الوراثة البشرية

1) مقدّمة: خصوصيات دراسة الوراثة عند الإنسان

دراسة الوراثة البشرية تهدف إلى فهم كيفية انتقال الصفات والأمراض الوراثية عبر الأجيال عند الإنسان، اعتماداً على نفس المبادئ العامة للوراثة عند الكائنات الحية الأخرى، لكن مع بعض الخصوصيات:

  • عدم إمكانية إنجاز تزاوجات موجهة كما نفعل عند النبات أو الحيوان.
  • مدة جيل طويلة نسبياً، وعدد مواليد محدود في كل أسرة.
  • وجود اعتبارات أخلاقية ودينية تمنع التجارب المباشرة على الإنسان.

لذلك تعتمد الوراثة البشرية على أدوات خاصة مثل شجرة النَّسَب، دراسة المجموعات الدموية، وتحليل الكروموسومات في الكاريوطيب، إضافةً إلى القوانين الإحصائية للوراثة.

2) شجرة النَّسَب والرموز المستعملة

2-1) تعريف شجرة النَّسَب

شجرة النَّسَب تمثيل تخطيطي يُبيّن أفراد عدّة أجيال من نفس العائلة، مع تحديد الجنس، صلة القرابة، وحالة كل فرد بالنسبة لصفة أو مرض وراثي معيّن.

2-2) الرموز الدولية الأساسية

  • مربّع فارغ: ذكر سليم.
  • دائرة فارغة: أنثى سليمة.
  • مربّع ملوّن: ذكر مصاب.
  • دائرة ملوّنة: أنثى مصابة.
  • رمز نصف ملوّن أو منقّط: حامل للمرض (في بعض الأنماط).
  • خط أفقي يصل بين ذكر وأنثى: زواج.
  • خطوط عمودية من الزواج نحو الأسفل: الأبناء (من اليسار إلى اليمين).
مثال مبسّط لشجرة نسب ابن ابنة مصابة
الرموز المستعملة في شجرات النَّسَب لتحديد الجنس وحالة الفرد.

2-3) أهداف دراسة شجرة النَّسَب

  • تحديد نمط انتقال صفة أو مرض (جسمي سائد، جسمي متنحٍّ، مرتبط بالجنس…).
  • معرفة الأنماط الوراثية المحتملة لبعض الأفراد.
  • حساب مخاطر الإصابة أو حمل المرض عند ذرية محتملة (استشارة وراثية).

3) أنماط انتقال وراثي جسمي (على الصبغيات غير الجنسية)

3-1) انتقال جسمي متنحٍّ

يكون المرض جسمياً متنحّياً عندما يحدَّد بمورِّث موجود على صبغي جسمي، ويظهر المرض فقط عند الأفراد ذوي النمط الوراثي المتماثل المتنحّي \(aa\).

  • الأفراد \(AA\): سليمون غير حاملين للمرض.
  • الأفراد \(Aa\): سليمون حاملون للمرض (ناقلون).
  • الأفراد \(aa\): مصابون.

مميزات شجرة النَّسَب في هذا النوع:

  • يمكن أن يولد أفراد مصابون من أبوين سليمين حاملين \(Aa\).
  • قد يتخطّى المرض جيلاً كاملاً ثم يظهر من جديد.
  • يصيب الذكور والإناث بنفس النِّسبة تقريباً.

مثال: بعض أشكال فقر الدم المنجلي أو التليّف الكيسي تكون ذات انتقال جسمي متنحٍّ.

3-2) انتقال جسمي سائد

يكون المرض جسمياً سائداً عندما يكفي وجود أليل واحد مصاب \(A\) لظهور المرض: الأفراد \(AA\) و\(Aa\) مصابون، بينما \(aa\) سليمون.

مميزات شجرة النَّسَب:

  • كل فرد مصاب له على الأقل أحد الأبوين مصاب.
  • المرض لا يتخطّى الأجيال عادةً (يظهر في كل جيل).
  • يصيب الذكور والإناث بنفس التواتر.

مثال: بعض أشكال فرط كوليستيرول الدم العائلي أو بعض الأمراض العظمية ذات انتقال جسمي سائد.

4) أنماط انتقال مرتبطة بالجنس (الصبغي X)

4-1) تذكير بالصبغيات الجنسية

لدى الإنسان، الصبغيات الجنسية هي:

  • الأنثى: \(XX\).
  • الذكر: \(XY\).

يحمل الصبغي \(X\) عدداً كبيراً من المورّثات، في حين يتوفر الصبغي \(Y\) على عدد أقل بكثير. لذلك تُعدّ كثير من الأمراض مرتبطة بالصبغي X.

4-2) انتقال مرتبط بـ \(X\) متنحٍّ

في هذا النمط، يحمِل الأليل المسبّب للمرض الرمز \(x\)، والأليل السليم \(X\).

  • الأنثى \(X X\): سليمة، \(X x\): حاملة للمرض، \(x x\): مصابة.
  • الذكر \(X Y\): سليم، \(x Y\): مصاب (لأنه يملك نسخة واحدة فقط من الصبغي \(X\)).

مميزات شجرة النَّسَب:

  • المرض يظهر بكثرة عند الذكور مقارنة بالإناث.
  • الذكر المصاب لا ينقل الأليل المصاب إلى أبنائه الذكور (لأنهم يأخذون صبغي \(Y\) منه) بل إلى بناته فقط.
  • الأنثى الحاملة \(X x\) يمكن أن تنجب أبناءً ذكوراً مصابين وأبناءً سليمين حسب توزيع الأمشاج.

من أمثلة هذا النمط: الهيموفيليا A وعمى الألوان الأخضر–الأحمر.

5) المجموعات الدموية كنموذج للوراثة البشرية

5-1) نظام المجموعات الدموية \(ABO\)

في نظام \(ABO\) يوجد ثلاثة ألائل للمورّث نفسه: \(I^A\), \(I^B\), \(i\).

  • الأليل \(I^A\) يحدد الزمرة \(A\).
  • الأليل \(I^B\) يحدد الزمرة \(B\).
  • الأليل \(i\) متنحٍّ ويحدد الزمرة \(O\) في حالة التماثل \(i i\).

في هذا النظام توجد سيادة مشتركة بين \(I^A\) و\(I^B\): النمط الوراثي \(I^A I^B\) يعطي الزمرة \(AB\).

النمط الوراثي الزمرة الدموية
\(I^A I^A\) أو \(I^A i\)A
\(I^B I^B\) أو \(I^B i\)B
\(I^A I^B\)AB
\(i i\)O

دراسة توزيع الزمر الدموية داخل العائلات تساعد في التحقق من بعض علاقات النَّسَب أو تبيين عدم إمكانية نسب طفل لزوجين معيّنين.

5-2) نظام العامل الريزوسي \(Rh\)

يحدد وجود أو غياب مولّد الضد \(D\) على الكريات الحمراء زمرة \(Rh\):

  • وجود \(D\): زمرة \(Rh^+\).
  • غياب \(D\): زمرة \(Rh^-\).

الأليل المسؤول عن \(Rh^+\) سائد على الأليل المسؤول عن \(Rh^-\).

أهمية هذا النظام تظهر خصوصاً في عدم توافق \(Rh\) بين الأم والجنين، حيث قد يؤدي اختلاف الزمرة إلى مشاكل مناعية في الحمل الثاني إذا لم تُتّخذ الاحتياطات الطبية.

6) الاستشارة الوراثية وحساب مخاطر الإصابة

تهدف الاستشارة الوراثية إلى مساعدة الأزواج على تقدير خطر إنجاب طفل مصاب بمرض وراثي معيّن، اعتماداً على:

  • شجرة النَّسَب العائلية.
  • نوع الانتقال (جسمي سائد، جسمي متنحٍّ، مرتبط بـ \(X\)…).
  • الاحتمالات الناتجة عن تزاوج الأنماط الوراثية المحتملة.

المبدأ العام هو حساب احتمال النمط الوراثي لجنين معيّن بالاعتماد على توزيع الأمشاج:

في تزاوج \(Aa \times Aa\) مثلاً، احتمال النمط \(aa\) يساوي \(1/4\)، وهو الخطر النظري لإنجاب طفل مصاب إذا كان المرض متنحّياً.

في الواقع الطبي، تُستكمَل هذه الحسابات باختبارات مخبرية (تحاليل دموية، فحوص قبل الولادة، تحليل DNA) قبل اتّخاذ القرار المناسب.

7) تمارين تطبيقية (10) مع حلول مفصّلة

تمرين 1 — تحديد نمط الانتقال من شجرة نسب

في شجرة نسب لمرض معيّن نلاحظ ما يلي:

  • المرض يظهر في كل جيل تقريباً.
  • كل فرد مصاب له على الأقل أحد الأبوين مصاب.
  • الذكور والإناث مصابون بنسبة متقاربة.

حدّد نوع الانتقال الوراثي (جسمي سائد، جسمي متنحٍّ، مرتبط بـ \(X\) متنحٍّ)، مع تعليل مختصر.

ظهور المرض في كل جيل تقريباً، وكون كل فرد مصاب له أب أو أم مصاب، مع إصابة الجنسين بنفس التواتر، كلّها خصائص انتقال جسمي سائد.

تمرين 2 — مرض جسمي متنحٍّ

مرض وراثي جسمي متنحٍّ يحدَّد بالأليل \(a\). زوجان سليمَان لهما طفل مصاب بهذا المرض.

1) ما الأنماط الوراثية المحتملة للأبوين؟
2) ما احتمال إنجاب طفل سليم غير حامل للمرض؟
3) ما احتمال إنجاب طفل سليم حامل للمرض؟

1) بما أن الطفل المصاب نمطه \(aa\)، يجب أن يكون كل من الأبوين حاملاً للأليل \(a\)، أي \(Aa\).

2) في تزاوج \(Aa \times Aa\)، توزّع الأنماط هو: \(AA\) بنسبة \(1/4\)، \(Aa\) بنسبة \(1/2\), \(aa\) بنسبة \(1/4\). الطفل السليم غير الحامل هو \(AA\)، إذن الاحتمال \(1/4\).

3) الطفل السليم الحامل هو \(Aa\) واحتماله \(1/2\).

تمرين 3 — مرض مرتبط بالصبغي X متنحٍّ

مرض مرتبط بالصبغي \(X\) متنحٍّ يحدَّد بالأليل \(x\). أم حاملة للمرض \(X x\) وأب سليم \(X Y\).

1) اكتب جميع الأمشاج الممكنة لكل من الأبوين.
2) استنتج احتمال ولادة:

  • ابن ذكر مصاب.
  • ابن ذكر سليم.
  • ابنة أنثى مصابة.
  • ابنة أنثى حاملة للمرض.

1) الأم \(X x\) تعطي أمشاجاً من نوع \(X\) و\(x\) بنسبة متساوية. الأب \(X Y\) يعطي أمشاجاً \(X\) و\(Y\) بنسبة متساوية.

2) الحالات:

  • ابن ذكر مصاب: يحتاج إلى صبغي \(x\) من الأم و\(Y\) من الأب ⇒ احتمال \(1/2 \times 1/2 = 1/4\).
  • ابن ذكر سليم: صبغي \(X\) من الأم و\(Y\) من الأب ⇒ احتمال \(1/2 \times 1/2 = 1/4\).
  • ابنة مصابة: \(x\) من الأم و\(X\) من الأب ⇒ النمط \(x X\) أو \(X x\) مصابة؟ في هذا المرض المتنحّي يلزم أليلان \(x x\)، لكن الأب يعطي دائماً \(X\)، إذن لا توجد ابنة مصابة في هذا الزواج (احتمال يساوي صفر).
  • ابنة حاملة: \(X\) من الأم و\(X\) من الأب يعطي \(X X\) سليمة، أو \(x\) من الأم و\(X\) من الأب يعطي \(X x\) حاملة. احتمال ابنة حاملة يساوي \(1/2 \times 1/2 = 1/4\).
تمرين 4 — تحليل شجرة نسب لمرض مرتبط بـ X

في شجرة نسب لمرض ما نلاحظ:

  • جميع الأبناء الذكور المصابين لهم أمهات غير مصابات ظاهرياً.
  • للأب المصاب بنات سليمة لكن حاملة، وأبناء ذكور سليمون دائماً.

ما نوع الانتقال الوراثي؟ علِّل.

هذه الصفات نموذجية لمرض مرتبط بالصبغي X متنحٍّ:

  • الأساس هو أن الأمهات الحاملات \(X x\) يبدون سليمات لكن ينقلن الأليل المَرَضي لأبنائهن الذكور.
  • الأب المصاب \(x Y\) يعطي صبغي \(x\) لكل بناته (فيصبحن حاملات) ويعطي \(Y\) لكل أبنائه الذكور (سليمون).
تمرين 5 — نظام ABO: تحديد النمط الوراثي

زوج زمرة دمه \(A\) وزوجة زمرة دمها \(B\). أنجبا طفلاً زمرة دمه \(O\).

1) ما الأنماط الوراثية الممكنة للأبوين؟
2) ما النمط الوراثي للطفل؟
3) ما احتمال أن يكون لهما طفل آخر زمرة دمه \(AB\)؟

1) وجود طفل زمرة \(O\) يعني أن كلاً من الأبوين يحمل الأليل \(i\). لذلك:

  • الأب: \(I^A i\) (لأنه زمرة \(A\)).
  • الأم: \(I^B i\) (لأنها زمرة \(B\)).

2) الطفل زمرة \(O\)، إذن نمطه الوراثي \(i i\).

3) للحصول على طفل زمرة \(AB\) يجب أن يأخذ الأليل \(I^A\) من الأب و\(I^B\) من الأم. احتمال أخذ \(I^A\) من الأب هو \(1/2\)، واحتمال أخذ \(I^B\) من الأم هو \(1/2\).

الاحتمال الكلي \(= 1/2 \times 1/2 = 1/4\).

تمرين 6 — عامل Rh وعدم التوافق

أم زمرة دمها \(Rh^-\) وأب زمرة دمه \(Rh^+\) وله النمط الوراثي المحتمل \(D d\) (حيث \(D\) سائد).

1) ما احتمال أن يكون الجنين \(Rh^+\)؟
2) لماذا يشكّل الحمل الثاني خطراً أكبر في حالة عدم التوافق \(Rh\)؟

1) الأم \(d d\) (لأنها \(Rh^-\))، والأب \(D d\). الأب يعطي أمشاجاً \(D\) و\(d\) بنسبة متساوية، والأم تعطي دائماً \(d\).

احتمال أن يكون الجنين حاملاً للأليل \(D\) هو \(1/2\)، وبالتالي احتمال \(Rh^+\) يساوي \(1/2\).

2) في الحمل الأول، يتعرّف جهاز مناعة الأم على كريات الجنين \(Rh^+\) كأجسام غريبة ويكوّن أضداداً ضد \(D\)، لكن غالباً بعد الولادة. في الحمل الثاني بجنين \(Rh^+\)، تكون هذه الأضداد موجودة مسبقاً فتتفاعل بسرعة مع كريات الجنين وقد تسبّب تدميرها وحدوث فقر دم حاد إذا لم تُعالج الحالة طبياً.

تمرين 7 — خطر إنجاب طفل مصاب بمرض جسمي متنحٍّ

مرض جسمي متنحٍّ يحدَّد بالأليل \(a\). في عائلة ما، الأب مصاب \(aa\) والأم سليمة لكن من أسرة يتكرر فيها المرض. نعرف أن احتمال كون الأم حاملة هو \(1/2\).

احسب احتمال أن يكون لهما طفل مصاب.

إذا كانت الأم حاملة \(Aa\)، فإن تزاوج \(Aa \times aa\) يعطي أطفالاً مصابين \(aa\) بنسبة \(1/2\).

لكن كون الأم حاملة نفسه احتمال مقداره \(1/2\). إذن احتمال إنجاب طفل مصاب هو:

\(P(\text{أم حاملة}) \times P(\text{طفل مصاب} \mid \text{أم حاملة}) = 1/2 \times 1/2 = 1/4\).

تمرين 8 — تفسير غياب المرض عند أحد الجنسين

في شجرة نسب لمرض وراثي نلاحظ أنه لا يصيب إلا الذكور تقريباً، بينما الإناث نادراً ما يكنّ مصابات، وبعضهن حاملات فقط.

ما التفسير الوراثي الأكثر احتمالاً؟ وما نوع الصبغي الذي يوجد عليه المورّث؟

إصابة شبه حصرية للذكور مع إناث حاملات يشير بقوة إلى مرض مرتبط بالصبغي X متنحٍّ.

المورّث يوجد في هذه الحالة على الصبغي \(X\)، بينما الصبغي \(Y\) لا يحمل الأليل السليم المقابل، مما يجعل الذكور ذوي النمط \(x Y\) مصابين بمجرد وجود أليل واحد مصاب.

تمرين 9 — تحليل وراثي لزمرة دم طفل

أم زمرة دمها \(O\) (أي \(i i\)) وأب زمرة دمه \(AB\) (أي \(I^A I^B\)).

1) ما الزمر الدموية الممكنة لأطفال هذا الزواج؟
2) هل يمكن أن يولد لهما طفل زمرة دمه \(O\)؟

1) الأم تعطي فقط الأليل \(i\). الأب يعطي الأليل \(I^A\) أو \(I^B\).

  • طفل من \(I^A\) (الأب) و\(i\) (الأم) ⇒ زمرة \(A\).
  • طفل من \(I^B\) و\(i\) ⇒ زمرة \(B\).

إذن الزمر الممكنة هي \(A\) أو \(B\) فقط.

2) لا يمكن أن يولد طفل زمرة \(O\) لأن ذلك يتطلب النمط \(i i\)، والأب لا يملك الأليل \(i\).

تمرين 10 — سؤال مقالي شامل

اكتب فقرة من 10 أسطر تقريباً توضّح فيها كيف تساعد دراسة شجرات النَّسَب والمجموعات الدموية وقواعد الاحتمالات على فهم انتقال الأمراض الوراثية عند الإنسان واتّخاذ قرارات طبية مناسبة.

الوراثة البشرية تعتمد على أدوات غير تجريبية مباشرة مثل شجرة النَّسَب والمجموعات الدموية. فبتمثيل أفراد العائلة عبر أجيال متتالية يمكن التعرف على نمط الانتقال: جسمي سائد، جسمي متنحٍّ، أو مرتبط بالصبغي \(X\)، وذلك من خلال تواتر الإصابة عند الذكور والإناث ووجود المرض في الأجيال المتعاقبة أو تخطيه لبعضها.

كما يسمح تحليل نظام \(ABO\) و\(Rh\) بفهم كيفية توارث الزمر الدموية واستعمالها في التحقق من علاقات النَّسَب وفي الوقاية من عدم توافق \(Rh\) بين الأم والجنين. إضافةً إلى ذلك، تستعمل قواعد الاحتمالات لحساب مخاطر الإصابة لدى الذرية انطلاقاً من الأنماط الوراثية المحتملة للأبوين، وهو ما يشكّل أساس الاستشارة الوراثية، حيث تساعد هذه المعطيات الأسر على اتخاذ قرارات مسؤولة طبياً واجتماعياً.

8) خلاصة مركّزة للباك — الوراثة البشرية

  • دراسة الوراثة عند الإنسان تعتمد على شجرات النَّسَب، المجموعات الدموية، تحليل الكروموسومات، وقواعد الاحتمالات.
  • الأمراض الجسميّة المتنحية تظهر عند الأفراد \(aa\)، ويمكن أن يولد مصابون من أبوين سليمين حاملين \(Aa\).
  • الأمراض الجسميّة السائدة تظهر عند الأفراد الحاملين للأليل \(A\) (أنماط \(AA\) و\(Aa\))، وتظهر في كل جيل تقريباً.
  • الأمراض المرتبطة بالصبغي \(X\) المتنحية تصيب الذكور أكثر من الإناث، وتتسم بوجود إناث حاملات وذكور مصابين.
  • نظام \(ABO\) يبيّن وجود سيادة مشتركة بين \(I^A\) و\(I^B\)، بينما نظام \(Rh\) يعتمد على أليل سائد للعامل \(D\).
  • الاستشارة الوراثية توظّف هذه المعارف لحساب مخاطر الإصابة ومرافقة الأسر الطبية والنفسية.

درس: الوراثة البشرية — 2 باك علوم رياضية (SVT) — © neobac.ma