الانقسام الكروموسومي وتحديد جنس المولود
06-12-2010, 11:15 AM
١- الكروموسومات:
تتكون أجسامنا من بلايين الخلايا. يختلف
بعضها عن بعض في التركيب والوظيفة , فخلايا
ا امخ وظيفتها الذاكرة والذكاء , وخلايا القلب
الانقباض ا امتزامن , وخلايا بطانة الأمعاء تكوين
ا امواد اﻟﻤﺨاطية. وتعيش هذه الخلايا فترات مختلفة
اعتمادا على نوع العضو الذي تؤلفه. بينما jوت
كل ثانية حوالي خمسين مليون خلية من جسمنا ,
يتم حالا تعويض نفس العدد. وتختلف الخلايا في
فترة حياتها , فبينما لا تتمكن الحيامن من العيش
في الخصى اكثر من أشهر معدودة , تتمكن
البويضات من العيش في ا امبايض نحو خمسين سنة ,
حيث تتكون بداخل مبيض الجنين الأنثوي قبل
الولادة , وتبقى في أحد أدوار نضوجها إلى بلوغ
البنت سن النضج , عندها تشرع واحدة بالنضوج
في كل دورة حيض (لغاية بلوغ ا امرأة سن اليأس)
فتنطلق من ا امبيض إلى الرحم , فإذا ما صادف وان
تلقحت من قبل حيمن وهى في طريقها إلى الرحم ,
عندها يبدأ nو الجنين كبويضة مخصبة. ووجود
البويضة لفترة طويلة في ا امبيض , يشكل خطورة
بالغة , نتيجة تعرضها خلال هذه الفترة إلى العديد
من التأثيرات البيئية , مثل الأشعة السينية (إكس) , والعقاقير الطبية اﻟﻤﺨتلفة
وذلك خلال مراحل النمو اﻟﻤﺨتلفة للأنثى.
تتكون الخلية بصورة عامة من قسمين رئيس ,g هما: النواة والسيتوبلازم
(شكل ١) , وتعتبر النواة مركز إدارة أعمال الخلية , فهي تسيطر على كل
الفعاليات الحيوية , وتحتوي على النسخة الأصلية للمعلومات الحيوية ا امتوارثة
من الآباء والأجداد , والتي تحدد طبيعة الخلية ووظيفتها. وهى تحتوي على
خيوط دقيقة تعرف بالكروموسومات , وتتركب بالأساس من ا امادة الوراثية
ا امسماة بالحامض النووي الديؤكسي رايبوزي , ويضم هذا ا امركب الكيميائي
بين طياته كل ا امعلومات اللازمة لتكوين خلايا الكائن الحي , وتحديد عملها
سواء أكان بشرا , أم حيوانا , أم نباتا , أم جرثومة. ويتركب كل كروموسوم
(شكل ٢) من جزىء واحد طويل من الحامض النووي , وتتركب هذه الجزيئات
بدورها من أربع وحدات أصغر , تتكرر بصورة كبيرة , ويترتب على هذا
التكرار تكوين مجاميع مختلفة في تسلسل ونوع وعدد الوحدات الصغيرة.
وتدعى مجموعة الوحدات الصغيرة هذه بالجينات التي لا jكن مشاهدتها
حتى بأقوى اﻟﻤﺠاهر الحديثة. وهى تعتبر الوحدات الأساسية المحددة
للصفات الوراثية. ويوجد في كل خلية من خلايا جسمنا عدا الخلايا
التناسلية (الحيامن والبويضات-شكل ٣) ستة وأربعون كروموسوما (أو ثلاثة
وعشرون زوجا). ويختلف هذا العدد باختلاف الأنواع الحية من حيوان أو
نبات بالرغم من ثباته في أفراد النوع الواحد.
تترتب الكروموسومات بشكل أزواج متماثلة , فكل خلية تحتوي على
ثلاثة وعشرين زوجا من الكروموسومات ا امتمثلة , يأتي فرد من هذه الأزواج
من الأب , بينما يأتي الفرد الآخر من الأم , وهنالك زوج واحد من
الكروموسومات , في كل خلية يعرف بالكروموسوم من الجنس وهو مسؤول
عن تحديد جنس الفرد ويتماثل هذا الزوج عند الأنثى ويسمى (س س) أما
في الذكر فيختلف الفردان ويطلق عليهما (س ص) (شكل ٤). وبينما تحتوي
الخلايا الجسمية على فردي هذا الزوج نجد أن الخلايا الجنسية , محتوية
على فرد واحد فقط. بسبب كونها لا تحتوي إلا على نصف اﻟﻤﺠموعة
الكروموسومية , أي على ثلاثة وعشرين فردا فقط. وهذا يعني أن كل بيضة
تحتوي على الكروموسوم الجنسي (س) بالإضافة إلى الاثنين والعشرين
كروموسوما جسميا , بينما تكون الحيامن على نوعين فهي إما أن تكون
محتوية على الكروموسوم الجنسي (س) بإلاضافة إلى الأثنين والعشرين
كروموسوما جسميا أو على الكروموسوم الجنسي (ص) , بالإضافة إلى
الاثنين والعشرين كروموسوما جسميا. ويعتمد جنس الوليد على نوع الحيمن
اﻟﻤﺨصب للبويضة (شكل ٥) فعندما يساهم الذكر بحيمن يحتوي على
كروموسوم (س) والأنثى ببيضتها المحتوية بالضرورة على كروموسوم اثل
من النوع السيني فإن جنس الوليد سيكون أنثى (س س) أما إذا ساهم
الذكر بحيمن يحتوي على كروموسوم (ص) فإنه بعد تخصيب البيضة (س)
يكون جنس الوليد ذكرا (س ص). لذلك يعتبر كروموسوم (ص) ا امسؤول
الوحيد عن تكوين الذكورة , مهما كان عدد كروموسومات (س) (تتعدد
كروموسومات س في بعض الحالات الشاذة). وكروموسوم صادي واحد
كاف لغلبة أي عدد من كروموسومات (س) لتكوين ا امظهر الخارجي
الذكري للوليد... و jكن šييز كروموسوم عن آخر بواسطة مظهره , من
حيث الحجم أو (شكل ٤) وعند استعمال بعض الطرق الحديثة في
التصبيغ تظهر على طول كل كروموسوم خطوط عرضية تختلف من
كروموسوم لآخر في نفس الخلية. وباستعمال هذه التقنية , jكن الكشف
عن كثير من التشوهات , أو التغيرات الدقيقة التي لا jكن التعرف عليها
بواسطة التقنيات التقليدية الآخر.
٢- تكاثر الخلايا:
تقسم الكائنات الحية إلى مجموعتين رئيست ,g بدائية وراقية , تضم
الكائنات البدائية كل أنواع البكتريا , وبعض أنواع الطحالب الدنيا بينما
تضم الكائنات الراقية كل الأنواع الأخرى من اﻟﻤﺨلوقات. وا اميزة الرئيسة
التي تفرق بين اﻟﻤﺠموعتين هي وجود الأغشية التي تغلف ا امادة الوراثية في
الكائنات الراقية , مؤدية إلى ما يسمى بالأنوية على عكس الكائنات البدائية
التي تسبح مادتها الوراثية حرة داخل السيتوبلازم.
تجري عمليات التكاثر الخلوي , الانقسام الخيطي والانقسام الاختزالي
والإخصاب , في الكائنات الراقية فقط. تؤدي الانقسامات الخيطية إلى
تكوين جيل من الخلايا , أو الكائنات ا امتشابهة والجديدة , بينما تؤدي
الانقسامات الاختزالية إلى تكوين الجاميتات التي يتحد بعضها ببعض
خلال عملية الإخصاب , ليبدأ بذلك تكون جيل جديد من الكائنات الحية.
ينشأ كل كائن حي من خلية مفردة هي البويضة اﻟﻤﺨصبة المحتوية على كل
التعليمات ا اموروثة , وا اموجه إلى ملايين الخلايا الجديدة. تأتي هذه ا امعلومات
الوراثية من البويضة والحيمن.. نصف من البويضة والنصف الآخر من
الحيمن اللاقح (شكل ٣). وتخزن ا امعلومات الوراثية في التراكيب الخيطية
التي تسمى بالكروموسومات بداخل نوى البويضات والحيامن. تحتوي نواة
البويضة على ثلاثة وعشرين كروموسوما ويحمل كل واحد من هذه
الكروموسومات معلومات مختلفة , وتحتوي الحيامن على ثلاثة وعشرين
كروموسوما اثلا تحمل مجموعة معلومات مشابهة. وخلال عملية
الإخصاب تدخل نواة الحيمن البويضة لتسكن بجانب نواتها لتكوين البويضة
اﻟﻤﺨصبة. تحتوي البويضة اﻟﻤﺨصبة عندئذ على مجموعتين من ا امعلومات
الوراثية... مجموعة من الأم , وأخرى من الأب , وتستعيد العدد الزوجي من
الكروموسومات الذي هو ستة وأربعون.
يعقب عملية التلقيح سلسلة عمليات انقسام متماثلة , تدعى بالانقسامات
الخيطية. تبدأ كل دورة انقسامية بتضاعف (ازدواج) الكروموسومات لكي
تستلم كلتا الخليتين الناتجتين نفس العدد الكروموسومي للخلية الأصلية ,
وهنا يكمن جوهر الانقسام الخيطي في الحفاظ على العدد الكروموسومي
ثابتاً , من جيل خلوي لآخر. jكن مشاهدة الكروموسومات ا امزدوجة تحت
اﻟﻤﺠهر الضوئي كقضبان مزدوجة , مرتبطة الفردين في منطقة معينة
على طول الكروموسوم , وتدعى الأجزاء الثنائية لكل كروموسوم مزدوج
بالكروماتيدات وا امناطق التي تتصل بها هذه القضبان ا امتوازية
بالسنتروميرات (شكل ٦). فكل كروموسوم خلال فترة الانقسام يتكون من
كروماتيدين مرتبطين ˆنطقة السنترومير.
الانقسام الخيطي (شكل ٧)
تكون نواة الخلية قبل بدء انقسامها كبيرة , ومتميزة ومحاطة بغشاء
نووي رقيق , ولا تظهر الكروموسومات واضحة إلا عند بدء تجمع الخيوط
الكروماتينية , وقصرها وازديادها سمكا , فتبدو الكروموسومات عندها غليظة
وقضيبية , وهنا ينتهي عادة ما يسمى بالطور البيني , وهو الفترة ما
بين انقساميين خيطيين متتاليين. وتكمن أهمية تكثف الكروموسومات خلال
فترة الانقسام الخلوي في تسهيل حركتها وانفصالها , أما أهمية امتداد
الكروموسومات وتوسعها أثناء الطور البيني فتكمن في تسهيل عملية نقل
ا امعلومات الوراثية من ا امادة الوراثية (الحامض النووي) إلى السيتوبلازم
ليتم التركيب البروتيني وصناعة الإنز jات. تتم خلال فترة الطور البيني
عملية تضاعف الحامض النووي الديؤكسي رايبوزي , كما يتم تركيب
الجزيئات البروتينية التي تستعمل لصناعة الخيوط ا امغزلية وغيرها ا
يتعلق بعملية الانقسام.
يحدث في الانقسام الخيطي استلام الخلايا البنوية نسخا متماثلة
ومتساوية من الكروموسومات والجينات من الخلايا الأمهات. ويعتبر
الانقسام الخيطي الآلية الوحيدة ا امتوفرة عند الكائنات الراقية التي تتكاثر
لا جنسياً , لانتقال ا امعلومات الوراثية من جيل إلى آخر.
أما في الأنواع الجنسية من الكائنات الراقية فمهمة الانقسام الخيطي
هي توصيل الجينات بدقة بالغة إلى كل خلية جسمية منذ تكوين البويضة
اﻟﻤﺨصبة , وحتى تكوين خلايا الجلد. وبالرغم من أن الانقسام الخيطي
عملية متواصلة , إلا أنه jكن تقسيمه إلى أربعة أطوار اعتباطية لغرض
تسهيل دراسته , وهذه الأطوار كالآتي:
١- الطور التمهيدي ,
٢- الطور ا امتوسط ,
٣- طور الانفصال ,
٤- الطور النهائي.
ويتم ملاحظة الأحداث التالية خلال هذه الأطوار:
١- تظهر الكروموسومات بصورة خيوط طويلة ورفيعة. ولرفعها ا امتناهي
لا jكن šييز ازدواجها في بداية الانقسام الخيطي. ويدعى كل خيط من
الخيطين ا امزدوجين للكروموسوم الواحد بالكروماتيد , ومنطقة التصاقهما
بالبعض بالسنترومير , كما سبق القول.
٢- يبدأ الغشاء النووي في التفتت والانحلال , ويظهر تركيب بروتيني
مغزلي تتصل السنتروميرات بخيوطه , وتبدأ بعدها بالاصطفاف في
منطقة وسط الخلية. وتبدو الكروموسومات أثناء هذا الطور كوحدات
مستقلة تتكون كل منها من قطعتين أسطوانيتين متصلتين في منطقة
السنترومير.
٣- تنفصل الكرومتيدات الشقيقة عن بعضها البعض في منطقة
السنترومير نتيجة حركة إنصاف السنتروميرات إلى القطبين ا امتقاربين
للمغزل , فيدعى كل كروماتيد بعد انتهاء عملية الانفصال بالكروموسوم.
٤- يبدأ ظهور الغشاء النووي حول كل مجموعة كروموسومية في قطبي
الخلية , وتبدأ الكروموسومات في الاستطالة والدقة , ثم يعقب ذلك انقسام
للسايتوبلازم حيث تبدأ بالظهور الخليتان البنويتان في نهاية عملية الانقسام.
وما له أهمية في هذا اﻟﻤﺠال هو ضرورة استلام كل خلية بنوية مجموعة
كاملة من ا امعلومات الوراثية الضرورية للبقاء والنمو. وهنا تكمن أهمية
وجود جهاز ا امغزل , حيث يقوم بتسهيل التوزيع ا امنظم للكروموسومات ا امزدوجة
لكي تستلم الخليتان البنويتان مجموعتين متشابهتين من الكروموسومات.
وبهذه الطريقة يضمن الانقسام الخيطي استلام كل خلية من خلايا الجسم
على نفس ا امعلومات الوراثية. والسؤال الذي يطرح الآن هو ما إذا كانت
ا امعلومات الوراثية (ونعني بذلك حامض الديؤكسي رايبوز) هي ا امسؤولة
عن شكل وحجم ووظيفة الخلايا , فكيف jكن تفسير التغاير والاختلاف
بينها? فالفروق كثيرة بين خلايا الكبد والأعصاب والعضلات... إلخ بالرغم
من أنها تحتوي على نفس العدد وا امظهر الكروموسومي. ولتفسير ذلك لا
بد من التعرف على الآليات اﻟﻤﺨتلفة التي يتم فيها استعمال ا امعلومات
الوراثية بصورة انتقائية في كل خلية من خلايا الجسم , وهذا ما سنقوم
بدراسته في فصل قادم.
الانقسام الاختزالي (شكل ٨)
يشابه الانقسام الاختزالي الخيطي في ا امظاهر التالية:
١- كلاهما عملية مستمرة ومتصلة jكن تقسيمها لغرض الدراسة إلى
أطوار إعتباطية.
٢- تكثف الكروموسومات وتغلظها لغرض تسهيل حركتها.
٣- تكوين ا امغزل ذي القطبين لغرض تسهيل توزيع الكروموسومات.
٤- انحلال الغشاء النووي خلال الانقسام وإعادة تكوينه في نهاية
الانقسام.
٥- تتضاعف ا امادة الوراثية عادة قبل بداية الانقسام وفي خلال الطور
البيني.
وكما ذكرنا يتضمن الانقسام الاختزالي انقسامين متتاليين يتم فيهما
اختزال العدد الزوجي الوراثي إلى عدد فردي وراثي , كالآتي:
١- الانقسام الاختزالي الأول:
šر نواة الانقسام الاختزالي بأطوار متتابعة تعاني خلالها من تغيرات
مستمرة. ولا تعني هذه الأدوار بأي حال من الأحوال نقاط توقف في
العملية الانقسامية. هذه الأطوار هي التمهيدي وا امتوسط والانفصالي
والنهائي. ويقسم الطور التمهيدي إلى عدة أطوار ثانوية بسبب كونه أكثر
تعقيدا وطولا وله أهمية خاصة من الناحية الوراثية , وهذه الأطوار الثانوية
هي:
أ-الطور القلادي Leptotene
ب-الطور التزاوجي Zygotene
ج-الطور الضام Pachytene
د-الطور الانفراجي Diplotene
ه-الطور التشتتي Diakinesis
تبدأ الخيوط ا امستطيلة والحبيبية بالازدواج في مناطق عديدة على
مجمل طولها , وتدعى هذه العملية بالاقتران , وهي عملية محددة تشمل
الازدواج بين الكروموسومات ا امتماثلة فقط. تظهر خلال هذه العملية تراكيب
معقدة بين كل كروموسومين مزدوج ,g ويظهر أنها مسؤولة عن ربط
الكروموسومات ا امتماثلة بعضها بالبعض خلال الطور التزاوجي ومرورا
بالطور الضام. ويدعى كل زوج من الكروموسومات ا امقترنة بالزوج ا امرتبط
bivalent) ) أو الوحدة ثنائية الكروموسوم. تتكون كل وحدة ثنائية الكروموسوم
من أربعة كرومتيدات , اثنين من كل كروموسوم في الزوج ا امرتبط. والطور
الضام هو أهم جزء من الطور التمهيدي بسبب تبادل قطع الكروماتيدات
غير الشقيقة في الزوج ا امرتبط. وتدعى هذه العملية بالعبور يحدث العبور
عندما تنكسر كروماتيده من كل كروموسوم متماثل عند النقطة التي يتقاطع
فيها الكروموسومان ا امقترنان ثم تلتحم الأطراف ا امنكسرة بصورة متبادلة.
تنفتح الوحدات ثنائية الكروموسوم في مناطق مختلفة على طولها ,
مشيرة بذلك إلى بدء الطور الانفراجي. وتبقى ا امتماثلات متصلة في مناطق
يختلف عددها باختلاف الأزواج ا امرتبطة , وتدعى هذه ا امناطق بالكايزمات
ويعتقد أنها الإثبات الأولي ا املاحظ لعمليات عبور سابقة في الوحدات
ثنائية الكروموسوم. وخلال هذا الطور تتناثر التراكيب ا امعقدة ا امسؤولة عن
الارتباط في كل مكان , على طول الوحدة ثنائية الكروموسوم فيما عدا
مناطق الكيازمات التي لا تبدأ بالتناثر (أو التساقط) إلا في نهاية هذا
الطور. يستمر الطور الإنفراجي لأسابيع , أو اشهر أو سن ,g باختلاف
الأنواع. وفي جنين أنثى الإنسان تتكون كل الأوسيتات ( oocytes ) (وهي
البويضات غير الناضجة) والتي تبقى في مبايض الأنثى طوال فترة الحياة ,
إلا أن هذه الأوسيتات لا تستمر بالنضوج , وتبقى في الطور الإنفراجي حتى
بلوغ البنت سن النضج. وبين فترة سن النضج وحتى سن اليأس ( ,(menopa,se
حيث تكون ا امرأة خصبة , تشرع واحدة من الاوسيتات بالانقسام الاختزالي
في كل دورة حيض ( menstr,al cyde ) حتى انتهاء الانقسام الأول. وتسمى
الأوسيتة في هذه ا امرحلة عند انطلاقها من ا امبيض بصورة غير دقيقة
بالبويضة ولا يحدث الانقسام الاختزالي الثاني , إلا عندما يتم تلقيحها
بحيمن فتتحد نواة الأوسيتة ا امفردة العدد الكروموسومي مع نواة الحيمن ,
لتكوين النواة الأولى للكائن الجديد. أما في حالة الذكر فلا يبدأ بتكوين
الحيامن في الخصى إلا عند بلوغ الصبي , حيث تبدأ مئات ا املايين من
الحيامن بالنضوج يوميا حتى عمر الشيخوخة.
تستمر الكروموسومات بالانكماش خلال الطور التمهيدي , حتى تصل
أقصى ذلك في الطور التشتتي , فتبدو عندها الوحدات ثنائية الكروموسوم
قصيرة وغليظة ومنتشرة بدرجة كبيرة داخل النواة , وتتوضج الكايزمات
ويقل عددها نتيجة انزلاقها للخارج , فيظهر بعضها عند أطراف الوحدات
ثنائية الكروموسوم. يتوضح عدد الكروموسومات في هذا الطور و jكن
دراسة التغيرات والتشوهات الكروموسومية , ومعرفة الخلل الوراثي , وتحديد
العلة من الناحية الطبية. تصطف بعد ذلك الوحدات ثنائية الكروموسوم
على خط استواء ا امغزل فتدخل عندئذ الطور ا امتوسط الأول , وتبدو نهايات
أذرع الكروموسومات في موقع خط الاستواء , بينما تبتعد باتجاه الأقطاب
سنتروميرات الكروموسومات ا امتماثلة. وهذه الصورة عكس ما يظهر خلال
الطور ا امتوسط للانقسام الخيطي , حيث تصطف السنتروميرات في موقع
خط الاستواء , وتشع أذرع الكروموسومات في كل الاتجاهات على جانبي
ا امنطقة. يساعد ترتيب الكروموسوم هذا على تحركها باتجاه قطبي الخلية ,
فنرى تحرك كل فرد من الوحدة ثنائية الكروموسوم باتجاه متضاد نحو
قطبي الخلية. يطلق على كل فرد من الوحدة ثنائية الكروموسوم اسم
»وحدة ثنائية الكرومتيدة « أو »ثنائية « للاختصار.
يبدأ الدور الانفصالي الأول بتحرك الثنائيات نحو قطبي الخلية , وتظهر
الكروموسومات مزدوجة ومتماثلة , وتكون محتوية على نسختين من الجينات.
وبالرغم من ازدواج ا امعلومات الوراثية , يكون العدد الكروموسومي مفردا ,
ففي نهاية هذا الطور يختزل العدد الكروموسومي للنصف.
أما الطور النهائي الأول فهو طور التنظيم النووي , وتختلف الأحداث
بين الطور الانفصالي والطور النهائي باختلاف الأنواع الحية. ففي بعض
الأنواع تدخل نوى الطور الانفصالي الأول مباشرة في طور ا امتوسط الثاني ,
وفي أنواع أخرى šر النوى بجميع الأطوار: الانفصالي ثم النهائي ثم البيني
ثم التمهيدي الثاني قبل الولوج في الطور ا امتوسط الثاني.
٢- الانقسام الاختزالي الثاني
لا يلاحظ أي شيء مختلف عن الانقسام الخيطي , فالنواة šر بالأطوار
التقليدية , إلا أنه لا يصح إطلاق تسمية الانقسام الخيطي على هذا الانقسام ,
لأنه يعتبر الطور النهائي , والخا † لعملية مستمرة من الانقسام الاختزالي ,
ويؤدي في النهاية إلى انفصال الكروماتيدين في كل ثنائية , وتنقسم النواتان
إلى أربع نوى ويصبح كل كروماتيد كروموسوما مستقلا. و ˆا أن كل نواة من
النوى الأربع تحتوي الآن على مجموعة كروموسومية كاملة فإن عملية اختزال
العدد الكروموسومي ا امزدوج , وا امادة الوراثية , والجينات , يكون قد † بصورة
كاملة.
يحدث في معظم الحالات انفصال النواتج الأربعة للانقسام الاختزالي
في نهاية الانقسام الثاني , إلا أنه في حالات خاصة يحدث انقسام خلوي
كامل في نهاية الانقسام الأول , فتتكون خليتان šر كل منهما بانقسام اختزالي
ثان حيث تتكون أربع خلايا في النهاية , كل منها يحتوي على نواة مفردة
العدد الكروموسومي. ويختلف مصير هذه النواتج الخلوية باختلاف الأنواع
والجنس , ففي النباتات وإناث الحيوانات الراقية يتم إجهاض ثلاث خلايا
لكي تبقى واحدة مستعدة للإخصاب على عكس ما يحدث عند الذكور
حيث تبقى الخلايا الأربع لكل انقسام اختزالي صالحة لأداء وظيفتها ويطلق
عليها الحيامن.
الإخصاب (شكل ٩)
يحدث الإخصاب عادة داخل إحدى قناتي فالوب خلال ما يقرب من
يوم واحد من انطلاق البويضة غير الناضجة. ويتمكن حيمن واحد فقط
من اختراق جدار البويضة , ليحدث بعد ذلك عديد من التغيرات الكيمياوية
في البويضة , لكي šنع دخول حيمن آخر. وعند دخول رأس الحيمن للبويضة ,
يكون الانقسام الاختزالي الثاني للبويضة قد انتهى فتتحد عندها نواتا
البيضة والحيمن لتكوين البويضة اﻟﻤﺨصبة ذات العدد الكروموسومي ا امزدوج.
تبدأ بعدها الانقسامات الخيطية فتنقسم الكروموسومات الستة والأربعون
لتكوين مجموعتين متشابهتين يحتوي كل منها على ٤٦ كروموسوما. ويعتبر
هذا الانقسام بداية انقسامات عديدة من عملية nو الجنين.
٣- الجينات:
تكلمنا قليلا عن الجينات في فصل سابق , وذكرنا أنها تعتبر الوحدات
الأساسية المحددة للصفات الفيزيولوجية وا امظهرية , للكائن الحي. وسنحاول
في هذا الفصل أن نتعرف بصورة أوسع عن تركيب وعمل وانتقال هذه
ا امواد الوراثية.
وسوف نبدأ معالجتنا للموضوع بعرض مختصر اما سبق أن بيناه. ينشأ
كل كائن حي من خلية مفردة هي البويضة اﻟﻤﺨصبة المحتوية على كل
التعليمات ا اموروثة وا اموجهة إلى ملايين الخلايا الجديدة. تأتي هذه ا امعلومات
الوراثية من البويضة والحيمن.. نصف من البويضة والنصف الآخر من
الحيمن اللاقح.
وتخزن ا امعلومات الوراثية في الكروموسومات بداخل نوى البويضات
والحيامن. تحتوي نواة البويضة على ثلاثة وعشرين كروموسوما , ويحمل
كل واحد من هذه الكروموسومات معلومات مختلفة , وتحتوى الحيامن على
ثلاثة وعشرين كروموسوما اثلا , تحمل مجموعة معلومات مشابهة. وخلال
عملية الإخصاب تدخل نواة الحيمن البويضة لتسكن بجانب نواتها لتكوين
البويضة اﻟﻤﺨصبة , تحتوي البويضة اﻟﻤﺨصبة عندئذ على مجموعتين من
ا امعلومات الوراثية: مجموعة من الأم وأخرى من الأب , وتستعيد العدد
الزوجي من الكروموسومات الذي هو ستة وأربعون يعقب عملية التلقيح
سلسلة عمليات انقسام متماثلة تدعى بالانقسامات الخيطية.
تبدأ كل دورة انقسامية بتضاعف (ازدواج) الكروموسومات لكي تستلم
كلتا الخليتين الناتجتين نفس العدد الكروموسومي للخلية الأصلية , وهنا
يكمن جوهر الانقسام الخيطي في الحفاظ على العدد الكروموسومي ثابتا
من جيل خلوي لآخر. jكن مشاهدة الكروموسومات ا امزدوجة تحت
اﻟﻤﺠهر الضوئي كقضبان مزدوجة مرتبطة الفردين في منطقة معينة على
طول الكروموسوم , وتدعى الأجزاء الثنائية , لكل كروموسوم مزدوج
بالكروماتيدات , وا امناطق التي تتصل بها هذه القضبان ا امتوازية
بالسنتروميرات. فكل كروموسوم خلال فترة الانقسام يتكون من
كروماتيدين مرتبطين ˆنطقة السنترومير. يتكون الكروموسوم من مادتين
كيميائيتين رئيسيتين: هما الحامض النووي الديؤكسي رايبوزي والبروتين
(راجع شكل ١٠ ) , ويحمل الأول التعليمات الوراثية , ويكون على شكل جزيء
عملاق حلزوني مزدوج , فكل كروماتيد يتكون من جزيء واحد طويل من
هذا الحامض ملتف على نفسه مرات ومرات , ومرتبط بالبروتين لتشكيل
مظهر الكروموسوم القضيبي. ويتكون الحامض النووي من تسلسل معين
لأربعة جزيئات كيميائية مختلفة , تسمى بالقواعد النيتروجينية. ترتبط
هذه الوحدات بروابط عرضية على طول جزيء الحامض , لذا يبدو جزيء
الحامض النووي كسلم حلزوني يتكون عموده الفقري (جانباه) من جزيئات
سكر وفوسفات و šثل الوحدات الأربع درجات هذا السلم.
تخزن ا امعلومات الوراثية بصورة تسلسل وترتيب القواعد النيتروجينية
الأربع. فكل معلومة عبارة عن ثلاث درجات متسلسلة من درجات السلم
الحلزوني , ويطلق عليها بالشفرة الوراثية. فعندما يراد إنتاج مادة معينة
بداخل الخلية , يطلق الحامض النووي بداخل النواة مجموعة من التعليمات
التي تشمل عدة مئات من الشفرات الوراثية , ويشفر جزيء الحامض النووي
في الكروموسوم الواحد لعدة مئات من مجاميع التعليمات , و ˆعنى آخر
ترسل تلك الجزيئات الشفرات الوراثية لصناعة مئات من ا امواد الضرورية
للجسم الحي.
تتألف ا امواد الكيميائية التي تتم صناعتها بداخل الجسم من بروتينات
مختلفة , والبروتينات جزيئات كبيرة ومعقدة , تبنى من جزيئات أصغر تدعى
بالأحماض الأمينية وعددها عشرون , تلعب هذه البروتينات دورا مهما في
كافة الفعاليات والعمليات الحيوية اﻟﻤﺨتلفة. فالأنز jات اﻟﻤﺨتلفة والإنسولين
والهيموجلوبين أمثلة على البروتينات الوظيفية التي لا حياة للجسم بدونها.
ولصناعة كل بروتين تحتاج ا امصانع الخلوية إلى مجموعة واحدة على الأقل
من التعليمات التي تصلها من الحامض النووي بداخل النواة , بعدها تبدأ
بعملية جمع الأحماض الأمينية استنادا إلى الشفرة الوراثية (شكل ٩)
بالتسلسل والعدد ا امعينين لغرض تركيب الهيكل الأساسي للبروتين ا امطلوب
صناعته. يتم إرسال الشفرات الوراثية إلى مراكز التجميع (وتسمى
بالرايبوزومات) عن طريق جزيئات ناقلة تسمى بالحامض النووي الرايبوزي
الرسول حيث تقوم هذه الجزيئات باستنساخ ا امعلومات ا اموجودة في الجينات
بصورة تسلسل معين للقواعد النيتروجينية , ومن ثم نقلها إلى السايتوبلازم
(إلى عضيات الرايبوزوم) لتعمل عندئذ كطبقة يتم عليها تجميع الأحماض
الأمينية. يحتاج كل حامض أميني إلى شفرة واحدة متكونة من تسلسل
ثلاث قواعد نيتروجينية , و ˆا أنه يوجد عشرون حامضا أمينيا مختلفا لذا
يتطلب وجود عشرين شفرة مختلفة لكي لا يحصل إرباك خلال عملية
التجميع. وبالحقيقة يوجد ٦٤ شفرة مختلفة , و jكن استنتاج ذلك بطريقة
بسيطة , فلو فرضنا أن كل قاعدة نيتروجينية تشفر لحامض أميني واحد
لتم توفير أربعة أحماض أمينية فقط بهذه الطريقة. وإذا ما شفر لكل
حامض أميني زوج من القواعد , لأصبح عدد الأحماض الأمينية ستة
عشر( ٢٤ = ١٦ ) ولا يزال ذلك غير كاف للتشفير للعشرين حامضا أمينيا.
وتبعا لهذا ا امنطق فإن سلسلة ثلاث قواعد على الأقل يجب توفرها لتحديد
كل حامض أميني , وينتج من هذا أربع وستون شفرة( ٣٤ = ٦٤ ) وهذا ما
† بالفعل إثباته , وقد وجد أن امعظم الحوامض الأمينية أكثر من شفرة
واحدة , إلا أنه لا jكن لشفرة واحدة من تحديد أكثر من حامض أميني
واحد.
وهنالك نوع آخر من الأحماض النووية يقوم ˆهمة جمع الأحماض
الأمينية من السايتوبلازم ونقلها إلى مراكز التجميع (الرايبوزومات) , ويدعى
هذا الحامض النووي بالناقل , وبانتهاء تجميع الأحماض الأمينية بالتسلسل
والعدد ا امعينين يبنى الهيكل الأولي لجزيء البروتين والذي يعتبر الأساس
في تكوين الجزيء الوظيفي للبروتين.
يحدد تسلسل القواعد النيتروجينية الصفات ا امتوارثة نتيجة تحديده
لنوع البروتينات , ومنها الإنز jات ا امسؤولة عن تكوين هذه الصفات , كلون
الشعر والعيون , وشكل الأنف , وطول الجسم , إلى غيرها من الصفات ا امظهرية
والفيزيولوجية. وقد قدر عدد القواعد ا اموجودة في خلية واحدة من جسم
الإنسان بحوالي ستة ملايين قاعدة , وعدد الجينات التركيبية (وهي تلك
الجينات ا امشرفة على تكوين بروتين وظيفي). من خمسين إلى مائة ألف
جين. و jكن تصور الجين كيميائيا على أنه مجموعة من درجات السلم
الحلزوني للحامض النووي الديؤكسي رايبوزي. وعمل الجين هو إرسال
الرسائل الكيميائية إلى السايتوبلازم لإبلاغ أجزاء الجسم اﻟﻤﺨتلفة ولغرض
السيطرة على النمو وعلى الوظائف الحياتية ا امعقدة واللانهائية.
لا بد للحامض النووي من التضاعف , كلما بدأت خلية بالانقسام لكي
تحصل كل خلية بنوية على نفس الكمية من ا امعلومات الوراثية التي تحتويها
الخلية الأم , وتبدأ عملية التضاعف بانفصال الخيطين ا امكونين للجزيء , ثم
ترتبط جزيئات السكر والفوسفات والقواعد النيتروجينية ا امتممة لكل خيط
مع مكملاتها على كل خيط أصلي , ويتكون بهذه الطريقة جزيئان جديدان
متشابهان šاما للجزيء الأصلي , وذلك لأن الخيطين ا امكونين لجزيء
الحلزون ا امزدوج يكون أحدهما متمما للآخر , وكذلك بسبب عدم šكن
القواعد النيتروجينية من الاقتران مع بعضها البعض إلا بطريقة محددة
ودقيقة.
يحمل الجزيئان الجديدان على كروماتيدين جديدين متماثلين ومرتبطين
ببعضهما البعض , ولا يلبثان أن يصبحا كروموسومين متماثل ,g يذهب كل
منهما إلى خلية بنوية جديدة في نهاية الانقسام الخلوي. تزدوج كافة
الكروموسومات الست والأربعين بهذه الطريقة , وعندما تبدأ الخلية بالانقسام
تبدأ النسختان ا امتشابهتان من ا امعلومات الوراثية ا اموجودة على
الكروموسومات ا امزدوجة (الكروماتيدات) بالانفصال , ويحدث ذلك عند
تكوين كافة خلايا الجسم ما عدا الخلايا الجنسية , فالبويضات والحيامن
تتكونان عن طريق الانقسام الاختزالي الذي يقوم بخلط مجموعتي
الكروموسومات وفصلهما , لكي تستلم الخلايا الناتجة على مجاميع مفردة
وفريدة من الكروموسومات (أو ا امعلومات الوراثية التي تتواجد على طولها ,
كما تقدم).
٣- لماذا يختلف الأفراد بعضهم عن بعض؟
يؤدي الانقسام الاختزالي إلى تكوين أربع نوى بناوية نتيجة انقسام
النواة الأم انقسامين متتالي ,g أحدهما منصف للعدد الكروموسومي , والآخر
اثل للانقسام الخيطي.
لذلك ستحتوي كل نواة بناوية على ثلاثة وعشرين كروموسوما šثل
مجموعة واحدة من اﻟﻤﺠموعتين ا اموجودتين في الخلايا الجسمية الاعتيادية ,
بالإضافة إلى ذلك ستمثل هذه اﻟﻤﺠاميع اتحادات مختلفة , وفريدة من
ا امعلومات الخليطة , الأموية والأبوية. وأحد أسباب تكوين هذه الاتحادات
أو التراكيب اﻟﻤﺨتلفة هو العبور ا امتبادل بين أجزاء الكروموسومين ا امتماثلين
عند اقترانهما في بداية عملية الانقسام الاختزالي. يحدث العبور عندما
يتكسر الكروماتيديان من كلا الكروموسومين ا امتماثلين عند نقطة تقاطعهما ,
ثم التحام الأطراف ا امنكسرة بصورة متبادلة , و jثل هذا تبادلا أو اتحادا
جديدا للمعلومات التي تحملها الكروماتيدات ا امتماثلة (شكل ١١ ).
وتكمن أهمية الانقسام الاختزالي في تنصيفه للعدد الزوجي
للكروموسومات الذي يسترجع حا اما يتم الإخصاب , نحن نعرف أن الإخصاب
هو اتحاد نوية البويضة بنوية الحيمن , وفي هذا مضاعفة العدد
الكروموسومي , وهو ثابت من فرد إلى فرد ومن جيل إلى جيل , ولو سمح
لهذا التضاعف بالحدوث لأحتوى الفرد البشري بعد عشرة أجيال فقط
على( ٤٦ ) كروموسوما. والانقسام الاختزالي هو الآلية التي يتم فيها بقاء
عدد الكروموسومات ثابتا من جيل إلى آخر.
ذكرنا أن العبور هو أحد الأسباب ا امؤدية إلى ظهور الاختلافات بين
الأفراد , لأنه يؤدي إلى تكوين جاميتات مختلفة وفريدة من نوعها. ولتفهم
السبب الثاني لظهور الاختلافات , بين الأفراد لا بد من إلقاء نظرة أعمق
على آلية الانقسام الاختزالي , ذكرنا سابقا أن الكروموسومات تتضاعف
عادة في بداية الانقسام. و ˆا أن الخلية الأصلية تحتوي عادة على نسختين
من ا امعلومات الوراثية (مجموعتين متماثلتين من الكروموسومات) , لذا
فستحتوي كل خلية على أربع نسخ بعد التضاعف مع بقاء العدد
الكروموسومي ثابتا بسبب بقاء الكروماتيدات مرتبطة في منطقة السنترويد ,
و ˆعنى آخر سيحتوي كل كروموسوم عندئذ على كروماتيدين.
تقترن الكروموسومات ا امتماثلة لتكوين الوحدات الثنائية الكروموسوم ,
ويحدث العبور والتبادل بين أجزاء كروماتيداتها , ثم تنفصل هذه الأزواج
باتجاه القطبين ا امتقابلين للخلية وينتهي الانقسام الأول بتكوين نواتين كل
منهما تحتوي على مجموعة واحدة من الكروموسومات ذات الكروماتيدين.
ويتم خلال الانقسام الثاني انفصال الكروماتيدين الشقيقين ا امكونين لكل
كروموسوم لتكوين أربع نوى من نواتي الانقسام الأول. تحتوي كل نواة بنوية
على مجموعة واحدة من الكروماتيدات التي تسمى الآن بالكروموسومات.
وهكذا تنتهي كل نواة بنسخة واحدة من ا امعلومات الوراثية.
إن عملية فرز الكروماتيدات لنفسها بصورة عشوائية وانفصالها في
الانقسامين الأول والثاني , يعني أن كل نواة بناوية ستستلم في النهاية أيا
من الكروماتيدات الأربع ا امرتبطة في كل وحدة ثنائية الكروموسوم (والتي
يبلغ عددها ثلاثا وعشرين وحدة). وتلعب الصدفة دورها في هذا التوزيع
الاعتباطي للكروماتيدات على النوى الأربع. وبالتالي فستحتوي الجاميتات
على تراكيب فريدة لا يشابه أحدها الآخر. وعند اجتماع تركيبين فريدين
من ا امعلومات الوراثية ستظهر البويضة اﻟﻤﺨصبة (نسخة فريدة من الأب
عن طريق حيمن فريد من نوعه , ونسخة من الأم عن طريق بويضة فريدة
من نوعها). وبهذه الطريقة يضمن التكاثر الجنسي أن كل واحد منا , (فيما
عدا التوائم ا امتشابهة) يرث تركيبا مختلفا لا نظير له من ا امعلومات الوراثية.
تتكون أجسامنا من بلايين الخلايا. يختلف
بعضها عن بعض في التركيب والوظيفة , فخلايا
ا امخ وظيفتها الذاكرة والذكاء , وخلايا القلب
الانقباض ا امتزامن , وخلايا بطانة الأمعاء تكوين
ا امواد اﻟﻤﺨاطية. وتعيش هذه الخلايا فترات مختلفة
اعتمادا على نوع العضو الذي تؤلفه. بينما jوت
كل ثانية حوالي خمسين مليون خلية من جسمنا ,
يتم حالا تعويض نفس العدد. وتختلف الخلايا في
فترة حياتها , فبينما لا تتمكن الحيامن من العيش
في الخصى اكثر من أشهر معدودة , تتمكن
البويضات من العيش في ا امبايض نحو خمسين سنة ,
حيث تتكون بداخل مبيض الجنين الأنثوي قبل
الولادة , وتبقى في أحد أدوار نضوجها إلى بلوغ
البنت سن النضج , عندها تشرع واحدة بالنضوج
في كل دورة حيض (لغاية بلوغ ا امرأة سن اليأس)
فتنطلق من ا امبيض إلى الرحم , فإذا ما صادف وان
تلقحت من قبل حيمن وهى في طريقها إلى الرحم ,
عندها يبدأ nو الجنين كبويضة مخصبة. ووجود
البويضة لفترة طويلة في ا امبيض , يشكل خطورة
بالغة , نتيجة تعرضها خلال هذه الفترة إلى العديد
من التأثيرات البيئية , مثل الأشعة السينية (إكس) , والعقاقير الطبية اﻟﻤﺨتلفة
وذلك خلال مراحل النمو اﻟﻤﺨتلفة للأنثى.
تتكون الخلية بصورة عامة من قسمين رئيس ,g هما: النواة والسيتوبلازم
(شكل ١) , وتعتبر النواة مركز إدارة أعمال الخلية , فهي تسيطر على كل
الفعاليات الحيوية , وتحتوي على النسخة الأصلية للمعلومات الحيوية ا امتوارثة
من الآباء والأجداد , والتي تحدد طبيعة الخلية ووظيفتها. وهى تحتوي على
خيوط دقيقة تعرف بالكروموسومات , وتتركب بالأساس من ا امادة الوراثية
ا امسماة بالحامض النووي الديؤكسي رايبوزي , ويضم هذا ا امركب الكيميائي
بين طياته كل ا امعلومات اللازمة لتكوين خلايا الكائن الحي , وتحديد عملها
سواء أكان بشرا , أم حيوانا , أم نباتا , أم جرثومة. ويتركب كل كروموسوم
(شكل ٢) من جزىء واحد طويل من الحامض النووي , وتتركب هذه الجزيئات
بدورها من أربع وحدات أصغر , تتكرر بصورة كبيرة , ويترتب على هذا
التكرار تكوين مجاميع مختلفة في تسلسل ونوع وعدد الوحدات الصغيرة.
وتدعى مجموعة الوحدات الصغيرة هذه بالجينات التي لا jكن مشاهدتها
حتى بأقوى اﻟﻤﺠاهر الحديثة. وهى تعتبر الوحدات الأساسية المحددة
للصفات الوراثية. ويوجد في كل خلية من خلايا جسمنا عدا الخلايا
التناسلية (الحيامن والبويضات-شكل ٣) ستة وأربعون كروموسوما (أو ثلاثة
وعشرون زوجا). ويختلف هذا العدد باختلاف الأنواع الحية من حيوان أو
نبات بالرغم من ثباته في أفراد النوع الواحد.
تترتب الكروموسومات بشكل أزواج متماثلة , فكل خلية تحتوي على
ثلاثة وعشرين زوجا من الكروموسومات ا امتمثلة , يأتي فرد من هذه الأزواج
من الأب , بينما يأتي الفرد الآخر من الأم , وهنالك زوج واحد من
الكروموسومات , في كل خلية يعرف بالكروموسوم من الجنس وهو مسؤول
عن تحديد جنس الفرد ويتماثل هذا الزوج عند الأنثى ويسمى (س س) أما
في الذكر فيختلف الفردان ويطلق عليهما (س ص) (شكل ٤). وبينما تحتوي
الخلايا الجسمية على فردي هذا الزوج نجد أن الخلايا الجنسية , محتوية
على فرد واحد فقط. بسبب كونها لا تحتوي إلا على نصف اﻟﻤﺠموعة
الكروموسومية , أي على ثلاثة وعشرين فردا فقط. وهذا يعني أن كل بيضة
تحتوي على الكروموسوم الجنسي (س) بالإضافة إلى الاثنين والعشرين
كروموسوما جسميا , بينما تكون الحيامن على نوعين فهي إما أن تكون
محتوية على الكروموسوم الجنسي (س) بإلاضافة إلى الأثنين والعشرين
كروموسوما جسميا أو على الكروموسوم الجنسي (ص) , بالإضافة إلى
الاثنين والعشرين كروموسوما جسميا. ويعتمد جنس الوليد على نوع الحيمن
اﻟﻤﺨصب للبويضة (شكل ٥) فعندما يساهم الذكر بحيمن يحتوي على
كروموسوم (س) والأنثى ببيضتها المحتوية بالضرورة على كروموسوم اثل
من النوع السيني فإن جنس الوليد سيكون أنثى (س س) أما إذا ساهم
الذكر بحيمن يحتوي على كروموسوم (ص) فإنه بعد تخصيب البيضة (س)
يكون جنس الوليد ذكرا (س ص). لذلك يعتبر كروموسوم (ص) ا امسؤول
الوحيد عن تكوين الذكورة , مهما كان عدد كروموسومات (س) (تتعدد
كروموسومات س في بعض الحالات الشاذة). وكروموسوم صادي واحد
كاف لغلبة أي عدد من كروموسومات (س) لتكوين ا امظهر الخارجي
الذكري للوليد... و jكن šييز كروموسوم عن آخر بواسطة مظهره , من
حيث الحجم أو (شكل ٤) وعند استعمال بعض الطرق الحديثة في
التصبيغ تظهر على طول كل كروموسوم خطوط عرضية تختلف من
كروموسوم لآخر في نفس الخلية. وباستعمال هذه التقنية , jكن الكشف
عن كثير من التشوهات , أو التغيرات الدقيقة التي لا jكن التعرف عليها
بواسطة التقنيات التقليدية الآخر.
٢- تكاثر الخلايا:
تقسم الكائنات الحية إلى مجموعتين رئيست ,g بدائية وراقية , تضم
الكائنات البدائية كل أنواع البكتريا , وبعض أنواع الطحالب الدنيا بينما
تضم الكائنات الراقية كل الأنواع الأخرى من اﻟﻤﺨلوقات. وا اميزة الرئيسة
التي تفرق بين اﻟﻤﺠموعتين هي وجود الأغشية التي تغلف ا امادة الوراثية في
الكائنات الراقية , مؤدية إلى ما يسمى بالأنوية على عكس الكائنات البدائية
التي تسبح مادتها الوراثية حرة داخل السيتوبلازم.
تجري عمليات التكاثر الخلوي , الانقسام الخيطي والانقسام الاختزالي
والإخصاب , في الكائنات الراقية فقط. تؤدي الانقسامات الخيطية إلى
تكوين جيل من الخلايا , أو الكائنات ا امتشابهة والجديدة , بينما تؤدي
الانقسامات الاختزالية إلى تكوين الجاميتات التي يتحد بعضها ببعض
خلال عملية الإخصاب , ليبدأ بذلك تكون جيل جديد من الكائنات الحية.
ينشأ كل كائن حي من خلية مفردة هي البويضة اﻟﻤﺨصبة المحتوية على كل
التعليمات ا اموروثة , وا اموجه إلى ملايين الخلايا الجديدة. تأتي هذه ا امعلومات
الوراثية من البويضة والحيمن.. نصف من البويضة والنصف الآخر من
الحيمن اللاقح (شكل ٣). وتخزن ا امعلومات الوراثية في التراكيب الخيطية
التي تسمى بالكروموسومات بداخل نوى البويضات والحيامن. تحتوي نواة
البويضة على ثلاثة وعشرين كروموسوما ويحمل كل واحد من هذه
الكروموسومات معلومات مختلفة , وتحتوي الحيامن على ثلاثة وعشرين
كروموسوما اثلا تحمل مجموعة معلومات مشابهة. وخلال عملية
الإخصاب تدخل نواة الحيمن البويضة لتسكن بجانب نواتها لتكوين البويضة
اﻟﻤﺨصبة. تحتوي البويضة اﻟﻤﺨصبة عندئذ على مجموعتين من ا امعلومات
الوراثية... مجموعة من الأم , وأخرى من الأب , وتستعيد العدد الزوجي من
الكروموسومات الذي هو ستة وأربعون.
يعقب عملية التلقيح سلسلة عمليات انقسام متماثلة , تدعى بالانقسامات
الخيطية. تبدأ كل دورة انقسامية بتضاعف (ازدواج) الكروموسومات لكي
تستلم كلتا الخليتين الناتجتين نفس العدد الكروموسومي للخلية الأصلية ,
وهنا يكمن جوهر الانقسام الخيطي في الحفاظ على العدد الكروموسومي
ثابتاً , من جيل خلوي لآخر. jكن مشاهدة الكروموسومات ا امزدوجة تحت
اﻟﻤﺠهر الضوئي كقضبان مزدوجة , مرتبطة الفردين في منطقة معينة
على طول الكروموسوم , وتدعى الأجزاء الثنائية لكل كروموسوم مزدوج
بالكروماتيدات وا امناطق التي تتصل بها هذه القضبان ا امتوازية
بالسنتروميرات (شكل ٦). فكل كروموسوم خلال فترة الانقسام يتكون من
كروماتيدين مرتبطين ˆنطقة السنترومير.
الانقسام الخيطي (شكل ٧)
تكون نواة الخلية قبل بدء انقسامها كبيرة , ومتميزة ومحاطة بغشاء
نووي رقيق , ولا تظهر الكروموسومات واضحة إلا عند بدء تجمع الخيوط
الكروماتينية , وقصرها وازديادها سمكا , فتبدو الكروموسومات عندها غليظة
وقضيبية , وهنا ينتهي عادة ما يسمى بالطور البيني , وهو الفترة ما
بين انقساميين خيطيين متتاليين. وتكمن أهمية تكثف الكروموسومات خلال
فترة الانقسام الخلوي في تسهيل حركتها وانفصالها , أما أهمية امتداد
الكروموسومات وتوسعها أثناء الطور البيني فتكمن في تسهيل عملية نقل
ا امعلومات الوراثية من ا امادة الوراثية (الحامض النووي) إلى السيتوبلازم
ليتم التركيب البروتيني وصناعة الإنز jات. تتم خلال فترة الطور البيني
عملية تضاعف الحامض النووي الديؤكسي رايبوزي , كما يتم تركيب
الجزيئات البروتينية التي تستعمل لصناعة الخيوط ا امغزلية وغيرها ا
يتعلق بعملية الانقسام.
يحدث في الانقسام الخيطي استلام الخلايا البنوية نسخا متماثلة
ومتساوية من الكروموسومات والجينات من الخلايا الأمهات. ويعتبر
الانقسام الخيطي الآلية الوحيدة ا امتوفرة عند الكائنات الراقية التي تتكاثر
لا جنسياً , لانتقال ا امعلومات الوراثية من جيل إلى آخر.
أما في الأنواع الجنسية من الكائنات الراقية فمهمة الانقسام الخيطي
هي توصيل الجينات بدقة بالغة إلى كل خلية جسمية منذ تكوين البويضة
اﻟﻤﺨصبة , وحتى تكوين خلايا الجلد. وبالرغم من أن الانقسام الخيطي
عملية متواصلة , إلا أنه jكن تقسيمه إلى أربعة أطوار اعتباطية لغرض
تسهيل دراسته , وهذه الأطوار كالآتي:
١- الطور التمهيدي ,
٢- الطور ا امتوسط ,
٣- طور الانفصال ,
٤- الطور النهائي.
ويتم ملاحظة الأحداث التالية خلال هذه الأطوار:
١- تظهر الكروموسومات بصورة خيوط طويلة ورفيعة. ولرفعها ا امتناهي
لا jكن šييز ازدواجها في بداية الانقسام الخيطي. ويدعى كل خيط من
الخيطين ا امزدوجين للكروموسوم الواحد بالكروماتيد , ومنطقة التصاقهما
بالبعض بالسنترومير , كما سبق القول.
٢- يبدأ الغشاء النووي في التفتت والانحلال , ويظهر تركيب بروتيني
مغزلي تتصل السنتروميرات بخيوطه , وتبدأ بعدها بالاصطفاف في
منطقة وسط الخلية. وتبدو الكروموسومات أثناء هذا الطور كوحدات
مستقلة تتكون كل منها من قطعتين أسطوانيتين متصلتين في منطقة
السنترومير.
٣- تنفصل الكرومتيدات الشقيقة عن بعضها البعض في منطقة
السنترومير نتيجة حركة إنصاف السنتروميرات إلى القطبين ا امتقاربين
للمغزل , فيدعى كل كروماتيد بعد انتهاء عملية الانفصال بالكروموسوم.
٤- يبدأ ظهور الغشاء النووي حول كل مجموعة كروموسومية في قطبي
الخلية , وتبدأ الكروموسومات في الاستطالة والدقة , ثم يعقب ذلك انقسام
للسايتوبلازم حيث تبدأ بالظهور الخليتان البنويتان في نهاية عملية الانقسام.
وما له أهمية في هذا اﻟﻤﺠال هو ضرورة استلام كل خلية بنوية مجموعة
كاملة من ا امعلومات الوراثية الضرورية للبقاء والنمو. وهنا تكمن أهمية
وجود جهاز ا امغزل , حيث يقوم بتسهيل التوزيع ا امنظم للكروموسومات ا امزدوجة
لكي تستلم الخليتان البنويتان مجموعتين متشابهتين من الكروموسومات.
وبهذه الطريقة يضمن الانقسام الخيطي استلام كل خلية من خلايا الجسم
على نفس ا امعلومات الوراثية. والسؤال الذي يطرح الآن هو ما إذا كانت
ا امعلومات الوراثية (ونعني بذلك حامض الديؤكسي رايبوز) هي ا امسؤولة
عن شكل وحجم ووظيفة الخلايا , فكيف jكن تفسير التغاير والاختلاف
بينها? فالفروق كثيرة بين خلايا الكبد والأعصاب والعضلات... إلخ بالرغم
من أنها تحتوي على نفس العدد وا امظهر الكروموسومي. ولتفسير ذلك لا
بد من التعرف على الآليات اﻟﻤﺨتلفة التي يتم فيها استعمال ا امعلومات
الوراثية بصورة انتقائية في كل خلية من خلايا الجسم , وهذا ما سنقوم
بدراسته في فصل قادم.
الانقسام الاختزالي (شكل ٨)
يشابه الانقسام الاختزالي الخيطي في ا امظاهر التالية:
١- كلاهما عملية مستمرة ومتصلة jكن تقسيمها لغرض الدراسة إلى
أطوار إعتباطية.
٢- تكثف الكروموسومات وتغلظها لغرض تسهيل حركتها.
٣- تكوين ا امغزل ذي القطبين لغرض تسهيل توزيع الكروموسومات.
٤- انحلال الغشاء النووي خلال الانقسام وإعادة تكوينه في نهاية
الانقسام.
٥- تتضاعف ا امادة الوراثية عادة قبل بداية الانقسام وفي خلال الطور
البيني.
وكما ذكرنا يتضمن الانقسام الاختزالي انقسامين متتاليين يتم فيهما
اختزال العدد الزوجي الوراثي إلى عدد فردي وراثي , كالآتي:
١- الانقسام الاختزالي الأول:
šر نواة الانقسام الاختزالي بأطوار متتابعة تعاني خلالها من تغيرات
مستمرة. ولا تعني هذه الأدوار بأي حال من الأحوال نقاط توقف في
العملية الانقسامية. هذه الأطوار هي التمهيدي وا امتوسط والانفصالي
والنهائي. ويقسم الطور التمهيدي إلى عدة أطوار ثانوية بسبب كونه أكثر
تعقيدا وطولا وله أهمية خاصة من الناحية الوراثية , وهذه الأطوار الثانوية
هي:
أ-الطور القلادي Leptotene
ب-الطور التزاوجي Zygotene
ج-الطور الضام Pachytene
د-الطور الانفراجي Diplotene
ه-الطور التشتتي Diakinesis
تبدأ الخيوط ا امستطيلة والحبيبية بالازدواج في مناطق عديدة على
مجمل طولها , وتدعى هذه العملية بالاقتران , وهي عملية محددة تشمل
الازدواج بين الكروموسومات ا امتماثلة فقط. تظهر خلال هذه العملية تراكيب
معقدة بين كل كروموسومين مزدوج ,g ويظهر أنها مسؤولة عن ربط
الكروموسومات ا امتماثلة بعضها بالبعض خلال الطور التزاوجي ومرورا
بالطور الضام. ويدعى كل زوج من الكروموسومات ا امقترنة بالزوج ا امرتبط
bivalent) ) أو الوحدة ثنائية الكروموسوم. تتكون كل وحدة ثنائية الكروموسوم
من أربعة كرومتيدات , اثنين من كل كروموسوم في الزوج ا امرتبط. والطور
الضام هو أهم جزء من الطور التمهيدي بسبب تبادل قطع الكروماتيدات
غير الشقيقة في الزوج ا امرتبط. وتدعى هذه العملية بالعبور يحدث العبور
عندما تنكسر كروماتيده من كل كروموسوم متماثل عند النقطة التي يتقاطع
فيها الكروموسومان ا امقترنان ثم تلتحم الأطراف ا امنكسرة بصورة متبادلة.
تنفتح الوحدات ثنائية الكروموسوم في مناطق مختلفة على طولها ,
مشيرة بذلك إلى بدء الطور الانفراجي. وتبقى ا امتماثلات متصلة في مناطق
يختلف عددها باختلاف الأزواج ا امرتبطة , وتدعى هذه ا امناطق بالكايزمات
ويعتقد أنها الإثبات الأولي ا املاحظ لعمليات عبور سابقة في الوحدات
ثنائية الكروموسوم. وخلال هذا الطور تتناثر التراكيب ا امعقدة ا امسؤولة عن
الارتباط في كل مكان , على طول الوحدة ثنائية الكروموسوم فيما عدا
مناطق الكيازمات التي لا تبدأ بالتناثر (أو التساقط) إلا في نهاية هذا
الطور. يستمر الطور الإنفراجي لأسابيع , أو اشهر أو سن ,g باختلاف
الأنواع. وفي جنين أنثى الإنسان تتكون كل الأوسيتات ( oocytes ) (وهي
البويضات غير الناضجة) والتي تبقى في مبايض الأنثى طوال فترة الحياة ,
إلا أن هذه الأوسيتات لا تستمر بالنضوج , وتبقى في الطور الإنفراجي حتى
بلوغ البنت سن النضج. وبين فترة سن النضج وحتى سن اليأس ( ,(menopa,se
حيث تكون ا امرأة خصبة , تشرع واحدة من الاوسيتات بالانقسام الاختزالي
في كل دورة حيض ( menstr,al cyde ) حتى انتهاء الانقسام الأول. وتسمى
الأوسيتة في هذه ا امرحلة عند انطلاقها من ا امبيض بصورة غير دقيقة
بالبويضة ولا يحدث الانقسام الاختزالي الثاني , إلا عندما يتم تلقيحها
بحيمن فتتحد نواة الأوسيتة ا امفردة العدد الكروموسومي مع نواة الحيمن ,
لتكوين النواة الأولى للكائن الجديد. أما في حالة الذكر فلا يبدأ بتكوين
الحيامن في الخصى إلا عند بلوغ الصبي , حيث تبدأ مئات ا املايين من
الحيامن بالنضوج يوميا حتى عمر الشيخوخة.
تستمر الكروموسومات بالانكماش خلال الطور التمهيدي , حتى تصل
أقصى ذلك في الطور التشتتي , فتبدو عندها الوحدات ثنائية الكروموسوم
قصيرة وغليظة ومنتشرة بدرجة كبيرة داخل النواة , وتتوضج الكايزمات
ويقل عددها نتيجة انزلاقها للخارج , فيظهر بعضها عند أطراف الوحدات
ثنائية الكروموسوم. يتوضح عدد الكروموسومات في هذا الطور و jكن
دراسة التغيرات والتشوهات الكروموسومية , ومعرفة الخلل الوراثي , وتحديد
العلة من الناحية الطبية. تصطف بعد ذلك الوحدات ثنائية الكروموسوم
على خط استواء ا امغزل فتدخل عندئذ الطور ا امتوسط الأول , وتبدو نهايات
أذرع الكروموسومات في موقع خط الاستواء , بينما تبتعد باتجاه الأقطاب
سنتروميرات الكروموسومات ا امتماثلة. وهذه الصورة عكس ما يظهر خلال
الطور ا امتوسط للانقسام الخيطي , حيث تصطف السنتروميرات في موقع
خط الاستواء , وتشع أذرع الكروموسومات في كل الاتجاهات على جانبي
ا امنطقة. يساعد ترتيب الكروموسوم هذا على تحركها باتجاه قطبي الخلية ,
فنرى تحرك كل فرد من الوحدة ثنائية الكروموسوم باتجاه متضاد نحو
قطبي الخلية. يطلق على كل فرد من الوحدة ثنائية الكروموسوم اسم
»وحدة ثنائية الكرومتيدة « أو »ثنائية « للاختصار.
يبدأ الدور الانفصالي الأول بتحرك الثنائيات نحو قطبي الخلية , وتظهر
الكروموسومات مزدوجة ومتماثلة , وتكون محتوية على نسختين من الجينات.
وبالرغم من ازدواج ا امعلومات الوراثية , يكون العدد الكروموسومي مفردا ,
ففي نهاية هذا الطور يختزل العدد الكروموسومي للنصف.
أما الطور النهائي الأول فهو طور التنظيم النووي , وتختلف الأحداث
بين الطور الانفصالي والطور النهائي باختلاف الأنواع الحية. ففي بعض
الأنواع تدخل نوى الطور الانفصالي الأول مباشرة في طور ا امتوسط الثاني ,
وفي أنواع أخرى šر النوى بجميع الأطوار: الانفصالي ثم النهائي ثم البيني
ثم التمهيدي الثاني قبل الولوج في الطور ا امتوسط الثاني.
٢- الانقسام الاختزالي الثاني
لا يلاحظ أي شيء مختلف عن الانقسام الخيطي , فالنواة šر بالأطوار
التقليدية , إلا أنه لا يصح إطلاق تسمية الانقسام الخيطي على هذا الانقسام ,
لأنه يعتبر الطور النهائي , والخا † لعملية مستمرة من الانقسام الاختزالي ,
ويؤدي في النهاية إلى انفصال الكروماتيدين في كل ثنائية , وتنقسم النواتان
إلى أربع نوى ويصبح كل كروماتيد كروموسوما مستقلا. و ˆا أن كل نواة من
النوى الأربع تحتوي الآن على مجموعة كروموسومية كاملة فإن عملية اختزال
العدد الكروموسومي ا امزدوج , وا امادة الوراثية , والجينات , يكون قد † بصورة
كاملة.
يحدث في معظم الحالات انفصال النواتج الأربعة للانقسام الاختزالي
في نهاية الانقسام الثاني , إلا أنه في حالات خاصة يحدث انقسام خلوي
كامل في نهاية الانقسام الأول , فتتكون خليتان šر كل منهما بانقسام اختزالي
ثان حيث تتكون أربع خلايا في النهاية , كل منها يحتوي على نواة مفردة
العدد الكروموسومي. ويختلف مصير هذه النواتج الخلوية باختلاف الأنواع
والجنس , ففي النباتات وإناث الحيوانات الراقية يتم إجهاض ثلاث خلايا
لكي تبقى واحدة مستعدة للإخصاب على عكس ما يحدث عند الذكور
حيث تبقى الخلايا الأربع لكل انقسام اختزالي صالحة لأداء وظيفتها ويطلق
عليها الحيامن.
الإخصاب (شكل ٩)
يحدث الإخصاب عادة داخل إحدى قناتي فالوب خلال ما يقرب من
يوم واحد من انطلاق البويضة غير الناضجة. ويتمكن حيمن واحد فقط
من اختراق جدار البويضة , ليحدث بعد ذلك عديد من التغيرات الكيمياوية
في البويضة , لكي šنع دخول حيمن آخر. وعند دخول رأس الحيمن للبويضة ,
يكون الانقسام الاختزالي الثاني للبويضة قد انتهى فتتحد عندها نواتا
البيضة والحيمن لتكوين البويضة اﻟﻤﺨصبة ذات العدد الكروموسومي ا امزدوج.
تبدأ بعدها الانقسامات الخيطية فتنقسم الكروموسومات الستة والأربعون
لتكوين مجموعتين متشابهتين يحتوي كل منها على ٤٦ كروموسوما. ويعتبر
هذا الانقسام بداية انقسامات عديدة من عملية nو الجنين.
٣- الجينات:
تكلمنا قليلا عن الجينات في فصل سابق , وذكرنا أنها تعتبر الوحدات
الأساسية المحددة للصفات الفيزيولوجية وا امظهرية , للكائن الحي. وسنحاول
في هذا الفصل أن نتعرف بصورة أوسع عن تركيب وعمل وانتقال هذه
ا امواد الوراثية.
وسوف نبدأ معالجتنا للموضوع بعرض مختصر اما سبق أن بيناه. ينشأ
كل كائن حي من خلية مفردة هي البويضة اﻟﻤﺨصبة المحتوية على كل
التعليمات ا اموروثة وا اموجهة إلى ملايين الخلايا الجديدة. تأتي هذه ا امعلومات
الوراثية من البويضة والحيمن.. نصف من البويضة والنصف الآخر من
الحيمن اللاقح.
وتخزن ا امعلومات الوراثية في الكروموسومات بداخل نوى البويضات
والحيامن. تحتوي نواة البويضة على ثلاثة وعشرين كروموسوما , ويحمل
كل واحد من هذه الكروموسومات معلومات مختلفة , وتحتوى الحيامن على
ثلاثة وعشرين كروموسوما اثلا , تحمل مجموعة معلومات مشابهة. وخلال
عملية الإخصاب تدخل نواة الحيمن البويضة لتسكن بجانب نواتها لتكوين
البويضة اﻟﻤﺨصبة , تحتوي البويضة اﻟﻤﺨصبة عندئذ على مجموعتين من
ا امعلومات الوراثية: مجموعة من الأم وأخرى من الأب , وتستعيد العدد
الزوجي من الكروموسومات الذي هو ستة وأربعون يعقب عملية التلقيح
سلسلة عمليات انقسام متماثلة تدعى بالانقسامات الخيطية.
تبدأ كل دورة انقسامية بتضاعف (ازدواج) الكروموسومات لكي تستلم
كلتا الخليتين الناتجتين نفس العدد الكروموسومي للخلية الأصلية , وهنا
يكمن جوهر الانقسام الخيطي في الحفاظ على العدد الكروموسومي ثابتا
من جيل خلوي لآخر. jكن مشاهدة الكروموسومات ا امزدوجة تحت
اﻟﻤﺠهر الضوئي كقضبان مزدوجة مرتبطة الفردين في منطقة معينة على
طول الكروموسوم , وتدعى الأجزاء الثنائية , لكل كروموسوم مزدوج
بالكروماتيدات , وا امناطق التي تتصل بها هذه القضبان ا امتوازية
بالسنتروميرات. فكل كروموسوم خلال فترة الانقسام يتكون من
كروماتيدين مرتبطين ˆنطقة السنترومير. يتكون الكروموسوم من مادتين
كيميائيتين رئيسيتين: هما الحامض النووي الديؤكسي رايبوزي والبروتين
(راجع شكل ١٠ ) , ويحمل الأول التعليمات الوراثية , ويكون على شكل جزيء
عملاق حلزوني مزدوج , فكل كروماتيد يتكون من جزيء واحد طويل من
هذا الحامض ملتف على نفسه مرات ومرات , ومرتبط بالبروتين لتشكيل
مظهر الكروموسوم القضيبي. ويتكون الحامض النووي من تسلسل معين
لأربعة جزيئات كيميائية مختلفة , تسمى بالقواعد النيتروجينية. ترتبط
هذه الوحدات بروابط عرضية على طول جزيء الحامض , لذا يبدو جزيء
الحامض النووي كسلم حلزوني يتكون عموده الفقري (جانباه) من جزيئات
سكر وفوسفات و šثل الوحدات الأربع درجات هذا السلم.
تخزن ا امعلومات الوراثية بصورة تسلسل وترتيب القواعد النيتروجينية
الأربع. فكل معلومة عبارة عن ثلاث درجات متسلسلة من درجات السلم
الحلزوني , ويطلق عليها بالشفرة الوراثية. فعندما يراد إنتاج مادة معينة
بداخل الخلية , يطلق الحامض النووي بداخل النواة مجموعة من التعليمات
التي تشمل عدة مئات من الشفرات الوراثية , ويشفر جزيء الحامض النووي
في الكروموسوم الواحد لعدة مئات من مجاميع التعليمات , و ˆعنى آخر
ترسل تلك الجزيئات الشفرات الوراثية لصناعة مئات من ا امواد الضرورية
للجسم الحي.
تتألف ا امواد الكيميائية التي تتم صناعتها بداخل الجسم من بروتينات
مختلفة , والبروتينات جزيئات كبيرة ومعقدة , تبنى من جزيئات أصغر تدعى
بالأحماض الأمينية وعددها عشرون , تلعب هذه البروتينات دورا مهما في
كافة الفعاليات والعمليات الحيوية اﻟﻤﺨتلفة. فالأنز jات اﻟﻤﺨتلفة والإنسولين
والهيموجلوبين أمثلة على البروتينات الوظيفية التي لا حياة للجسم بدونها.
ولصناعة كل بروتين تحتاج ا امصانع الخلوية إلى مجموعة واحدة على الأقل
من التعليمات التي تصلها من الحامض النووي بداخل النواة , بعدها تبدأ
بعملية جمع الأحماض الأمينية استنادا إلى الشفرة الوراثية (شكل ٩)
بالتسلسل والعدد ا امعينين لغرض تركيب الهيكل الأساسي للبروتين ا امطلوب
صناعته. يتم إرسال الشفرات الوراثية إلى مراكز التجميع (وتسمى
بالرايبوزومات) عن طريق جزيئات ناقلة تسمى بالحامض النووي الرايبوزي
الرسول حيث تقوم هذه الجزيئات باستنساخ ا امعلومات ا اموجودة في الجينات
بصورة تسلسل معين للقواعد النيتروجينية , ومن ثم نقلها إلى السايتوبلازم
(إلى عضيات الرايبوزوم) لتعمل عندئذ كطبقة يتم عليها تجميع الأحماض
الأمينية. يحتاج كل حامض أميني إلى شفرة واحدة متكونة من تسلسل
ثلاث قواعد نيتروجينية , و ˆا أنه يوجد عشرون حامضا أمينيا مختلفا لذا
يتطلب وجود عشرين شفرة مختلفة لكي لا يحصل إرباك خلال عملية
التجميع. وبالحقيقة يوجد ٦٤ شفرة مختلفة , و jكن استنتاج ذلك بطريقة
بسيطة , فلو فرضنا أن كل قاعدة نيتروجينية تشفر لحامض أميني واحد
لتم توفير أربعة أحماض أمينية فقط بهذه الطريقة. وإذا ما شفر لكل
حامض أميني زوج من القواعد , لأصبح عدد الأحماض الأمينية ستة
عشر( ٢٤ = ١٦ ) ولا يزال ذلك غير كاف للتشفير للعشرين حامضا أمينيا.
وتبعا لهذا ا امنطق فإن سلسلة ثلاث قواعد على الأقل يجب توفرها لتحديد
كل حامض أميني , وينتج من هذا أربع وستون شفرة( ٣٤ = ٦٤ ) وهذا ما
† بالفعل إثباته , وقد وجد أن امعظم الحوامض الأمينية أكثر من شفرة
واحدة , إلا أنه لا jكن لشفرة واحدة من تحديد أكثر من حامض أميني
واحد.
وهنالك نوع آخر من الأحماض النووية يقوم ˆهمة جمع الأحماض
الأمينية من السايتوبلازم ونقلها إلى مراكز التجميع (الرايبوزومات) , ويدعى
هذا الحامض النووي بالناقل , وبانتهاء تجميع الأحماض الأمينية بالتسلسل
والعدد ا امعينين يبنى الهيكل الأولي لجزيء البروتين والذي يعتبر الأساس
في تكوين الجزيء الوظيفي للبروتين.
يحدد تسلسل القواعد النيتروجينية الصفات ا امتوارثة نتيجة تحديده
لنوع البروتينات , ومنها الإنز jات ا امسؤولة عن تكوين هذه الصفات , كلون
الشعر والعيون , وشكل الأنف , وطول الجسم , إلى غيرها من الصفات ا امظهرية
والفيزيولوجية. وقد قدر عدد القواعد ا اموجودة في خلية واحدة من جسم
الإنسان بحوالي ستة ملايين قاعدة , وعدد الجينات التركيبية (وهي تلك
الجينات ا امشرفة على تكوين بروتين وظيفي). من خمسين إلى مائة ألف
جين. و jكن تصور الجين كيميائيا على أنه مجموعة من درجات السلم
الحلزوني للحامض النووي الديؤكسي رايبوزي. وعمل الجين هو إرسال
الرسائل الكيميائية إلى السايتوبلازم لإبلاغ أجزاء الجسم اﻟﻤﺨتلفة ولغرض
السيطرة على النمو وعلى الوظائف الحياتية ا امعقدة واللانهائية.
لا بد للحامض النووي من التضاعف , كلما بدأت خلية بالانقسام لكي
تحصل كل خلية بنوية على نفس الكمية من ا امعلومات الوراثية التي تحتويها
الخلية الأم , وتبدأ عملية التضاعف بانفصال الخيطين ا امكونين للجزيء , ثم
ترتبط جزيئات السكر والفوسفات والقواعد النيتروجينية ا امتممة لكل خيط
مع مكملاتها على كل خيط أصلي , ويتكون بهذه الطريقة جزيئان جديدان
متشابهان šاما للجزيء الأصلي , وذلك لأن الخيطين ا امكونين لجزيء
الحلزون ا امزدوج يكون أحدهما متمما للآخر , وكذلك بسبب عدم šكن
القواعد النيتروجينية من الاقتران مع بعضها البعض إلا بطريقة محددة
ودقيقة.
يحمل الجزيئان الجديدان على كروماتيدين جديدين متماثلين ومرتبطين
ببعضهما البعض , ولا يلبثان أن يصبحا كروموسومين متماثل ,g يذهب كل
منهما إلى خلية بنوية جديدة في نهاية الانقسام الخلوي. تزدوج كافة
الكروموسومات الست والأربعين بهذه الطريقة , وعندما تبدأ الخلية بالانقسام
تبدأ النسختان ا امتشابهتان من ا امعلومات الوراثية ا اموجودة على
الكروموسومات ا امزدوجة (الكروماتيدات) بالانفصال , ويحدث ذلك عند
تكوين كافة خلايا الجسم ما عدا الخلايا الجنسية , فالبويضات والحيامن
تتكونان عن طريق الانقسام الاختزالي الذي يقوم بخلط مجموعتي
الكروموسومات وفصلهما , لكي تستلم الخلايا الناتجة على مجاميع مفردة
وفريدة من الكروموسومات (أو ا امعلومات الوراثية التي تتواجد على طولها ,
كما تقدم).
٣- لماذا يختلف الأفراد بعضهم عن بعض؟
يؤدي الانقسام الاختزالي إلى تكوين أربع نوى بناوية نتيجة انقسام
النواة الأم انقسامين متتالي ,g أحدهما منصف للعدد الكروموسومي , والآخر
اثل للانقسام الخيطي.
لذلك ستحتوي كل نواة بناوية على ثلاثة وعشرين كروموسوما šثل
مجموعة واحدة من اﻟﻤﺠموعتين ا اموجودتين في الخلايا الجسمية الاعتيادية ,
بالإضافة إلى ذلك ستمثل هذه اﻟﻤﺠاميع اتحادات مختلفة , وفريدة من
ا امعلومات الخليطة , الأموية والأبوية. وأحد أسباب تكوين هذه الاتحادات
أو التراكيب اﻟﻤﺨتلفة هو العبور ا امتبادل بين أجزاء الكروموسومين ا امتماثلين
عند اقترانهما في بداية عملية الانقسام الاختزالي. يحدث العبور عندما
يتكسر الكروماتيديان من كلا الكروموسومين ا امتماثلين عند نقطة تقاطعهما ,
ثم التحام الأطراف ا امنكسرة بصورة متبادلة , و jثل هذا تبادلا أو اتحادا
جديدا للمعلومات التي تحملها الكروماتيدات ا امتماثلة (شكل ١١ ).
وتكمن أهمية الانقسام الاختزالي في تنصيفه للعدد الزوجي
للكروموسومات الذي يسترجع حا اما يتم الإخصاب , نحن نعرف أن الإخصاب
هو اتحاد نوية البويضة بنوية الحيمن , وفي هذا مضاعفة العدد
الكروموسومي , وهو ثابت من فرد إلى فرد ومن جيل إلى جيل , ولو سمح
لهذا التضاعف بالحدوث لأحتوى الفرد البشري بعد عشرة أجيال فقط
على( ٤٦ ) كروموسوما. والانقسام الاختزالي هو الآلية التي يتم فيها بقاء
عدد الكروموسومات ثابتا من جيل إلى آخر.
ذكرنا أن العبور هو أحد الأسباب ا امؤدية إلى ظهور الاختلافات بين
الأفراد , لأنه يؤدي إلى تكوين جاميتات مختلفة وفريدة من نوعها. ولتفهم
السبب الثاني لظهور الاختلافات , بين الأفراد لا بد من إلقاء نظرة أعمق
على آلية الانقسام الاختزالي , ذكرنا سابقا أن الكروموسومات تتضاعف
عادة في بداية الانقسام. و ˆا أن الخلية الأصلية تحتوي عادة على نسختين
من ا امعلومات الوراثية (مجموعتين متماثلتين من الكروموسومات) , لذا
فستحتوي كل خلية على أربع نسخ بعد التضاعف مع بقاء العدد
الكروموسومي ثابتا بسبب بقاء الكروماتيدات مرتبطة في منطقة السنترويد ,
و ˆعنى آخر سيحتوي كل كروموسوم عندئذ على كروماتيدين.
تقترن الكروموسومات ا امتماثلة لتكوين الوحدات الثنائية الكروموسوم ,
ويحدث العبور والتبادل بين أجزاء كروماتيداتها , ثم تنفصل هذه الأزواج
باتجاه القطبين ا امتقابلين للخلية وينتهي الانقسام الأول بتكوين نواتين كل
منهما تحتوي على مجموعة واحدة من الكروموسومات ذات الكروماتيدين.
ويتم خلال الانقسام الثاني انفصال الكروماتيدين الشقيقين ا امكونين لكل
كروموسوم لتكوين أربع نوى من نواتي الانقسام الأول. تحتوي كل نواة بنوية
على مجموعة واحدة من الكروماتيدات التي تسمى الآن بالكروموسومات.
وهكذا تنتهي كل نواة بنسخة واحدة من ا امعلومات الوراثية.
إن عملية فرز الكروماتيدات لنفسها بصورة عشوائية وانفصالها في
الانقسامين الأول والثاني , يعني أن كل نواة بناوية ستستلم في النهاية أيا
من الكروماتيدات الأربع ا امرتبطة في كل وحدة ثنائية الكروموسوم (والتي
يبلغ عددها ثلاثا وعشرين وحدة). وتلعب الصدفة دورها في هذا التوزيع
الاعتباطي للكروماتيدات على النوى الأربع. وبالتالي فستحتوي الجاميتات
على تراكيب فريدة لا يشابه أحدها الآخر. وعند اجتماع تركيبين فريدين
من ا امعلومات الوراثية ستظهر البويضة اﻟﻤﺨصبة (نسخة فريدة من الأب
عن طريق حيمن فريد من نوعه , ونسخة من الأم عن طريق بويضة فريدة
من نوعها). وبهذه الطريقة يضمن التكاثر الجنسي أن كل واحد منا , (فيما
عدا التوائم ا امتشابهة) يرث تركيبا مختلفا لا نظير له من ا امعلومات الوراثية.
من مواضيعي
0 التغذية: نصائح وحيل حول الأكل الصحي اهمالها قد يسبب لنا مشاكل صحية لا نعرف اين سببها؟
0 فوضى سينوفاك الصينية.. لقاح واحد و3 نتائج متضاربة
0 "نوع آخر مثير للقلق".. سلالات كورونا المتحورة تنتشر في 50 بلدا
0 إجراء تغييرات إيجابية: نصائح وحيل للتغذية السليمة ولتقوية الاعصاب
0 هل لديك وزن زائد؟ نستطيع مساعدتك
0 يؤثر نظامك الغذائي على صحتك: كيفية الحفاظ على التغذية الجيدة
0 فوضى سينوفاك الصينية.. لقاح واحد و3 نتائج متضاربة
0 "نوع آخر مثير للقلق".. سلالات كورونا المتحورة تنتشر في 50 بلدا
0 إجراء تغييرات إيجابية: نصائح وحيل للتغذية السليمة ولتقوية الاعصاب
0 هل لديك وزن زائد؟ نستطيع مساعدتك
0 يؤثر نظامك الغذائي على صحتك: كيفية الحفاظ على التغذية الجيدة
