تعريف الطفرة الجينية
تُعرف الطفرة الجينية بأنها تغيرات في المادة الجينية (أو الجينوم)؛ لخلية الكائن الحي بحيث تحدث هذه التغيرات بشكل طبيعي، ويمكن أن تغير في شكل أوراق الشجر، أو الزهور، أو أشكال الفاكهة، أو تحدث تغيرات في سيقان النباتات المختلفة. ومن الجدير بالذكر أن هذه التغيرات تكون عشوائية وفي غالب الأحيان تسبب ضررًا ما في الكائن الحي، ولكنها أحيانًا ما تكون مفيدة في بيئات معينة، ولهذا تعتبر المصدر الرئيسي للتنوع الجيني الذي يؤدي إلى التطور، عن طريق الانتقاء الطبيعي . ويمكن تعريف الطفرات بأنها تغيرات في التسلسل الجيني تحدث على مستويات مختلفة، فإما أن تؤثر على الفرد الذي يحملها وحده أي على نبتة محددة، أو حيوان محدد أوإنسان محدد، دون التأثير على غيرهم، أو أن تؤثر على جميع نسل الكائن الحي، وعبر أجيال متلاحقة؛ ولحدوث هذا فلا بد من أن تحدث هذه الطفرات في الخلايا التي تنتج الجيل التالي تحديدًا، وأن تؤثر في المادة الوراثية لهذا الكائن. وغالبًا ما تسبب الطفرة الجينية الطبيعية إلى تغيير مفاجئ وملحوظ في النبات ؛ فمثلًا قد تؤدي إحدى الطفرات الى ظهور بقع ملونة في زهرة بيضاء، أو قد تنتج في الزهور التي تحمل سيقانها زهرة واحدة، ظهور ساق تحمل زهرة مزدوجة، وقد تلاحظها في تغير لون ورق الشجر، أو شكل الثمار وغيرها، ولكن عادة ما تعود الأمور إلى نصابها، ولا تظهر هذه التغيرات في العام التالي.
السبب وراء حدوث الطفرة الجينية في النبات
يمكن أن تسبب التغيرات الجوية، وتقلبات درجة الحرارة أو الطقس البارد، أو حتى تلف الحشرات إلى حدوث طفرات في النبات؛ وإذا صادف حدوثها في نقطة نمو فإن التأثير سيصل إلى جميع البراعم، ومن الممكن أن تتعايش الانسجة المتغيرة بسبب الطفرات في أجزاء من خلايا النبات، ومثال ذلك ظهور أزهار خيمرالية في نبات الأقحوان؛ حيث تكون الزهرة الواحدة ملونة بعدة ألوان.
كيف تحدث الطفرة الجينية في النبات
وفي جينوم الكائن الحي توجد سلاسل من الأحماض الأمينية مرتبة بنظام معين، وعند تغير هذا الترتيب ولو بشكل بسيط تحدث الطفرة؛ وأصغر الطفرات هي الطفرات النقطية، حيث يتغير زوج واحد فقط من هذه الأحماض إلى زوج آخر، وهناك أيضًا الطفرات المترادفة وغير المترادفة؛ والتي يتم فيها تغيير في تسلسل الأحماض الأمينية منتجة بروتيناً جديداً مختلفاً كليًا عن الأساسي، أو إلى حذف البروتين الأساسي نهائيًا.
أما الطفرات المترادفة فلا تحدث تغيير في تسلسل الأحماض الأمينية نفسها؛ وإنما تغير في التسلسلات التي ترمز للأحماض الامينية، وغالباً ما يتم تسميتها بالطفرات "الصامتة"، واعتمادًا على تسميتها فإن تغييراتها تكون صامتة أو غير ذات أهمية، بحيث يحافظ النبات على سلاسله ثابته من غير تغير، أو إختلاف في الوظيفة المخصصة لها.
وقد تأخذ هذه الطفرات شكل عمليات الإدراج والحذف في سلاسل الكروموسومات؛ محدثة تغيراً على أجزاء من الجين أو مجموعات كاملة من الجينات المحمولة على الكروموسومات، وقد تتأثر الكروموسومات الكاملة أو حتى النسخ الكاملة للجينوم، حيث يمكن قلب أو نقل جزء كامل من الكروموسوم، ويمكن دمج الكروموسومات أو تفكيكها، وهذا ما يؤدي إلى أضرار وخيمة للغاية.
كما تحدث الطفرات أيضًا على مستوى العناصر القابلة للنقل؛ وهي عبارة عن كيانات صغيرة من الحمض النووي للكائن الحي، تمتلك خصائص تسمح لها بالتنقل داخل الجينوم، وبينما تتنقل تقوم بنسخ نفسها ولصقها في مواقع جديدة بداخل الجينوم غير تلك الخاصة بها، الأمر الذي يؤدي إلى تعطل في وظائف الجين، أو إلى إنتاج جينات جديدة أحيانًا.
أنواع الطفرات الجينية في النبات
وفقًا لتصنيف العلماء فإن هناك خمسة أنواع تتبعها الطفرات، نذكر منها:
حيث تحدث التغيرات في التركيب الكلي للكروموسوم أو تغير تشكيله الإجمال وتغيرأعداد الكروموسومات، حيث يتم خسارة أو إكتساب أو تغير في الكروموسوم وهو ما يسمى "انحرافات الكروموسومات"، أو تغيرات في عدد الكروموسوم الأصلي وهو ما يسمى "تعدد الصبغات أو الطفرة العددية".
والتي تحدث في البلازما الجرثومية للكائن الحي في أي وقت خلال دورة حياته ويتم العثور على تأثيراتها عبر نسله، فمثلًا تم العثور على نباتات قمح تعاني من التقزم، ويمكن أن تؤثر في الصفات السائدة والمتنحية للنبات.
وهي التغيرات التي تحدث في الخلايا الجسدية للكائن الحي، ولا يمكن أن تنتقل إلى نسله وإنما تفقد بموته، ويعتمد مدى تأثيرها على المرحلة الحدوث بالنسبة لدورة حياة الكائن، وتسبب خللًا في التمثيل الغذائي للخلايا والأنسجة؛ التي يتم إنتاجها بواسطة الخلية المتغيرة (المصابة بالطفرة)، إلا أنه تم الإستفادة منها في إنتاج التفاح السكر، وبرتقال "السرة"، وغيرها من الفواكه والزهور.
