي‌پردازد. مفهوم دارويني تكامل كه بنابر پايه انتخاب طبيعي است بررسي مي‌شود. جدول

امروزه به دليل پيشرفت‌هاي علمي، مرزهاي اين 3 حيطه، تا حدي محو شده‌اند؛ به عنوان مثال، اطلاعات به دست آمده از ژنتيك مولكولي، از طرفي به فهم بهتر ساختار و عملكرد كروموزوم‌ها و از طرف ديگر به فهميدن انتخاب طبيعي كمك مي‌‌كند. در اين فصل، ما سعي مي‌كنيم مطالب را به صورت تاريخي آن‌ها بررسي كنيم؛ از كارهاي مندل و كشف خصوصيات وراثت آغاز مي‌كنيم و سپس به ژنتيك مولكولي مي‌پردازيم.

ژنتيك مانند هر علم ديگري، بر پايه متد علمي بنا نهاده شده است. اطلاعات ما برگرفته از دنياي واقعي است. متد علمي گردآوري قوانيني است كه به فهم بهتر طبيعت كمك مي‌:نند. در قلب يك متد علمي، آزمايش قرار دارد، طي يك آزمايش، يك حدس درباره كار بخشي از طبيعت (كه آن را يك فرضيه مي‌ناميم) امتحان مي‌شود. در يك آزمايش خوب، تنها 2 نتيجه ممكن وجود دارد؛ تاييد فرضيه و يا رد فرضيه .

به عنوان مثال ممكن است شما تصور كنيد كه صفات اكتسابي به ارث مي‌رسند ايده‌اي كه توسط لامارك پيشنهاد شد. لامارك فرض كرد كه زرافه‌هايي كه سعي مي‌كردند برگ‌هاي موجود در شاخه‌هاي بالاتري را بخورند، گردن‌هاي بلندتري داشتند. آن‌ها اين صفت درازي گردن را به فرزندان خود انتقال مي‌دهند (در هر نسل فقط افزايش كوتاهي در طول گردن وجود دارد) و اين روند در نهايت امروزه منجر به گردن‌هاي بسيار طويل زرافه‌ها شده است.

ديدگاه ديگر نسبت به اين مطلب، ديدگاه تكامل براساس انتخاب طبيعي است كه توسط داروين پيشنهاد شد. براساس فرضيه داروين، زرافه‌ها به طور طبيعي در طول گردن تنوع كمي دارند و اين تنوع‌ها به ارث مي‌رسند. زرافه‌هايي كه گردن بلندتري دارند، در تهيه برگ از درخت براي خوردن، نسبت به ديگران مزيت دارند. به عبارت ديگر، در طول زمان، زرافه‌هايي كه گردن‌هاي بلندتري دارند، بهتر و بيش‌تر از ديگران زنده مي‌مانند و توليدمثل مي‌كنند. در نتيجه، زرافه‌هايي با گردن درازتر، پس از مدتي، گونه غالب در جمعيت مي‌شوند كه دليل اصلي اين اتفاق مرگ گونه‌هاي داراي گردن كوتاه‌تر است. فراواني هم جهشي كه باعث افزايش طول گردن در جمعيت شود، در جمعيت افزايش خواهد يافت. براي آزمودن فرضيه لامارك، ما ابتدا بايد جاندار مناسبي پيدا كنيم. گرفتن زرافه‌ها و انجام آميزش‌هاي مورد نظر بر روي‌ آن‌ها بسيار دشوار است. مي‌توانيم آزمايش را با موش‌هاي آزمايشگاهي انجام دهيم. (نگهداري و آزمايش بر روي موش نسبتاً آسان و ارزان است.) ما بايد صفت ديگري به غيراز طول گردن پيدا كنيم. براي مثال مي‌توانيم نيمي از دم موش‌ها را ببريم. سپس موش‌هاي دم كوتاه را با موش‌هاي عادي آميزش مي‌دهيم و زاده‌ها را بررسي مي‌كنيم اگر زاده‌ها دم‌هاي عادي داشتند، مي‌توانيم نتيجه بيريم كه دم كوتاه، يك صفت اكتسابي، به ارث نمي‌رسد. در مقابل در صورتي كه دم موش‌هاي نسل بعد كوتاه‌تر از حد معمول باشد، مي‌توانيم نتيجه بگيريم كه صفات اكتسابي، ارثي هستند.

دليل اين‌كه ما يك آزمايش را با تمامي سختي‌‌هايش انجام مي‌دهيم، اين است كه نتايج آزمايش، براي ما قطعي هستند و قابل اطمينان‌اند. در صورتي كه آزمايش درست طراحي شده باشد و بدون خطا اجرا شود، نتيجه منفي در آزمايش، مانند آزمايش ما در بالا، به معني رد نظريه خواهد بود. آزمودن نظريه‌ها به طوري كه اگر نتيجه آزمايش منفي باشد، نظريه رد شود، ايده اصلي متد علمي است.