علم الوراثة (تعيين الجنس) م6

تعيين الجنس
تعرف مفاهيم الجنس على اساس وجود ذكور واناث وهذه الحالة توجد في (الانسان وغيره من الكائنات الحية الاخرى، ويوجد ذلك مفهوم الجنس في النباتات، حيث توجد الاجزاء الذكرية في زهرة واخرى الانثوية في زهرة ثانية).
لقد وجد في بعض الرتب الواطئة التطور من النباتات والحيوانات أن قسما منها لايحتوي على جنسين فقط وانما يتواجد فيها طرز جنسية عديدة مثل احد الهدبيات البروتوزوا Protozoa (الباراميسوم) يوجد حوالي ثمان طرز جنسية وكلها متطابقة مورفولوجيا. ليس بمقدور أي من هذه الطرز أن تتزاوج مع نظيرة الا انه يمكن أن تتبادل المادة الوراثية مع أي من الطرز السبعة الاخرى التي تتبع نفس الصنف في معظم الكائنات الراقية اختزال عدد الطرز الجنسية إلى اثنين فقط وقد تتواجد هذه الطرز في افراد مختلفة او في نفس الفرد يطلق على الحيوان الذي يمتلك كلا من الاعضاء الجنسية المذكورة والمؤنثة (خنثى).
في حين يطلق على النباتات الذي يتواجد فيه الاعضاء الذكرية والانثوية بـ احادي المسكن Monoecious والزهرة الكاملة في حين تظهر النباتات مغطاة البذور على حالة معاكسة حيث تحتوي على المكونات الذكرية والانثوية في افراد مختلفة ثنائية المسكن Diecious.
وبتقدم علوم الخلية وجد أن البويضات والنطف الحيوانية يحتويان على اجزاء متشابهة مثل النواة والكروموسوم على الرغم من اختلافهم في اجزاء اخرى. لذا فان الاساس المادي للوراثة يعتمد اعتمادا كليا عليهما وبصورة متساوية، واوضحت دراسات تعيين الجنس أن صفات الانثى والذكر تنتقل من جيل إلى اخر بنفس طريقة انتقال الصفات الوراثية الاخرى لذا فتحديد الجنس يكون تحت تأثير وراثي.
أن اهمية الجنس لاتؤدي إلى اختلافات وراثية بين العشائر فقط بل أن اغلب الانتخاب الطبيعي والاصطناعي يعتمد على تلك الاختلافات الوراثية لانتقاء الافضل والاكثر فائدة وتاقلما للانسان الذي سعى لاكثارها....... وقد برزت اهمية الاخصاب في معظم الانواع كوسيلة لتوليد تراكيب وراثية في كل جيل.

نظم تعيين الجنس
تخضع نظم تعيين الجنس لسيطرة وتحكم وراثي ويمكن تصنيفها إلى مايلي:-
1- نظم كروموسومات الجنس.
2- التوازن الوراثي.
3- احادي ثنائي المجموعة الكروموسومية
4- تأثير جين مفرد.

1- نظام كروموسومات الجنس:-
يمكن تقسيم هذا النظام إلى
أ- ذكور تعطي كميتات مختلفة واناثها تعطي كميتات متماثلة.
ب- اناث تعطي كميتات مختلفة وذكورها تعطي كميتات متماثلة.
أ-ذكور تعطي كميتات مختلفة واناثها تعطي كميتات متماثلة: يمكن تقسيم هذه الحالة إلى نوعين:
1- ذكور تحتوي على كروموسومY (X,Y) في الانسان واغلب الثديات في حشرة الدورسوفيلا وبعض النباتات ثنائية المسكن يوجد كروموسوم Y يحدد اتجاه الجنس، والذكور الطبيعين يكون تركيبهم الكروموسوم XY بينما بتركيب وراثي XX، أي أن الذكر ينتج نوعين من الكميتات (نصفها تحمل كروموسوم Y والنصف الاخر تحمل كروموسوم X وان كروموسوم Y يختلف شكلا وحجما عن كروموسوم X اما الانثى تنتج نوع واحدا من الكميتاتX.
? ?
P XX XY
G X X Y
F1 1XX 1XY
ذكر انثى
اذن كروموسوم Y له تأثير في تعين جنس النسل حيث يتوقف تكوين الزايكوت لذكر او انثى على نوع النطفة.

2- ذكور لاتحتوي على كروموسوم Y (XO)
هذه الحالة موجودة في بعض انواع الجراد والبق والنطاطيات والصراصير حيث ينقص كروموسوم واحد عن الانثى. أي أن الذكر يكن نوعين من الكميتات (الجنس غير المتماثل الكميتات heterogametic sex) احدهما يحتوي على سبعة كروموسومات واخرى 6 كروموسومات. أي انه ينتج كميتات حاملة لكروموسوم X وكميتات خالية من كروموسومات الجنس X. الكروموسوم المفرد هو الذي يعين الجنس الذي يستلمه مثلا في البق الذكر يحتوي 13 كروموسوم (6 ازواج+ كروموسوم الجنس)، لكن في الانثى يوجد 14 كروموسوم
(أي 7 ازواج) وعند تكون الكميتات تكون نوع واحد
(homogametic sex) والتي تحتوي على 7 كروموسوم. في حين الذكر يكون على نوعين وعند الاخصاب الذي يحوي 13 كروموسوم يكون الذكر والذي يحوي 14 كروموسوم تكون انثى.
نظام XO لتعين الجنس، حيث كروموسوم X تأثير في تعيين جنس النسل، حيث يتوقف تكوين الزايكوت لذكر او لانثى على نوع النطف الذي يقوم بعملية الاخصاب.
? ?
P XX XO
G X X O
F1 1XX 1XO
ذكر انثى
ب- اناث تعطي كميتات مختلفة واناثها تعطي كميتات متماثلة:-
هي عكس حالة الاولى أي أن الانثى هي الجنس الذي يعطي كميتات مختلفة في حين أن الذكور هو الجنس المتماثل الكميتات وتركيبها الكروموسومي(ZZ). توجد هذه الحالة في عدد كبير نسبيا من الحيوانات التي تشمل الفرشاة وبعض الطيور والاسماك وهذه تقسم إلى:
1- اناث بعض الانواع تحتوي على كروموسوم يشبه كروموسوم Y في الرجل (في هذه الحالة تعطي الكروموسومات رمز Z بدلا من X) وان الانثى ZW هي الجنس الغير متماثل وان الذكر (ZZ) هو الجنس المتماثل الكميتات.
نظام ZW
? ?
P ZZ ZW
G Z Z W
1ZZ 1ZW
انثى ذكر
2- لاتحتوي اناث ببعض الانواع مثل الدجاج على كروموسوم مشابه لكروموسوم الجنس الوحيد كما في حالة نظام XO الذي سبق ذكره، ولذا يمكن استخدام الرمز ZZ وZO لرمز الحالة الجنسية للذكر والانثى على الترتيب.
نظام ZO
? ?
P ZZ ZO
G Z Z O
F 1ZZ 1ZO
انثى ذكر
مثال: صفة الريش المخطط في الدجاج: الذكر يحتوي
? ?
P
G B o b
F B//b b/o ?
غير مخطط مخطط

2- التوازن الوراثي
او نظرية التوازن الوراثي في تعيين الجنس في ذبابة الفاكهة رغم أن وجود كروموسوم Y يعتبر مهما لخصوبة الذكر، لكن يبدو ليس له علاقة بتعيين الجنس حيث يعتمد تعيين الجنس على العلاقة بين الكروموسومات الجنسية والجسمية. لقد تبين بان الجينات التي تؤثر في تعيين الجنس في ذبابة الفاكهة محمولة على جميع الكروموسومات سواء اكانت جنسية او جسمية، ولكن المحصلة الجينية الكروموسوم X تميل إلى الاتجاه الانثوي، والمحصلة الجينية لكروموسومات الجسمية تميل لاتجاه المذكر وان تحديد الجنس يتوقف على النسبة بينهما. فاذا كان وزن X اعلى يكون الفرد انثى واذا كان Y الجسمية هي اعلى يكون ذكر (أن عوامل التذكير الموجودة على الكروموسومات الجسمية ((توزن)) مقابل عوامل التانيث الموجودة على كروموسومات X). لنفرض أن كل مجموعة احادية جسمية (A) تحمل عوامل وراثية لتحديد الذكورة وبقيمة تساوي (1) وان كل كروموسوم جنسي X يحمل عوامل وراثية تساوي1.5 (يعتقد أن كروموسوم الجنس X يحمل جينات يقدر تأثيرها في اظهار الخصائص الانثوية= 1.5).
المعادلة هي X/A فاذا كان اكثر من واحد يكون الفرد انثى واذا كانت اقل من واحد فهو ذكر.
ثلاث مجموعات كروموسومية وكروموسومي X تكون النسبة هي 3:3 نجعل جنسه الوراثي محايد والفرد مظهريا بين الجنس وعقيم.

3- احادي ثنائي المجموعة الكروموسومية
ذكور نحل العسل معروفة بانها تتكون نتيجة التوالد العذري من بيض غير مخصب وبالتالي فهي احادي المجموعة الكروموسومية، وتنشا الاناث سواء العاملات او الملكات من بيض مخصب (ثنائي المجموعة الكروموسومية). ولا تظهر كروموسومات الجنس دور في تعيين الجنس المميز للحشرات من رتبة غشائية الاجنحة التي تشمل النمل والنحل والزانبير.
هنا تحدد كمية ونوع الغذاء المتوفر لليرقة ثنائية المجموعة الكروموسومية، اما اذا كانت هذه الانثى ستكون من الشغلات العقيمات او الملكة المخصبة، ولهذا فان البيئة هنا هي التي تحدد الخصوبة او العقم الا انها لاتغير الجنس المعين وراثيا.
تتحكم الملكة في النسبة الجنسية للنسل الناتج اذ أن معظم البيض الموجود في الخلية سيكون مخصبا ويتكشف إلى عاملات اناث، اما البيض الذي تختاره الملكة أن لا تخصبه (من مخزون النطف الموجود في المستودع المنوي فيها) فانه يتكشف إلى ذكور احادي ، وتتزاوج ملكات نحل العسل مرة واحدة عادة على مدى حياتها.
دور البيئة في تحديد الجنس:
لقد وجد أن جنس يرقة الديدان البحرية Bonellia تعينه منبهات كيميائية تنبعث من البيئة التي تعيش فيها، فاليرقات التي تستقر على خرطوم الانثى تنمو إلى ذكور بينما اليرقات التي تعيش بصورة حرة تنمو إلى اناث ويمكن الحصول على افراد بينية الجنس فاذا انزعت اليرقات التي امضت بعض الوقت ملتصقة بالانثى واجبرت بعد ذلك على الحياة بصورة حرة لقد وجد العلماء بان خرطوم الانثى يحوي على مادة من طراز هرموني معين يؤثر بشدة على الصفات الجنسية لليرقات.

4- تأثير جين مفرد
لقد وجد في بعض انواع رتبة غشائية الاجنحة كما هو الحال في جنس Habrobracon juglondis عدد قليل من الذكور ثنائية المجموعة الكروموسومية الضعيفة الحيوية إلى جانب الذكور احادية المجموعة الكروموسومية.
لقد اظهرت دراسات عديدة بان مجاميع عشائر(Population) هذه الحشرات تحتوي على سلسلة من الاليلات الجنس تنتج ذكور عندما يكون موقع وراثي للجين بصورة اصيلة بالاضافة إلى ذكور من المجاميع الاحادية، وان البيضة المخصبة التي تحوي (2n) التي تحتوي على اليلين مختلفين تكون انثى وذلك نتيجة للتداخل بين هذه الاليلات مثل (a1a2) او a2a3 بينما واذا صادف واحتوى كلا من نطفة الاب والام على نفس الاليل فان البويضة المخصبة الاصيلة للاليل الجنس هذا مثل (a1a1)او (a2a2) تكون ذكور (عادة ماتكون عقيمة او ضعيفة الحيوية). وبما أن الأفراد احادي المجموعة الكروموسومية ذات الحيوية الاعتيادية لايمكن أن تكون خليطة.
فان هذا يوضح السبب لان افراد احادية (1n) تكون من الذكور لأنها تحوي على اليل واحد.
وهذه الحالة امكن التعرف في هذا الموقع الوراثي على 9 اليلات للجنس على الاقل في bracon والتي يمكن أن نرمز لها a1,a2,a3,a4………..a9 ويجب أن تكون كل الاناث خليطة مثل a1a2.

تعيين الجنس في الاحياء المجهرية:Asparagus
في نبات الاسبركس يكون تحديد الجنس وهو نبات ثنائي المسكن حيث بعض نباتاته تنتج ازهارا ذكرية واخرى تنتج ازهارا انثوية. وتوجد الاعضاء الذكرية والانثوية بشكل اثري وان الجنس فيه يتحدد من خلال زوج واحد من الجينات وان انتاج الازهار المذكرة هي الصفة السائدة وينعزل النسل في الجيل الاول نسبة ثلاثة نباتات مذكرة وواحدة مؤنثة وكان ثلث نتائج الاختبار للنسل الذكرية من خلال تقيبة بانثى نقيا أي نباتات ذكرية نقية.
اما الباقي فكانه خليطا حيث يعطي بنسبة 1:1 نباتات مذكرة إلى مؤنثة.
وبعض الباحثين إلى وجود زوجات من الجينات تعمل كعوامل محورة لانتاج ازهار كاملة.Chlmydomonas
الطحالب تتكاثر جنسياً بواسطة كميتات لاتوجد فروق شكلية بينها ،وتكون الخلايا الخضر والكميتات احادية، وعملية التزاوج تكون انتخابية، وذلك لعدم تساوي جميع الأفراد في الاتحاد لتكوين البيضة المخصبة Zygote
تعرف الانواع المتزاوجة بالموجبة (+) والسالبة (-) بدل الذكر والانثى. ويتم التزاوج بين الأفراد المختلفة في الشحنة وذلك لوجود فرق فسيولوجي داخل الخلية والذي يكون سببه عامل وراثي.
تعطي البيضة المخصبة اربعة خلايا من خلال الانقسام الاختزالي اثنان موجبة واثنان سالبة.
لقد تم الحصول على الخلايا ثنائية بواسطة عملية الانقسام الخيطي وكان جميع الأفراد 2n سالبا مما يدل على سيادة هذه الصفة كما تؤكد النسب الناتجة من التلقيحات بين الأفراد ثنائية المجموعة.
لقد اثبت أن زوج واحدا من الجينات تتحكم في الجنس هذا الطحلب ويؤدي إلى الفروق الفسيولوجية بين الأفراد موجبة وسالبة الشحنة وليس هناك فروق شكلية بينهم.
البكتريا: Bacteria
تتكاثر البكتريا لاجنسيا من خلال انقسام الخلية إلى خليتين، وكذلك تتكاثر جنسيا عن طريق الاقتران conjugation وهذه الظاهرة التزاوج بين خلايا البكتريا اكتشفت من قبل ليدبيرج وتاتم، 1946 (Leberer& Tatum في بكتريا القولون Escherichia coli ، والتزاوج بين خلايا البكتريا يتم عن اتصال الخليتين البكتريتين، حيث تحتوي بعض خلايا البكتريا على كروموسوم رئيس مفرد حلقي مع قطعة صغيرة نسبيا من الـDNA تسمى البلازميدات Plasmids تتضاعف بصورة مستقلة عن الكروموسوم الرئيسي وتحتوي الخلية البكتيرية على بلازميد واحد او اكثر.
واحد انواع البلازميدات يدعى عنصر الجنس Sex element او عامل الخصوبة Fertility factor ويعرف بـF يلعب دورا اساسيا في تحديد الجنس في البكتريا التي تحوي هذا العنصر (البكتريا او الخلية الذكرية) F+ وتظهر هذه البكتريا على شعيرات تدعى F.pili وهي (زوائد بهيئة خيوط تمتد من سطح خلايا F+).
في حين يلاحظ الخلايا التي تفتقر إلى عامل F فتدعى خلايا (F-) (الخلية الانثوية). التزاوج يحدث ما بين (F+ وF-) ولا يحدث بين (F+ وF+) او بين (F- وF-) أي أن التزاوج يتم بين الخلايا المتباينة من F+ وF-
F+ × F- ? F+
Hfr × F- ? F Hfr, high frequency recmbiantion
حيث يتم التصاق بين هذه الخلايا فتكون انبوب الاقتران التزاوج Conjygtion type وتحت الظروف الاعتيادية فالعنصر الوراثي الوحيد الذي ينقل خلال انبوب الاقتران هو عنصر F وبهذا تحفظ الواهبة على نسخة منه على الاقل وفي النهاية تصبح الخليتين تحتوي على هذا العنصر وتصبح F+.
احيانا قد يندمج عنصر F مع الكروموسوم البكتيري الرئيسي مكونة خلايا يطلق عليها Hfr هنا يلاحظ انتقال بعض جينات عنصر F وليس جميعه (لذا تستلم خلية F- المستقلة جزء عادة او نسخة ناقصة من عنصر F) خلال عملية التزاوج فتحول هذه الخلايا إلى F تميزا عن خلايا في التزاوج السابق حيث تتحول F- إلى F+. تسمى الخلية F- التي استلمت جزء من الكروموسوم الواهب بالزايكوت الجزيئي Partialzygote او Merozygote.