ليس بالضبط تشاك نوريس: عن جريجور مندل وقوانين علم الوراثة

في عام 1901، توصل ثلاثة علماء، بشكل منفصل عن بعضهم البعض، إلى رؤى ثورية حول آلية الوراثة - وهي رؤى غيرت النظرة العالمية لعلماء الأحياء. وعندما أبلغهم العلماء بالنتائج التي توصلوا إليها، اكتشفوا أن شخصًا ما قد سبقهم جميعًا. ليس في أسبوع، ولا في شهر، ولا حتى في سنة، بل في خمسين سنة كاملة. كان هذا الرجل جريجور مندل.

ولد جريجور مندل عام 1822 في النمسا. لقد كان ذكيًا ومجتهدًا وجادًا، لكن كانت لديه مشكلة صغيرة: لم يكن يعرف كيفية التعامل مع الضغط. كلما واجه جريجور الشاب حدثًا مرهقًا، كان ينهار. وليس مجرد انهيار: انهيار كامل. في المدرسة الثانوية، سببت له الاختبارات ضعفًا شديدًا وصداعًا، مما اضطره إلى التوقف عن الدراسة لعدة أشهر والراحة في منطقة معزولة. وعندما وصل إلى الجامعة وواجه الامتحانات النهائية، انهار مرة أخرى. كان على مندل أن يعيد سنة كاملة من الدراسة، وجاء إلى الامتحانات النهائية مرة أخرى - وانهار مرة أخرى!

يتكهن كتاب السيرة المعاصرون بأن انهيارات مندل كانت في الواقع نوبات صرع شديدة ناجمة عن الضغوط. ومهما كان السبب، فإن رد فعله الشديد للتوتر أثر على مجرى حياته بأكمله. قرر ماندل، لأنه لم يكن لديه خيار، أن يغير اتجاهه ويصبح كاهنًا. من المحتمل أنه كان شخصًا متدينًا بدرجة أو بأخرى، ولكن ربما كان الاعتبار المهم في هذا الاختيار هو السلام والهدوء في الدير.

ولكن يبدو أنه حتى الحياة المملة في الدير كانت مفعمة بالحيوية والاضطراب بالنسبة له. وبعد أيام قليلة من دخوله الدير انهار مرة أخرى، فكتب عنه رئيس الدير:

"مندل لا يصلح لأن يصبح راهبًا. فهو غير قادر على رؤية المعاناة والمرض. وإزاء ما واجهه انهار بشكل خطير واضطررت إلى إعفائه من كافة مهامه في الدير".

أدرك رئيس الدير أن الراهب الجديد لم يكن بالضبط تشاك نوريس، فقرر إرسال مندل لتدريس الرياضيات واللاتينية في بلدة صغيرة. ولهذا السبب كان على مندل اجتياز امتحان الشهادة. لقد أجرى الاختبار و... والمثير للدهشة أنه انهار. اقترب فصل الصيف، وانهار مرة أخرى. وبعد عام عاد ليتم اختباره مرة أخرى... وانهار. لقد مرت خمس سنوات. أجرى جريجور نفس الاختبار. وانهارت. فعاد إلى الدير خائباً ومنكسراً.

استقر مندل في الدير وبدأ بإجراء الأبحاث البيولوجية بشكل مستقل، في بيئة داعمة ودون أي ضغوط خارجية. قام مندل بزراعة 22 صنفًا من البازلاء، وهي نبات هادئ بشكل خاص كما نعلم، وقام بتهجينها واتباع خصائصها السبع مثل طول القرنة ودرجة خشونتها وما إلى ذلك.

كشفت التجارب المستقلة التي أجراها عن نتائج مثيرة للاهتمام. فعندما قام جريجور بتهجين حبة بازلاء خشنة مع حبة بازلاء ناعمة، على سبيل المثال، كان كل نسل الجيل التالي ناعمًا. لقد قام بتربية البازلاء الناعمة مع بعضها البعض، ولكن في الجيل التالي - الجيل الثالث من التجربة - لم تكن كل البازلاء ناعمة. ظهرت البازلاء الخشنة هنا وهناك. احتفظ مندل الدقيق بسجل دقيق لملامح البازلاء واكتشف أن البازلاء الخام لا تظهر بشكل عشوائي، ولكن دائمًا بنسبة ثلاثة إلى واحد. وهذا يعني أنه في الجيل الثالث سيكون هناك دائمًا بازلاء ناعمة أكثر بثلاث مرات من البازلاء الخشنة.

ربما لم يكن مندل يعرف ذلك، لكنه لم يكن أول من واجه هذه الظاهرة. قبل ثلاثين عامًا، قام باحث يُدعى توماس أندرو نايت بصنع هجينة بين البازلاء الرمادية والبيضاء. في الجيل الثاني تم الحصول على البازلاء الرمادية فقط، وفي الجيل الثالث تم الحصول على البازلاء الرمادية والبيضاء بنسبة ثلاثة إلى واحد. لقد فهم نيت أن اللون الرمادي هو السائد على اللون الأبيض في البازلاء، لكنه لم يتمكن من العثور على تفسير لذلك.

حتى تشارلز داروين شارك في تهجين النباتات. وقام بتهجين نباتات ذات أزهار متماثلة مع أزهار غير متماثلة، كما حصل على زهرة واحدة متماثلة مقابل كل ثلاث أزهار غير متماثلة في الجيل الثالث. لكن لماذا؟

كان لدى جريجور مندل إجابة. وافترض أن كل صفة ممثلة في النبات بجينين. ولم تكن لديه طريقة لمعرفة ماهية تلك الجينات وكيف تبدو فعليًا في الخلية، لكن هذا لا يهم حقًا. هذا حل يعتمد على الرياضيات، أو بالأحرى على الإحصائيات - وليس على علم الأحياء.

لنفترض أنه في الجيل الأول من البازلاء، يحتوي أحد الوالدين على جينتين وكلاهما يعطيان نفس التعليمات: كن جزءًا. يحتوي الوالد الثاني على جينين ويعطيان أيضًا نفس التعليمات: كن قاسيًا. يساهم كل والد بجين واحد فقط في النسل. ومن ثم، فإن كل حبة بازلاء في الجيل الثاني لها جينتان مختلفتان: واحدة تحدد أنها ستكون ذات ملمس خشن، وأخرى تحدد أنها ستكون ذات ملمس ناعم.

الآن البازلاء في ورطة. لقد ورث والداها جينتين تعطيانها تعليمات متضاربة، لكنها لا تستطيع أن تكون "نصف خشنة". يجب عليها أن تختار من تحب أكثر، الأب أم الأم... ذكر مندل أن أحد الجينات سيكون دائما هو الجين المهيمن على الآخر وسيحدد كيفية التعبير عن السمة عمليا. في هذه الحالة، الجين الذي ينص على أن الملمس ناعم هو السائد وبالتالي فإن جميع النسل سيكون دائمًا ناعمًا.

لكن الجين الأضعف، الذي أطلق عليه مندل اسم «المتنحي»، لا يختفي. ولا يزال موجودا في النبات على الرغم من عدم التعبير عنه. في الجيل التالي، قام مندل بمزاوجة أبوين من الجيل الثاني، كل منهما لديه جين واحد أملس وجين واحد خشن. إنها بالفعل مسألة حظ وإحصائيات. من بين كل أربعة ذرية في المتوسط، سيحصل ثلاثة على جين واحد سلس على الأقل - ثم سيكونون سلسين، لأنه هو المهيمن. لكن كل رابع ذرية، أكثر أو أقل، سيحصل على جينين متطابقين، وكلاهما سيكونان خشنين. في حالة عدم وجود الجين السائد، تتولى الجينات المتنحية القيادة وستكون البازلاء خشنة. يشرح هذا الحل نتائج التجربة بشكل مثالي تقريبًا، والآن كل ما على العلماء فعله هو الخروج والبحث عن آلية في الخلية تبدو وكأنها أزواج من الجينات. كان هذا إنجازًا كبيرًا في دراسة الوراثة. كان ينبغي أن ترتعش الأرض. كان على الباحثين الذين يرتدون المعاطف البيضاء أن يقتحموا مجاهرهم.

لكن جريجور مندل كان راهبًا خجولًا من دير هادئ، وليس أستاذًا متميزًا من جامعة مرموقة. لقد نشر بحثه في بلدة نائية تابعة لمجتمع علمي محلي هامشي، ولم ينتبه إليه أحد في المجتمع العالمي. أرسل مندل أربعين نسخة من المقال إلى علماء نبات معروفين ولم يرد عليه إلا واحد منهم، وهو كارل ناجلي. ولسوء الحظ، فقد وجه ماندل في الاتجاه الخاطئ. واقترح ناجي أن يكرر تجاربه على نبات كيتا من فصيلة دوار الشمس. أجرى مندل التجربة مرة أخرى، لكنه لم يتمكن من إعادة إنتاجها: كانت النتائج التي أنتجتها نبتة الحمص مختلفة تمامًا عن تلك التي أنتجتها حبة البازلاء! وبالنظر إلى الماضي، تبين أن نبات كيتا يتكاثر من خلال التكاثر اللاجنسي، أي أن النسل عبارة عن نسخ كاملة من الأم، ولا توجد آلية للاختلاط الجيني كما يحدث في التكاثر الجنسي.

حاول مندل تطبيق النظرية التي ابتكرها على الحيوانات أيضًا. وهنا أيضًا لم يكن محظوظًا: فقد اختار إجراء التجارب على النحل، لكنه اختار نوعًا عنيفًا على نحو غير عادي، وكان يلسع الرهبان باستمرار. كان على مندل أن يدمر النحل ويوقف التجربة. فترك العلم تماماً واهتم بشؤون الدير. تم انتخابه رئيسًا للدير عن عمر يناهز 46 عامًا، وتوفي عام 1884 عن عمر يناهز 62 عامًا. وظلت أبحاثه غير معروفة لسنوات عديدة، وحتى عندما أعيد اكتشافها أخيرًا، استغرق العلماء عقودًا أخرى لفهم ماهية هذه "الجينات". كانت، في الواقع، وأين كانت موجودة داخل الخلية الحية.

[ران ليفي كاتب علمي ويستضيف البودكاست "صناعة التاريخ!"، حول العلوم والتكنولوجيا والتاريخ. www.ranlevi.co.il]