پنجشنبه ۳۰ تیر ۱۳۹۰ ه‍.ش.

ژنتیک

از: دانشنامۀ آریانا

ژنتیک

فهرست مندرجات

[علوم تجربی][زیست‌شناسی]


علم ژنتیک یا ژن‌شناسی[۱] (به انگلیسی: Genetics) یکی از شاخه‌های دانش زیست‌شناسی است که به‌وسیله‌ی مفاهیم و قوانین موجود در آن می‌توان به تشابه یا نبود تشابه دو موجود نسبت به یک‌دیگر پی برد. بررسی، کشف، تقسیم‌بندی و شرح حقایق وراثت و تغییرات از جمله اهداف مهم علم ژنتیک محسوب می‌شوند. شباهت میان موجودات زنده (از موجودات تک‌سلولی تا گیاه و حیوان)، اجداد، نزدیکان و خویشاوندان آن‌ها همان وراثت است. در صورتی که تغییرات، به‌معنی اختلاف میان هر موجود زنده با موجودات دیگر است. ژنتیک علمی است بنیادی که در مورد انتقال صفات ارثی از والدین به فرزندان و از نسلی به نسل دیگر، بحث می‌کند[٢].


[] تاریخچه

ژاک شولتز آمریکایی متخصص ژنتیک، تاریخچه‌ی این علم را از آغاز سال ۱۹٠٠ میلادی تاکنون به نمایش سه پرده تشبیه کرده است. اولین پرده با کشف گنجینه‌ی پنهان یادداشت‌های مندل که ٣۵ سال در آرشیوها بدون استفاده مانده بود، آغاز می‌شود. دومین پرده همان وراثت کلاسیک است که اصول و مبانی مربوط به تئوری ژن در آن مورد بحث قرار می‌گیرد. سومین پرده با کشف نهایی پایه‌ی شیمیایی و زبان رمز وراثت دی.ان.ای. محل نگه‌داری و ذخبره‌ی اطلاعات بیولوژیکی شروع شود.

تا قبل از سال ۱۹٠٠ میلادی، اطلاعات جمع‌آوری شده در مورد وراثت، به‌رغم حجم زیاد آن‌ها، سازمان‌یافته و منظم نبود. مثلاً در سال ۱٧۴۵ میلادی مایو پرتوئیس وراثت شش انگشتی را تشریح کرد. کورنگی توسط پریستی و لورت در سال ۱٧٧٧ میلادی بیان شد. در سال ۱٧۹٣ میلادی توارث هموفیلی توسط چمنیت گزارش شد. هم‌چنین تا قبل از سال ۱٨٦۵ میلادی به دفعات پدیده‌ی غالبیت نهفته‌بودن صفات توصیف شده بود.

یپش از ارائه‌ی نتایج گریگور مندل، کشیش اتریشی، در سال‌های ۱٨۵۴، ۱٨٦۱ و ۱٨٨۱ میلادی به ترتیب توسط دانشمندانی نظیر لاگارد، داروین و مینارت اطلاعاتی راجع به توارث صفات وابسته به جنس ارائه شد.

از سال‌ها قبل از شروع دوره‌ی ژنتیک کلاسیک، موضوع تغییرات ناگهانی در گیاهان زراعی توسط دانشمندان شناخته شده بود. در سال ۱٨٦٦ میلادی، مندل نتیجه‌ی بررسی‌های خود را به انجمن علوم طبیعی برون در اتریش (چکسلواکی امروز) ارائه کرد و مقاله‌ی وی در مجله‌ی انجمن دانشمندان علوم به چاپ رسید.

مندل اولین کسی بود که توانست قوانین حاکم بر انتقال صفات ارثی را شناسایی کند. وی در سال ۱۸٦۵ این قوانین را که حاصل آزمایشاتش روی گیاه نخود فرنگی بود، ارائه کرد. اما شوربختانه جامعه علمی آن دوران به دیدگاه‌ها و کشفیات مندل اهمیت چندانی نداد و نتایج کارهای او به‌دست فراموشی سپرده شد.

در ۱۹۰۰ میلادی نتایج مطالعات مندل که حدود ٣۴ در آرشیوها بدون استفاده مانده بود، توسط سه گیاه‌شناس به‌نام‌های وریس هلندی، کورنس آلمانی و چرماک اتریشی به‌طور جداگانه مجدداً کشف و مورد بررسی قرار گرفت. آن‌ها در آزمایش‌های خود که روی ذرت، لوبیا، نخود و نخود فرنگی انجام دادند، به‌همان اصول مندل رسیدند.

سال ۱۹۰۰ میلادی، سال ظهور ژنتیک به‌عنوان یک رشته‌ی علمی است. در این سال باتسون علم وراثت را ژنتیک نام‌گذاری کرد و نیز در همین سال، مندل به‌عنوان پدر علم ژنتیک شناخته شد.

در سال ۱۹۰٢ میلادی در مقاله‌ی کروموزوم‌ها در وراثت، ساتون تأکید کرد که گروه کروموزومی دیپلوئید شامل دو دسته‌ی مشابه از نظر مورفولوژیک اند که در طی میوز هر گامت یکی از کروموزوم‌ها را دریافت می‌کند. در همان سال فرضیه‌ی ارتباط جنس با بعضی کروموزوم‌های خاص مطرح و در ۱۹۰۵ میلادی مورد تأیید قرار گرفت. بعدها دلایل تجربی آن توسط بووری، بالتزر و دیگران ارائه شد. کمی بعد مورگان و همکارانش بریج و استارتونت وجود واحدهای ارثی را در نقاط معینی از کروموزوم‌ها مشخص کردند و بالاخره باتسون با مطالعاتش در لینکاژ و کراسینگ‌اور پایه‌های این علم را محکم کرد. در سال ۱۹۰۹ میلادی دکتر شول و ایست پدیده‌ی هتروزیس را در موجودات بالاخص ذرت کشف کردند.

در سال ۱۹٢٧ میلادی مولر و استادلر نشان دادند که بر اثر تابش اشعه‌ی ناشناخته، نسبت بروز موتاسیون‌ها در موجودات چندین برابر افزایش می‌یابد. در سال ۱۹٣۰ میلادی سه محقق به‌نام‌های بیدل، افرازی و تاتو مقدمات درک ماهیت شیمیایی ژن را فراهم کردند.

در سال ۴٢-۱۹۴۱ میلادی به‌دنبال تجارب قبلی، گاسپر و بروشت نشان دادند که دی.ان.ای. ماده‌ی سازنده‌ی کروموزوم و قسمتی از ساختمان آن بوده که در ساخته‌شدن پروتئین نقش دارد. سرانجام در سال ۱۹۴٢ میلادی آوری و همکاران وی در آمریکا ثابت کردند که عامل مادی انتقال صفات ارثی مولکول‌های دی.ان.ای. است.

مطالعات بعدی روی ویروس‌ها و باکتریوفاژها توسط هرشی و چیس همین مطلب را اثبات کرد. آن‌ها اعلام کردند ماده‌ی ژنتیکی ویروس‌های آلوده‌کننده‌ی باکتری همان دی.ان.ای. است. در سال ۱۹۴٦ میلادی لدبرگ و تاتوم به مسأله‌ی الحاق و نوترکیبی ژنتیکی در باکتری‌ها پی بردند. در سال ۱۹۵۰ میلادی مک کلینتوک ایده‌ای عناصر ژنتیکی متحرک را پیشنهاد کرد.

در سال ۱۹۵۳ میلادی وضعیت ساختمانی مولکول دی.ان.ای. توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک روشن شد. با کشف ساختمان جایگاه ژن‌ها از سوی آن‌ها، رشته‌ای جدید در علم زیست‌شناسی به‌وجود آمد که زیست‌شناسی ملکولی نام گرفت. در سال ۱۹۵٧ میلادی کرنبرگ امکان ساختن دی.ان.ای. در شرایط آرمایشگاهی را با روش‌های آنزیمی کشف کرد و به دریافت جایزه‌ی نوبل نایل آمد. در سال ۱۹۵۵ میلادی نقشه‌ی ساختمانی میکروسکوپی یکی از مقرهای ژنی «T4» توسط بنذر معرفی شد. در سال ۱۹۵٦ میلادی، تاجیو و لوان به عدد کرومورومی سلول‌های آدمی که ۴٦ عدد بود پی بردند. در سال ۱۹۵٧ میلادی فرانکل، کنرات و سینگر نشان دادند که ماده‌ی ژنتیکی ویروس موزاییک توتون از جنس آر.ان.ای. است. در سال ۱۹۵٨ میلادی مزلسون و استال نشان دادند که طبیعت همانندسازی دی.ان.ای به‌صورت نیمه حفاظتی است. در همین سال آنزیم دی.ان.ای. پلی‌مراز توسط کرینبرگ اشرشیاکلی جدا شد. در سال ۱۹۵۹ میلادی نخستین مورد از ناهنجاری‌های کروموزومی شناسایی شد و بدین ترتیب شاخه‌ی جدیدس در طب به‌نام بیماری‌های کروموزومی ایجاد شد.

در سال ۱۹٦۱ میلادی نخستین کشف در مورد وجود خاصیت سه حرفی برای کد ژنتیک یا رمز ژن‌ها توسط نیرنبرگ و متایی صورت گرفت و در سال ۱۹٦٧ میلادی تعبیر و تفسیر آن کاملاً کشف شد.

در فواصل سال‌های ٦۹-۱۹٦٠ میلادی، توارث سلولی یا سیتوژنتیک به‌ویژه در ارتباط با ناهنجاری‌های کروموزومی به‌طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفت. در سال ۱۹۵۹ میلادی اولین آنزیم آر.ان.ای. پلی‌مراز توسط اکا کشف شد. در سال ۱۹٦۱ میلادی ژاکوب و موناد چگونگی تنظیم ژنی را از طریق فرضیه‌ی اپران مطرح کردند. در سال ۱۹٢٧ میلادی مولر اعلام کرد که اشعه‌‌ی اکس می‌تواند در القای موتاسیون مورد استفاده قرار گیرد. در سال ۱۹۴٠ میلادی چگونگی نوترکیبی بیان شد.

در سال ۱۹٦۴ میلادی اصول هم‌راستایی (اسیدهای آمینه و رمزهای ژنتیکی) توسط یانوفسکی بیان شد. در سال ۱۹٦٦ میلادی کرانا، مثاثی، نیرنبرگ و اکا رمز کدهای ژنتیکی را باز کردند. جداسازی اولین آنزیم آندونو کلئاز توسط ناتان و اسمیت در سال ۱۹٧٠ میلادی به انجام رسید. در سال ۱۹٧٢ میلادی اولین مولکول نوترکیب دی.ان.ای. توسط برگ تولید شد. در سال ۱۹٧٦ میلادی ارتباط بین پرتوانکوژن‌ها توسط بیوشاب و وارموس تعیین شد.

در سال ۱۹٧٧ میلادی وجود قطعات اینترون در ژن‌های یوکاریوت تعیین شد. در همین سال امکان تعیین ترتیب ردیف‌های بازی دی.ان.ای. با روش جدیدی ماگسیم گیلبرت و سنگر مشخص شد. در سال ۱۹٨٢ میلادی گزارشی از ترتیب ردیف‌های بازی فاژ لمبدا منتشر شد و در سال ۱۹٨٨ میلادی پروژه‌ی تعیین ژنوم انسانی وارد دستور کار محققان شد.

در سال ۱۹۹٠ میلادی اولین تلاش جهت مداوا کردن بیماران توسط ژن‌تراپی توسط آندرسن صورت گرفت. در سال ۱۹۹٣ میلادی نقشه‌ی پیوستگی ژن‌های موش با دقت بالا به انجام رسید. در سال ۱۹۹۴ میلادی یکی از اهداف پروژه‌ی ژنوم انسانی به‌دست آمد. در حوالی سال ٢٠٠۱ میلادی پروژه‌ی ژنوم انسانی به عمده‌ی هدف‌های اولیه‌ی خود دست یافت و سیمای پزشکی را به نحوی خیره کننده دگرگون ساخت[٣].


[] شاخه‌های علم ژنتیک

ژنتیک علم گسترده‌ای است که خود به شاخه‌های مختلفی تقسیم می‌شود. بخش‌های مختلف این علم زمینه‌ی تحقیقات و بررسی‌ بسیاری از پژوهشگران و محققان را فراهم ساخته است. شاخه‌های زیر از جمله بخش‌های این علم گسترده به‌شمار می‌روند:

۱- زنتیک کلاسیک (زنتیک مندلی)

این بخش به مطالعه‌ی موجودات در قالب ترکیب افراد و شمارش آن‌ها و انتقال صفات وراثتی از یک نسل به نسل دیگر با استفاده از اصول و مبانی و آمار می‌پردازد.

٢- ژنتیک سلولی

از ترکیب علم زیست‌شناسی سلولی و ژنتیک، علم ژنایک سلولی به‌وجود آمده است که از ژنتیک خصوصیات کمی و فیزیولوژیک آن و از زیست‌شناسی سلولی، خصوصیات کیفی، فیزیکی و توصیفی سلول را گرفته است، در سیتوژنتیک مسایلی چون ساختمان ژن، مکانیسم همانندسازی ژن، طرز عمل ژن در ظهور صفات، ساختمان کروموزوم، برخی از ضمایم سلولی در ارتباط با کروموزوم و ارتباط کروموزوم‌ها با پدیده‌های ژنتیکی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

٣- ژنتیک جمعیت

این بخش به یررسی نتایج ژنتیک مندلی از دید ریاضی، مطالعه‌ی ژن‌ها (فراوانی و اعمال متقابل آن‌ها) در جمعیت‌ها می‌پردازد.

۴- ژنتیک کمی

این بخش از ژنتیک به بحث و بررسی وراثت صفات کمی می‌پردازد. صفات کمی که بخش عمده‌ای از خصوصیات وراثتی را شامل می‌شوند، در این محدوده از علم ژنتیک مطالعه می‌شوند.

۵- ژنتیک بیوشیمی

این بخش از علم ژنتیک به مطالعه‌ی فعالیت ژن‌ها و اعمال ژن‌ها از دید علم بیوشیمی می‌پردازد. به عبارتی در این بخش از ژنتیک ارتباط بین ژن و بروز صفت از دید بیوشیمی بحث می‌شود.

٦- ژنتیک مولکولی

این بخش از علم ژنتیک به بررسی ساختمان و طرز کار عوامل وراثتی (ژن‌ها) در سطح مولکولی می‌پردازد. در حقیقت مطالعه‌ی خصوصیات، وظایف، طرز کار و سیر تحول دز اسیدهای نوکلئیک در قلمرو ژنتیک مولکولی است.

٧- ژنتیک میکروارگانیسم‌ها

این بخش به مطالعه‌ی خصوصیات وراثتی و وراثت در میکروارگانیسم‌ها نظیر باکتری‌ها، ویروس‌ها و ... می‌پردازد.

٨- ژنتیک تکامل موجود

این بخش از ژنتیک به بحث و بررسی عوامل ژنتیکی که برای رشد، تمایز اندام و توسعه‌ی یک موجود لازم است، می‌پردازد. پروسه‌ی تشکیل یک موجود کامل از یک سلول تخم، بحث این بخش از علم ژنتیک است.

۹- ژنتیک ایمنی

این بخش از ژنتیک به مطالعه‌ی مسایل مربوط به مصونیت موجودات در برابر بیماری‌ها می‌پردازد. مطالعه‌ی گروه‌های خونی که امروزه زیاد به آن پرداخته می‌شود، در این بخش از علم ژنتیک بررسی می‌شود.

۱٠- ژنتیک انسانی

در اين بخش از علم ژنتيك به وراثت صفات در جوامع انسانی پرداخته مى‌شود. مطالعه‌ى شباهت‌ها و تفاوت‌ها در ميان افراد متفاوت از جمله موضوعات اين بخش از علم ژنتيك است.

۱۱- وراثت سیتوپلاسمی

در اين قسمت از علم ژنتيك، عوامل وراثتی موجود در سيتوپلاسم و نحوه‌ى توارث آن‌ها مطالعه مى‌شود. عوامل وراثتی نظير دى.اِناِي. موجود در ميتوكندرى و كلروپلاست‌ها موضوع اين بخش اند.

۱٢- مهندسی ژنتیک گیاهی

شاخه‌اى از علم ژنتيك است كه با استفاده از روش‌هاى خاص نظير جداسازى، خالص‌سازى، وارد كردن و تظاهر يك ژن خاص در يك ميزبان باعث بروز يك صفت خاص در يك گياه مشخص مى‌شود. در اين علم دى.ان.اِي. خاص با اطلاعات ژنتيكى مشخص از يك گونه‌ى بخشنده به داخل ژنوم ناقل منتقل و به كمك آن به‌گونه‌ى گيرنده وارد مى‌شود. گونه‌هاى زيادى مانند ذرت، يونجه، علف باغى و سيب‌زمينی با دى.ان.اِي. خارجى به‌طور ژنتيكى مورد دست‌ورزى ژنتيكى قرار گرفته‌اند[۴].


[] يادداشت‌ها


يادداشت ۱: اين مقاله برای دانش‌نامه‌ی آريانا توسط نیلوفر کابلی و مهدی خراسانی برشتۀ تحرير درآمده است.



[] پيوست‌ها

پيوست ۱: ژنتیک و تکامل (کار ناتمام)، از: اکونومیست
پيوست ٢:
پيوست ۳:
پيوست ۴:
پيوست ۵:
پيوست ۶:



[] پی‌نوشت‌ها

[۱]- واژهٔ مصوب فرهنگستان زبان و ادب فارسی، دفتر نخست تا چهارم، ۱٣٧٦ تا ۱٣٨۵
[٢]- دکتر محمدرضا نوری دلوئی استاد ژنتیک دانشکده پزشکی دانشگاه تهران در معرفی این علم می‌گوید:
به‌طور کلی دانش ژنتیک درباره انتقال صفات وراثتی از والدین به فرزندان بحث می‌کند که البته این والدین می‌توانند انسان، درخت و یا باکتری باشند. در واقع ژنتیک تلاش می‌کند تا بگوید که چه مکانیزم‌هایی مولکولی، عامل انتقال صفات از نسلی به نسل دیگر هستند. مکانیزم‌هایی که باعث می‌شوند تا فرزندان شباهت زیادی به والدین داشته باشند و هم‌چنین می‌خواهد بداند که چرا گاهی اوقات در بین والدین و فرزندان در برخی صفات تفاوت‌های بسیار معنی‌داری وجود دارد؟ برای مثال چرا گاهی اوقات والدین سفیدپوست، بچه رنگین‌پوست هستند؟
آنچه مسلم و روشن است در سطح جهانی در همه کشورها، چه در زمینه‌های آموزشی و چه پژوهشی و بهره‌وری علمی و اقتصادی، رشته‌های علوم زیستی مورد توجه کامل است و مسائل بنیادی و پژوهشی رشته‌های دیگری مانند کشاورزی (زراعت، باغبانی، گیاه پزشکی) و رشته‌های علوم پزشکی (پزشکی، دندانپزشکی، داروسازی) و پیراپزشکی نیاز مبرم به اطلاعات و نظریه‌های علوم زیستی و تحقیقات و پژوهش‌های این علم دارد. (رجوع شود به: وبسایت دانشجویان سلولی و ملکولی پرند)
[٣]- ژنتیک؛ اصول و مبانی و دانشنامۀ رشد
[۴]- ژنتیک؛ اصول و مبانی



[] جُستارهای وابسته







[] سرچشمه‌ها

سیدعلی‌محمد میرمحمدی میبدی و آقا فخر میرلوحی، ژنتیک؛ اصول و مبانی، جهاد دانشگاهی (دانشگاه صنعتی اصفهان)، مرکز انتشارات (٣٠ مهر، ۱٣٨٧)، شابک: ۹٦۴-٦۱٢٢-٣٠-٢
دانشنامۀ رشد



[] پيوند به بیرون

[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20]