فيديو الدرس: النمط الكروموسومي الأحياء

نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعرف على طبيعة الأنماط الكروموسومية وما تمثله. سنتعرف أيضًا على الكروموسومات والأعداد المختلفة للكروموسومات الموجودة في أنواع الخلايا المختلفة. كما سنتعرف على الطريقة التي يستخدمها العلماء لتكوين الصور التي نسميها الأنماط الكروموسومية.

في الخلايا الحقيقية النوى، توجد الكروموسومات داخل النواة. الكروموسومات هي الشكل المكثف للحمض النووي ‪(DNA)‬‏، أو المادة الوراثية. جزيء ‪(DNA)‬‏ هو جزيء طويل يشبه الشريط وله شكل لولبي مزدوج. عندما يتكثف ‪(DNA)‬‏ في صورة كروموسومات، فإنه يلتف حول بروتينات خاصة تلتف حول نفسها، بحيث تحزم في النهاية معًا فيما نسميه بالكروماتيد. ربما تكون معتادًا على رؤية الكروموسومات ممثلة بهذا الشكل، أو ربما تكون معتادًا أكثر على رؤيتها بهذا الشكل.

نحصل على أفضل رؤية للكروموسومات عندما تنقسم الخلايا؛ لأن جميع جزيئات ‪(DNA)‬‏ المخزنة في النواة تكون مكثفة في صورة كروموسومات. أثناء انقسام الخلايا، ينسخ كل شريط من ‪(DNA)‬‏ أولًا، لكي تحصل كل خلية بنوية على مجموعتها الكاملة من الكروموسومات. والأشرطة المنسوخة من ‪(DNA)‬‏ تكون متطابقة، وتسمى الكروماتيدات الشقيقة. وهي ترتبط معًا عند نقطة تسمى «السنترومير» بحيث تكون الشكل المألوف للكروموسوم. إذن، على الرغم من أن كل تمثيل يبدو مختلفًا عن الآخر، فإن كليهما يعبر عن كروموسوم واحد. الفرق هو أن التمثيل على شكل حرف ‪X‬‏ يوضح زوجًا من الكروماتيدات المتكررة المتطابقة.

النمط الكروموسومي «‪karyotype‬‏» هو صورة لجميع الكروموسومات الموجودة داخل الخلية. المقطع «‪karyo‬‏ » من الكلمة يعني بذرة أو نواة، كما هو الحال في كلمة « ‪eukaryote‬‏» التي تعني حقيقية النواة. إذن، كيف يحصل العلماء على صورة للكروموسومات؟ من أجل الحصول على النمط الكروموسومي لخلية ما، يبدأ العالم بإنماء الخلية في المختبر. ثم ينتظر حتى تصبح الخلية على وشك الانقسام. عند هذه المرحلة، التي تسمى الطور الاستوائي، تصبح الكروموسومات جميعًا مكثفة ومرتبة استعدادًا لانقسام الخلية. يستخدم العالم مادة كيميائية لتجميد الخلية عند هذه اللحظة تمامًا. بعد ذلك تفتح الخلية، ويباعد بين الكروموسومات. بعد ذلك، يستخدم العالم صبغة لتلوين الكروموسومات لكي تظهر في الصورة مناطق داكنة وفاتحة. وأخيرًا، يستخدم مجهرًا لالتقاط صورة للكروموسومات. يبدو النمط الكروموسومي النهائي شبيهًا بهذا الشكل.

ثمة أمران مهمان علينا ملاحظتهما بشأن الصورة النهائية للنمط الكروموسومي. أولًا، ترتب الكروموسومات في أزواج متماثلة. تحصل الكائنات التي تتكاثر جنسيًّا على نصف كروموسوماتها من أحد الوالدين، ونصفها من الوالد الآخر. وعلى الرغم من أن الكروموسومات التي تأتي من كل والد من الوالدين ليست متماثلة تمامًا، فإنها تتطابق بعدة طرق مهمة. الأزواج المتماثلة تحمل الجينات نفسها في المواضع نفسها. وتقع سنتروميراتها في الموضع نفسه، وتكون الكروموسومات متساوية في الطول. الأمر الثاني الذي سنلاحظه بشأن صورة النمط الكروموسومي هو أن الأزواج المتماثلة ترتب حسب حجمها من الأكبر إلى الأصغر.

والأنماط الكروموسومية مفيدة لبعض الأسباب. فقد طورت في الأصل على يد علماء النبات واختصاصيي التصنيف بوصفها طريقة لتحديد أوجه الشبه والاختلاف بين كروموسومات الأنواع المختلفة. في البشر، تتيح الكروموسومات المخططة والمرتبة بهذه الطريقة للعلماء واختصاصيي الرعاية الصحية التحقق من عدم وجود اضطرابات أو تشوهات. لدينا هنا شكل يوضح النمط الكروموسومي لخلية بشرية سليمة. تحتوي كل خلية في جسم الإنسان على 23 زوجًا من الكروموسومات، أو 46 كروموسومًا فرديًّا.

هذه الكروموسومات مرتبة ومرقمة في أزواج تنازليًّا حسب الحجم، فيما عدا الكرموسومين الأخيرين. ويسمى هذان الكروموسومان بالكروموسومين الجنسيين، لأنهما يؤثران على جنس الكائن الحي. في البشر، إذا تطابق هذا الزوج من الكروموسومات، فإننا نسميه ‪XX‬‏، ومن المرجح أن يكون الفرد أنثى. وإذا لم يتطابق هذا الزوج من الكروموسومات، فإننا نسميه ‪XY‬‏، ومن المرجح أن يكون الفرد ذكرًا. تعد الكروموسومات الجنسية استثناء لقاعدة الترتيب حسب الحجم. إذا رتبنا هذه الكروموسومات حسب حجمها، فسيصبح الكروموسوم ‪X‬‏ فعليًّا هو الثامن في الترتيب. ولكن بحكم العادة، توضع الكروموسومات الجنسية في آخر الترتيب دائمًا.

ذكرنا من قبل أن أحد الكروموسومين في كل زوج متماثل يأتي من أحد الوالدين، وأن الكروموسوم الثاني في كل زوج يأتي من الوالد الآخر. تمتزج المعلومات الوراثية الموجودة بهذه الكروموسومات وتعمل معًا لتمنح الشخص سماته المتفردة. ولكي يتكاثر هذا الشخص، يجب أن ينقل نصف مادته الوراثية، أي كروموسومًا واحدًا من كل زوج، إلى نسله. ويتحقق ذلك من خلال إنتاج خلايا جنسية، تسمى أيضًا أمشاجًا أو جاميتات. بما أن هذا الشخص لديه كروموسوم ‪X‬‏ وكروموسوم ‪Y‬‏ في الزوج الثالث والعشرين من كروموسوماته، فإنه ذكر، وسيكون الجاميت الذي ينتجه هو حيوانًا منويًّا. ويسمى الجاميت الأنثوي خلية بيضية أو بويضة. تحتوي كل من هاتين الخليتين على نصف المادة الوراثية لخلية الجسم العادية.

أثناء التكاثر، يندمج الجاميتان ويكونان الزيجوت، الذي يتطور في النهاية إلى نسل. وبما أن كلًّا من الأم والأب يسهم بنصف مادته الوراثية، فإن الزيجوت يحتوي على 46 كروموسومًا، أو 23 زوجًا، وهو ما علمنا بالفعل أنه العدد الصحيح لكروموسومات خلايا جسم الإنسان الطبيعية. تسمى خلية جسم الإنسان العادية بالخلية الجسمية «‪somatic cell‬‏». المقطع «‪soma‬‏» من الكلمة يعني الجسم. وتحتوي الخلايا الجسمية على 46 كروموسومًا، أو 23 زوجًا. ويسمى الزوج الثالث والعشرون من الكروموسومات بالكروموسومين الجنسيين. وتسمى جميع الكروموسومات الأخرى في الخلية الجسمية بالكروموسومات الجسمية. يشار إلى الخلايا الجسمية بأنها ثنائية الصيغة الصبغية نظرًا لوجود مجموعتين من الكروموسومات. فكلمة «ثنائي» تشير إلى وجود مجموعتين.

في المقابل، تحتوي الجاميتات على نصف عدد الكروموسومات في الخلية الجسمية. إذن، يحتوي الجاميت على 23 كروموسومًا، وهذه الكروموسومات ليست في صورة أزواج متماثلة. تعد الجاميتات أحادية الصيغة الصبغية، لأنها تحتوي على نصف العدد الطبيعي من الكروموسومات. هذا النمط من الخلايا الجسمية الثنائية الصيغة الصبغية، والجاميتات الأحادية الصيغة الصبغية، يوجد في العديد من الكائنات المتكاثرة، بما في ذلك معظم الحيوانات والعديد من النباتات. لكن، من المحتمل أن تحمل هذه الكائنات عددًا من الكروموسومات يختلف عن العدد الذي يمتلكه البشر. لنتناول مثالًا.

تحتوي الماشية على 60 كروموسومًا، أو 30 زوجًا من الكروموسومات، في كل خلية جسمية. وهذا يعني أن 60 هو عدد كروموسومات الخلايا الثنائية الصيغة الصبغية لدى الماشية. وإذا كان 60 هو عدد كروموسومات الخلية الثنائية الصيغة الصبغية، فماذا سيكون في رأيك عدد الكروموسومات في الخلايا الأحادية الصيغة الصبغية؟ بالتأكيد، سيكون عدد الكروموسومات بالخلية الأحادية الصيغة الصبغية هو 30، لأنه نصف العدد في الخلية الثنائية. تحتوي جاميتات الماشية أيضًا على عدد الكروموسومات في الخلية الأحادية الصيغة الصبغية. لذا، يمكننا أن نتوقع أن يكون في كل من الحيوان المنوي والبويضة لدى الماشية 30 كروموسومًا. لعلك تتذكر أن الجاميتات تحمل نصف العدد الطبيعي من الكروموسومات، وبذلك عندما تمتزج، يحصل النسل على العدد الطبيعي، أو الثنائي، للكروموسومات.

لنتناول مثالًا آخر. تصور أن لدينا نمطًا كروموسوميًّا لخلية جلدية لقطة. باستخدام هذه المعطيات فقط، هل يمكنك ملء جميع الفراغات؟ يمكنك إيقاف الفيديو مؤقتًا هنا وتجربة ذلك بنفسك. حسنًا، هذا النمط الكروموسومي لخلية جلدية، ونحن نعرف أنها نوع من الخلايا الجسمية. تذكر أن الخلية الجلدية خلية جسمية، ويمكننا عد 19 زوجًا من الكروموسومات، أو 38 كروموسومًا منفردًا. هذه الكروموسومات الـ 38 مرتبة في أزواج، وهو ما يذكرنا بأن 38 هو عدد الكروموسومات في الخلايا الثنائية الصيغة الصبغية. نصف ذلك هو عدد الكروموسومات في الخلايا الأحادية الصيغة الصبغية أو 19. وبما أن الجاميتات هي خلايا أحادية الصيغة الصبغية، فسيحتوي كل منها على 19 كروموسومًا.

تأتي الكروموسومات الجنسية دائمًا في نهاية النمط الكروموسومي، ويمكن تمييزها لأنها لا ينطبق عليها الترتيب من حيث الحجم. نعرف أيضًا أن جميع الكروموسومات غير الجنسية هي كروموسومات جسمية. إذن، لدى القطة 36 كروموسومًا. وأخيرًا، بما أن الكروموسومات الجنسية تبدو في صورة زوج متماثل، فإننا نعلم أننا سنطلق عليها ‪XX‬‏. وبما أنهما متطابقان، فإن هذه القطة على الأرجح أنثى. يمكننا تعلم الكثير من خلال النظر إلى النمط الكروموسومي لأي كائن.

بعد أن تعرفنا على الأنماط الكروموسومية، وماذا تكون، وكيفية تكوينها، وكيفية قراءتها، دعونا نتوقف لحظة لمراجعة ما تعلمناه. في هذا الفيديو، تعرفنا على الأنماط الكروموسومية، وهي صور لجميع الكروموسومات الموجودة في الخلية مرتبة من الأكبر إلى الأصغر في أزواج متماثلة. وتعلمنا أن الخلايا الجسمية، أو خلايا الجسم العادية، تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات، في حين تحتوي الجاميتات، أو الخلايا الجنسية، على مجموعة واحدة من الكروموسومات. وتعلمنا الفرق بين الكروموسومات الجسمية والكروموسومات الجنسية.