الأليل

الأليل ^[ ملاحظة ^{1 ]} هو شكل مختلف من تسلسل النيوكليوتيدات في موقع معين، أو موضع، على جزيء الحمض النووي. ^{[ 1 ]}

يمكن أن تختلف الأليلات في موقع واحد من خلال تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة ، ^{[ 2 ]} ولكنها قد تحتوي أيضًا على إضافات وحذف يصل إلى عدة آلاف من أزواج القواعد. ^{[ 3 ]} تؤدي معظم الأليلات إلى تغيير طفيف أو معدوم في خصائص الكائن الحي، ولكن في بعض الأحيان قد تؤدي الأليلات المختلفة إلى سمات ظاهرية مختلفة قابلة للملاحظة، مثل مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا، والطفرات التطورية في ذباب الفاكهة، والأمراض الوراثية في البشر.

تمتلك جميع الكائنات متعددة الخلايا تقريبًا مجموعتين من الكروموسومات في مرحلة ما من دورة حياتها البيولوجية؛ أي أنها ثنائية المجموعة الكروموسومية . بالنسبة لموقع جيني معين، إذا احتوى الكروموسومان على نفس الأليل، فإنهما، والكائن الحي، يكونان متماثلي الزيجوت بالنسبة لهذا الأليل. أما إذا كانت الأليلات مختلفة، فإنهما، والكائن الحي، يكونان غير متماثلي الزيجوت بالنسبة لهذين الأليلين. ومن الأمثلة البارزة على ذلك اكتشاف غريغور مندل أن لوني الزهرة الأبيض والبنفسجي في نبات البازلاء ناتجان عن جين واحد له أليلان. وقد أدى اكتشاف مندل لما يُعرف الآن بالأليلات إلى وضع ثلاثة قوانين تساعد على فهم كيفية انتقال الأليلات إلى النسل. ^{[ 4 ]}

تشير التعريفات الشائعة لمصطلح "الأليل" عادةً إلى الأليلات المختلفة داخل الجينات فقط. على سبيل المثال، يتم التحكم في فصائل الدم ABO بواسطة جين ABO ، الذي يحتوي على ستة أليلات شائعة (متغيرات). في علم الوراثة السكانية ، فإن النمط الظاهري لكل إنسان حي تقريبًا لجين ABO هو مزيج من هذه الأليلات الستة فقط. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

كلمة "أليل" هي اختصار لكلمة "أليلومورف" (وهي كلمة صاغها عالما الوراثة البريطانيان ويليام بيتسون وإديث ريبيكا سوندرز في أوائل القرن العشرين)، ^{[ 7 ] [ 8 ]} والتي استُخدمت في بدايات علم الوراثة لوصف الأشكال المتغيرة لجين ما، والتي تم رصدها في أنماط ظاهرية مختلفة ، وتحديدها على أنها سبب الاختلافات بينها. وهي مشتقة من البادئة اليونانية ἀλληλο-، أو allelo- ، والتي تعني "متبادل" أو "متبادل"، أو "كل منهما بالآخر"، وهي بدورها مرتبطة بالصفة اليونانية ἄλλος، أو allos (المشتقة من الكلمة اللاتينية alius )، والتي تعني "آخر".

في كثير من الحالات، يمكن وصف التفاعلات الجينية بين الأليلين في موقع جيني معين بأنها سائدة أو متنحية ، وذلك بحسب النمط الظاهري المتماثل الذي يشبهه النمط الظاهري غير المتماثل . عندما يكون النمط الظاهري غير المتماثل مطابقًا لأحد النمطين المتماثلين، يكون الأليل المُعبَّر عنه هو الذي يؤدي إلى النمط الظاهري "السائد"، ^{[ 9 ] [ 10 ]} ويُقال إن الأليل الآخر "متنحي". في حالة النمط الظاهري غير المتماثل، يُخفي الأليل السائد تأثير الأليل المتنحي، مما يُعطي نمطًا ظاهريًا سائدًا. ^{[ 11 ]} يُمكن ملاحظة النمط الظاهري للأليلات المتنحية عندما يكون الكائن الحي متماثل الزيجوت المتنحي لجين معين. ^{[ 12 ]} تختلف درجة ونمط السيادة بين المواقع الجينية. وقد وصف غريغور مندل هذا النوع من التفاعل رسميًا لأول مرة . ومع ذلك، فإن العديد من السمات تتحدى هذا التصنيف البسيط، ويتم نمذجة الأنماط الظاهرية من خلال السيادة المشتركة والوراثة متعددة الجينات . ^{[ 13 ]}

يُستخدم مصطلح " الأليل البري " أحيانًا لوصف أليل يُعتقد أنه يُساهم في الصفة الظاهرية النموذجية كما تُرى في التجمعات البرية للكائنات الحية، مثل ذباب الفاكهة ( دروسوفيلا ميلانوجاستر ). تاريخيًا، كان يُنظر إلى هذا الأليل البري على أنه يؤدي إلى نمط ظاهري سائد (مُهيمن - يُعبر عنه دائمًا)، وشائع، وطبيعي، على عكس الأليلات الطافرة التي تؤدي إلى أنماط ظاهرية متنحية، ونادرة، وغالبًا ما تكون ضارة. كان يُعتقد سابقًا أن معظم الأفراد متماثلو الزيجوت للأليل البري في معظم المواقع الجينية، وأن أي أليل طافر بديل يوجد في صورة متماثلة الزيجوت لدى أقلية صغيرة من الأفراد المصابين، غالبًا على شكل أمراض وراثية ، وبشكل أكثر شيوعًا في صورة غير متماثلة الزيجوت لدى حاملي الأليل الطافر. بات من المعروف الآن أن معظم أو جميع المواقع الجينية متعددة الأشكال، ولها أليلات متعددة، تختلف تردداتها من مجموعة سكانية إلى أخرى، وأن جزءًا كبيرًا من التباين الجيني يكمن في شكل أليلات لا تُنتج اختلافات ظاهرية واضحة. غالبًا ما يُشار إلى الأليلات من النوع البري بعلامة زائد ( مثل p + ^للأليل p ) . ^{[ 14 ]}

لون العين صفة وراثية تتأثر بأكثر من جين ، بما في ذلك OCA2 و HERC2 . ويساهم تفاعل هذه الجينات المتعددة، والاختلافات في هذه الجينات (الأليلات) بين الأفراد، في تحديد النمط الظاهري للون العين . ويتأثر لون العين بتصبغ القزحية ، واعتماد تشتت الضوء بواسطة الوسط المعتم داخل سدى القزحية على التردد.

عادةً ما يضم أي تجمع سكاني أو نوع من الكائنات الحية أليلات متعددة في كل موقع جيني بين أفراده. ويمكن قياس التباين الأليلي في موقع جيني معين من خلال عدد الأليلات ( تعدد الأشكال ) الموجودة، أو نسبة الأفراد غير المتماثلين في التجمع السكاني. أما الأليل الصفري فهو متغير جيني يفتقر إلى الوظيفة الطبيعية للجين إما لعدم تعبيره، أو لأن البروتين المُعبَّر عنه غير نشط.

على سبيل المثال، في الموضع الجيني لمستضدات الكربوهيدرات لفصائل الدم ABO لدى البشر، [ 15 ] يتعرف علم الوراثة الكلاسيكي على ثلاثة أليلات، هي I A و I B و i، والتي تحدد توافق عمليات نقل الدم . يمتلك كل فرد أحد الأنماط الجينية الستة الممكنة (I  A  A ، I  A  i، I B IB، I A i ، و ii ) والتي تُنتج أحد الأنماط الظاهرية الأربعة الممكنة : "الفصيلة A" (الناتجة عن النمط الجيني المتماثل I A  A والنمط الجيني غير المتماثل I A  i )، و"الفصيلة B" (الناتجة عن النمط الجيني المتماثل IB  I  B  والنمط الجيني غير المتماثل I  B i)، و"الفصيلة AB" الناتجة عن النمط الجيني غير المتماثل I A I B ، و"الفصيلة O" الناتجة عن النمط الجيني المتماثل ii. (من المعروف الآن أن كل أليل من الأليلات A وB وO هو في الواقع فئة من الأليلات المتعددة ذات تسلسلات DNA مختلفة تنتج بروتينات ذات خصائص متطابقة: أكثر من 70 أليلًا معروفًا في موقع ABO. [ 16 ] وبالتالي، قد يكون الفرد ذو فصيلة الدم "A" متغاير الزيجوت AO، أو متماثل الزيجوت AA، أو متغاير الزيجوت AA مع أليلين مختلفين من "A".)

يمكن استخدام تردد الأليلات في مجموعة سكانية ثنائية الصيغة الصبغية للتنبؤ بترددات الأنماط الجينية المقابلة (انظر مبدأ هاردي-واينبرغ ). بالنسبة لنموذج بسيط، مع أليلين؛

${\displaystyle p+q=1\,}$

${\displaystyle p^{2}+2pq+q^{2}=1\,}$

حيث يُمثل p تردد أحد الأليلين، و ^{q تردد الأليل البديل، ومجموعهما يساوي واحدًا بالضرورة. عندئذٍ، يُمثل p²} نسبة الأفراد المتماثلين للأليل الأول، و2 pq نسبة الأفراد غير المتماثلين، و q² نسبة الأفراد المتماثلين للأليل البديل. إذا كان الأليل الأول سائدًا على الثاني ^، فإن نسبة الأفراد الذين سيُظهرون النمط الظاهري السائد هي p² + 2pq ، ^ونسبة الأفراد الذين سيُظهرون النمط الظاهري المتنحي هي q² ^{. [ 17 ]}

بثلاثة أليلات:

${\displaystyle p+q+r=1\,}$و

${\displaystyle p^{2}+q^{2}+r^{2}+2pq+2pr+2qr=1.\,}$

في حالة وجود أليلات متعددة في موقع ثنائي الصيغة الصبغية، يتم إعطاء عدد الأنماط الجينية الممكنة (G) مع عدد من الأليلات (a) من خلال التعبير التالي:

${\displaystyle G={\frac {a(a+1)}{2}}.}$

تنتج العديد من الاضطرابات الوراثية عن وراثة الفرد لأليلين متنحيين لصفة جينية واحدة. تشمل هذه الاضطرابات المهق ، والتليف الكيسي ، وجلاكتوزيميا ، وبيلة ​​الفينيل كيتون (PKU)، وداء تاي-ساكس . ^{[ 18 ]} كما تُعزى اضطرابات أخرى إلى أليلات متنحية، ولكن نظرًا لوجود موقع الجين على الكروموسوم X، بحيث يمتلك الذكور نسخة واحدة فقط (أي أنهم أحاديو الزيجوت )، فإنها أكثر شيوعًا بين الذكور منها بين الإناث. ومن الأمثلة على ذلك عمى الألوان الأحمر والأخضر ومتلازمة إكس الهشة . ^{[ 19 ]}

تحدث اضطرابات أخرى، مثل مرض هنتنغتون ، عندما يرث الفرد أليلاً سائداً واحداً فقط. ^{[ 20 ]}

بينما تُدرس الصفات الوراثية عادةً من حيث الأليلات الجينية، يمكن توريث العلامات فوق الجينية ، مثل مثيلة الحمض النووي، في مناطق جينومية محددة لدى بعض الأنواع، وهي عملية تُعرف بالوراثة فوق الجينية عبر الأجيال . يُستخدم مصطلح "الأليل فوق الجيني" لتمييز هذه العلامات الوراثية عن الأليلات التقليدية، التي تُحدد بتسلسل النيوكليوتيدات . ^{[ 21 ]} وقد اكتُشف نوعٌ محدد من الأليلات فوق الجينية، وهي الأليلات فوق الجينية شبه المستقرة، في الفئران والبشر، وتتميز هذه الأليلات بتأسيس عشوائي (احتمالي) لحالة فوق جينية يمكن توريثها انقساميًا. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

استُخدم مصطلح "إيديومورف" (idiomorph)، المشتق من الكلمتين اليونانيتين "مورفوس" (morphos) بمعنى شكل و"إيديو" (idio) بمعنى مفرد، فريد، في عام 1990 بدلاً من مصطلح "أليل" (allele) للدلالة على التسلسلات الموجودة في نفس الموضع الجيني في سلالات مختلفة لا تتشابه في تسلسلها، وربما لا تشترك في علاقة تطورية مشتركة. ويُستخدم هذا المصطلح بشكل رئيسي في البحوث الجينية لعلم الفطريات . ^{[ 24 ] [ 25 ]}

• زاندرز، سارة إي. (19 يوليو 2022). "ما الذي يمكننا تعلمه من المواقع الجينية الأنانية التي تخالف قانون مندل؟" . مجلة PLOS Biology . 20 (7) e3001700. doi : 10.1371/journal.pbio.3001700 . ISSN 1545-7885 . PMC 9295977. PMID 35853012 .