Κληρονομικότητα

Πολλές φορές θα έχετε αναρωτηθεί για ποιον λόγο τα παιδιά άλλοτε μοιάζουν στον πατέρα, άλλοτε στη μητέρα και άλλοτε είναι δύσκολο να απαντήσεις με σιγουριά. Απάντηση σε αυτά τα ερωτήματα δίνουν οι νόμοι της γενετικής που ανακάλυψε ο Γιόχαν Μέντελ (1822-1884). Τα επόμενα παραδείγματα βασίζονται στα πειράματα του Μέντελ.

Ας υποθέσουμε ότι κάνουμε μείξη δύο λουλουδιών, ένα με κόκκινο άνθος και ένα με λευκό άνθος. Η πατρική γενιά P δίνει απογόνους την πρώτη γενιά των παιδιών F1. Το χρώμα της γενιάς των παιδιών είναι ροζ, δηλαδή το ενδιάμεσο κόκκινου και άσπρου.

Τα παραπάνω σχήμα περιγράφει τον πρώτο νόμο του Μέντελ: Τα μέλη της πρώτης γενιάς παιδιών F1 γονέων που διαφέρουν σε ένα χαρακτηριστικό είναι ίδια. Στην δεύτερη γενιά όμως παιδιών, το αποτέλεσμα είναι αυτό του παρακάτω σχήματος.

Αν αυτά τα υβρίδια διασταυρωθούν μεταξύ τους, προκύπτει μια εντελώς διαφορετική εικόνα. Στην δεύτερη γενιά παιδιών F2 έχουμε ένα τέταρτο κόκκινα άνθη, δύο τέταρτα ροζ άνθη και ένα τέταρτο λευκά άνθη. Η αναλογία αυτή είναι καθαρή μόνο για μεγάλο αριθμό απογόνων. Έτσι προκύπτει ο δεύτερος νόμος του Μέντελ: Η δεύτερη γενιά F2 που έχει προκύψει από γονείς που διαφέρουν σε ένα χαρακτηριστικό δεν είναι ομοιόμορφη όπως η πρώτη, αλλά διαχωρίζεται σε διαφορετικές μορφές με βάση μια καθορισμένη αριθμητική αναλογία.

Τα χαρακτηριστικά της πατρικής γενιάς P επανεμφανίζονται, κάθε μία στο ένα τέταρτο των απογόνων της δεύτερης γενιάς F2, ενώ το υπόλοιπο μισό των απογόνων F2 είναι όπως η πρώτη γενιά F1. Αν συνεχιστεί αυτό και σε τρίτη γενιά προκύπτει το αποτέλεσμα του παρακάτω σχήματος.

 

Τα κόκκινα και τα λευκά άνθη της γενιάς F2 παράγουν μόνο κόκκινα και λευκά άνθη αντίστοιχα, επιστρέφοντας έτσι στον αρχικό τύπο. Οι απόγονοι ανήκουν στον καθαρό αρχικό τύπο αναπαράγοντας διαρκώς αυτόν τον αρχικό τύπο. Τα υβρίδια παράγουν ένα τέταρτο κόκκινα, ένα τέταρτο λευκά και δύο τέταρτα ροζ άνθη, δηλαδή η συμπεριφορά είναι η ίδια με αυτήν της πρώτης γενιάς.

Οι νόμοι αυτοί ισχύουν και για τα ζώα και συνεπώς και για τον άνθρωπο. Ωστόσο, δεν είναι βέβαιο ότι η πρώτη γενιά F1 έχει ενδιάμεσο χαρακτηριστικό μεταξύ των δυο γονέων. Αν διασταυρωθούν δύο σκυλιά, ένα μαύρου τριχώματος με ένα άσπρου τριχώματος, αναμένονται απόγονοι πρώτης γενιάς F1 ενδιάμεσου χρώματος. Αυτό όμως δεν συμβαίνει ωστόσο. Όλη η πρώτη γενιά είναι μαύρου τριχώματος. Ο πρώτος νόμος του Μέντελ διατηρεί την ισχύ του, καθώς όλα τα μέλη της πρώτης γενιάς είναι ίδια. Το χαρακτηριστικό του μαύρου τριχώματος είναι πιο ισχυρό από το αντίστοιχο του λευκού τριχώματος.

Το πρώτο ονομάζεται επικρατές χαρακτηριστικό, ενώ το δεύτερο υπολειπόμενο. Στην δεύτερη γενιά F2 δεν προκύπτουν μόνο μαύροι απόγονοι, αλλά τρία τέταρτα μαύροι και ένα τέταρτο λευκοί. Ο δεύτερος νόμος του Μέντελ διατηρείται και αυτός σε ισχύ, καθώς το ένα τέταρτο είναι λευκοί απόγονοι, το ένα τέταρτο μαύροι και τα δύο τέταρτα που θα έπρεπε να έχουν ενδιάμεσο χρώμα. Ωστόσο το επικρατές χαρακτηριστικό κυριαρχεί και τα δύο αυτά τέταρτα προκύπτουν μαύρα. Συνεπώς τα τρία τέταρτα των απογόνων προκύπτουν μαύρα.

Από τα παραπάνω παραδείγματα συνάγεται ότι τα κληρονομούμενα χαρακτηριστικά διαφέρουν από απόγονο σε απόγονο. Επίσης, τα χαρακτηριστικά μπορεί να είναι εντός του σώματος και μην είναι εμφανή. Τα χαρακτηριστικά που κληρονομούνται αφορούν το σύνολο του οργανισμού, ασχέτως αν τα χαρακτηριστικά είναι ορατά ή όχι. Κληρονομούνται και τα ψυχικά χαρακτηριστικά, καθότι προκύπτουν από τα όργανα που σχετίζονται με τις διανοητικές λειτουργίες και τις αισθήσεις. Άλλωστε σωματικά και ψυχικά χαρακτηριστικά δεν είναι ξεχωριστά στη φύση, αλλά αποτελούν μια αδιαίρετη ολότητα. Ο διαχωρισμός μεταξύ των σωματικών και ψυχικών χαρακτηριστικών γίνεται από τον άνθρωπο αποκλειστικά για διευκόλυνση.

Οι δύο πρώτοι νόμοι του Μέντελ αναφέρονται στην περίπτωση που οι γονείς έχουν μόνο ένα χαρακτηριστικό διαφορετικό, στην παραπάνω περιπτώσεις το χρώμα του άνθους ή το χρώμα του τριχώματος. Στην πράξη υπάρχουν πολλά χαρακτηριστικά στην περίπτωση των ζώων και των φυτών και σπανίως η διαφορά είναι μόνο σε ένα χαρακτηριστικό. Προκύπτει έτσι ο τρίτος νόμος του Μέντελ: ο νόμος της ανεξαρτησίας των χαρακτηριστικών. Δηλαδή, αν συνδυαστούν πυκνά μαύρα μαλλιά με αραιά καστανά, το αποτέλεσμα μπορεί να προκύψει με όλους τους συνδυασμούς, μεταξύ των οποίων και πυκνά καστανά και αραιά μαύρα μαλλιά. Η πλήρης ανεξαρτησία των χαρακτηριστικών ωστόσο αμφισβητείται από κάποιους και μένει η γενετική να ξεδιαλύνει το τοπίο.

Ακόμη δεν έχει καταφέρει η γενετική να βρει ποια γονίδια, τμήματα του γενετικού υλικού, δίνουν τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά. Επίσης, είναι άγνωστο ποια χαρακτηριστικά είναι επικρατή και ποια είναι υπολειπόμενα. Όλα αυτά σε συνδυασμό με τον μεγάλο αριθμό χαρακτηριστικών του ανθρώπου εξηγούν γιατί πολλοί δεν μπορούν να κατανοήσουν τους νόμους της κληρονομικότητας.

Από τους νόμους του Μέντελ είναι εμφανές ότι άλλο είναι το σύνολο του γενετικού υλικού και άλλα τα χαρακτηριστικά που εμφανίζει ο οργανισμός στην πράξη. Ενώ ένας οργανισμός έχει πάρει γενετικό υλικό και από τους δύο γονείς του για ένα χαρακτηριστικό, αυτό που εμφανίζει ο οργανισμός μπορεί να είναι είτε του ενός γονέα, είτε του άλλου, είτε μια μίξη, ανάλογα με το ποιανού γονέα το χαρακτηριστικό ή αλλιώς γονίδιο είναι επικρατές ή όχι. Το σύνολο του γενετικού υλικού που φέρει ένας οργανισμός μέσα του ονομάζεται γονότυπος, ενώ τα πραγματικά χαρακτηριστικά που τελικά εμφανίζονται στον οργανισμό ονομάζονται φαινότυπος.