بدن ما از واحدهای بسیار کوچکی به نام سلول ساخته شده است. در مرکز هر سلول، مرکز فرماندهی ای به نام «هسته» وجود دارد. داخل این هسته، ساختارهایی به شکل رشته به نام کروموزوم قرار دارند. این کروموزوم ها مثل یک کتاب دستورالعمل برای ساخت و کار بدن ما هستند.
ژن ها، بخش های کوچکی از این کروموزوم ها محسوب می شوند. هر ژن، یک دستورالعمل خاص و واحد را در خود نگهداری می کند. می توانیم ژن ها را همچون فصل های مختلف آن کتاب دستورالعمل در نظر بگیریم. هر ژن مسئول یک ویژگی منحصربه‌فرد در بدن ماست؛ مثلاً رنگ چشم‌ها، شکل مو، گروه خونی و قد.
این ژن ها از ترکیبی به نام DNA ساخته شده اند. DNA حاوی رمز و کدهای خاصی است که سلول ما می تواند آن ها را بخواند و بر اساس آن ها پروتئین های مورد نیاز بدن را تولید کند. پروتئین ها مولکول های اصلی و سازنده بدن هستند که کارهای مختلفی مانند ساخت بافت ها، مبارزه با بیماری ها و کنترل واکنش های شیمیایی را انجام می دهند.
ما نیمی از ژن های خود را از پدر و نیمی دیگر را از مادر به ارث می بریم. به همین دلیل است که ممکن است چهره یا برخی ویژگی های ما شبیه به والدینمان باشد. مجموعه کامل ژن های یک موجود زنده، «ژنوم» نامیده می شود که طرح کلی و کامل ساختمان بدن آن موجود است.
ژن و نقش آن
ژن، بلوک سازنده و واحد اصلی وراثت در موجودات زنده است. بیشتر ویژگی‌های بیولوژیکی حاصل کار گروهی و ترکیبی چندین ژن هستند. مجموعه ژن‌های یک موجود زنده که از والدینش به ارث می‌رسد، مشخصات ظاهری آن را تعیین می‌کند؛ مثلاً تعیین رنگ چشم یک حیوان یا عطر گل یک گیاه.
ژن‌ها در طول تقسیم سلولی توانایی تولید کپی‌هایی مشابه خود را دارند. این واحدهای وراثتی از پدر و مادر به فرزندان منتقل می‌شوند، بسیار پایدار هستند و به طور مستقیم بر صفات موجود زنده تأثیر می‌گذارند. ژن‌ها روی کروموزوم‌ها و در مکان‌های مشخصی، پشت سر هم چیده شده‌اند.
اغلب ژن‌ها حاوی دستورالعمل ساخت پروتئین‌ها هستند و این اطلاعات معمولاً در مولکول DNA ذخیره می‌شوند؛ مانند واگن‌های یک قطار که پشت سر هم حرکت می‌کنند. البته در بعضی ویروس‌ها، ژن‌ها بر روی RNA ثبت می‌شوند. برای آنکه یک ژن بتواند نقش خود را ایفا کند، باید ابتدا به پروتئین تبدیل شود. این فرآیند با کمک مولکول‌های دیگری به نام RNA انجام می‌گیرد.
تاریخچه ژن
ویلیام هاروی در سال ۱۶۵۱ میلادی نظریه‌ای را مطرح کرد که بر اساس آن، همه موجودات زنده — از جمله انسان — از تخم به وجود می‌آیند و اسپرم تنها در فرآیند تولیدمثل نقش ایفا می‌کند. هاروی همچنین نظریه‌ای به نام اپی‌ژنز ارائه داد که مطابق آن، در طول رشد جنین، اندام‌ها و ساختارهای جدید از ماده زنده و هنوز تخصص‌نیافته شکل می‌گیرند.
مطالعات جدید در زمینه وراثت، در نیمه دوم قرن نوزدهم، توسط گرگور مندل — کشیشی اتریشی — آغاز شد. او دو قانون اساسی کشف کرد که تمام پیشرفت‌های بعدی دانش ژنتیک بر پایه این دو قانون استوار شده است.
ژن و کروموزوم
همه سلول‌های یک گیاه یا جانور، تعداد مشخصی کروموزوم دارند که برای آن گونه خاص، ثابت و ویژه است. این تعداد در تمام سلول‌های بدن یک فرد، یکسان باقی می‌ماند. به همین دلیل، همه سلول‌های یک موجود زنده، مجموعه ژن‌های کاملاً یکسانی دارند.
به عنوان مثال، در مگس سرکه حدود ۱۰ هزار ژن شناسایی شده است. افراد مختلف یک گونه، ممکن است انواع مختلفی از یک ژن (آلل) را در سلول‌های خود داشته باشند. ژن‌ها روی کروموزوم‌ها به صورت خطی و با نظمی ثابت قرار گرفته‌اند. محل ثابت هر ژن روی کروموزوم که مخصوص همان ژن است، لوکوس نام دارد.
دو ژن آلل نمی‌توانند همزمان در یک لوکوس قرار بگیرند؛ در هر زمان فقط یکی از آن‌ها می‌تواند در آن جایگاه باشد. بعضی از ژن‌ها، به ویژه آن‌هایی که در ساخت RNA نقش دارند، ممکن است چندین بار در یک مجموعه کروموزومی تکرار شده باشند.
در تقسیم میتوز، قبل از تقسیم هسته سلول، ژن‌ها و در نتیجه کروموزوم‌ها دو برابر می‌شوند. سپس هر یک از دو سلول جدید، یک مجموعه کروموزومی کامل دریافت می‌کند. به این ترتیب، مجموعه کروموزومی هر دو سلول دقیقاً مانند هم خواهد بود.
پژوهش‌ها درباره ژن
تحقیقات تازه نشان داده است افرادی که قد کوتاه‌تری دارند، معمولاً عمر طولانی‌تری نسبت به دیگران دارند. این موضوع به دلیل نوعی ژن به نام FOX۰۳ است که به آن «ژن طول عمر» می‌گویند. این ژن در نقطه مشخصی از کروموزوم قرار دارد و علاوه بر افزایش طول عمر، باعث کندی رشد بدن نیز می‌شود.
چند سال پیش، تیمی از محققان توانستند نوعی بوته گوجه‌فرنگی تولید کنند که در برابر سرما مقاوم بود. ژن این مقاومت از یک ماهی که در آب‌های سرد زندگی می‌کند گرفته شد و به همین دلیل، این گوجه‌فرنگی‌های اصلاح‌شده می‌توانستند سرمای بیشتری را تحمل کنند.
همچنین در ژانویه سال ۲۰۱۳، دانشمندان آمریکایی اعلام کردند که ژن‌های مرتبط با ویژگی‌های شخصیتی انسان، بر طول عمر افراد نیز تأثیرگذار هستند.
نقش ژن در حواس پرتی
یک تحقیق تازه از سوی متخصصان روان‌پزشکی دانشگاه بن آلمان توضیحی علمی برای حواس‌پرتی و فراموشی ارائه می‌دهد. بر اساس این مطالعه، برخی تفاوت‌های ژنتیکی می‌توانند باعث شوند افراد بیشتر دچار حواس‌پرتی شوند.
محققان در این پژوهش به رابطه مستقیمی بین حواس‌پرتی و ژنی به نام DRD2 پی برده‌اند. طبق یافته‌ها، کسانی که نوع خاصی از این ژن را دارند، راحت‌تر حین انجام کار حواسشان پرت می‌شود و تمرکز کمتری دارند.
در این تحقیق حدود ۵۰۰ نفر مورد آزمایش قرار گرفتند. نمونه بزاق این افراد از نظر تغییرات ژن DRD2 بررسی شد. همچنین از آن‌ها خواسته شد تا با پر کردن پرسشنامه، میزان حواس‌پرتی و دقت خود را گزارش دهند.
نتایج این پژوهش که در یک مجله علمی معتبر منتشر شده، نشان می‌دهد بین فراموشکاری و تغییرات در ساختار ژن DRD2 ارتباط مستقیم وجود دارد.
ژن DRD2 در دو شکل مختلف دیده می‌شود: یک نوع حاوی باز سیتوزین و نوع دیگر حاوی باز تیمین. افرادی که نوع دوم را دارند، یعنی در ساختار ژنی آن‌ها باز تیمین وجود دارد، بیشتر در معرض حواس‌پرتی و فراموشی هستند.
علاوه بر اعداد و ارقام، محققان حتی یک ارتباط علت و معلولی هم بین این دو مورد پیدا کرده‌اند. به گفته آن‌ها، ژن DARD2 وظیفه مهم انتقال پیام‌ها به بخش‌های مربوطه در مغز را بر عهده دارد. دانشمندان این عملکرد را شبیه به کار رهبر یک ارکستر توصیف می‌کنند که مانند نوازندگان، مغز را هماهنگ و هدایت می‌کند. در این مقایسه، ژن DARD2 نقش چوب رهبری ارکستر را دارد. اگر رهبر ارکستر با چوبش حرکت نادرستی انجام دهد، نظم کل ارکستر از بین می‌رود.
پژوهشگران اشاره می‌کنند که شیوع حواس‌پرتی در بین اعضای یک خانواده، نشان‌دهنده نقش وراثت در این موضوع است. اما آن‌ها تاکید می‌کنند که عوامل دیگری نیز بر رفتار آدم‌ها اثر می‌گذارند. برای نمونه، محیط اجتماعی که فرد در آن زندگی می‌کند نیز می‌تواند مؤثر باشد.
با این حال، پژوهشگران وجود این ژن را بهانه‌ای برای توجیه حواس‌پرتی افراد نمی‌دانند. مثلاً به کسانی که زیاد فراموشکار هستند پیشنهاد می‌دهند که از یادداشت‌های کوچک استفاده کنند و برای غلبه بر حواس‌پرتی خود، راه‌های مختلفی را امتحان کنند.
نقش ژن در درس خواندن
تحقیقات تازه نشان می‌دهد که ژن‌های هر فرد، نقش مهمی در انتخاب دانشگاه و موفقیت‌های درسی او بازی می‌کنند. پژوهشگران با بررسی‌های مختلف روی دانشجویان، تأثیر ژنتیک را از تأثیر عوامل دیگری مانند شرایط زندگی جدا کردند.
بررسی نمرات دانشجویان در آزمون A-level نشان داد که ۵۷ درصد از تفاوت نمرات آن‌ها به دلیل عوامل ژنتیکی است. همچنین ۴۶ درصد از موفقیت‌های دوران دانشجویی نیز ریشه در DNA افراد دارد. عوامل محیطی مانند وضعیت مالی و کیفیت آموزش نیز در این تفاوت‌ها مؤثر بوده‌اند.
علاوه بر این، ژنتیک حتی بر تصمیم افراد برای رفتن به دانشگاه نیز تأثیر می‌گذارد. تقریباً نیمی از انتخاب‌های مربوط به ادامه تحصیل در دانشگاه، تحت هدایت DNA است. محققان با مطالعه روی سه هزار جفت دوقلوی همسان و غیرهمسان در بریتانیا به این یافته‌ها رسیدند.
این مطالعات نشان می‌دهد دوقلوهای همسان از نظر ژنتیکی کاملاً یکسان هستند و در واقع کلون یکدیگر محسوب می‌شوند. آن‌ها DNA مشترک دارند و معمولاً در یک محیط زندگی می‌کنند؛ به همین دلیل، تفاوت‌های بین آن‌ها را نمی‌توان تنها به محیط یا ژنتیک نسبت داد.
پژوهشگران با مقایسه دوقلوهای همسان و غیرهمسان، میزان تأثیر ژنتیک بر نتایج آزمون‌ها را نیز اندازه‌گیری کردند. اگر دوقلوهای همسان نمرات مشابه‌تری نسبت به دوقلوهای غیرهمسان داشته باشند، می‌توان نتیجه گرفت که ژنتیک در این موفقیت نقش داشته است. همچنین مشخص شد که انتخاب دانشگاه نیز تحت تأثیر ژنتیک قرار دارد.
دکتر دیوید هیل، متخصص ژنتیک آماری دانشگاه ادینبرگ که در این پژوهش‌ها مشارکت نداشته، معتقد است این نتایج چندان عجیب نیستند؛ زیرا بسیاری از رفتارهای انسان حاصل تعامل پیچیده بین ژن‌ها و محیط زندگی اوست.
او می‌گوید: «به نظر من هیچ‌کس تأثیر ژنتیک بر موفقیت‌های دانشگاهی را انکار نمی‌کند. تقریباً تمام ویژگی‌های فردی تا حدی ارثی هستند؛ بنابراین موفقیت تحصیلی، هوش، شخصیت، تصمیم برای شرکت در کنکور و نحوه عملکرد فرد نیز تا اندازه‌ای به ژن‌های او بستگی دارد.»