تنتقل الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء عبر ثلاث آليات متكاملة: الانقسام المنصف الذي يصنع الأمشاج، والإلقاح الذي يجمع مشيجين، والانقسام المتساوي الذي ينمي الجنين. وفي الوحدة الأولى من المجال الثالث (أسس التنوع البيولوجي) للسنة الثانية ثانوي (شعبة العلوم التجريبية) يبدأ النشاط الأول بسؤال: كيف تنتج الأمشاج عددا من الصبغيات نصف عدد الخلية الأم؟ ثم كيف يحافظ الإلقاح على ثبات عدد الصبغيات في النوع؟ وهذا الدرس من أكثر دروس البكالوريا ورودا لأنه أصل علم الوراثة. تعرض الصفحة الدرس مع المراحل ومقارنتها.
تمهيد: الصبغيات والصيغة الصبغية
- الصبغيات بنى في النواة تحمل المورثات، ولكل نوع عدد ثابت منها. ففي الإنسان
2n = 46صبغيا (23 زوجا). - الخلايا الجسدية ثنائية الصيغة الصبغية
2n: لكل صبغي زميل مماثل (متماثلان: أحدهما من الأب والآخر من الأم). - الأمشاج (الحيوان المنوي والبويضة) أحادية الصيغة
n(23 صبغيا). - عند الإلقاح
n + n = 2nفيستعاد العدد الأصلي.
وبدون انقسام يختزل عدد الصبغيات إلى النصف لتضاعف العدد في كل جيل. وهذا ما يؤديه الانقسام المنصف.
أولا: الانقسام المنصف
مكانه
يحدث في الخلايا المنتجة للأمشاج داخل الغدد التناسلية: الخصيتين (عند الذكر) والمبيضين (عند الأنثى).
الفكرة
خلية أم 2n تنقسم انقسامين متتاليين بدون تضاعف ثان للـADN، فتعطي 4 خلايا أحادية الصيغة n.
ثانيا: مراحل الانقسام المنصف
يسبقه طور سكون تضاعف فيه ADN، فيصير كل صبغي مكونا من كروماتيدتين شقيقتين.
القسم الأول: الاختزالي (يختزل العدد)
| الطور | ما يحدث |
|---|---|
| التمهيدي الأول | تقترن الصبغيات المتماثلة وتتبادل قطعا (العبور)، يختفي الغشاء النووي |
| الاستوائي الأول | تصطف الأزواج الصبغية المتماثلة على المستوى الاستوائي |
| الانفصالي الأول | ينفصل الصبغيان المتماثلان في كل زوج، ويتجه كل منهما إلى قطب |
| النهائي الأول | تتشكل خليتان كل منهما n من الصبغيات، وكل صبغي ما زال ذا كروماتيدتين |
القسم الثاني: التعادلي (يشبه المتساوي)
| الطور | ما يحدث |
|---|---|
| التمهيدي الثاني | تحضير الصبغيات في الخليتين |
| الاستوائي الثاني | تصطف الصبغيات الواحدة بجانب الأخرى على الاستواء |
| الانفصالي الثاني | تنفصل الكروماتيدتان الشقيقتان |
| النهائي الثاني | تتكون 4 خلايا أحادية الصيغة، كل صبغي بكروماتيدة واحدة |
ثالثا: مقارنة الانقسامين
| وجه المقارنة | المتساوي | المنصف |
|---|---|---|
| الخلايا المعنية | الجسدية | التناسلية |
| عدد الانقسامات | واحد | اثنان |
| الخلايا الناتجة | 2 | 4 |
| الصيغة | 2n (نفسها) |
n (النصف) |
| تماثل الخلايا | متماثلة وراثيا | مختلفة وراثيا |
| الاقتران والعبور | لا | نعم |
| الدور | النمو والتجديد | إنتاج الأمشاج |
رابعا: مصدر التنوع الوراثي
يعطي الانقسام المنصف أمشاجا مختلفة وراثيا بآليتين:
1. العبور (التقاطع)
في التمهيدي الأول تتبادل الصبغيات المتماثلة قطعا من الكروماتيدات، فتتولد توليفات جديدة من المورثات على الصبغي الواحد.
2. التوزيع العشوائي (المستقل) للصبغيات
في الانفصالي الأول يستقل توجه كل زوج متماثل عن غيره. فعدد الأمشاج الممكنة بسبب هذا التوزيع وحده هو 2 أس n. ففي الإنسان 2 أس 23، أي أكثر من 8 ملايين نوع من الأمشاج.
ثم يعطي الإلقاح العشوائي (أي مشيج مع أي مشيج) تنوعا أكبر: 8 ملايين × 8 ملايين، أي عشرات الملايين من المليارات من التوليفات. ولذلك لا يتشابه الأخوان حتى لو كانا من الأبوين أنفسهما (عدا التوأم الحقيقي).
خامسا: خلل الانقسام
قد لا ينفصل زوج من الصبغيات في الانفصالي الأول أو الثاني (عدم الانفصال)، فتنتج أمشاج بصبغي زائد أو ناقص، وينتج عنها اختلالات صبغية مثل متلازمة داون (ثلاثية الصبغي 21).
سادسا: الدورة الحياتية
مشيجان أحاديان n ← إلقاح ← بيضة 2n ← انقسام متساو ← كائن 2n ← انقسام منصف ← أمشاج n
وبهذا يستمر ثبات عدد الصبغيات في النوع مع إبقاء التنوع بين الأفراد.
سابعا: تمرين محلول على عدد الصبغيات
خلية أم لنوع حيوان فيها 2n = 8 صبغيات.
| المرحلة | عدد الصبغيات | عدد الكروماتيدات |
|---|---|---|
| نهاية الطور البيني (بعد التضاعف) | 8 | 16 |
| التمهيدي الأول | 8 | 16 |
| الانفصالي الأول | 8 | 16 |
| نهاية القسم الأول (كل خلية) | 4 | 8 |
| الانفصالي الثاني | 4 (ثم 8 لحظيا بعد الانفصال) | 8 |
| الأمشاج النهائية | 4 | 4 |
والعبرة: عدد الصبغيات ينتصف في القسم الأول، وعدد الكروماتيدات ينتصف في القسم الثاني. ولهذا نسمي الأول اختزاليا والثاني تعادليا.
ثامنا: نتاج المنصف عند الذكر والأنثى
عند الذكر تعطي الخلية الأم أربع خلايا تتحول كلها إلى حيوانات منوية صالحة. أما عند الأنثى فتعطي الخلية الأم بويضة واحدة كبيرة مدخرة للغذاء، وأجساما قطبية صغيرة تتحلل. والغاية من هذا الفرق أن تحتوي البويضة المخصبة على مدخرات كافية لنمو الجنين الأول.
ملخص للمراجعة السريعة
المنصف انقسامان متتاليان لخلية أم 2n ينتجان أربع خلايا n مختلفة وراثيا بفضل العبور والتوزيع العشوائي للصبغيات. ويأتي بعده الإلقاح فيعيد الصيغة 2n ويضيف تنوعا جديدا. فالانقسام المنصف والإلقاح معا هما سبب ثبات عدد الصبغيات في النوع وتنوع الأفراد داخله. استحضر هذه الجملة في خاتمة أي مقال علمي عن الموضوع.
أخطاء شائعة
- القول إن الانقسام المنصف يعطي خليتين، والصحيح أربع.
- الخلط بين انفصال الصبغيين المتماثلين (في الأول) وانفصال الكروماتيدتين (في الثاني).
- القول إن الأمشاج متماثلة وراثيا.
- الاعتقاد أن العبور يحدث في الانقسام المتساوي.
- كتابة
2nللأمشاج.
أسئلة محتملة
- ما دور الانقسام المنصف؟
- قارن بين الانقسامين المتساوي والمنصف.
- كيف يؤدي المنصف إلى التنوع؟
- لخص بمخطط التتابع من الخلية الأم إلى الأمشاج.
نصائح
- ارسم الأطوار بصبغيين فقط (زوجين) بلونين مختلفين للأب والأم.
- تتبع الصبغي في كل طور وعد الكروماتيدات.
- ذكر العبور والتوزيع العشوائي شرط لنقطة التنوع.
الشرح المصوّر
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم فيديو «الوحدة 01: آليات انتقال الصفات الوراثية، النشاط 01: الانقسام المنصف، ثانية ثانوي» هذا الدرس في نحو ست وعشرين دقيقة.