تاریخچه علم ژنتیک

دانش زیست شناسی یکی از قدیمی ترین علومی بوده که بشر به آن توجه داشته است. شواهد بسیار زیادی که طی کاوشهای باستان شناسی بدست آمده حکایت از آن دارد که انسانهای پیشین به دانش زیست شناسی توجه داشته اند و در این میان اصلاح نژاد دامها و پرورش گیاهان با باردهی بیشتر از دانش گذشتگان در مورد علم ژنتیک خبر می دهد.
اما از حدود یک قرن پیش دانش زیست شناسی وارد مرحله جدیدی شد که بعدا آن را ژنتیک نامیده اند و این امر انقلابی در علم زیست شناسی به وجود آورد. در قرن هجدهم ، عده ای از پژوهشگران بر آن شدند که نحوه انتقال صفات ارثی را از نسلی به نسل دیگر بررسی کنند؛ این بررسی ها به نتیجه قابل ملاحضه ای ختم نشد. دو دلیل مهم آن عبارت بودند از آگاهی نداشتن به ریاضیات و دلیل دوم انتخاب صفاتی بود که برای پژوهش های اولیه ژنتیک مناسب نبودند.
اولین کسی که توانست قوانین حاکم بر انتقال صفات ارثی را شناسایی کند، کشیشی اتریشی به نام گریگور مندل بود که در سال ۱۸۶۵ این قوانین را که حاصل آزمایشاتش روی گیاه نخود فرنگی بود، ارائه کرد.
این در حالی بودکه جامعه علمی آن دوران به دیدگاه ها و کشفیات او اهمیت چندانی نداد و نتایج کارهای مندل به دست فراموشی سپرده شد. و به نظر می رسید ، پرونده این دانش رو به بسته شدن است. در سال ۱۹۰۰ میلادی کشف مجدد قوانین ارائه شده از سوی مندل ، توسط درویس ، شرماک و کورنز باعث شد که نظریات او مورد توجه و قبول قرار گرفته و مندل به عنوان پدر علم ژنتیک شناخته شود.
در سال ۱۹۵۳ با کشف ساختمان جایگاه ژنها (DNA) از سوی جیمز واتسن و فرانسیس کریک ، رشته ای جدید در علم زیست شناسی به وجود آمد که زیست شناسی ملکولی نام گرفت . با حدود گذشت یک قرن از کشفیات مندل در خلال سالهای ۱۹۷۱ و ۱۹۷۳ در رشته زیست شناسی ملکولی و ژنتیک که اولی به بررسی ساختمان و مکانیسم عمل ژنها و دومی به بررسی بیماری های ژنتیک و پیدا کردن درمانی برای آنها می پرداخت ، ادغام شدند و رشته ای به نام مهندسی ژنتیک را به وجود آوردند که طی اندک زمانی توانست رشته های مختلفی اعم از پزشکی ، صنعت و کشاورزی را تحت الشعاع خود قرار دهد و دیدگاه های مختلف عصر حاضر را به خود اختصاص دهد.
اساس مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی انتقال یک یا تعدادی از ژنهای یک ارگانیسم به درون خزانه ژنتیکی یک ارگانیسم دیگر است. به این ترتیب ارگانیسم جدید واجد ژنهایی خواهد شد که در گذشته فاقد آن بوده و اینک وادار می شود که در شرایط محیطی مناسب اقدام به بیان آن ژن نماید که محصول آن می تواند منجر به بروز صفت خاص و یا تولید فراورده ای شود.
مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در چند سال اخیر توانسته منشأ خدمات ارزنده ای برای نوع بشر باشد. از مهمترین دستاوردهای این دانش می توان تأثیر آن را حیطه های مختلف از جمله صلاح نژادی حیوانات و گیاهان با هدف تولید فراورده های بیشتر، تهیه داروها و هورمون ها با درجه خلوص بالا و صرف هزینه های پایین ، درمان بیماری های ژنتیکی با ایجاد تغییرات در سلول تخم و موار متعدد دیگر اشاره کرد. تشخیص قبل از بارداری بیماری های ژنتیکی ، تشخیص صحت رابطه فرزند با پدر و مادر و همچنین تکنیک شناسایی مجرمان از روی بقایای باقی مانده از بدن ، مو و یا خون آنها از جمله توانایی های دیگر ژنتیک مولکولی است.
در نگاهی دیگر دورنمای دانش ژنتیک و بیوتکنولوژی بسیار زیبا جلوه می کند. تولید اعضای بدن از قلب گرفته تا چشم و دست و پا به صورت مجزا از طریق مهندسی ژنتیک و ارایه آنها به بانکهای اعضای بدن با هدف کمک به نیازمندان پیوند عضو ، یکی از این موارد است. به این ترتیب مشکل دفع پیوند حل خواهد شد و مخصوصاً در صورتی که عضو پیوندی از دارای خزانه ژنتیک همان فرد باشد هیچ آنتی ژن بیگانه ای نمیتواند عامل دفع عضو باشد. درمان بسیاری از بیماری های ژنتیکی مخصوصاً در دوره جنینی قابل درمان خواهد بود. هویت افراد از روی کارتهای شناسایی که بر پایه وراثت و ژنتیک آنها عمل می کند ممکن خواهد شد و مجرمان با گذاشتن کوچکترین اثر بیولوژیکی از خود مثل یک تار مو بسرعت شناسایی خواهند شد.
دنیای آینده در تسخیر دانش ژنتیک خواهد بود و برای این علم نمیتوان پایانی قائل شد. اگر چه به نظر می رسد مثل هر دانش دیگری، این علم هم می تواند ابزاری برای ارضاء حس قدرت طلبی بسیاری از سیاستمداران باشد و تا کنون شاهد جنجالهای بسیاری زیادی هم در این مورد بوده ایم. یکی از مهمترین موارد آن تولید گیاهان تراریخت و کلونینگ و همسانه سازی انسان بوده است.
● گریگور مندل
گریگوری مندل كه او را پدر ژنتیك می دانند در روستای برنو كه اكنون جزوی از كشور چك است در خانواده ای تنگ دست و آلمانی زبان متولد شد. پدر مندل، یك کشاورز بود كه حداقل سه روز در هفته برای مالك زمین در شرایطی بسیار سخت و طاقت فرسا كار می كرد تا بالاخره روزی مالك یک زمین زراعی شد. مندل هم به پرورش درختان میوه علاقه زیادی داشت و باغ میوه كوچك خود را با پیوندهایی بهبود می بخشید كه كشیش شهر، پدر «شریبر»، در اختیارش می گذاشت. یوهان جوان كه پس از راهب شدن گرگور مندل نام گرفت، در این كار به پدرش كمك می كرد. و به تدریج با باغبانی و پرورش گل آشنا شد.
پدر شریبر در مدرسه دهكده تدریس می كرد. كودكان در آن مدرسه نه تنها خواندن و نوشتن می آموختند، بلكه با تاریخ طبیعی و علوم نیز آشنا می شدند. مندل هم که شاگرد ممتازی بود ، درس را در همان مدرسه شرع کرد.
پدر مندل که مرد فقیری بود ، با وجود امكانات بسیار اندك، هر آنچه در توان داشت، به كار گرفت تا پسرش آینده بهتری داشته باشد. یوهان، تحصیلات ابتدایی را با موفقیت پشت سر گذاشت و برای رفتن به دبیرستان آماده شد. هر چند که رفتن به دبرستان برای خانواده یوهان بسیار سخت بود و والدین او نمی توانستند از نظر مالی كمك زیادی به او بكنند. به همین دلیل هم ، یوهان مجبور بود برای تأمین نیازهای مالی خود كار كند.
با وجود این، او با موفقیت به تحصیل ادامه داد تا این كه در شانزده سالگی پدر مندل در یك تصادف به شدت صدمه دید و مجبور شد كار در مزرعه را رها كند. به این ترتیب، یوهان باید كلیه مخارج تحصیل خود را به تنهایی فراهم می كرد. او به خاطر كار زیاد و سوء تغذیه، مریض شد. با وجود این، دبیرستان را با موفقیت به پایان رساند و خود را برای رفتن به دانشگاه آماده كرد. از آن جا كه یوهان سرگرم تحصیل بود و نمی توانست در كار مزرعه به پدر كمك كند، آنتوان مندل ، پدر یوهان تصمیم گرفت سرپرستی مزرعه را به دامادش واگذار كند. داماد نیز متعهد شد كه هنگام ورود یوهان به صومعه، مبلغی را به او بپردازد.
تقریباً بلافاصله پس از این كه قرارداد امضا شد، خواهر مندل سهم جهیزیه اش را به برادرش داد تا تحصیلات خود را تكمیل كند. و در انتهای آن سال، تمام بودجه خانواده به اتمام رسید. در چنان شرایطی، تنها امید خانواده، كشیش شدن یوهان بود! مندل امیدوار بود به عنوان كشیش، شغلی همچون معلمی در مدرسه پیدا كند و در اوقات فراغت به مطالعات علمی بپردازد. مندل در صومعه ای مشغول فعالیت شد كه دارای یك زیست شناس، یك ستاره شناس، یك فیلسوف و یك آهنگساز بود. طبق یك حكم سلطنتی، آنان مسئولیت تدریس مسائل دینی، فلسفی و ریاضیات را بر عهده داشتند. در واقع صومعه بک دانشگاه کوچک بود.
این دانشگاه کوچک برای تكمیل گروه كوچك استادانش به شاگرد جوانی نیاز داشت كه مایل به پیوستن به صومعه باشد. ازاین رو، مندل به توصیه استاد فیزیكش كه مندل را در رشته فیزیك بهترین می دانست، به صومعه پیوست. چند سال بعد، مندل در یكی از یادداشتهایش چنین نوشت: «این قدم، تغییری اساسی در زندگی ام به وجود آورد. احساس می كنم به نقطه ای از زندگی رسیده ام كه دیگر به مبارزه تلخ برای زنده ماندن نیازی ندارم.» او دیگر نگران به دست آوردن لقمه نانی نبود و سرانجام می توانست از نظر مالی به خانواده اش كمك كند و بخشش سخاوتمندانه خواهرش را با تأمین مخارج تحصیل پسرانش جبران نماید.
مندل به عنوان كشیش ناحیه و كشیش بیمارستان به كار مشغول شد. اما كار در بیمارستان برای مندل مناسب نبود و مجاورت با انواع بیماریها او را بیمار كرد. به همین جهت، او برای تدریس به یكی از دبیرستان های ناحیه اعزام شد. این شغل برای مندل بسیار مناسب بود. او ریاضیات و ادبیات روم و یونان باستان تدریس می كرد و بین دانش آموزان و اعضای دبیرستان، شهرت و محبوبیت زیادی داشت.
مندل با كمك های صومعه توانست در دانشگاه وین تحصیل كند. او در كلاس های فیزیك تجربی آموخت كه چگونه می توان به كمك مشاهده و تجربه، فرضیه ها را آزمایش كرد و به قوانین عمومی دست یافت. او به مطالعه آمار و احتمالات پرداخت و با نظریه اتمی در شیمی آشنا شد. همچنین در كلاس های زیست شناسی و فیزیولوژی گیاهی شركت كرد تا دانش خود را در این زمینه تكمیل كند.
در زمان مندل نظریه توارث آمیخته نظریه ای ببود افراد آن را پذبرفه بودند بر این اساس ، صفات فرزندان همیشه حد واسطی از صفات والدین است و طبق نظر لامارك محیط بر وراثت تاثیر می گذارد و ممكن است باعث تغییر صفات منتقل شده از والدین به فرزندان شود. مندل هم که مطالعاتی در این مورد انجام داده بود بر روی اصول وراثت کار کرد و در نهایت نظریه لامارک را را رد كرد. مندل در سال ۱۸۵۶، مطالعات معروفش را روی گیاه نخود فرنگی آغاز كرد و پس از هفت سال موفق به كشف اصول اولیه وراثت شد. تمام فضایی كه او برای انجام آزمایشاتش در اختیار داشت، قطعه كوچكی از باغ صومعه بود كه ۳۵ متر طول و هفت متر عرض داشت. او با این كه به طور تمام وقت تدریس می كرد، هر گاه فرصتی می یافت، به كار و آزمایش در باغچه اش می پرداخت. نتایج آزمایش های او در سال ۱۸۶۵ منتشر شد.
مندل گیاه نخود را انتخاب کرد و از طریق دگر لقاحی در نخود سعی کرد که نخود هایی با صفات متقابل را با یکدگر آمیزش دهد و گیاهانی با صفات جدید را به وجود آورد. هر چند که هیچ گاه گیاهی با صفات جدید به وجود نیامد ، اما آزمایشات او به شناسایی اصول مهمی از وراثت ختم شد. آزمایشگاه مندل همان باغچه کلیسا بود و او آزمایشات خود را از سال ۱۸۵۶ تا ۱۸۶۳ بر روی گیاه نخود انجام داد و با کمک دانش ریاضی احتمالات موفق شد نسبت های بیان صفات که به دو دسته غالب و مغلوب تقسیم بندی کرده بود را کشف کند که بعدها به قوانین وراثت مندل معروف شد. از آنجا که در آن زمان بسیاری از افراد با نفوذ همچنان نظریات داروین و لامارک را صحیح می پنداشتند حاضر به پذیرش نظریات او نشدند.
و مندل در حالی که هنوز نتایج آزمایشات او در محفل علمی معتبری مطرح نشده بود درگذشت و این در حالی بود که حتی گروهی از فلاسفه علم اعتقاد داشتند که مندل به صورت غیر آگاهانه به نتایجی دست پیدا کرده و حتی میخواستند لقبی را که بعداً به عنوان پدر علم ژنتیک برای او انتخواب کردند را منکر شوند. مندل تا سال ۱۹۰۰ همچنان ناشناخته ماند تا این که در این سالها سه دانشجو به صورت جداگانه کارهای مندل را دنبال کردند و قوانین او را به تأیید رساندند.
مندل قوانین حقیقی وراثت را كشف كرد، اما محیط فرهنگی اش مانع از آن شد كه ارزش كارهایش شناخته شود. كشف مجدد قوانین مندل تنها هنگامی ممكن شد كه سلسله ای از تهاجم های غیرمستقیم علمی تصورات قدیمی را از اعتبار ساقط كرد. پژوهش های مندل بر روی حدود ۲۸۰۰۰ بوته نخود و در مدت ۷ سال دنبال شد.

منبع : سازمان آموزش و پرورش استان خراسان