תוֹכֶן
- הגדרת תורשה בביולוגיה
- תכונות אנושיות ותורשה
- היסטוריה של תורשה
- תורשה וגנטיקה
- סוגי תורשה
- דוגמאות לתורשה
- ירושה לא-מנדלית
- דפוסי ירושה אחרים
- קטלנית אללס
- תורשה וסביבה
- תרומות של מנדלס
כאשר הורה עם עיניים כחולות והורה עם עיניים חומות מעביר את הגנים שלהם לצבע עיניים לצאצאיהם, זו דוגמא לתורשה.
הילדים יורשים מההורים את הגנים המורכבים מחומצה deoxyribonucleic (DNA), וייתכן שיש להם עיניים כחולות או חומות. עם זאת, הגנטיקה מורכבת, ויותר מגן אחד אחראי על צבע העיניים.
באופן דומה, גנים רבים קובעים תכונות אחרות כמו צבע שיער או גובהם.
הגדרת תורשה בביולוגיה
תורשה היא המחקר כיצד הורים מעבירים את תכונותיהם לצאצאיהם גנטיקה. תיאוריות רבות אודות תורשה היו קיימות, והמושגים הכלליים של תורשה הופיעו לפני שאנשים הבינו תאים לחלוטין.
עם זאת, תורשה וגנטיקה של ימינו הם תחומים חדשים יותר.
למרות שהבסיס לחקר הגנים הופיע בשנות ה -50 של המאה ה -19 ולאורך המאה ה -19, היא התעלמה ברובה עד ראשית המאה העשרים.
תכונות אנושיות ותורשה
תכונות אנושיות הן מאפיינים ספציפיים המזהים יחידים. ההורים מעבירים את אלה דרך הגנים שלהם. חלק מהתכונות האנושיות הקלות לזיהוי הן גובה, צבע עיניים, צבע שיער, סוג שיער, חיבור תנוך אוזניים וגלגול לשון. כשאתה משווה תכונות נפוצות לעומת נדירות, בדרך כלל אתה בוחן תכונות דומיננטיות לעומת רצסיביות.
לדוגמא, תכונה דומיננטית, כמו שיער חום, שכיחה יותר באוכלוסייה, ואילו תכונה רצסיבית, כמו שיער אדום, פחות שכיחה. עם זאת, לא כל התכונות הדומיננטיות נפוצות.
אם אתה מתכוון ללמוד גנטיקה, אתה צריך להבין את הקשר בין ה- DNA ל- יורש תכונות.
לתאים של מרבית האורגניזמים החיים יש DNA, שהוא החומר המרכיב את הגנים שלך. כאשר התאים מתרבים הם יכולים להעביר את מולקולת ה- DNA או מידע גנטי לדור הבא. לדוגמא, לתאים שלך יש את החומר הגנטי שקובע אם יש לך שיער בלונדיני או שיער שחור.
הגנוטיפ שלך הוא הגנים שבתאים, ואילו הפנוטיפ שלך הוא התכונות הפיזיות הנראות לעין והן מושפעות הן מהגנים והן מהסביבה.
ישנם גנים בין הגנים, כך שרצפי ה- DNA נבדלים זה מזה. וריאציה גנטית הופך אנשים למיוחדים, וזה מושג חשוב בבחירה טבעית מכיוון שסביר יותר שמאפיינים חיוביים ישרדו ויעברו.
למרות שלתאומים זהים יש DNA זהה, ביטוי הגנים שלהם עשוי להשתנות. אם תאום אחד מקבל תזונה רבה יותר מזו של השני, הוא או היא עשויים להיות גבוהים יותר למרות שיש אותם גנים.
היסטוריה של תורשה
בתחילה, אנשים הבינו את התורשה מנקודת מבט רבייה. הם הצליחו להבין מושגים בסיסיים, כמו האבקה והאבקים של צמחים הדומים לביצית והזרע של בני האדם.
למרות גידול צלבים היברידיים בצמחים ובמינים אחרים, הגנטיקה נותרה בגדר תעלומה. במשך שנים רבות הם האמינו כי תורשה שהועברה בדם. אפילו צ'רלס דארווין חשב שדם אחראי לתורשה.
בשנות ה- 1700 של המאה העשרים כתבו קרולוס לינאוס ויוסף גוטליב קולרוטר על חציית מיני צמחים שונים וגילו שלכלאיים יש מאפייני ביניים.
עבודתו של גרגור מנדל בשנות ה -60 של המאה ה -19 סייעה בשיפור ההבנה של צלבים היברידיים ו ירושה. הוא הפריך תיאוריות מבוססות, אך עבודתו לא הובנה במלואה לאחר הפרסום.
אריך שטרמק פון סייזנג, הוגו דה פריז וקרל אריך קורנס גילו מחדש את עבודותיו של מנדלס בראשית המאה העשרים. כל אחד מהמדענים הללו בחן כלאיים צמחיים והגיע למסקנות דומות.
תורשה וגנטיקה
גנטיקה היא מחקר בירושה ביולוגית, ו גרגור מנדל נחשב לאביו. הוא ביסס את מושגי המפתח של תורשה על ידי לימוד צמחי אפונה. אלמנטים הרשתיים הם גנים, והתכונות הם מאפיינים ספציפיים, כמו צבע פרחים.
ממצאיו נקראו לעיתים קרובות בירושה של מנדליאנית, וקבעו את הקשר בין גנים לתכונות.
מנדל התמקד בשבעה מאפיינים בצמחי אפונה: גובה, צבע פרח, צבע אפונה, צורת אפונה, צורת תרמיל, צבע תרמיל ומיקום פרח. אפונה הייתה נבדקים טובים מכיוון שהיו להם מחזורי רבייה מהירים והיו קלים לגידולם. לאחר שהקים קווי אפונה בעלי גידול טהור, הוא הצליח לגדל אותם כדי ליצור כלאיים.
הוא הגיע למסקנה שתכונות כמו צורת תרמיל הן אלמנטים או גנים מורשים.
סוגי תורשה
אללים הם הצורות השונות של גן. וריאציות גנטיות כמו מוטציות אחראיות על יצירת אללים. הבדלים בזוגות בסיס DNA יכולים גם לשנות פונקציה או פנוטיפ. מסקנות מנדלס לגבי אללים הפכו את הבסיס לשני חוקי ירושה עיקריים: חוק ההפרדה וה חוק מבחר עצמאי.
חוק ההפרדה קובע כי זוגות האללים נפרדים כאשר נוצרים גמטים. החוק של מגוון עצמאיים קובע כי האללים מגנים שונים ממיינים באופן עצמאי.
אללים קיימים בצורות דומיננטיות או רצסיביות. אללים דומיננטיים באים לידי ביטוי או גלויים. לדוגמא, עיניים חומות דומיננטיות. מצד שני, אללים רצסיביים לא תמיד באים לידי ביטוי או לעין. למשל, עיניים כחולות הן רצסיביות. על מנת שלאדם יהיה עיניים כחולות עליו או לרשת שני אללים לשם כך.
חשוב לציין שתכונות דומיננטיות אינן נפוצות תמיד באוכלוסייה. דוגמה לכך היא מחלות גנטיות מסוימות, כמו מחלת הנטינגטון, הנגרמת על ידי אלל דומיננטי אך אינה שכיחה באוכלוסייה.
מכיוון שיש סוגים שונים של אללים, לחלק מהאורגניזמים יש שני אללים לתכונה יחידה. הומוזיגוטי פירושו שיש שני אללים זהים לגן אחד, ו הטרוזיגוטי פירושו שיש שני אללים שונים לגן. כשמנדל בחן את צמחי האפונה שלו, הוא גילה שה- F2 לדור (נכדים) תמיד היה יחס של 3: 1 בפנוטיפים שלהם.
המשמעות היא שהתכונה הדומיננטית הופיעה פי שלוש לעתים קרובות יותר מזו שהתקבלה.
דוגמאות לתורשה
ריבועי פאנט יכול לעזור לך להבין צלבים הומוזיגוטיים לעומת הטרוזיגוטים וצלבים הטרוזיגוטיים לעומת הטרוזיגוטים. עם זאת, לא ניתן לחשב את כל הצלבים באמצעות ריבועי Punnett בגלל מורכבותם.
דיאגרמות יכולות לעזור לך לחזות פנוטיפים וגנוטיפים לצאצאים על שם רג'ינלד סי פונטט. הריבועים מראים את ההסתברות לצלבים מסוימים.
הממצאים הכוללים של מנדל הראו שגנים משדרים תורשה. כל אחד מההורים מעביר מחצית מהגנים שלו לצאצאים. הורים יכולים גם לתת קבוצות גנים שונים לצאצאים שונים. לדוגמא, לתאומים זהים יש DNA זהה, אך אחים אינם.
ירושה לא-מנדלית
עבודתו של מנדל הייתה מדויקת אך פשטנית, ולכן גנטיקה מודרנית מצאה תשובות נוספות. ראשית, תכונות לא תמיד נובעות מגן בודד. שליטת גנים מרובים תכונות פוליגניותכמו צבע שיער, צבע עיניים וצבע עור. משמעות הדבר היא שיותר מגן אחד אחראי לכך שיש לך שיער חום או שחור.
גן אחד יכול גם להשפיע על מאפיינים רבים. זה pleiotropy, וגנים עשויים לשלוט בתכונות שאינן קשורות. בחלק מהמקרים, pleiotropy קשור למחלות גנטיות והפרעות. לדוגמה, אנמיה בתאי מגל היא הפרעה גנטית תורשתית הפוגעת בתאי הדם האדומים על ידי הפיכתם לצורת סהר.
בנוסף להשפעה על כדוריות הדם האדומות, ההפרעה משפיעה על זרימת הדם ואיברים אחרים. המשמעות היא שיש לה השפעה על מספר תכונות.
מנדל חשב שלכל גן יש רק שני אללים. עם זאת, יכולים להיות הרבה אללים שונים של גן. אללים מרובים יכולים לשלוט בגן אחד. דוגמה לכך היא צבע המעיל בארנבות. דוגמא נוספת היא מערכת הקבוצות מסוג ABO בבני אדם. לאנשים יש שלושה אללים לדם: A, B ו- O. A ו- B הם דומיננטיים ביחס ל- O, ולכן הם codominant.
דפוסי ירושה אחרים
דומיננטיות מלאה היא הדפוס אותו תיאר מנדל. הוא ראה כי האלל האחד דומיננטי ואילו השני היה רצסיבי. האלל השולט היה גלוי מכיוון שהוא בא לידי ביטוי. צורת זרעים בצמחי אפונה היא דוגמא לדומיננטיות מוחלטת; האללים הזרעיים העגולים הם דומיננטיים ביחס לקמטים.
עם זאת, הגנטיקה מורכבת יותר, ודומיננטיות שלמה לא תמיד מתרחשת.
בתוך דומיננטיות לא שלמה, אלל אחד אינו דומיננטי לחלוטין. Snapdragons הם דוגמא קלאסית לדומיננטיות לא שלמה. פירוש הדבר כי נראה כי הפנוטיפ של הצאצאים נמצא בין הפנוטיפ של שני ההורים. כאשר סנאדרדרגון לבן וגזע snapdragon אדום, הם יכולים להיות בעלי סנאפדרגון ורוד. כשאתה חוצה את הכנפות הוורודות האלה, התוצאות הן אדום, לבן וורוד.
בתוך קואומיננס, שני האללים באים לידי ביטוי באופן שווה. לדוגמה, פרחים מסוימים יכולים להיות שילוב של צבעים שונים. פרח אדום ופרח לבן עשויים להוליד צאצאים עם תערובת של עלי כותרת אדומים ולבנים. שני הפנוטיפים של ההורים באים לידי ביטוי, כך שלצאצא יש פנוטיפ שלישי המשלב ביניהם.
קטלנית אללס
צלבים מסוימים יכולים להיות קטלניים. א אלל קטלני יכול להרוג אורגניזם. בשנות העשרים של המאה העשרים גילה לוסיין קואנוט שכאשר חצה עכברים צהובים עם עכברים חומים, הצאצאים היו חומים וצהובים.
עם זאת, כאשר הוא חצה שני עכברים צהובים, היה בין הצאצאים יחס 2: 1 במקום היחס 3: 1 שמנדל מצא. היו שני עכברים צהובים לעכבר חום אחד.
קואנוט גילה שצהוב הוא הצבע השולט, ולכן עכברים אלו היו הטרוזיגוטים. עם זאת, כרבע מהעכברים שנורו מחציית ההטרוזיגוטים מתו בשלב העוברי. זו הסיבה שהיחס היה 2: 1 במקום 3: 1.
מוטציות עלולות לגרום לגנים קטלניים. למרות שאורגניזמים מסוימים עלולים למות בשלבים העובריים, יתכן ואחרים יוכלו לחיות שנים עם גנים אלה. לבני אדם יכולים להיות גם אללים קטלניים, ומספר הפרעות גנטיות קשורות אליהם.
תורשה וסביבה
כיצד מסתבר שאורגניזם חי תלוי הן בתורשה והן בסביבתו. לדוגמא, פנילקטונוריה (PKU) היא אחת ההפרעות הגנטיות שאנשים יכולים לרשת. PKU יכול לגרום ללקויות שכליות ובעיות אחרות מכיוון שהגוף אינו יכול לעבד את חומצת האמינו פנילאלנין.
אם אתה מסתכל רק על הגנטיקה, היית מצפה שאדם עם PKU תמיד יהיה בעל מוגבלות שכלית. עם זאת, הודות לגילוי מוקדם בילודים, אנשים יכולים לחיות עם PKU בדיאטה דלת חלבון ולעולם לא לפתח בעיות בריאותיות חמורות.
כשמסתכלים הן על הגורמים הסביבתיים והן על הגנטיקה, ניתן לראות כיצד אדם חי יכול להשפיע על ביטוי הגנים.
הידראנגאות הן דוגמא נוספת ל השפעה על הסביבה על גנים. שני צמחי הידראנגאה עם אותם גנים עשויים להיות בצבעים שונים בגלל pH של האדמה. קרקעות חומציות יוצרות הידראנגאות כחולות, ואילו קרקעות אלקליות מייצרות ורודות. חומרים תזונתיים ומינרלים בקרקע משפיעים גם הם על צבעיהם של צמחים אלה. לדוגמא, הידראנגאות כחולות חייבות להיות באלומיניום באדמה כדי להפוך לצבע זה.
תרומות של מנדלס
למרות שמחקרי גרגור מנדלס יצרו את הבסיס למחקר נוסף, הגנטיקה המודרנית הרחיבה את ממצאיו וגילתה דפוסי ירושה חדשים, כמו דומיננטיות לא מושלמת וקודומיננטיות.
הבנת האופן בו הגנים אחראים לתכונות גופניות שאתה יכול לראות היא היבט מכריע בביולוגיה. מהפרעות גנטיות וכלה בגידול צמחים, תורשה יכולה להסביר שאלות רבות שאנשים שואלים לגבי העולם סביבם.