علم الأحياء: التباين الوراثي والإخصاب

• يشير التباين الوراثي إلى الاختلافات الطبيعية في الجينات بين أفراد النوع الواحد.
• يعد التباين الوراثي مهمًا لأنه يساعد التجمعات السكانية على البقاء في البيئات المتغيرة.
• الانتخاب الطبيعي هو العملية التي يكون فيها بعض الأفراد أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة والتكاثر، ونقل الصفات المفيدة إلى الجيل التالي، عندما يكون هناك تباين وراثي.
• يؤدي الانتخاب الطبيعي إلى تطور الأنواع بمرور الوقت.
• الإخصاب والانقسام الاختزالي والطفرة الوراثية هي ما يسبب التباين الوراثي بين الكائنات الحية.

الإخصاب

• في الثدييات، تتحد الحيوانات المنوية والبويضة بشكل عشوائي، وكل منهما يجلب مجموعته الفريدة من المعلومات الوراثية، بما في ذلك تركيبات مختلفة من الجينات.
• ينتج عن هذا نسل بتركيبة جديدة وفريدة من الجينات من كلا الوالدين، مما يزيد من التنوع الوراثي للأنواع.
• يحدث الإخصاب عندما تندمج خليتان تناسليتان من آباء مختلفين، لتكوين زيجوت.
• تزيد هذه العملية من التباين الوراثي عن طريق الجمع بين جينات من كلا الوالدين.
• الإخصاب عشوائي، مع وجود العديد من التركيبات الممكنة للبويضة والحيوانات المنوية، وهناك احتمال متساوٍ لإنتاج ذرية من الذكور أو الإناث.
• الخلايا التناسلية أحادية المجموعة الكروموسومية وتحتوي على مادة وراثية مختلفة معاد تركيبها في مجموعتها الوحيدة من الكروموسومات.
• هناك العديد من التركيبات الممكنة للخلايا التناسلية التي قد تندمج (اعتمادًا على أي خلية منوية تندمج مع أي بويضة).
• يؤدي إلى زيادة التباين داخل الفرد في شكل تركيبات جديدة من الجينات - قدر أكبر من التباين داخل التجمع السكاني.

الطفرة

• الطفرة هي تغيرات في تسلسل الحمض النووي.
• يمكن أن تحدث الطفرات أثناء تضاعف الحمض النووي أو تكون ناجمة عن عوامل بيئية (مثل الإشعاع أو المواد الكيميائية).
• إذا حدثت هذه الطفرات في الخلايا التناسلية، فيمكن نقلها إلى الجيل التالي، مما يساهم بشكل أكبر في التباين الوراثي.
• تشتمل الطفرات على تغيرات في عدد الكروموسومات أو بنيتها.
• يتم إدخال جينات جديدة بسبب التغيرات في تسلسل الحمض النووي و/أو عدد الكروموسومات مما يؤدي إلى مزيد من التباين.
• يمكن أن يحدث هذا أثناء تضاعف الحمض النووي في الخلايا التناسلية (طفرات نقطية) والانقسام الاختزالي (طفرات كروموسومية).
• تدخل هذه الطفرات جينات جديدة إلى تجمع الجينات، مما يعزز التنوع الوراثي.
• عدم الانفصال هو فشل الكروموسومات في الانفصال.

الانقسام الإختزالي

• الانقسام الاختزالي هو نوع من انقسام الخلايا يقلل من عدد الكروموسومات في الخلية بمقدار النصف، مكونًا 4 خلايا جنسية (خلايا تناسلية) لها تركيبات فريدة من الجينات.
• ترتيب مراحل الانقسام الإختزالي هو: العبور، التوزيع المستقل، الفصل العشوائي.

العبور (التشابك)

• يحدث في أواخر المرحلة التمهيدية الأولى، قبل المرحلة الإستوائية الأولى.
• في الكروموسومات المتماثلة (الكروموسومات من كل من الأبوين)؛ يتم تبادل أجزاء من الحمض النووي في نفس الموضع (موقع جين معين على الكروموسوم) في التصالب (النقاط التي يتم فيها تبادل المادة الوراثية) لإنشاء تركيبات جينية جديدة.
• يسمح العبور بتبادل المادة الوراثية بين الكروموسومات المتماثلة.
• تتسبب التركيبات الجديدة من الجينات (إصدارات مختلفة من الجينات) في حدوث تباين وراثي.
• تسمى التركيبات الجديدة بالكروموسومات المؤتلفة.
• تتزاوج الكروموسومات المتماثلة (أحدها من كل من الأبوين) عن كثب على طول أطوالها.
• تشكل الكروموسومات المزدوجة هياكل تسمى التصالبات، حيث تتصل فعليًا.
• في التصالبات، تتبادل الكروماتيدات غير الشقيقة (أحدها من كل كروموسوم متماثل) أجزاء من الحمض النووي.
• يؤدي هذا التبادل إلى تركيبات جديدة من الجينات.

التوزيع المستقل

• يحدث خلال المرحلة الإستوائية الأولى.
• تصطف الكروموسومات المتماثلة في الصفيحة الإستوائية في اتجاهات عشوائية.
• وهذا يعني أن تركيبة الكروموسومات في كل خلية جنسية مختلفة.
• نظرًا لأن الكروموسومات تحمل إصدارات مختلفة من الجينات تسمى الجينات (أشكال بديلة من الجين)، فإن التوزيع المستقل يساعد على خلط هذه الجينات بتركيبات مختلفة، مما يخلق تنوعًا وراثيًا.
• يؤدي فصل الكروموسومات المتماثلة على جانبي الصفيحة الإستوائية إلى فصل الجينات بشكل عشوائي.

الفصل العشوائي

• يحدث في المرحلة الإنفصالية الأولى والمرحلة الإنفصالية الثانية.
• خلال المرحلة الإنفصالية الأولى، يتم سحب الكروموسومات المتماثلة إلى أقطاب متقابلة من الخلية.
• في المرحلة الإنفصالية الثانية، يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة، وهذا يزيد من التباين لأنه يساهم في تكوين خلايا تناسلية فريدة، ولديها تركيبات مختلفة من الجينات.
• يحمل كل كروماتيد مجموعة من الجينات الموروثة من أحد كروموسومات الوالدين.
• يضمن الفصل العشوائي لهذه الكروماتيدات الشقيقة أن كل خلية جنسية لديها تركيبة فريدة من الجينات.
• نظرًا لأنه يتم خلط تركيبات مختلفة من الجينات من كلا الوالدين وتوزيعها بشكل عشوائي، يمكن للنسل أن يرث مجموعة واسعة من التركيبات الجينية، مما يزيد من التباين الوراثي.