تنتج التراكيب الجينية الجديدة عن:

تنتج التراكيب الجينية الجديدة عن عملية ارتباط العبور الجيني والتوزيع الحر.

التراكيب الجينية الجديدة genetic recombination هي مصطلح يطلق على ارتباط الجينات الجديد الناتج عن عملية العبور الجيني والتوزيع الحر الذي يتم خلال عملية الانقسام الاختزالي من أجل الوصول إلى التباين الجيني الذي من شأنه أن يؤدي إلى ظهور مجموعة متنوعة من الصفات في الشخص.

وبالطبع فإنه يمكن حساب التراكيب الجينية المحتملة للجينات التي تنتج عن التوزيع الحر باستخدام المعادلة البسيطة التالية (n²)، والتي يتم من خلالها مضاعفة أزواج الكروموسومات التي يُمثلها الرمز n.

ومن أجل الوصول إلى فهم أكبر لهذه العملية، لابدّ من توضيح عملية ارتباط الجينات Gene linkage، إذ تحتوي الكروموسومات الخاصة بالكائنات على العديد من الجينات التي تكون مهمتها بناء البروتينات الخاصة.

وعليه فإن الجينات التي تقع بالقرب من بعضها البعض على ذات الكروموسوم تدعى بالجينات المرتبطة، وعادة ما تنتقل هذه الجينات سوياً عند تكوين الأمشاج الخاصة بكائنين خلال عملية الانقسام الاختزالي، والتي تساعد جنباً إلى جنب مع التراكيب الجينية الجديدة في الوصول إلى التنوع الوراثي. [1]

ما هي عملية العبور الجيني

يشير العبور الجيني إلى تكوين مجموعات جديدة من الأليلات في الأمشاج خلال عملية تبادل الحمض النووي بين الكروموسات المتماثلة أثناء عملية الانقسام الاختزالي.

العبور الجيني هو التكاثر لكائنين مختلفين، والذي يؤدي إلى ذرية بنصف التركيب الجيني لكل منهما، وعن طريقه يمكن دراسة النسل الخاص بهم، من أجل الوصول لفهم واضح لكيفية توريث صفة معينة عبر الأجيال.

وبتفصيل أكثر يمكن القول أن العبور الجيني هو حدوث خلط للمادة الوراثية بين الكائنات الحية بغرض حدوث اختلاف جيني بين النسل من خلال تبادل المواد الجينية بين الكروماتيدات غير الشقيقة للكروموسات، ويقصد هنا التبادل الذي يحدث بين كروماتيد من الكروموسوم الأول وكروماتيد من الكروموسوم المماثل له، وتحدث هذه العملية أثناء الانقسام الاختزالي أو المنصف (Meiosis).

يقوم الانقسام الاختزالي في مرحلته الأولى على إنتاج أمشاج أحادية الصيغة الصبغية من خلال عملية التكاثر الجنسي التي تخضع لها الكائنات ثنائية الصبغيات، والتي تحتوي على أمشاج مشتقة من الأب والأم من أجل نقل المحتوى الجيني أو الحمض النووي أو الوراثي، وتستمر هذه العملية إلى حين إنتاج خليتين تحتوي كل منهما على نصف عدد الكروموسومات.

أمّا بالمرحلة الثانية فإنه يتم تعريض كل من الخليتين اللتين تم إنتاجهما في المرحلة الأولى لعملية الانقسام من جديد لكن من دون حدوث تضاعف للمادة الوراثية (DNA)، وتكون هذه العملية أقصر وأقل تعقيداً من المرحلة الأولى للانقسام، وينتج عنها توليد 4 خلايا تحتوي كل منها على نصف عدد الكروموسومات في الخلية الأصلية. [2] [3] [4]

متى يمكن أن يحدث العبور الجيني

يحدث العبور الجيني في الطور التمهيدي الأول من الانقسام الاختزالي.

إنَّ العبور الجيني يحدث في الطور التمهيدي الأول من الانقسام الاختزالي، حيث يتم في هذه المرحلة تبادل المعلومات الوراثية من كروموسومات الأم مع كروموسومات الأب، حيث يتضاعف الحمض النووي فيها، لتكوين مجموعة رباعية من الكروماتيدات، حتى تحدث مرحلة التباين الوراثي، والتي يجب فيها أن تنفصل الكروموسومات المُتضاعفة حتى تكوّن 4 خلايا في النهاية يحتوي كل منها على 23 كروموسوماً.

وهنا لابدّ من التنويه أن الخلايا الجسمية التي تدعى باسم الخلايا الثنائية الصبغية للإنسان تحتوي على 46 كروموسوم، والتي يأتي إحداها من كروموسومات الأم والأخرى من كروموسومات الأب، وهي في الغالب ما تكون متماثلة، بينما تحتوي الخلايا أحادية الصيغة الصبغية وهي البويضات أو الحيوانات المنوية، على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات تتكون عند حدوث عملية الانقسام الاختزالي وفيها تتحول إلى أربع خلايا متباينة وراثياً، والتي تظهر تحديداً في مرحلة العبور.

المراحل الرئيسية لعملية العبور

الانقسام الاختزالي الأول.
الانقسام الاختزالي الثاني.

وعليه فإنه يمكن تحديد المراحل الرئيسية لعملية العبور في مرحلتين أساسيتين هما:

الانقسام الاختزالي الأول: يمرّ الانقسام الاختزالي الأول بأربعة أطوار رئيسية.

الطور التمهيدي الأول: يتم في هذا الطور خلط المعلومات الوراثية لكروموسومات الأم والأب بهدف خلق تراكيب جينية جديدة غير محدودة.
الطور الاستوائي الأول: هنا تواجه القطعة التي تربط كروماتيدي الكروموسوم ببعضهما أقطاب الخلية، وتتم هذه العملية في الصفيحة الاستوائية.
الطور الانفصالي الأول: يحدث في هذا الطور انفصال الكروموسومات المتماثلة عن بعضها البعض واتجاهها نحو قطبي الخلية، بالحين الذي تبقى فيه الكروماتيدات الشقيقة للكروموسومات متصلة ببعضها البعض.
الطور النهائي الأول: في هذا الطور يبدأ انقسام سيتوبلازم الخلية، والذي ينتج عنه خليتان تحتوي كل منهما على نصف عدد الكروموسومات الأساسي.

الانقسام الاختزالي الثاني: يمرّ الانقسام الاختزالي الثاني بذات الأطوار التي يمرّ بها الانقسام الأول، لكن باختلاف بسيط ألا وهو عدم حدوث تضاعف للمادة الوراثية (DNA)، والبقاء على تقسيم الخليتين الناتجتين عن المرحلة الأولى إلى 4 خلايا. [4] [5]

كيف تؤثر عملية العبور في ارتباط الجينات

تؤثر عملية العبور في ارتباط الجينات من خلال تغيير الجينات الأبوية في النسل إلى جينات جديدة تؤدي إلى حدوث تباين وراثي.

صار من الواضح بالنسبة لنا أن العملية التي يتم من خلالها تبادل أجزاء الكروموسومات تسمى بعملية العبور الجيني، والتي يمكن تعريفها ببساطة بأنها إعادة تركيب الجينات المرتبطة التي تحدث نتيجة لتبادل الأجزاء المتناظرة بين كروماتيد زوجين من الكروموسومات المتماثل بهدف إنتاج مزيج جديد من الجينات المتزاوجة.

تؤدي عملية العبور إلى إعادة تركيب المادة الوراثية من خلال عملية الخلط التي تقوم بها، وبالتالي فإنه يؤثر على الارتباط عن طريق تغيير الجينات الأبوية في النسل إلى تراكيب جينية جديدة مما يزيد من فرصة حدوث تباين وراثي أوسع.

وعلى وجه التعيين فإن ما يحدد درجة هذا التباين يعتمد على درجة الارتباط بين الأليلات، والتي كلما زادت المسافة بينها أدت إلى ضعف قوة الارتباط وبالتالي زيادة نسبة تكرار العبور والعكس صحيح. [6]

ما فائدة عملية العبور

إنتاج تراكيب جينية جديدة.
تقليل عدد الأليلات المتنحية الضارة.
تعزيز التنوع الجيني.
زيادة دقة الانقسام الاختزالي.
السماح بنقل الصفات المفيدة.
رفع مستوى التطور.

لعلّ الفائدة الأكبر من عملية العبور تكمن في ما يحدثه من تنوع جيني بالنسل، وبالتالي تطوير الحياة بأكملها على الأرض.

إنتاج تراكيب جينية جديدة: تؤدي عملية العبور إلى خلط المواد الوراثية ومطابقتها، مما يكوّن مجموعات جديدة من الجينات التي يمكن أن تنتج سمات مميزة وخاصة.

تقليل عدد الأليلات المتنحية الضارة: يتم ذلك من خلال تبادل المادة الوراثية مع كروسوم آخر، مما يُخفي الأليلات السائدة داخل الجينيوم ولا تنتقل إلّ إذا كان كلا الوالدين يحملانها.

تعزيز التنوع الجيني: من خلال العبور للكروموسومات، يمكن إنشاء مجموعات مختلفة من الجينات، مما يساعد على تطوير حياة الكائنات على الأرض.

زيادة دقة الانقسام الاختزالي: من الممكن لعملية العبور أن تقلل من حدوث الأخطاء من خلال تبادل المواد الوراثية بين الكروموسومات.

السماح بنقل الصفات المفيدة: ويتم من خلال عملية تدفق الجينات التي تسهم في تبادل المواد الوراثية المفيدة لكلا الكائنين، مما ينتج سمات خاصة ومميزة.

رفع مستوى التطور: ويأتي ذلك من كونه يزيد من التنوع الجيني الذي يسمح بإنتاج تراكيب جينية جديدة من شأنها أن تساهم في تحقيق البقاء والتطور والنمو. [7]