خلاصه درس فصل ۷ علوم هشتم؛ درسنامه و نکات مهم

به چهره و دست‌های خودت نگاه کن. رنگ چشم، داشتن یا نداشتن چال روی گونه و نقش خطوط انگشت، نمونه‌هایی از ویژگی‌هایی هستند که می‌توانیم بررسی کنیم. ممکن است در یک ویژگی به فرد دیگری شبیه باشی، اما در ویژگی دیگری با او تفاوت داشته باشی؛ پس یک شباهت برای یکسان دانستن دو نفر کافی نیست.

برای مشاهدهٔ دقیق‌تر، نقش دو انگشت خودت را روی کاغذ مقایسه کن. فقط به شکل کلی نگاه نکن؛ مسیر و شاخه‌شدن خطوط را هم ببین. نقش خطوط انگشت‌های یک فرد نیز دقیقاً یکسان نیست. اثر انگشت افراد مختلف، حتی دوقلوهای همسان، تفاوت دارد؛ به همین دلیل از آن برای تشخیص هویت استفاده می‌کنند.

حالا به بخش نرم پایین گوش توجه کن؛ همان نرمهٔ گوش. در شکل کتاب، این بخش در یک حالت آزاد است و در حالت دیگر به کنار صورت پیوسته است. کتاب این تفاوت را نمونه‌ای برای آشنایی با صفات ارثی معرفی می‌کند.

صفت ارثی، ویژگی‌ای است که عامل ایجادکنندهٔ آن از والدین به فرزندان می‌رسد. بنابراین منظور از «انتقال صفت» این نیست که خودِ بخشی از بدن والدین به فرزند منتقل می‌شود؛ عامل مربوط به آن ویژگی در یاخته‌ها وجود دارد و به نسل بعد می‌رسد. رنگ چشم نیز از نمونه‌های این درس است. پرسش مهم حالا این است: این عامل در کدام بخش یاخته قرار دارد و جنس آن چیست؟

برای پیدا کردن عامل صفات، از پیکر جاندار به یاخته و سپس به هستهٔ آن می‌رویم. دانشمندان با آزمایش نشان داده‌اند که عامل تعیین‌کنندهٔ صفات در هسته قرار دارد. در هسته، ماده‌ای به نام دِنا وجود دارد که اطلاعات و دستورهای مربوط به صفات ارثی را در خود نگه می‌دارد.

این اطلاعات در بخش‌هایی به نام ژن سازمان یافته‌اند؛ پس ژن بخشی از دِناست، نه چیزی جدا از آن. برای تصور بهتر، دِنا را مانند کتابی از دستورها و ژن‌ها را بخش‌های آن در نظر بگیر. این فقط یک تشبیه است: دِنا در واقع ساختاری شبیه نردبان پیچ‌خورده دارد.

ژن‌ها از یاخته‌ای به یاختهٔ دیگر و از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شوند. نکتهٔ مهم این است که بیشتر صفات ارثی حاصل همکاری چند ژن‌اند؛ مثلاً نباید تصور کنیم رنگ چشم همیشه فقط با یک ژن تعیین می‌شود.

درون هستهٔ یاخته، ماده‌ای به نام دِنا قرار دارد که اطلاعات و دستورهای مربوط به صفات ارثی را در خود نگه می‌دارد. ژن، بخشی از دِناست؛ یعنی ژن و دِنا دو مادهٔ بی‌ارتباط نیستند.

برای نزدیک شدن به موضوع، دِنا را مثل یک نوشتهٔ راهنما تصور کن و ژن‌ها را بخش‌هایی از آن نوشته بدان. این فقط یک تشبیه است: ژن‌ها در تعیین شکل، رنگ و بسیاری از صفات جاندار نقش دارند و از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شوند. همچنین نباید تصور کنیم هر صفت فقط به یک ژن وابسته است؛ بیشتر صفات ارثی، مثل رنگ چشم، حاصل کار چند ژن‌اند.

حالا یک قدم جلوتر برویم: دِنا در یاخته رشته‌هایی به نام فام‌تن یا کروموزوم می‌سازد. پس وقتی از فام‌تن صحبت می‌کنیم، هنوز با همان مادهٔ دارای اطلاعات ارثی سروکار داریم. ژن‌ها بخش‌هایی از دِنای موجود در فام‌تن‌ها هستند.

یاخته‌های بدن انسان چهل‌وشش فام‌تن دارند که دو تای آن‌ها فام‌تن جنسی‌اند. در تصویر کتاب، فام‌تن‌ها جدا از هم دیده می‌شوند؛ اما نباید نتیجه بگیریم که همیشه به همین شکل قابل مشاهده‌اند. برای دیدن آن‌ها از میکروسکوپ و یاخته‌های در حال تقسیم استفاده می‌شود. شبیه این است که برای بررسی یک وسیله، زمان و ابزار مناسبی انتخاب کنیم.

هر جاندار تعداد مشخصی فام‌تن دارد، اما این تعداد را نباید با اندازهٔ پیکرش یکی بدانیم. در جدول کتاب، انسان چهل‌وشش، مرغ و خروس هفتادوهشت، پروانه سیصدوهشتاد و برنج بیست‌وچهار فام‌تن دارند. پروانه از انسان کوچک‌تر است، ولی فام‌تن‌های بیشتری دارد؛ همین مقایسه برای رد کردن وابستگی همیشگی تعداد فام‌تن به بزرگی پیکر کافی است.

در بررسی شباهت افراد هم باید محتاط باشیم. شباهت در صفات ارثی می‌تواند نشانه‌ای از شباهت بعضی ژن‌ها باشد، اما ظاهر شبیه، یکسان بودن همهٔ ژن‌ها را ثابت نمی‌کند. مثلاً از شبیه بودن رنگ چشم دو نفر نمی‌توان دربارهٔ همهٔ اطلاعات ارثی آن‌ها حکم داد.

آیا داشتن ژن‌های مشابه، رشد کاملاً یکسان را تضمین می‌کند؟ برای بررسی، کتاب پیشنهاد می‌کند چهار قطعهٔ جوانه‌دار از یک سیب‌زمینی را در شرایط متفاوت بکاریم. این انتخاب کمک می‌کند تفاوت‌های ارثی قطعه‌ها تا حد امکان کم باشد و بتوانیم اثر شرایط را بررسی کنیم.

لیوان اول نور و آب کافی دارد؛ دومی آب کافی دارد، اما در تاریکی است؛ سومی پس از کاشت دیگر آب نمی‌گیرد؛ در چهارمی بخش خوراکی قطعه برداشته شده، ولی نور و آب کافی وجود دارد. این بخش خوراکی ذخیرهٔ غذایی جوانه است. با مشاهدهٔ روزانه طی دو هفته می‌توان پیش‌بینی‌ها را آزمود. پیش‌بینی با نتیجه فرق دارد: نتیجه را باید از مشاهده به دست آورد، نه از حدس. اگر آزمایش را انجام می‌دهی، بریدن سیب‌زمینی را به بزرگ‌تر بسپار.

برای فهمیدن نقش محیط، از چند قطعۀ جوانه‌دارِ یک سیب‌زمینی شروع می‌کنیم تا زمینۀ وراثتی آن‌ها تا حد امکان مشابه باشد. سپس شرایط را تغییر می‌دهیم: یک قطعه نور و آب کافی دارد، یکی در تاریکی آب می‌گیرد، یکی پس از کاشت دیگر آب نمی‌گیرد و از دیگری بخش خوراکی برداشته می‌شود.

پیش‌بینی با مشاهده فرق دارد. پیش از آزمایش، با دلیل حدس می‌زنیم؛ سپس دو هفته رشد، رنگ و وضعیت جوانه‌ها را ثبت می‌کنیم. مثلاً جوانه ممکن است مدتی در تاریکی با مصرف مواد ذخیره‌ای رشد کند؛ پس جوانه‌زدن به‌تنهایی نشانۀ رشد سالم و پایدار نیست. رطوبت آغازین خاک هم مهم است. اگر آزمایش را انجام می‌دهی، برای بریدن سیب‌زمینی از بزرگ‌تر کمک بگیر.

عامل محیطی چیزی بیرون از پیکر جاندار است که می‌تواند بر آن اثر بگذارد؛ مثل نور، دما، خاک و غذایی که دریافت می‌کند. بنابراین تفاوت ظاهری دو جاندار همیشه نشانۀ تفاوت ژن‌هایشان نیست.

در مثال‌های کتاب، رنگ گل‌ها با تفاوت خاک تغییر می‌کند و دو موش با وراثت یکسان، بر اثر تغذیۀ متفاوت ویژگی‌های متفاوتی پیدا می‌کنند. در خرگوش نیز سرد کردن بخشی از پوست باعث می‌شود موهای تازه در آن قسمت سیاه رشد کنند.

این موضوع برای سلامت ما هم مهم است: بعضی ژن‌ها خطر بیماری قلبی را بیشتر می‌کنند، اما تغذیۀ سالم و ورزش مناسب می‌توانند به حفظ سلامت کمک کنند. پس داشتن زمینۀ ارثی یک بیماری، به معنی حتمی بودن آن نیست.

تا اینجا دیدیم محیط می‌تواند بر ویژگی‌های جاندار اثر بگذارد. حالا راه دیگری را بررسی کنیم: وارد کردن ژن به یک جاندار. ژن بخشی از دناست که اطلاعات لازم برای ایجاد یک ویژگی را دارد. دانشمندان می‌توانند با انتقال ژن، توانایی تازه‌ای در جاندار ایجاد کنند.

نمونۀ مهم آن، تولید انسولین انسانی در باکتری است. پژوهشگران ژن مربوط به تولید انسولین را از انسان استخراج و وارد دنای باکتری کردند. باکتری‌های حاصل انسولین می‌سازند و این انسولین برای درمان بیماری قند وابسته به انسولین به کار می‌رود.

نکتۀ اصلی این است: به باکتری فقط انسولین آماده نداده‌اند؛ اطلاعات ساخت آن را وارد کرده‌اند. این کار با تغییر آب یا غذای باکتری تفاوت دارد.

کاربرد انتقال ژن فقط تولید دارو نیست؛ می‌توان از آن برای ایجاد ویژگی‌های تازه در گیاهان کشاورزی هم استفاده کرد. برنج طلایی یکی از مثال‌های کتاب است. این برنج ماده‌ای تولید می‌کند که در بدن به ویتامین آ تبدیل می‌شود؛ یعنی مادۀ تولیدشده و خود ویتامین دقیقاً یک چیز نیستند.

برنج معمولی ژن لازم برای تولید این ماده را ندارد. پژوهشگران با وارد کردن ژن مربوط، توانایی تولید آن را در برنج ایجاد کردند. اهمیت این طرح را وقتی بهتر می‌فهمیم که بدانیم کمبود شدید ویتامین آ می‌تواند بینایی کودکان را تهدید کند.

پس در این مثال، ویژگی تازه فقط نتیجۀ خاک یا آبیاری متفاوت نیست؛ ژن واردشده، توانایی تازه‌ای به گیاه داده است.

تصور کن به مجموعهٔ دستورهای یک کارگاه، دستور ساختن محصول تازه‌ای اضافه شود. انتقال ژن هم می‌تواند توانایی تازه‌ای به یک جاندار بدهد. دانشمندان ژن مربوط به تولید انسولین را از انسان جدا کردند و در دِنای باکتری قرار دادند. باکتری‌های حاصل می‌توانند انسولین انسانی بسازند و این انسولین برای درمان بیماری قند وابسته به انسولین به کار می‌رود.

نمونهٔ دیگر، برنج طلایی است. پژوهشگران ژنی را به برنج معمولی وارد کردند تا ماده‌ای تولید کند که در بدن به ویتامین $A$ تبدیل می‌شود. نکته این است که انتقال ژن، صفت مشخصی ایجاد می‌کند؛ قرار نیست جاندار دریافت‌کننده به جاندارِ دهندهٔ ژن تبدیل شود.

اما ژن چگونه بر یک صفت اثر می‌گذارد؟ ژن، خودِ صفت نیست؛ اطلاعات ساختن پروتئین را در اختیار یاخته می‌گذارد. پروتئین‌ها در بخش‌های مختلف بدن حضور دارند و حتی برای ساخته شدن مواد دیگر هم ضروری‌اند. پس می‌توان مسیر اثرگذاری را این‌طور دنبال کرد: اطلاعات ژن، ساختن پروتئین، اثر بر ویژگی جاندار.

در مثال گوجه‌فرنگی مقاوم به سرما، ژن منتقل‌شده از ماهی، اطلاعات ساختن پروتئین مربوط به مقاومت را فراهم می‌کند. در مثال خرگوش هم سرما باعث تولید پروتئینی می‌شود که در سیاه شدن موها نقش دارد. ژن مربوط از قبل در خرگوش وجود دارد؛ بنابراین اثر محیط همیشه به معنی وارد شدن ژن تازه نیست.

زندگی یک جانور از یک یاخته آغاز می‌شود، اما بدن او بعداً یاخته‌های بسیار زیادی دارد. راه افزایش تعداد یاخته‌ها، تقسیم شدن آنهاست. رشتمان یا میتوز نوعی تقسیم است که به رشد بدن و بازسازی بافت آسیب‌دیده کمک می‌کند؛ مثلاً برای ترمیم پوست، یاخته‌های تازه لازم داریم.

پیش از این تقسیم، مقدار دِنا دو برابر می‌شود. این آماده‌سازی باعث می‌شود اطلاعات لازم به هر دو یاختهٔ حاصل برسد. در پایان، از یک یاخته دو یاختهٔ یکسان به وجود می‌آید و تعداد فام‌تن‌های هرکدام با یاختهٔ اولیه برابر است. پس «دو برابر شدن دِنا پیش از تقسیم» را با «دو برابر شدن تعداد فام‌تن‌ها در هر یاختهٔ حاصل» اشتباه نگیر.

تقسیم شدن یاخته‌ها معمولاً برای بدن مفید است. برای نمونه، یاخته‌های پوست تقسیم می‌شوند تا جای یاخته‌های ازبین‌رفته را بگیرند. مشکل زمانی پیش می‌آید که یاخته‌ها بدون نیاز بدن، به‌سرعت تقسیم شوند و تودهٔ سرطانی بسازند. بنابراین هر تقسیم یاخته‌ای نشانهٔ سرطان نیست؛ نیاز بدن و چگونگی تقسیم مهم‌اند.

عوامل محیطی هم در ایجاد سرطان نقش دارند. کتاب از برخی کودهای شیمیایی و آلاینده‌های سوخت‌های فسیلی نام می‌برد. مواد موجود در سیگار و تنباکو نیز احتمال بعضی سرطان‌ها را افزایش می‌دهند؛ حتی برای کسی که خودش سیگار نمی‌کشد، اما دود آن را تنفس می‌کند. دوری از دود دخانیات و تغذیهٔ سالم به کاهش خطر کمک می‌کنند، نه اینکه پیشگیری را قطعی کنند.