تاريخ علم الوراثة من جذور التاريخ إلى قوانين مندل

متى بدأ علم الوراثة حقًا؟ الإجابة الشائعة تشير إلى عام 1900م مع إعادة اكتشاف أعمال الراهب النمساوي جريجور مندل، لكن هل يمكن اختزال تاريخ علم بهذه الأهمية في لحظة واحدة؟ الحقيقة أن قصة فهمنا للتوارث أقدم وأكثر تعقيدًا بكثير. إنها رحلة تمتد لآلاف السنين، بدأت مع ملاحظات إنسان ما قبل التاريخ وهو يستأنس الحيوانات والنباتات، ومرّت بحكمة الحضارات القديمة في مصر وبابل والصين، وصولًا إلى تجارب رواد التهجين في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر.

هذا المقال يعيد قراءة تاريخ علم الوراثة، ليضع اكتشافات مندل في سياقها الصحيح، ليس كونها نقطة بداية، بل كونها ذروة عبقرية لتاريخ طويل من البحث والملاحظة، وبداية لعصر جديد من الاكتشافات البيولوجية.

هل وُلد علم الوراثة عام 1900؟

تنص النظرية التقليدية لتاريخ علم الوراثة على أن هذا العلم قد ولد عام 1900م نتيجة اكتشاف قوانين مندل، فمن الواضح حقيقة أن الوراثة المندلية لا تزيد عمرًا عن المندليات نفسها التي ترجع إلى عام (1865م)، ففي مساء أحد أيام شهر فبراير من عام 1865م أعلن الراهب جريجور يوهان مندل لزملائه أعضاء جمعية العلوم الطبيعية في برون في الاجتماع الذي عقد من 8 فبراير إلى 8 مارس عن اكتشافه بعض القوانين والأسس التي تتحكم بعمليات التوارث في النبات، لكن اقتران علم الوراثة بالمندليات يحد من مدى هذا العلم.

فمثلًا نوع الوراثة الخاص بدراسة التهجينات بين الأنواع (spacies) يرجع إلى قرن سابق قبل ظهور بحث مندل الذي نشر بعد عام من إلقائه، في مجلة الجمعية المذكورة، ولا يمكن لأي مشتغل بالعلوم الوراثية عند قراءته لأبحاث القرنين الثامن عشر والتاسع عشر في الاختلافات والتطور إنكار أهمية هذه الأبحاث من المساعدة على تكوين هذا العلم الذي يحمل الآن اسم علم الوراثة (Genetics) وتطوره.

لقد كانت الأذهان في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر مبلبلة بكثير من ألغاز التوارث، وبقي الحال على هذا المنوال حتى اكتشاف مندل المفتاح الذي ساعد على حل طلاسم التوارث، ولكي تظهر إكتشافات مندل في مرآتها الحقيقية يجب عدّها تجميعًا لآراء سابقة وابتداء لأبحاث ونظريات تالية، فلم يكن مندل هو الأب الوحيد لعلم الوراثة الحديث، بل يعد كذلك من أبناء سلسلة طويلة من المشتغلين بالتهجينات في النباتات، والحقيقة هي أن علم الوراثة له ماض بعيد ومعقد، يضعه في مضمار الأفرع الأخرى من المعرفة، التي يمكن تتبع تاريخها، وليس فقط من ذوي النظريات الموجودة مثل (جاليليو – Galileo)، و(دالتون – dalton) وغيرهما، بل إلى أبعد من ذلك ألا وهم السابقون من الإغريق والعرب.

ولا يوجد أي دليل لإثبات أن علم الوراثة لم يولد حقيقة في عام (1900م) إلا بالابتداء بنظرة تاريخية عامة لهذا العلم بتاريخ ما قبل ذلك، والحقيقة الواضحة أن علم الوراثة ليس بعلم قديم مثل علوم الفلك والفيزياء والكيمياء، لكن من المؤكد أنه ليس بعلم حديث كما هو معتقد عامة.

الجذور القديمة: ملاحظات الإنسان الأولى للتوارث

من نحو عشرة آلاف سنة إلى خمس وعشرين ألف سنة، تمكن إنسان ما قبل التاريخ من إجراء تهجينات بين الأنواع والسلالات من الماشية والكلاب، لقد وجدت رسومات عدة لسلالات من الكلاب والماشية والأغنام منقوشة على آثار قدماء المصريين والبابليين.، وقد اكتشف الجنس في النخيل من خمسة آلاف سنة، وقد ذكر (هوميروس - Homerus 800 ق.م) في أشعاره أن البغال عبارة عن الهجن الناتجة من تزاوج الحصان والحمار، ولم يتناس هؤلاء القدماء وضع نظريات لتفسير التشابه والاختلاف، ورغم النقص التام للأسس النظرية، فقد تمكن مربو الحيوان والنبات القدماء من استنباط سلالات فائقة.

فنجد أن الصينيين القدماء استحدثوا أصنافًا ممتازة من الأرز، وكذلك حصل الهنود الحمر على أصناف عدة من الذرة، وتمكن المصريون والبابليون من إنتاج سلالات مختلفة من الحيوان، وتوصل العرب إلى سلالات محسنة من الحصان العربي.

بدايات العلم الحديث: رواد التهجين قبل مندل

يعد العالم الألماني النباتي كولرويتر أول من درس تأثير التلقيحات بين النباتات علاوة على أنه أول من ذكر ضرورة دراسة صفات الفرد الهجين (hybrid) في التهجينات، ففي نهاية القرن الثامن عشر وفي النصف الأول من القرن التاسع عشر الميلادي، اهتم كثير من العلماء، لا سيما سبرينجيل وفيجمان وسارجماريت وأخيرًا جارتنر بأبحاث كولرتير، فقد درس سبرينجيل بالتفصيل العلاقة بين الأزهار والحشرات، وأعاد فيجمان تجارب كولرويتر وأعطى أهمية خاصة للهجن بين أجناس مثل؛ (البيزم – pisum) و(الفيشا – Vicia).

ولاحظ ظاهرة السيادة (dominance) في الهجن واحتمال الإخصاب الخلطي في الطبيعة ومنشأ هجن الأصناف وأهمية هذه الحقائق لعلم النبات والزراعة، وأمد النصف الأخير من القرن التاسع عشر باكتشافات في غاية الأهمية، ليس فقط من الناحية البيولوجية، بل كذلك لرفاهية الإنسان، وتعد أعمال (داروين – Darwin) في ذلك الوقت هي أهم الاكتشافات البيولوجية، فقد ظهر في عام (1895م) الطبعة الأولى من كتابه (منشأ الأنواع عن طريق الانتخاب الطبيعي)، وقد أظهرت أعمال داروين أنه لم يعلق أهمية كبرى على التهجينات بعدها وسيلة للتطور، لكنه كان مدركًا كل الإدراك أهميتها في علم الزراعة (Agriculture) والبساتين (Horticuture).

وفي هذه المرحلة أجرى نودين (1862م) أبحاثًا ذات أهمية في تربية النبات، وعارض تودين رأي كوفيير في أن الأنواع أشياءغامضة وثابتة، وقد بنى هذا الاعتراض على أبحاثه في التهجينات من بين أنواع مختلفة من العائلة الباذنجانية (Solananceae)، وتمكن تقريبًا من اكتشاف المبادئ الأساسية للتوارث، لكن على أساس المبدأ الذي ذكره: «يحدث انعزال المواد الأساسية في داخل حبوب اللقاح وبيضات الهجين»، وهذه المواد الأساسية ليست وحدات منفصلة، بل بالأحرى كل الإمدادات الأبوية والأمية تنتقل كأنها وحدة واحدة.

وقد بقي الأمر لمندل للتوصل إلى أحد الاكتشافات الأكثر أهمية بالنسبة للعلوم البيولوجية علاوة على أن هذا الاكتشاف هو الذي أتاح الفرصة إلى تطور دراسة التوارث وتغيير طرق التربية.

جريجور مندل الراهب الذي فك شفرة الوراثة

ولد مندل في عام (1822م) في قرية برون بالنمسا، والآن تعرف باسم (برونو)، وتقع في تشيكوسلوفاكيا، وكان أبواه فلاحين صغيرين، لكنهما عملا على تعليمه تعليمًا مناسبًا، فدخل مدرسة القرية، ولاحظ ناظر المدرسة شغف مندل بالدراسة فنصح أبويه بإدخاله مدرسة ثانوية، وبعد بقائه في المدرسة الثانوية مدة من الزمن تركها لضيقه المالي وفقر والديه.

وكان لمندل ميلٌ نحو حياة الرهبنة، فدخل ديرسانت توماس في برون، وأصبح راهبًا عام (1847م)، وكان يشتغل في أثناء وجوده في الدير مدرسًا غير متخصص، وذلك لعدم حصوله على إجازة التدريس، فدخل الامتحان التأهيلي لنيل درجة التدريس فرسب في الامتحان، وقد عزا ذلك إلى كون هذا الامتحان يتطلب من المتقدم إليه خبرة جامعية، وقد لاحظ أحد الممتحنين مقدرة مندل الذكائية فتحدث مع كبير أساقفة الدير ليسمح لمندل بالذهاب إلى جامعة فيينا، فدرس مندل في هذه الجامعة الرياضيات والطبيعة والتاريخ الطبيعي، ومكث في الجامعة سنتين، لكن لضيقه المالي كذلك وشغفه بالتدريس ترك الجامعة ودخل الامتحان التأهيلي لمهنة التدريس، فرسب ثانية.

وقد استمر مع ذلك في التدريس في برون حتى سنة (1868م) إلى أن أصبح رئيس الدير، وبعد رسوبه للمرة الثانية ابتدأ بإجراء تجاربه الوراثية على التهجينات في النبات، فجمع في عام (1857م) سلالات من نبات بازلاء الأكل (بيزام ساتيفام pisum sativum) وأجرى تجاربه عليها في حديقة الدير.

وإلى جانب أبحاثه المشهورة على بازلاء الأكل فإنه قد اشتغل على عدة أنواع من الفاصوليا (فاسيولاس phaseolus)، وأعلن نتائج أبحاثه عام (1865م) تحت عنوان: (تجارب على التهجينات في النبات)، ونشرت في العام التالي، ولم يهتم العالم في ذلك الوقت بتجارب مندل وذلك لانشغال علماء هذه المدة بنظريات داروين عن التطور ونشوء الأنواع، وعلاوة على ذلك فإن مندل نفسه بعد عدة مراسلات بينه وبين العالم النباتي (ناجيلي) أصبح في شك من أمر أبحاثه، لا سيما بعد ما اشتغل على نبات (الهيريشيام Hieracium)، وهو نبات تتكون فيه البذور بكرًا، فحصل بذلك على نتائج مخالفة تمامًا لنتائج تجاربه على بازلاء الأكل، وإلى جانب اشتغاله على التهجينات في النبات فإنه قد أجرى بعض التهجينات في نحل العسل (آيبس ميلليفرا Apis mellifera) مستخدمًا السلالتين القبرصية (Cyprian) و(الكارتيولي carnioan)، ولاحظ أن الهجين كان قويًا وخصبًا، وللأسف لم يتمكن أي فرد من الحصول على أبحاث وبيانات مندل على نحل العسل حيث إنها قد فقدت.

ومن المعروف الآن أن داروين لم يعرف أي شيء من أبحاث مندل، فمكتبته كانت خالية من ورقة مندل، وقد توفي مندل عام (1894م) لإصابته بأحد أمراض الكلية، وبقيت تجارب مندل مهملة ومجهولة حتى أعيد اكتشافها عام (1901م) بواسطة علماء ثلاثة، هم: فون تشرماك وكورنز ودوفريز، وقد اكتشف هؤلاء العلماء كل على حدة ورقة مندل في أثناء بحثهم عن مراجع لأبحاثهم، وقد توصل هؤلاء العلماء إلى إثبات أن تجارب مندل تعد العامل الأساس لأي بحث وراثي، وأن مندل توصل قبلهم إلى معرفة المبادئ الأساسية لقوانين التوارث.

ولادة علم الوراثة الحديث (Genetics)

ومباشرة بعد اكتشاف تجارب مندل هلل لها العالم خلافًا لما كانت قد تعرضت إليه في أثناء إعلانها للمرة الأولى، فتعد سنة 1900م بداية عصر جديد في تاريخ التوارث والاختلاف، أو مرحلة تاريخية يمكن أن تُعد مرحلة التكوين العلمي للتوارث، ونتيجة إلى زيادة المعلومات المتجمعة عن التجارب التي أجريت بعد اكتشاف تجارب مندل مباشرة كان الاحتياج إلى اصطلاح جديد يميز هذا الجزء من علم الحياة (البيولوجي)، ولذلك اقترح العالم الإنجليزي بيتسون كلمة (Genetics) بمعنى (الوراثة) في المؤتمر العالمي الثالث للتهجينات الذي كان منعقدًا في باريس يوم 21 يوليو عام 1906م.

المفاهيم الأساسية في علم الوراثة

لكن إعطاء تعريف لهذا العلم يمكن القول إن الوراثة هي العلم الذي يسعى إلى تفسير التشابه والاختلاف بين الأفراد التي ترتبط بصلة قرابة.

فإذا كان علم الوراثة يعرف تبعًا للتعريف السابق فيمكن القول مبدئيا إن التوارث هو الجزء الخاص بالتشابه والاختلاف، لكن يجب تعيين هذا التقسيم كما قد يستنتج من حسابات معينة، فدائمًا تميل الكائنات عامة إلى مشابهة نوعها، ويؤدي هذا الميل إلى خلق المجاميع العضوية التي تكون فيها الأفراد متطابقة بعض الشيء في صفاتها وحفظها، ومن المعروف حقيقة كذلك أن في أفراد مجموعة معينة تظهر اختلافات فردية، وأنه عندما يتزاوج فردان مختلفان فلا يكون النسل متطابقًا مع الأبوين.

فأساس هذه الناحية الجوهرية ينشأ عن معرفة طرق التكاثر، فيبدأ الفرد حياته من خلية مفردة وهي عادة نتيجة لاتحاد خليتين تناسليتين أي (جاميتين gametes)، إحداهما آتية من الأب والأخرى من الأم، وتعرف هذه الخلية المفردة باسم الزيجوت، إذن فالزيجوت هو البيضة المخصبة.

فالمادة التي يتحصل عليها الفرد من أبويه نتيجة للتوارث من الواضح أنها يجب أن توجد في هاتين الجاميتين، وبالتالي فإن المواد التي يحويها هذان الجاميتان يجب أن تكون قد نشأت من مواد موجودة في الأبوين، فقد يحتوي الفرد مواد لها القدرة على إظهار نفسها ومواد أخرى ليس لها القدرة، فضلًا على أن هذا الفرد قد ينقل إلى نسله مواد لها القدرة على إظهار نفسها والبعض الآخر ليس لها هذه القدرة، وبذلك لوضع تعريف للتوارث من الواجب التمييز بين الصفات المظهرية (الجسمية) في الفرد والمواد الموجودة في خلاياه التي يمد بها خلاياه الجنسية (المادة التوارثية)، ويختص التوارث بالمواد التوارثية أكثر من الصفات الجسمية، وبمعنى آخر فإن التوارث يعني بوجه خاص بالمواد التوارثية التي تنتقل من الآباء إلى النسل، وتبعًا إلى ذلك فإن التوارث هو الاستمرار الوراثي للمادة التوراثية من الآباء إلى النسل.

وبذلك نجد أن التوارث يشمل الحالات التي تختلف فيها الأفراد عن أحد الأبوين أو كليهما طالما أن هذه الاختلافات تعتمد على المواد التوارثية التي حصل عليها الفرد من أبويه، فنلاحظ من ذلك أن الأفراد قد تختلف عن بعضها في المواد التوارثية ولو كانت هذه الأفراد متشابهة مظهريًا، فالنوع الأول من الاختلاف الذي يمكن ملاحظته هو اختلافات ترجع إلى التوارث، وهذه تعرف باسم اختلافات تركيبية، فيبدأ الفرد حياته بكمية من المواد التوارثية يتحصل عليها من أبويه، وتتحكم هذه المواد بتكوين الكائن تبعًا إلى حدود معينة تمثل مجموعة الخواص.

الاختلاف هو التصنيف سواء كان في الصفات الجسمية أم في الوحدات التوارثية التي تظهر بين مجاميع من الكائنات التي تربطها صلة قرابة.

ولا يشترط أن تكون الاختلافات التوارثية في اتجاه معين، بل قد تكون عشوائية، فتميل الاختلافات الملائمة إلى زيادة حيوية الأفراد الحاملة لها أو على الأقل تكون متعادلة الحيوية، بينما من ناحية أخرى تعمل الاختلافات غير الملائمة على تقليل حيوية حامليها أو موتهم، وتبعًا لذلك فإن الاختلافات الملائمة سيزداد توزيعها وتنتشر في العشيرة من جيل إلى جيل.

وستنقرض الصفات غير الملائمة بمعدل يتوقف على درجة عدم ملاءمتها للأفراد الحاملة لها، وذلك تحت ظروف معينة، فبهذه الطريقة يكون الانتخاب لصفات معينة لجنين معين أو كائن تام النمو انتخابًا لخلايا تناسلية تؤدي إلى تكوين هذه الخواص، فالانتخاب ضد مظهر معين سيؤدي بطبيعة الحال إلى التخلص من التركيب الوراثي الذي ينتج هذا المظهر.

وقد اقترح العالم الوراثي الدنماركي يوهانين (1911م) الاصطلاحين الشكل المظهري والتركيب الجيني أو الوراثي، فيقصد بالتركيب الوراثي للفرد مجموع التوارث أي المحتويات التوارثية التي يحصل عليها الكائن من أبويه عبر الجاميتات، بينما الشكل الظاهري أو المظهري فهو عبارة عن مظهر الفرد أو بمعنى آخر مجموع صفاته التكوينية مثل اللون والشكل والحجم والسلوك والتركيب الكيميائي والتركيب الخارجي والداخلي سواء كان ميكروسكوبيًا أو غير ميكروسكوبي.

 إن تاريخ علم الوراثة ليس قصة رجل واحد، بل هو ملحمة معرفية شاركت فيها حضارات برمتها وأجيال من العلماء، من المزارعين القدماء الذين أرسوا أسس الانتخاب دون أن يدركوا، إلى الرواد الأوائل الذين قاموا بالتهجينات، وصولًا إلى العقل الفذ لجريجور مندل الذي حوّل الملاحظات إلى قوانين. إن فهم هذا التاريخ العميق لا يعزز تقديرنا لهذا العلم فحسب، بل يوضح أيضًا أن الاكتشافات العلمية الكبرى هي ثمرة تراكم طويل من الفضول البشري والتساؤل المستمر حول أسرار الحياة نفسها