Full transcript
0:00انظروا،
0:01إنّه صديقنا غريغر مينديل الناسك الخارق
0:04الذي اكتشف مبادىء علم الوراثة الأساسية.
0:06آمل أنّكم تتذكرون كل هذا.
0:08يساهم كلا الوالدين نسخة من كل جين لديهما
0:10ويدعى أليل إلى ذريتهما.
0:12وبعض تلك الألائل سائدة أو تظهر دائمًا،
0:15بينما الأخرى ساكنة وتظهر فقط
0:17عندما لا يجتمع مع جين سائد.
0:19وإليكم صديقنا القديم تشاكي دي إنّه يسمح لي بمناداته بذلك.
0:22كل المعلومات التي اكتشفها مينديل كانت ستكون مثيرة للاهتمام بالنسبة إليه
0:25لأنّ داروين قضى طوال حياته يدافع عن أفكاره
0:28عن الاختيار الطبيعي
0:30كالقوة الأساسية للنشوء.
0:32لكن لم يكن يعرف داروين كيف تورث الصفات إلى الذرية،
0:35رغم أنّ هذين الرجلين كانا يعيشان ويعملان في الوقت ذاته.
0:38ومات مينديل وداروين من دون أن يعرفا
0:42كيف أفكارهما تكملان بعضهما.
0:43لذا، سنعرفهما اليوم إلى بعضهما وإلى أفكارهما
0:46من خلال علم الوراثيات السكانية
0:49الذي يظهر كيف يؤثر علم الوراثة والنشوء على بعضهما.
0:52ولديّ خبر جيّد!
0:54يتضمن ذلك الكثير من الرياضيات
1:05علم الوراثيات السكانية مبدئيًا ليس فكرة معقدة.
1:08إنّه دراسة كيف السكان لجنس يتغيرون جينيًا مع مرور الوقت،
1:12مما يؤدي إلى تطور الأجناس.
1:14لذا، دعونا نبدأ بتعريف مَن هم السكان.
1:16إنّهم ببساطة مجموعة من أفراد جنس يمكنهم خلط الأجناس.
1:19ولأنّ لدينا معدات حديثة لفحص الجينات،
1:23وبسبب على عكس داروين نعرف الكثير عن الوراثة،
1:26يمكننا الآن دراسة التغير الجيني للسكان
1:28خلال جيلين فقط.
1:30وهذا مثير جدًا وممتع
1:34لأنّه إشباع علمي فوري.
1:35يمكنني الآن رؤية التطور يحدث خلال فترة حياتي،
1:40لذا، سأشطب هذا من قائمة أمنياتي.
1:41جزء من علم الوراثة السكانية أو بوب جين
1:45أعرف أنّ لدينا اختصارات رائعة لكل شيء الآن تتعلق بدراسة عناصر
1:48تسبب التغير فيما يسمى تواتر الأليل.
1:51مدى تواتر أليل معين بين السكان،
1:53وتلك التغيرات هي أساس
1:56كيف وسبب حدوث التطور.
1:58وهناك عدة عناصر تغير تواتر الأليل
2:01في مجموعة ما.
2:01ومثل أفلام Fast and Furious فهناك خمسة منها.
2:05وعلى عكس أفلام Fast and Furious
2:07إنّها مهمة جدًا وهي السبب الأساسي
2:10لوجود الحياة المعقدة على الأرض.
2:12هذا الضغط الاختياري الرئيسي هو الاختيار الطبيعي بحد ذاته،
2:15فكرة داروين الجميل الذي قضى معظم مسيرته العملية
2:18يدافع عنها ضد الكارهين.
2:19ونحن نعرف هذا، الاختيار الطبيعي يصنع الألائل
2:21التي تصنع الحيوانات الأقوى والأكثر فحولة
2:24والأقل احتمالًا للموت بين السكان.
2:27معظم الضغط الاختياري بيئي مثل توفر الطعام،
2:30أو المفترسين أو الطفيليات. لكن حسب المستوى السكاني
2:33وهو واحد من أهم قوى التطور هو الاختيار الجنسي،
2:37ويعطيه علم الوراثة السكانية اهتمام خاص،
2:40على الأخص، فيما يتعلق بما يسمى بالتزاوج غير العشوائي.
2:43وهو أسلوب حياة أشجع كل طلابي عليه.
2:47لا تتزاوجون بشكل عشوائي.
2:49الاختيار الجنسي هو فكرة أنّ أفراد معينين
2:51سيكونون شركاء أكثر جاذبية من الآخرين، بسبب صفات محددة.
2:54وهذا يعني أنّه سيتم اختيارهم لممارسة المزيد من الجنس
2:57وبذلك يكون لديهم ذرية أكثر.
2:58يتمحور علم الوراثة السكانية على أشياء أنّ الاختيار الجنسي يعني
3:01أنّ التزاوج ليس عشوائيًا. هناك صفات معينة مفضلة،
3:04رغم أنّها قد لا تعني أنّ الحيوانات أكثر ملائمة للبقاء.
3:08لذا، الاختيار الجنسي يغير التركيب الوراثي للسكان،
3:11لأنّ ألائل أنجح الشركاء
3:14ستظهر أكثر في تجميعة الجينات.
3:18سيتزاوج الشركاء.
3:18وعنصر آخر مهم هنا وشيء آخر تمنى داروين أنّه قد فهمه
3:21هو التحول.
3:24أحيانًا عندما البويضات والحيوانات المنوية يتشكلون داخل انقسام انتصافي
3:27يحدث خطأ في عملية نسخ الحمض النووي.
3:29أخطاء سيئة في الحمض النووي قد ينتج عنها موت أو تشوه الذرية،
3:33لكن ليس كل التحولات ضارة.
3:36أحيانًا تلك الأخطاء قد تخلق ألائل جديدة
3:38قد تفيد الفرد بجعله أبرع في إيجاد الطعام،
3:41أو تجنب المفترسين أو إيجاد شريك.
3:43هذه الأخطاء الجيّدة والألائل التي تصنعها،
3:46تُنقل إلى الجيل التالي وإلى السكان.
3:49رابعًا، لدينا الانحراف الوراثي، وهو عندما يتغير تواتر أليل
3:51بسبب الصدفة العشوائية.
3:54صدفة تكون أكبر إذا كان عدد السكان أقل،
3:57وتحدث بسرعة أكبر
4:00إذا أصيب السكان بإعصار أو ما شابه.
4:02لا يجعل الانحراف الوراثي الأفراد أكثر ملائمة،
4:05لكن مختلفين فحسب.
4:06أخيرًا، فيما يتعلق لتغير الألائل
4:09يجب أن نحترم تدفق الجين.
4:10وهو عندما أفراد جدد ذوي جينات مختلفة
4:12يجدون طريقهم إلى سكان وينشرون ألائلهم في كل مكان.
4:16الهجرة مثال جيّد على هذا،
4:19ومثل الانحراف الوراثي يمكن رؤية تأثيراته بشكل أفضل
4:22في عدد سكان قليل.
4:23مجددًا، عناصرنا،
4:24الاختيار الطبيعي، الألائل لكائنات حية أفضل
4:27تصبح متكررة أكثر.
4:29الاختيار الجنسي، ألائل الكائنات الحية الأكثر جاذبية
4:32تصبح أكثر تكررًا.
4:33التحول، ظهور ألائل جديدة بسبب أخطاء في الحمض النووي.
4:37الانحراف الوراثي، تغيرات في تواتر الأليل بسبب الصدف العشوائية.
4:40تدفق الجين، تغيرات في تواتر الأليل بسبب مزجها
4:44مع سكان جدد ذوي جينات مختلفة.
4:45بما أنّكم تعرفون الآن كل ذلك، وكي نستطيع أن نفسر
4:49كيف تلك العمليات تؤثر في السكان،
4:52سننساها تمامًا.
4:53هذا ما يسمى بمبدىء هاردي وينبيرغ.
4:57غودفري هاردي وويليم وينبيرغ،
4:59كانا عالمين عام 1908 وكلاهما منفردان وفي الوقت ذاته،
5:03قد ابتكرا المعادلة ذاتها التي تصف،
5:07كيف ضمن الظروف الملائمة تعمل جينات مينديل
5:10على مقياس السكان بأكملهم.
5:12لكن تلك الظروف الملائمة تفترض أنّ أيًا من العناصر
5:15التي قد ذكرتها تنفع.
5:16معادلة هاردي ووينبيرغ ترينا التواتر
5:19التي تتوقع أن تجد ألائل مختلفة
5:22داخل سكان افتراضيين لا يتطورون.
5:25وتدعى تلك الحالة الافتراضية
5:27توازن هاردي وينبيرغ،
5:29وحسبها فإنّ تواتر الألائل في عدد السكان يبقى ثابت
5:32من جيل إلى آخر.
5:33وللحرص على تطبيق هذا، لا يسمح لأشياء غريبة
5:37أن تحدث.
5:38للعلم، يتطلب توازن هاري وينبيرغ،
5:41عدم وجود اختيار طبيعي
5:42مما يعني أنّ لا ألائل مفيدة أكثر من البقية،
5:46لذا، لن يتم اختيار الألائل الأفضل داخل السكان.
5:48عدم الاختيار الجنسي،
5:50مما يعني أنّ التزاوج بين السكان
5:51يجب أن يكون عشوائيًا تمامًا،
5:54لن يحصل أي فرد على فرصة أفضل من الآخر.
5:56لا تحولات،
5:58لأنّ التحولات تحدد تجمعية الجينات.
6:00ويطالب هاردي وينبيرغ عدد سكان ضخم
6:03لأنّه كلما قل عدد السكان فمن المرجح
6:05أن تصاب بانحراف جيني.
6:06وأخيرًا، لا تدفق جيني،
6:08وذلك يعني أنّ لا أحد يمكنه أن يحضر قريبه المثير من الجزيرة المجاورة،
6:10لأنّ ذلك سيؤثر كثيرًا
6:13على تواتر الألائل،
6:15إذا كنتم تفهمون ما أعنيه.
6:16لذا، من الواضح، ليس هناك متعة ويوجد الكثير من القوانين.
6:19اكتشف هاردي ووينبيرغ هذا في الوقت ذاته،
6:22لذا، لا يمكن أن يكون معقدًا جدًا، لأنّها لم تكن لحظة إلهام لآينشتاين،
6:25لقد اكتشفا شيئًا بسيط جدًا.
6:30السؤال هو، أيمكننا فعل الأمر ذاته
6:32الآن؟
6:32أيمكننا اكتشاف ذلك وحدنا؟
6:33ما نبحث عنه هو العلاقة بين النمط الظاهري
6:36والتواتر الفعلي للجينات في السكان.
6:40كيف نكمل من هنا؟
6:42واسفاه! شمع الأذن
6:43قوام شمع الأذن هي من صفات مينديل.
6:45شمع الأذن الرطب سنكتبه بحرف دبليو كبير لأنّه سائد
6:50وشمع الأذن الجاف ساكن سأكتبه بحرف دبليو صغير.
6:52سنسمي تواتر أليل الرطب السائد للسكان بحرف بي
6:55وسنسمي تواتر الأليل الجاف الساكن بحرف كيو.
6:59وإذا لاحظتم فحرف كيو يشبه حرف بي لكن بالعكس.
7:01بما أنّ هناك أليلين لهذا الجين
7:03في السكان كلهم بي + كيو= 1.
7:06إذا كان تواتر بي 75 بالمئة
7:12فالجزء الآخر الذي قد يكون عليه هو كيو لذا، سيكون ذلك 25 بالمئة
7:15وهذا يساوي 1.
7:16لذا، تخيلوا أن ننتقل
7:18إلى جزيرة هاردي وينبيرغ الافتراضية وغير الممتعة وفيها 100 شخص.
7:20ونأخذ عينة من أذن كل واحد منهم
7:24و9 منهم لديهم شمع أذن جاف.
7:26لذا، ذلك يعني 100/9 أو 9 بالمئة أو 0،09. أنتم تعرفون الرياضيات.
7:33لكن هذا ليس كيو.
7:34ليس تواتر لحرف دبليو الصغير،
7:38بل تواتر المتماثل الجيني الساكن دبليو دبليو.
7:41لذا، هذا النمط الظاهري الظاهر. وليس النمط الجيني.
7:44لا نعرف ذلك بعد. نعرف تواتر دبليو دبليو.
7:47لكن لا بد من وجود الكثير من ألائل دبليو أخرى
7:51موجودة حول أزواج متغايرة اللواقح.
7:53لذا، كيف نعرف أين هي،
7:55وكم عددها؟
7:57ليس لديّ أدنى فكرة. أنا عالق الآن.
8:00لا أعرف. أنا ضائع.
8:01عندما أعلق في مواقف كهذه ما أفعله هو العودة
8:04إلى ما أعرفه.
8:05وما أعرفه هو أنّ تواتر دبليو الكبير
8:08وتواتر دبليو الصغير يساوي واحد.
8:11لكن هذا في السكان كلهم، وفي كل فرد،
8:15نريد أن نعرف النمط الجيني لذا، أليلان مختلفان.
8:18ما يحدث أنّ هذا يحدث مرتين في كل فرد،
8:21لذا، ما علينا فعله هو وضع رمز تربيع له.
8:24وعندما نضع رمز التربيع لمعادلة إذا كنتم تتذكرون الجبر على الإطلاق،
8:28تحصلون،
8:30بي تربيع + 2 بي كيو لديّ خط رائع، + بي تربيع= 1
8:39وذلك ما فعله يا أصدقائي هاردي ووينبيرغ،
8:41وتلك هي معادلة هاردي وينبيرغ.
8:44لذا، بي تربيع هي احتمالات أن تكون دبليو دبليو.
8:47و2بي كيو هو متغايرة اللواقح،
8:51والكيو تربيع هي متماثل الجينات الساكن.
8:53والخبر الجيّد! نحن نعرف دبليو دبليو.
8:56نعرف أنّ قيمة المتماثل الجيني الساكن هي 0،09،
8:59لذا، لدينا تلك المعلومة.
9:00نعرف قيمة كيو تربيع إنّها 0،09
9:06وكي نعرف قيمة كيو نحسب الجذر التربيعي لذلك.
9:08كان ذلك رمز جذر تربيعي فظيع.
9:09وهو 0،03 أو 30 بالمئة تكرر بنسبة 30 بالمئة لأليل كيو
9:15بين السكان.
9:16ثم نستخدم أبسط معادلة في العالم
9:19لمعرفة قيمة بي.
9:21هذا ناقص 1.
9:22والقيمة 0،70.
9:23باستخدام معادلة هاردي وينبيرغ يمكننا تخطي تواتر الألائل
9:26والتحدث عن تواتر
9:28النمط الجيني.
9:30لذا، تواتر دبليو دبليو المتماثل الجيني السائد هو بي تربيعي.
9:35لدينا بي. لذا، علينا تربيع هذا وذلك يساوي 0،49.
9:39أو 49 بالمئة من السكان ذوي أليل متماثل جيني سائد.
9:43ويصبح الرياضيات الآن أسهل لأنّنا نعرف قيم بي وكيو.
9:46لذا، نعرف كم متغايرة لواقح هناك،
9:48نضرب 2 في بي الذي قيمته 0،70
9:53ضرب 0،30 وهذه قيمة كيو،
9:55ويساوي 0،42.
9:58وهو حساب قد قمت به مسبقًا.
9:59كلّا، كنت أعرف ذلك.
10:01إذن، 9 بالمئة من السكان لديهم أليل نمط جيني ساكن،
10:04و49 بالمئة لديهم أليل نمط جيني سائد،
10:05و42 بالمئة لديهم أليل متغايرة لواقح أي لديهم شمع أذن رطب،
10:09لكن بوجود حرف دبليو الصغير هناك أيضًا.
10:11وروعة ذلك أنّه يمكننا رؤية أفكار مينديل تعمل في عدد سكان كبير،
10:15وعندما لا تنطبق الأمور مع هذه المعادلة،
10:19نعرف أنّ هناك واحد
10:21من تلك العناصر الخمسة تعمل.
10:22على الأرجح، أكثر من واحد.
10:24على سبيل المثال، انتقال مجموعة من راكبي الأمواج المثيرين إلى الجزيرة،
10:26وبالصدفة لدى جميعهم شمع أذن جاف.
10:28ويبدأون بنشر جيناتهم المثيرة في جميع أنحاء المكان.
10:35ينتهي أمر التزاوج غير العشوائي دائمًا
10:37عندما يتعلق الأمر براكبي أمواج مثيرين.
10:38لا أعرف عنكم
10:40لكن هذه الأمور رائعة بالنسبة إليّ،
10:40لذا، لا تقسوا عليّ في التعليقات،
10:43حيث يمكنكم طرح أسئلة،
10:45أو على صفحة فيسبوك أو تويتر.
10:46شكرًا لمشاهدة هذه الحلقة من Crash Course Biology.
10:50سنراكم في المرة القادمة.