-IIIعوامل التغير الوراثي. • في الطبيعة ،ال تخضع الساكنات للظروف المثالية للساكنة النظرية ،حيث تتدخل مجموعة من العوامل ،تؤدي إلى تغير البنية الوراثية للساكنة مع مرور األجيال .من بين هذه العوامل ،نجد الطفرات ،التي تلعب دورا هاما في التنوع الوراثي للساكنة. - 1الطفرات : الشكل : 1أمثلة لبعض الطفرات. ❖ في بعض الحاالت تتخذ القطعة الصدرية T3مظھر القطعة T2فتعطي ذبابة خل بأربعة اجنحة عوض جناحين. ❖ يصاب الجلد عند اإلنسان بأورام بفعل تأثيرات األشعة البنفسجية للشمس على مورثات خاليا البشرة ،وال تنقل هذه لطفرات إلى الخلف :إنھا طفرات جسدية. ❖ يرجع غياب اللون الفرو عند النمر األبيض إلى طفرة وراثية تسمى« Leucisme ». -1إعتمادا ً على ھاته األمثلة بين أن الطفرات ھي مصدر للتغير الوراثي. يتبين من هذه األمثلة أن الطفرات هي مصدر للتغير الوراثي ،فھي تمكن من ظھور حليالت جديدة تسمى بالحليالت الطافرة ،و تكون مسؤولة عن ظھور مظاهر خارجية جديدة داخل الساكنة. الشكل : 2يعطي الجدول التالي نسبة الطفرات المقاسة بالنسبة لمورثة معينة عند بعض الكائنات الحية. -2ماذا تستنتج فيما يخص نسبة حدوث الطفرات. بما ان نسبة الطفرات ضعيفة جدا فان تغير تردد الحليالت داخل الساكنة بواسطة الطفرات يكون ضعيفا ،لكن مع تعدد االجيال تصبح مھمة مما يؤدي الى تغير المحتوى الجيني للساكنة. الشكل : 3يعطي الرسم التالي نموذج تفسيري لتأثير الطفرات على المحتوى الجيني للساكنة. ) 3أحسب تردد الحليلين Aو aعند ھذه العينة قبل و بعد حدوث الطفرات. f(A) = p = 10/20 = 0.5 f(a) = q = 1-p = 0.5 f(A) = p = 9/20 = 0.45 f(a) = q = 1-p = 0.55 ) 4استنتج تأثير الطفرات على المحتوى الجيني للساكنة. الطفرات هي الظاهرة األساسية التي تظھر من خاللھا حليالت جديدة ،فيحدث بالتالي إغناء المحتوى الجيني للساكنة و بذلك ،تُعد الطفرات مصدرا للتغير الوراثي داخل الساكنة الطبيعية بظھور حليالت جديدة في الساكنة ،يعني ظھور أنماط وراثية جديدة ،الشيء الذي يتيح ظھور مظاهر خارجية جديدة لدى أفراد الساكنة ،كما أن تردد هذه الحليالت و األنماط الوراثية و المظاهر الخارجية يتغير مع مرور الزمن. • الطفرة هي تغير وراثي فجائي ( تلقائي ) يصيب المادة الوراثية على مستوى المتتالية النيكليوتيدية لجزيئة ,ADNتغير البرنامج الوراثي وبالتالي تغير البروتينات ثم تعدد األكشكا الااريية ألفراد الساننة. • يمكن أن تصيب الطفرات ماتلف خاليا الجسم ،لكنها حينما تصيب الااليا المنسلية (الااليا األم لألمشاج ) ،تنتقل الطفرة إلى الالف ،فنتكلم عن طفرة وراثية ( génétique .(Mutation • تتميز الطفرات بالتلقائية و الندرة و التنوع ،فنميز الطفرات الموضعية والطفرات الصبغية. الشكل : 4يعطي الجدول التالي مختلف أصناف الطفرات الموضعية حسب موقع تأثيرھا. ) 5استخرج من الجدول أعاله ،تعريفا للطفرات الموضعية ،ثم حدد أصنافھا حسب تأثيرھا على البروتين الناتج. )5 الطفرات الموضعية :هي نل تغير ،ضياع أو إضافة نيكليوتيد ،على مستوى المتتالية النيكليوتيديةالمسؤولة عن إنتاج بروتين معين ،مما يؤدي إلى تغير قراءة المتتالية الوراثية خال تريمتها إلى أحماض أمينية ،الشيء الذي يعطي صفات يديدة. حسب تأثير هذا التغير على متتالية االحماض األمينية ،يمكن تصنيف الطفرات إلى :طفرة صامتة ،طفرة ذات معنى خاطئ ،طفرة بدون معنى ،ضياع نيكليوتيد ،إضافة نيكليوتيد.... الشكل : 5تبين الرسوم التفسيرية التالية مختلف أصناف الطفرات الصبغية. ) 6استخرج من معطيات ھذه الوثيقة تعريفا للطفرات الصبغية ،وأنواعھا. )6 الطفرات الصبغية :الطفرات الصبغية ھي تغيرات وراثية في بنية أو عدد الصبغيات ،ويمكن أن تصيب قطعة من مورثة أو مورثة بكاملھا أوعدة مورثات .ونميز األنواع التالية: ❖ تغير عدد الصبغيات :إضافة صبغي ،Aneuploïdieمضاعفة عدد الصبغيات ،Polyploïdieضياع صبغي Mono-ploïdie. ❖ تغير بنية الصبغي : −ضياع قطعة من الصبغي ،عموما يكون لھا تأثير مميت ( ضياع مورثات ). −مضاعفة قطعة من الصبغي ،الشيء الذي يزيد عدد نسخ مورثة معينة . −انقالب قطعة من الصبغي ،يؤدي إلى تغير في ترتيب المورثات . −تبادل قطع من الصبغي بين صبغيين غير متماثلين. • تعتبر الطفرات الظاهرة االساسية التي تنتج عنھا حليالت جديدة ،وبذلك ترفع من التغير الوراثي داخل الساكنات الطبيعة ،وهي نادرا ما تكون مفيدة. • تحدث الطفرات بنسبة ضعيفة جدا ،و عليه ،يكون تغير حليالت الساكنة بفعلھا ضعيفا خالل الفترة التي تضم أجياال محدودة ،غير أنھا تصبح مھمة مع تعدد األجيال. • تساهم الطفرات ،باختالف أنواعھا و أصنافھا ،و على الرغم من ندرتھا ،في ظھور حليالت جديدة ،الشيء الذي يجعلھا من بين العوامل التي تغير البنية الوراثية للساكنة. - 2االنتقاء الطبيعي: مقدمة • تعد خاصيات الساكنة المثالية المقترحة من طرف HWبعيدة عن واقع الساكنة الطبيعية، فليس لجميع أفراد هذه الساكنة القدرة نفسھا على إعطاء خلف قادر على العيش .من العوامل المھمة التي تساهم في تغير الساكنة ،نجد ظاهرة االنتقاء الطبيعي ،حيث أنه ليس لجميع أفراد ساكنة معينة ،نفس المؤھالت للبقاء على قيد الحياة ،و كذلك ليس لھا نفس القدرة على التوالد )التزاوجات التفاضلية( و إعطاء خلف قادر بدوره على العيش. أ -بعض مظاھر االنتقاء الطبيعي . تساؤل :هل لجميع أفراد الساكنة الطبيعية نفس الحظوظ على التوالد والقدرة على إعطاء خلف قدر على العيش ؟ • تعد خاصيات الساننة المثالية المقترحة من طرف Weinberg–Hardyبعيدة عن واقع الساننة الطبيعية ،فليس لجميع أفراد هذه الساننة القدرة نفسها على إعطاء خلف قادرعلى العيش. ❖ مثا : 1داخل حميلة بيئية تقوم الحيوانات المفترسة بافتراس حيوانات وبالتالي ليس لماتلف الكائنات المؤهالت نفسها للبقاء على قيد الحياة) .القدرة التفاضلية على العيش) ❖ مثا : 2اختيار الشريك الجنسي يرتبط بااصيات مرتبطة بالنمط الوراثي للفرد )االختيار لجميع أفراد الساننة الطبيعية ،نفس القدرة على التزوج و إعطاء خلف قادر على العيش. وبالتالي ليس لألزواج(. التفاضلي -1استخرج من الوثيقة أهم العوامل المتدخلة في االنتقاء الطبيعي ؟ • يتبين من المعطيات السابقة أن قدرة األفراد على العيش )القدرة التفاضلية على العيش( و القدرة على التوالد )االختيار التفاضلي لألزواج( بشكل أفضل هو الذي يساهم في انتقا المحتوى الجيني بشكل تفاضلي لألييا الموالية ،الشيء الذي سيترتب عنه تغيير في البنية الوراثية للساننة .يسمى تغير تردد الحليالت عبر األييا باالنتقاء الطبيعي. ب -دراسة مثال لالنتقاء لطبيعي :الميالنيزم الصناعي -2اعتمادا على معطيات الوثيقة ، 1أربط العالقة بين توزيع نسب الفراشات وظروف الوسط. ) 2نالحظ في منطقة دورسي غير الملوثة يكون تردد الفراشات الفاتحة أكبر من تردد الفراشات الداكنة .بينما في منطقة برمنغاهم الصناعية يكون تردد الفراشات الداكنة أكبر من تردد الفراشات الفاتحة. تم وضع عدد متساو من فراشات السندر ذات الشكلين الفاتح والميالني على جذوع فاتحة وتم القيام بنفس العملية على جذوع داكنة ،وذلك في منطقتين مشجرتين مختلفتين :منطقة دورسي ) ) Dorsetالمميزة بجذوع فاتحة ومنطقة برمنغھام ) ) Birminghamالمميزة بجذوع داكنة. بواسطة المنظار تم تتبع عدد الفراشات المصطادة من طرف طيور أبي الحناء يبين جدول الوثيقة 2النتائج المحصلة. -3حلل النتائج المحصل عليھا. ) 3في منطقة دورسي الريفية ،نسبة الفراشات الداكنة اللون المصطاد ة أكبر من نسبة الفراشات الفاتحة اللون الملتقطة .أما في المنطقة الصناعية ،فنسبة الفراشات الفاتحة اللون المصطادة أكبر من نسبة الفراشات الداكنة اللون. -4مستعينا يالوثيقة 3 ،فسر النتائج المحصل عليھا. ) 4يفسر اختالف نسبة أو تردد المظاهر الخارجية بين المنطقتين بتأثير الطيور المفترسة: ❖ في المنطقة الصناعية :أصبحت جذوع األشجار داكنة ،مما يجعل من السھل رؤية الفراشات الفاتحة اللون من طرف الطيور المفترسة، فتتعرض اللفتراس بنسبة كبيرة .أما الفراشات الداكنة ،فلھا قدرة أكبر على التمويه ،و بالتالي قدرة أكبر على العيش في المناطق الصناعية. ❖ في المنطقة الريفية :غير الصناعية بقيت جذوع األشجار فاتحة ،فيكون من السھل على الطيور المفترسة رؤية الفراشات الداكنة ،وهذا ما يعرض هذه الفئة لالفتراس بنسبة أكبر .عكس الفراشات الفاتحة الي لھا قدرة أكبر على العيش في هذه المناطق. خالصة : يعود إذن اختالف توزيع صنفي الفراشتين في المنطقتين ،الصناعية و الريفية ،إلى اختالف مؤهالت البقاء عند هذه الفراشات ،وهو عامل من عوامل االنتقاء الطبيعي .حيث أن أفرادا بمظهر وراثي معين يكون لديهم احتمال أكبر على البقاء وبالتالي نقل مورثاتهم بشكل تفاضلي لألجيال الموالية . ) 5حلل معطيات هذه الوثيقة. ) 5لدينا : لون فراشة أرفية السندر ،مورثة ممثلة بحليلين ،الحليل : C+و هو حليل سائد ،مسؤول عن اللون الداكن للفراشات ،و الحليل c :و هو حليل متنحي ،مسؤول عن اللون الفاتح للفراشات .إذن تتوفر الفراشات الداكنة اللون على نمطين وراثيين و هما C+cو ،C+C+أما الفراشات الفاتحة اللون ،فتتوفر على النمط الوراثي cc. إدا : في ساكنة المنطقة الصناعية ،إنخفض تدريجيا تردد الحليل المتنحي cالمسؤول عن المظهر الفاتح الى أن انعدم في سنة . 1948بالمقابل يزداد تردد الحليل Cالسائد تدريجيا الذي يتحكم في المظهر الداكن ،نظرا لقدرة حامليه )الفراشات الداكنة ( على العيش و التوالد و نقل هذا الحليل إلى +الخلف إلى أن بلغ تردده القيمة ( ،p=1( . نستنتج إذن أن : االنتقاء الطبيعي أدى لتثبيت الحليل Cداخل الساكنة و إقصاء cمنها. ) 6بين من خالل استغالل معطيات هذا التمرين أن االنتقاء الطبيع يؤثر على تردد الحليالت من خالل تأثيره على المظاهر الخارجية . -6إذن ،تساهم ظاهرة االنتقاء الطبيعي في تغير تردد الحليالت في الساكنة مع توالي األجيال ،حيث تؤدي إلى انتشار و شيوع بعض الحليالت التي تعطي أللفراد الحاملين لها انتقاءا تفاضليا ،بينما تنقص حليالت أخرى و تختفي ،مما ينتج عنه تغير في البنية الوراثية للساكنة. ج -أنواع االنتقاء الطبيعي يمكن أن يتحقق االنتقاء الطبيعي وفق 3أنماط مختلفة ،ترتبط بتغيرات بيئية ،و أخرى بيولوجية ،تُحفز بقاء و عيش األفراد : االنتقاء االتجاهي :يؤدي إلى حذف المظاهر الخارجية الموجودة في أحد الطرفين. االنتقاء التباعدي :يؤدي إلى االحتفاظ بالمظاهر الخارجية الموجودة في الطرفين. االنتقاء المثبت :يؤدي إلى حذف المظاهر الخارجية الموجودة في الطرفين. تعريف اإلنتقاء الطبيعي : االنتقاء الطبيعي الية تطبق على الساكنة ال على الفرد .ويتم عندما يكون لدى أفراد بمظهر خارجي معين احتمال أكبر في العيش أو/و التوالد بالمقارنة مع مظهر خارجي اخر ,مما يؤدي الى انتقال مورثاتهم بشكل تفاضلي لألجيال الموالية الشيء الدي سيترتب عنه تغيير البنية الوراثية للساكنة. - 3االنحراف الجيني ).(la dérive génétique يعتبر االنحراف الجيني مظھرا آخر من مظاهر تغير الساكنة ،حيث أن عدد أفراد الساكنات الحقيقية ليس دائما المتناهي ،مما يجعل تردد الحليالت يتقلب ( يتغير( بشكل عشوائي ،خاصة في الساكنات قليلة األفراد .ينجم عن هذا التقلب العشوائي ،تثبيت حليالت ،و حذف حليالت أخرى. أ -االنحراف الجيني ذو المفعول المؤسس الوثيقة : 8تمثل الوثيقة جانبه ظاهرة االنحراف الجيني و تأثيريھا على البنية الوراثية للساكنات. 0 0.5 1 0.2 0.8 1 0 ) 1أحسب تردد المظاهر الخارجية لجميع الساكنات. ) 2أين تتجلى ظاهرة االنحراف الجيني وكيف تتم ؟ ) 3حدد تأثير هذه الظاهرة على البنية الوراثية للساكنة. 0.8 0.2 0,5 (1أنظر الوثيقة : 8تردد المظاهر الخارجية لجميع الساكنات. (2تعرضت الساكنة األصلية لھجرة عينة صغيرة من الساكنة ِ)تعيان عرضي بالصدفة (aléatoire Echantillonnage حيث تضمنت العينة المعزولة فردين فقط يحمالن المظھر المتوحش مما ساهم في تغير البنية الوراثية للساكنة الناتجة عن تزاوج أفراد هذه العينة مقارنة مع الساكنة األصلية ،فحدث إقصاء المظھر المتوحش في الجيل الثاني مع تثبيت المظھر المتنحي.أدى تعيان عرضي ثان إلى إقصاء المظھر النادر و االحتفاظ فقط بالمظھر المتوحش .يسمى هذا النوع من االنحراف الجيني ،باالنحراف الجيني ذو المفعول المؤسس ،حيث أن عينة صغيرة من األفراد تتعرض لتعيان عرضي) عن طريق هجرة هؤالء األفراد مثال ( ،ثم تقوم بتأسيس ساكنة جديدة تنبثق من هذه العينة فقط. (3نجم عن ظاهرة االنحراف الجيني داخل الساكنات الصغيرة ،تثبيت حليالت ،وحذف حليالت أخرى .وبالتالي تغير البنية الوراثية للساكنة. يعطي الرسم البياني جانبه محاكاة باستخدام نظام المعلوميات ،لتطور تردد الحليل aعند ثالث ساكنات صغيرة الحجم عبر توالي عدة أجيال. ) 4سم الظاهرة التي تكشف عنھا الوثيقة. ) 5صف تطور تردد الحليل aعند الساكنات الثالث. ) 6ما تأثير هذه الظاهرة على البنية الوراثية للساكنة. ) 7هل تخضع هذه الظاهرة لعامل الوسط ؟علل جوابك (4الظاهرة التي تكشف عنھا الوثيقة هي ظاهرة االنحراف الجيني نظرا للتقلبات العشوائية في تردد الحليالت. (5يتغير تردد الحليل aللساكنات الثالث بشكل عشوائي بين 0و 1اللتان تمثالن القيمتين الحدين للتردد عبر األجيال حيث تم تثبيته في المحتوى الجيني للساكنة (1التردد = ) 1بينما تم إقصاؤه من المحتوى الجيني للساكنة ( 3التردد = ) 0و يبقى متذبذبا حول القيمة المتوسطة عند الساكنة 2دون أن يقصى أو يثبت. (6تغير البنية الوراثية للساكن و ذلك بتثبيت حليالت وحذف حليالت أخرى من المحتوى الجيني. (7ارتفاع و انخفاض تردد الحليل aداخل هاته الساكنات كان عشوائيا و بالصدفة دون تدخل أي عامل بيئي ،نتكلم في هذه الحالة عن االنحراف الجيني. إستنتاج: • المفعول المؤسس هو أحد أسباب االنحراف الجيني ،حيث يعد مظھرا ً للسحب اإلعتباطي) العشوائي( للمورثاث لتشكيل ساكنة جديدة عند اعمار أو إستيطان منطقة جديدة من طرف عدد محدود لالفراد إنطالقا ً من ساكنة أصلية ،فالساكنة الجديدة هي بمثابة عينة صغيرة شكلت بالصدفة إنطالقا ً من الساكنة األصلية . ب -االنحراف الجيني ذو مفعول التضيق (عنق الزجاجة) • ليس كل انحراف جيني يُعتبر ذو مفعول مؤسس ،حيث نجد في بعض األحيان ساكنات بعدد كبير تعيش في وسط معين ،لكن محتواها الجيني قد يتعرض للتغيير بفعل انخفاض كبير و مفاجىء في عدد أفرادها (بفعل كارثة طبيعية مثال) ،الشيء الذي يؤدي إلى فقدان عدد كبير من الحليالت المختلفة لنفس المورثة ،نتحدث هنا عن مفعول التضيق أو مفعول عنق الزجاجة .بعد التزاوج ،يحتفظ الخلف بنفس حليالت السلف ،الشيء الذي يجعل المحتوى الجيني للساكنة ضعيفا ،مع تغير البنية الوراثية مقارنة مع تلك للساكنة األصلية. خالصة يشير االنحراف الجيني إلى التقلبات العشوائية لترددات الحليالت داخل ساكنة من جيل آلخر مما يؤدى إلى انخفاض تعدد األشكال الجينية )التغير الوراثي ( داخل الساكنة. يحدث االنحراف الجيني داخل الساكنات الصغيرة .وينجم عن هذه الظاهرة ،تثبيت حليالت ،وحذف حليالت أخرى .وبالتالي تغير البنية الوراثية للساكنة. ال يخضع االنحراف الجيني لتأثير الوسط ،و ال لالنتقاء الطبيعي ،بل يعود للصدفة. اإلنحراف الجيني نوعان :ذو المفعول المؤسس ،حيث أن عينة صغيرة تشكل ساكنة جديدة، واإلنحراف الجيني حسب مفعول التضيق ،حيث يتم فقدان عدد كبير من أفراد الساكنة بفعل كارثة طبيعية مثال. تمرين: قام Steinbergبدراسة ترتبط بتردد الفصائل الدموية عند ساكنة ،Les Huttéritesيتعلق األمر بتجمع عقائدي هاجر من سويسرا إلى روسيا ومن تم إلى أمريكا الشمالية حيث كون سلسلة من المستعمرات في Docotaو Montanaوفي أجزاء قريبة من كندا. يعطي الجدول جانبه النتائج المحصل عليھا. ) 1قارن بين معطيات الجدول .ماذا تستنتج؟ ) 2كيف تفسر أصل البنية الوراثية لساكنة .Les Huttérites (1هناك اختالف واضح في نسبة الفصيلتين الدمويتين Aو Oبين أغلب الساكنات األوربية واألمريكية وبين أفراد التجمع العقائدي )ساكنة (Les Huttéritesحيث نجد عند هذا األخير تردد الفصيلة الدموية Oمنخفض ،وتردد الفصيلة الدموية Aمرتفع عكس الساكنتين األولتين. نستنتج إذن أن البنية الوراثية لساكنة Les Huttéritesتختلف عن البنية الوراثية للساكنة األصل التي انبثقت منھا و كذلك للساكنة األمريكية المستقبلة نتيجة عدم اندماجھا و عزلتھا نظرا لخاصياتھا العقائدية).ليس لھا نفس المحتوى الجيني(. (2تأسست ساكنة Les Huttéritesعن عينات صغيرة انطلقت من ساكنة أصلية بسويسرا .ونتيجة لھذا التعيان العرضي تضمنت هذه المجموعة محتوى جيني يختلف عن المحتوى الجيني للساكنة األصل فتعرضت بعد ذلك لتقلبات في تردد حليالت الفصائل الدموية نظرا لصغر حجمھا ،مما أدى إلى ارتفاع تردد الحليل Aو انخفاض . Oتسمى هذه الظاهرة الناتجة عن التعيان بالصدفة و انشطار الساكنة لتأسيس ساكنات جديدة بالمفعول المؤسس.