ما هي الوراثة؟
تُعد الوراثة (Genetics) حجر الزاوية في علم الأحياء الحديث، وتُعنى بدراسة المادة الوراثية وكيفية انتقال الصفات من جيل إلى آخر. يربط هذا المجال بين التركيب الأساسي للخلايا وتطبيقاتها العملية في الطب، والزراعة، والتقنية الحيوية.
المادة الوراثية: التركيب والعمليات الأساسية
- تركيب المادة الوراثية: تُعرف المادة الوراثية باسم الحمض النووي (DNA)، وهي جزيء معقد يحمل المعلومات اللازمة لبناء الكائنات الحية وتشغيلها. يتكون الحمض النووي من شريطين حلزونيين مزدوجين، وتتألف وحدته الأساسية من النيوكليوتيدات (Nucleotides) التي تُشكل الأحرف الأربعة للشفرة الوراثية.
- انقسام الخلايا وتضاعف الحمض النووي: تُعد هذه العملية ضرورية لنمو الكائنات الحية وتجديد الخلايا. فقبل انقسام الخلية، يجب أن تتضاعف المادة الوراثية بدقة لضمان أن تحصل كل خلية جديدة على نسخة كاملة من الحمض النووي.
- إنتاج الرنا (RNA) وتخليق البروتينات: يتم تحويل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى بروتينات من خلال عمليتين رئيسيتين:
- النسخ (Transcription): يتم نسخ جزء من الحمض النووي إلى جزيء الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وهو وسيط يحمل الشفرة الوراثية من النواة.
- الترجمة (Translation): تُترجم شفرة الحمض النووي الريبوزي إلى سلسلة من الأحماض الأمينية (Amino Acids) لتكوين بروتين. تُعد هذه العملية هي الأساس الذي يربط بين الجينات والصفات الظاهرية للكائن الحي.
أساسيات الطفرات والأمراض الوراثية:
- الطفرات (Mutations): هي تغيرات عشوائية في تسلسل الحمض النووي، يمكن أن تكون ناتجة عن عوامل بيئية أو أخطاء في تضاعف الحمض النووي. يمكن أن تكون الطفرات ضارة أو مفيدة أو ليس لها أي تأثير على الإطلاق. تُعد الطفرات الأساس الذي يُبنى عليه التنوع الوراثي والتطور.
- جينومات الحمض النووي الريبوزي والأمراض الفيروسية: تمتلك بعض الفيروسات، مثل فيروس نقص المناعة البشرية وفيروس كورونا، جينومًا يتكون من الحمض النووي الريبوزي (RNA) بدلاً من الحمض النووي (DNA). تُعد دراسة جينومات الحمض النووي الريبوزي ضرورية لفهم الأمراض التي تسببها هذه الفيروسات وتطوير لقاحات وعلاجات فعالة.
الجانب العملي: تقنيات الوراثة الجزيئية
- عزل وفصل الأحماض النووية والبروتينات: تُستخدم تقنيات مخبرية متطورة لعزل الحمض النووي والبروتينات من الخلايا. ومن أهم هذه التقنيات الفصل الكهربائي (Electrophoresis)، حيث تُفصل الجزيئات بناءً على حجمها وشحنتها في وسط هلامي.
- قطع الحمض النووي ونقل الجينات: تُستخدم الإنزيمات القاطعة (Restriction enzymes) لقطع الحمض النووي في أماكن محددة. تُستخدم هذه التقنية في الهندسة الوراثية لدمج جينات من كائن حي في كائن حي آخر، مما يُعرف باسم نقل الجينات (Gene transfer).
- تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR): تُستخدم هذه التقنية في تضخيم مناطق محددة من الحمض النووي. في دراسة الفيروسات، يُستخدم الـ PCR لتضخيم جينوم الفيروسات للكشف عنها وتحديد تسلسلها الجيني.