Uwagi na temat eksperymentu Gregora Mendla

Przeczytaj ten artykuł, aby dowiedzieć się o Gregor Johann Mendel, jego wok, powody sukcesu, jego eksperyment i wyniki!

Gregor Johann Mendel (1822-1884) jest znany jako ojciec genetyki, ponieważ jako pierwszy zademonstrował mechanizm przekazywania postaci z pokolenia na pokolenie. Dał także uogólnienia, z których niektóre zostały później podniesione do rangi zasad lub praw dziedziczenia.

Zdjęcie dzięki uprzejmości: 2.bp.blogspot.com/-jv9yNAYtgtA/TicwKYC0jHI/AAAAAAAAATw/RA0AcorwjmA/s1600/S11072012330.jpg

Stanowią one podstawę genetyki. Mendel urodził się w Silisian, wiosce w Heinzendorf (Austria, obecnie część Czech) 22 lipca 1822 roku w rodzinie rolnika. Był błyskotliwym studentem i studiował filozofię od kilku lat. Po ukończeniu nauki Mendel dołączył do klasztoru augustianów św. Tomasza w Brunn (następnie w Austrii, obecnie Brno w Czechosłowacji) w 1843 roku w wieku 21 lat.

W wieku 25 lat (1847) został księdzem w klasztorze. W 1851 Mendel został wysłany na Uniwersytet Wiedeński na studia z botaniki i fizyki. Wrócił do Brunn jako nauczyciel fizyki i nauk przyrodniczych. Mendel służył jako nauczyciel przez 14 lat. Później został opatem klasztoru. Gregor został dodany do swojego imienia, kiedy wstąpił do klasztoru w Brunn. W 1856 Mendel zaobserwował występowanie dwóch rodzajów nasion w roślinach grochu rosnących w jego klasztorze.

Tym samym zainteresował się nimi. Mendel przeprowadził eksperymenty hybrydyzacji na grochu ogrodowym przez 7 lat w latach 1856-1863. Potwierdził czystość swoich materiałów eksperymentalnych poprzez chów wsobny. Początkowo przyjmował 34 pary odmian roślin grochu, następnie 22, ale ostatecznie pracował tylko z 7 parami odmian.

Te ostatnie różniły się takimi postaciami, jak kolor kwiatów, pozycja kwiatu, wysokość, kształt strąka, kolor strąka, kształt nasion, kolor nasion itp. Wszystkie wybrane odmiany były czystymi liniami lub prawdziwą hodowlą, to znaczy były czyste i hodowane jako prawdziwe lub dała potomstwo przypominające rodziców. Mendel wykonywał różne rodzaje krzyżowania, a następnie pozwalał potomstwu samodzielnie się rozmnażać.

Jego eksperymenty miały dużą wielkość próbkowania, około 10000 roślin grochu. Daje to większą wiarygodność jego danych. Ponadto jako pierwszy wykorzystał analizę statystyczną i logikę matematyczną w rozwiązywaniu problemów w biologii. Sformułował generalizacje, które zostały odczytane na dwóch spotkaniach Natural History Society of Brunn w 1865 roku. Jego artykuł "Eksperymenty na temat hybrydyzacji roślin" został opublikowany w "Proceedings of Brunn Natural Science Society" w 1866 roku. Mendel zmarł w 1884 roku bez uzyskania uznania za swoją pracę.

Prace Mendla pozostały niezauważone i niedoceniane przez około 34 lata z powodu:

(i) Ograniczony obrót "Proceedings of Brunn Natural Science Society", w którym został opublikowany,

(ii) Nie mógł przekonać się, że jego wnioski są uniwersalne, ponieważ Mendel nie zdołał odtworzyć wyników na Hawkweed (Hieracium) podjętej na podstawie sugestii Naegeli. Było to spowodowane brakiem dostępności czystych linii,

(iii) Brak agresywności w jego osobowości,

(iv) W tym czasie świat naukowy był kołysany przez teorię ewolucji Darwina (Origin of Species, 1859).

(v) koncepcja Mendla dotycząca stabilnych, nie mieszających się, odrębnych jednostek lub czynników o różnych cechach nie znalazła akceptacji współczesnych,

(vi) Wnioski Mendla o dziedziczność wyprzedzały jego czas. Posługiwał się metodami statystycznymi i logiką matematyczną, które nie były znane innym biologom w tamtym czasie,

(vii) Nie było fizycznego dowodu na istnienie czynników lub materiału, z którego zostały wykonane.

Ponowne odkrycie dzieła Mendla:

Mendel zmarł w 1884 roku na długo przedtem, zanim jego twórczość została rozpoznana. To było w 1900 roku, że trzech robotników niezależnie odkryło na nowo zasady dziedziczności już wypracowane przez Mendla. Byli to Hugo de Vries z Holandii, Carl Correns z Niemiec i Erich von Tschermak-Seysenegg z Austrii.

Correns podniósł status dwóch z uogólnień Mendla do poziomu praw dziedziczenia - prawa segregacji i prawa niezależnego asortymentu. Pozostałe to zasady zmienne. Hugo de Vries odkrył także artykuł Mendla i opublikował go w "Flora" w 1901 roku. Bateson, Punnet i inni kolejni robotnicy uznali pracę Mendla za uniwersalne zastosowanie, w tym zwierząt.

Powody sukcesu Mendla:

1. Mendel wybrał dla swoich eksperymentów wyłącznie czyste odmiany grochu (Pisum sativum). Przez dwa lata (1857-1859) sprawdzał, czy jego materiały eksperymentalne są czystą hodowlą.

2. Mendel wykorzystał tylko te cechy do swoich badań, które nie wykazały związku, interakcji lub niepełnej dominacji.

3. Postacie wybrane przez Mendla miały wyróżniające się kontrastujące cechy, takie jak wysoki i karzeł lub zielony i żółty.

4. Mendel zajął się jedną lub dwiema postaciami podczas eksperymentów hodowlanych, podczas gdy jego poprzednicy często badali wszystkie cechy jednocześnie.

5. Mendel badał dziedziczenie postaci przez trzy lub więcej pokoleń.

6. Wykonał wzajemne krzyże i wychował duże potomstwo.

7. Eksperymentalna roślina Mendla Groch (Pisutn sativum) jest idealna do kontrolowanej hodowli. Jest krzyżowany ręcznie, podczas gdy normalnie przechodzi samodzielną hodowlę.

8. Zadbał o to, aby nie dopuścić do kontaminacji przez obce ziarna pyłku przyniesione przez owady.

9. Mendel prowadził kompletny zapis każdego krzyża, późniejszej hodowli własnej i liczby wyprodukowanych nasion.

10. Mendel eksperymentował na wielu roślinach dla tej samej cechy i uzyskał setki potomstwa. Duża wielkość próby dawała wiarygodność jego wynikom.

11. Sformułował teoretyczne wyjaśnienia interpretacji jego wyników. Jego wyjaśnienia zostały przez niego dodatkowo sprawdzone pod względem ich ważności.

12. Mendel użył metod statystycznych i prawa prawdopodobieństwa do analizy swoich wyników.

13. Mendel miał szczęście, wybierając te cechy, których geny nie wchodziły w interakcje. Były obecne na różnych chromosomach lub wykazywały całkowitą rekombinację. Nie łączył kształtu strąka z wysokością rośliny w żadnym z jego dihybridowych krzyżów, których geny są blisko siebie na chromosomie 4 i nie wykazują częstej rekombinacji.

14. Nie usiłował wyjaśnić wszystkich wariacji znalezionych w swoich wynikach, ale pozostawił je jako takie, np. Powiązanie koloru kwiatów i nasion.

Eksperymenty Mendla:

Materiał eksperymentalny Mendla:

Mendel wybrał Groch ogrodowy (= Groch jadalny, Pisum sativum; 2n = 14) do swoich eksperymentów.

Zalety wyboru rośliny grochu:

(i) dostępne były czyste odmiany grochu (ii) rośliny grochu miały wiele łatwych do wykrycia kontrastujących znaków, (iii) struktura kwiatowa grochu była taka, aby umożliwić kontrolowaną hodowlę. Chociaż roślina jest samozapylana, ale może być krzyżowana ręcznie, (iv) kwiat grochu zwykle pozostaje zamknięty i ulega samozapyleniu. (v) Jest to roślina jednoroczna o krótkim okresie przydatności i daje wyniki w ciągu 3 miesięcy, (vi) Duża liczba nasion jest wytwarzana na roślinę, (vii) Roślina jest łatwo uprawiana i nie wymaga dodatkowej opieki, z wyjątkiem czas zapylenia, (viii) mieszańce F ₁ są płodne.

Eksperymenty Mendla przeprowadzono w trzech etapach (i) Wybór czystych lub prawdziwych rodziców rozrodczych, (ii) Hybrydyzacja i uzyskanie roślin generacji F1, (iii) Samozapylenie roślin hybrydowych i hodowanie kolejnych pokoleń, takich jak F ₂, F ₃, F ₄ itd.

(a) Wybór rodziców:

Mendel wybrał 7 par czystych lub prawdziwych odmian grochu jako materiał wyjściowy do swoich eksperymentów. W przypadku samozapylania lub samozagładzania, czysta odmiana powoduje potomstwo mające podobną cechę, np. Wysoką odmianę z wysokim potomstwem, odmianę czerwoną z kwitnącymi czerwonymi kwiatami itp.

Wszystkie postacie wybranych odmian miały łatwo odróżnialne cechy alternatywne, np. Wzrost i karłowatość, voilet lub czerwone kwiaty i białe kwiaty (tabela 5.1). Mendel usatysfakcjonował siebie jako prawdziwą odmianę tej odmiany poprzez samozapylenie. Wszelkie potomstwo, które nie jest zgodne z formą cechy, zostało wyeliminowane. Prawdziwe rośliny hodowlane zostały następnie wykorzystane do następnego etapu. Oni utworzyli generację rodzicielską (P).

Tabela 5.1 Postacie grochu ogrodowego podchwycone przez Mendla

(b) Hybrydyzacja dla generacji F ₁ :

Mendel wykonywał wzajemne krzyżówki między roślinami mającymi alternatywne formy postaci, wysokie i karłowe, czerwone i białe kwiaty. W odwrotnych (R) krzyżach pyłek jednej postaci był odkurzony przez piętno innej formy i odwrotnie, np. Pyłek z kwiatów wysokich roślin, do wyłupiastych kwiatów roślin karłowatych i pyłków z kwiatów roślin karłowatych, do wyłupiastych kwiatów wysokich roślin .

Ręcznie zapylane kwiaty pokrywa się papierowymi workami (workiem) w celu uniknięcia zanieczyszczenia przez obcy pyłek. Krzyż, w którym brane są pod uwagę tylko dwie alternatywne formy pojedynczego znaku, nazywany jest krzyżem monohybrydowym. Mendel wykonał również krzyże z udziałem dwóch postaci. Nazywane są krzyżykami dihybrid. Wykonano również krzyżówki trihybrydowe i polihybrydowe.

Nasiona krzyża lub krzyży zostały zebrane i zasiane w przyszłym roku. Hybryda potomna zawierająca nasiona stanowi następną generację nazywaną pierwszym pokoleniem filowym lub pokoleniem F ₁ .

(c) Samodzielna hodowla dla generacji F ₂ i F ₃ :

Rośliny pokolenia F ₁ mogły przeprowadzać samozapylenie (trawienie krzyżowe lub samozapylenie). Aby zapobiec zanieczyszczeniu przez pyłki, kwiaty od początku były pokryte papierowymi torebkami. Mendel zebrał nasiona i wyhodował nową generację roślin. Nasiona i rośliny hodowane z nich stanowią drugie pokolenie synów lub F2. Dalsze samozapylenie spowodowało wytworzenie F ₃ lub trzeciej generacji synowskiej. Mendel prowadził zapis każdego pokolenia i przestrzegał następujących zasad:

Wyniki eksperymentów:

1. Rośliny F ₁ odwrotnych krzyżówek były podobne.

2. Rośliny F ₁ nie były pośrednie między dwiema alternatywnymi cechami postaci. Przeciwnie, przypominali jednego z rodziców, mając jedną alternatywną cechę postaci. Tak więc na skrzyżowaniu wysokich i karłowatych roślin wszystkie hybrydy były wysokie (ryc. 5.2). Podobnie, w przypadku skrzyżowania rodziców żółtych i zielonych, nasiona F były koloru żółtego (tabela 5.2).

3. W generacji F ₂ wyrażane są cechy rodzicielskie postaci.

4. Jedna cecha postaci, która nie pojawiła się w pokoleniu F _1, musi być ukryta lub niewypowiedziana.

5. Organizm powinien posiadać dwa czynniki lub determinanty każdego charakteru (zasada par czynników). Te dwa czynniki są podobne w tych organizmach, które hodują prawdziwe. Są odmienne w organizmach uzyskanych z krzyża.

6. Z dwóch czynników lub alleli reprezentujących alternatywne cechy postaci, jeden jest dominujący i wyraża się w pokoleniu hybrydowym lub F1. Drugi czynnik lub allel jest recesywny i nie wykazuje swojego działania (zasada dominacji).

Tabela 5.2. Krzyże Monohybrid Mendla w Pisum sativum:

7. Nie ma mieszania dwóch czynników w hybrydzie.

8. W momencie tworzenia gamet dwa czynniki oddzielają się lub dzielą i przechodzą w różne gamety. Gameta ma jeden czynnik pary. Mendel przewidział więc występowanie mejozy na długo przed jej odkryciem. Gamety łączą się losowo podczas zapłodnienia, dzięki czemu czynniki łączą się w nowym pokoleniu i swobodnie się wyrażają.

9. Dwie cechy charakteru pojawiają się w generacji F w stosunku trzech dominujących do jednego recesywnego, 3: 1. Jest on również nazywany współczynnikiem monohybrydowym (tabela 5.2). Na przykład, w charakterze wysokości (krzyżyk x karzeł) Mendel uzyskał 787 wysokości i 277 roślin karłowatych (stosunek 2, 84: 1). Podobny wynik dla koloru kwiatu to 705 czerwonych do 224 białych (stosunek 3, 15: 1).

10. W roślinach recesywnych F ₃ (np. Karzeł lub białe kwiaty) rośliny produkują podobne typy. Z pozostałych lub dominujących rodziców (rośliny F ₂ ) jedna trzecia rasa jest prawdziwa, podczas gdy dwie trzecie zachowują się jak rośliny pokolenia F ₁ (ryc. 5.2). Jest to możliwe tylko wtedy, gdy dwa czynniki charakteru są segregowane podczas formowania gamet (zasada segregacji) i łączą się potomstwo losowo zgodnie z prawem lub zasadą prawdopodobieństwa.

11. W krzyżu dwuhybrydowym (biorąc pod uwagę dwie cechy łącznie), cztery typy roślin tworzą się w generacji F ₂, dwa rodzicielskie i dwa rekombinowane. Współczynnik wynosi 9 (oba dominujące): 3 (jeden dominujący drugi recesywny): 3 (jeden recesywny drugi dominujący): 1 (oba recesywne). Jest znany jako stosunek di-hybrydowy.

12. Tworzenie czterech typów osobników w generacji F dihybrydowego krzyża pokazuje, że czynniki lub allele obydwu postaci odpowiadają niezależnie (zasada niezależnego asortymentu).

13. Mendel posłużył się prawem prawdopodobieństwa i metod statystycznych do analizy jego wyników. Łączenie i porównywanie wyników doprowadziło go do pewnych wniosków zwanych postulatami Mendla.

14. Formułowanie postulatów przez Mendla dotyczyło procesu opracowywania roboczej hipotezy i jej testowania poprzez eksperymenty.

15. Postulaty Mendla otrzymały status praw przez Correns.