Ο Μέντελ, γεννημένος το 1822 στην Τσεχική Δημοκρατία σε μια φτωχή αγροτική οικογένεια, ήθελε με πάθος να γίνει δάσκαλος και επιστήμονας. Το 1843 έγινε αρχάριος στο μοναστήρι των Αυγουστινιανών (όπου έλαβε το νέο όνομα Γρηγόρ). Στο σχολείο του μοναστηριού, σπούδασε θεολογία και αρχαίες ανατολικές γλώσσες, άκουσε διαλέξεις για τις φυσικές επιστήμες στο Φιλοσοφικό Ινστιτούτο Brunn και αγαπούσε τις ορυκτολογικές και βοτανικές συλλογές. Η πρόσθετη εκπαίδευση Mendel πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης.
Επιστρέφοντας από τη Βιέννη, ο ερευνητής ξεκίνησε ένα καλά σχεδιασμένο επιστημονικό πείραμα. Τον ενδιέφερε πολύ η πραγματικά εκπληκτική εκδήλωση της κληρονομικότητας.
Για πειράματα, επέλεξε συνηθισμένο αρακά σποράς. Σε αντίθεση με τους προκατόχους του, ο Μέντελ έθεσε ως στόχο να μελετήσει την κληρονομιά όχι ολόκληρου του συμπλέγματος, αλλά μεμονωμένων, σαφώς διαφορετικών χαρακτηριστικών. Αυτό περιόρισε το εύρος των ερωτήσεων, αλλά κατέστησε δυνατή την απόκτηση σαφέστερων αποτελεσμάτων. Ο Μέντελ πέρασε δέκα χρόνια για να πραγματοποιήσει το προγραμματισμένο πείραμα.
Η επιλογή του αρακά ως αντικείμενο έρευνας οφείλεται στην ευκολία της καλλιέργειάς του, στη μεγάλη ποικιλία μορφών και στην ικανότητα αυτογονιμοποίησης. Η γύρη από τους ανθήρες φτάνει στο στίγμα του ίδιου λουλουδιού πριν ανοίξει, επομένως ένα φυτό είναι και πατρικό και μητρικό.
Στη διασταυρούμενη γονιμοποίηση, η γύρη μεταφέρεται από έντομα ή τον άνεμο. Στον αρακά, όπως σε όλα τα αυτογονιμοποιούμενα φυτά, είναι δυνατή μόνο η τεχνητή διασταυρούμενη λίπανση. Στα άνθη των μητρικών φυτών, οι ανθήρες αφαιρούνται πριν χυθεί η γύρη έξω από αυτά. Στη συνέχεια συλλέγουν τη γύρη από το πατρικό φυτό και τη μεταφέρουν με ένα πινέλο στο στίγμα της μητέρας. Σε αυτή την περίπτωση, το μπιζέλι είναι απόγονος διαφορετικών φυτών.
Όλη η πειραματική εργασία του Mendel με τα μπιζέλια διακρίθηκε από υψηλή πληρότητα και συνέπεια των παρατηρήσεων. Σε δύο χρόνια, έλεγξε την καθαρότητα 34 ποικιλιών. Για κάθε πείραμα, ο ερευνητής επέλεξε δύο ποικιλίες που διέφεραν σε ένα ζεύγος χαρακτηριστικών. Μελετήθηκαν συνολικά επτά χαρακτηριστικά. Αυτά είναι το χρώμα των κοτυληδόνων (κίτρινο ή πράσινο), το τρίχωμα του σπόρου (λευκό ή χρωματιστό) και τα ανώριμα φασόλια (πράσινα ή κίτρινα), το σχήμα των ώριμων σπόρων (στρογγυλά ή γωνιακά) και τα ώριμα φασόλια (κυρτά ή με βαθιές παρεμβολές μεταξύ σπόροι), η διάταξη των λουλουδιών (μασχαλιαία ή κορυφαία), το ύψος του στελέχους (υψηλό ή χαμηλό).
Ο Μέντελ έκανε επτά διασταυρώσεις μεταξύ φυτών που διέφεραν μεταξύ τους σε ένα χαρακτηριστικό. Σε κάθε περίπτωση, οι απόγονοι της πρώτης γενιάς έμοιαζαν με έναν από τους γονείς και δεν είχαν το χαρακτηριστικό του άλλου γονέα. Η καταστολή ορισμένων χαρακτηριστικών σε υβριδικούς οργανισμούς από άλλους ονομάζεται κυριαρχία. Ήταν ο Μέντελ που εισήγαγε τον όρο «κυρίαρχο» (κατασταλτικό) - για ένα χαρακτηριστικό που ανιχνεύτηκε στους απογόνους - και «υπολειπόμενο» (κατασταλμένο) - για ένα χαρακτηριστικό που φαινόταν να έχει εξαφανιστεί. Έτσι, τα στρογγυλεμένα κίτρινα μπιζέλια, το πράσινο χρώμα των ανώριμων φασολιών είναι κυρίαρχα χαρακτηριστικά και τα ζαρωμένα πράσινα μπιζέλια, το κίτρινο χρώμα των ανώριμων φασολιών είναι υπολειπόμενα.
Σύμφωνα με τον Mendel, και τα δύο χαρακτηριστικά είναι κατά κάποιο τρόπο παρόντα στους απογόνους, αλλά το κυρίαρχο καταστέλλει το υπολειπόμενο και αυτός βρίσκεται σε λανθάνουσα κατάσταση. Αυτή η υπόθεση μπορεί να επιβεβαιωθεί στην ανάλυση φυτών δεύτερης γενιάς. Ο Mendel έσπειρε υβριδικούς σπόρους από κάθε φυτό ξεχωριστά. Αυτή τη φορά, δεν χρειάστηκε να εκτελέσει επίπονους σταυρούς. Στα άνθη των μπιζελιών, έγινε αυτογονιμοποίηση. Ενώ τα φυτά της πρώτης γενιάς είχαν μόνο κίτρινους σπόρους, στη δεύτερη γενιά τα φυτά εμφανίστηκαν και με κίτρινο και πράσινο. Αυτό παρατηρήθηκε επίσης στην ανάλυση των απογόνων των υπόλοιπων έξι τύπων διασταύρωσης. Σε όλες τις περιπτώσεις, αποκαλύφθηκε ένα συγκεκριμένο πρότυπο εμφάνισης στη δεύτερη γενιά φυτών με κυρίαρχα και υπολειπόμενα χαρακτηριστικά.
Ως αποτέλεσμα πολυάριθμων πειραμάτων, ο Mendel διαπίστωσε ξεκάθαρα ότι στη δεύτερη γενιά η αναλογία φυτών με κυρίαρχα και υπολειπόμενα χαρακτηριστικά είναι 3:1. Τρία μέρη είναι φυτά με κίτρινους σπόρους και ένα - με πράσινο. Στις επόμενες γενιές, σε ορισμένα φυτά με κίτρινους σπόρους, παρατηρείται πάλι σχίσιμο στην ίδια αναλογία, ενώ σε άλλα σχηματίζονται μόνο κίτρινοι σπόροι. Φυτά με υπολειπόμενο χαρακτηριστικό - πράσινοι, ζαρωμένοι σπόροι, κίτρινο χρώμα των ανώριμων φασολιών - δεν χωρίζονται στις επόμενες γενιές, όλοι οι απόγονοι είναι ομοιογενείς.
Ο Μέντελ όχι μόνο συνέχισε να μελετά τη συμπεριφορά ενός χαρακτηριστικού για επτά γενιές, αλλά επίσης επανέλαβε τα πειράματα πολλές φορές. Σε όλες τις περιπτώσεις τα αποτελέσματα ήταν τα ίδια. Με βάση αυτό, ο επιστήμονας διατύπωσε τα κύρια μοτίβα κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών. Πρώτα απ 'όλα, αυτός είναι ο κανόνας της ομοιομορφίας των υβριδίων της πρώτης γενιάς, ή ο νόμος της κυριαρχίας, και ο κανόνας (νόμος) της διάσπασης στη δεύτερη γενιά.
Η κληρονομικότητα των χαρακτηριστικών σύμφωνα με το σχήμα 3: 1 ονομάζεται διάσπαση σύμφωνα με τον φαινότυπο, δηλ. εμφάνιση, σύμφωνα με ορατά σημάδια. Τα φυτά μπιζελιού στη δεύτερη γενιά έχουν τρία τέταρτα «μεικτούς» κίτρινους σπόρους και το ένα τέταρτο «καθαρών» πράσινων σπόρων. Οι «καθαροί» κίτρινοι σπόροι δεν έχουν εξαφανιστεί εντελώς, αλλά συγκαταλέγονται στα τρία τέταρτα των φυτών με τέτοια χαρακτηριστικά. Βάζοντας σε ίση θέση τους σπόρους κίτρινου χρώματος και λείου σχήματος με πράσινους, τσαλακωμένους, θα μετατρέψουμε την αναλογία απογόνων δεύτερης γενιάς 3:1 σε πιο σωστή 1:2:1, που ονομάζεται διαχωρισμός κατά γονότυπο. Κάτω από τον γονότυπο νοείται μια κληρονομική βάση, ένα σύμπλεγμα κληρονομικών μονάδων-γονιδίων που καθορίζουν την ανάπτυξη όλων των σημείων ενός οργανισμού. Η νέα αναλογία φυτών με διαφορετικά χαρακτηριστικά δείχνει ότι οι μισοί απόγονοι της δεύτερης γενιάς είναι υβρίδια, τα οποία διασπώνται περαιτέρω και οι άλλοι μισοί αποτελούνται από μη διασπασμένα (καθαρά) φυτά - το ένα τέταρτο με κυρίαρχα χαρακτηριστικά και το ένα τέταρτο με υπολειπόμενα .
Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του έργου του Μέντελ είναι η μετάφραση των βιολογικών νόμων στη μαθηματική γλώσσα. Για μαθηματική ανάλυσημετάδοση χαρακτηριστικών με κληρονομικότητα, πρότεινε τον συμβολισμό των γραμμάτων στον προσδιορισμό των κληρονομικών παραγόντων. Το κυρίαρχο χαρακτηριστικό - κίτρινο χρώμα, λείο σχήμα σπόρων και άλλα - χαρακτηρίζονται Α και το υπολειπόμενο - α. Έτσι, μια ομάδα φυτών με «καθαρό» κίτρινο χρώμα σπόρων εκφράζεται με τον τύπο ΑΑ, «καθαρό» πράσινο - αα και μικτό - Αα. Η αναλογία διαφορετικών τύπων φυτών στη δεύτερη γενιά ανά χρώμα σπόρων γράφεται ως AA:2Aa:aa. Οι σταθερές μορφές ΑΑ και αα ονομάζονται ομόζυγες (ίδιοι), και διασπαστικοί Αα-ετερόζυγοι (διαφορετικοί, υβριδικοί).
Μέχρι στιγμής, μιλούσαμε για την κληρονομικότητα ενός χαρακτηριστικού σε απογόνους των οποίων οι γονείς διέφεραν σε κάποιο χαρακτηριστικό (χρώμα ή σχήμα σπόρων, χρώμα φασολιών κ.λπ.). Αλλά καθένας από τους γονείς έχει ολόκληρο το σύνολο των μελετημένων χαρακτηριστικών, επομένως είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ποια από αυτά εκδηλώνονται στους απογόνους. Στο επόμενο στάδιο της εργασίας, ο Mendel χρησιμοποίησε γονείς που διέφεραν μεταξύ τους με δύο τρόπους - το χρώμα και το σχήμα των σπόρων. Δεδομένου ότι το κίτρινο χρώμα και το λείο σχήμα του σπόρου είναι κυρίαρχα χαρακτηριστικά και το πράσινο χρώμα και το σχήμα του ζαρωμένου σπόρου είναι υπολειπόμενα, στην πρώτη γενιά, όλοι οι σπόροι θα είναι κίτρινοι και λείοι.
Μετά την αυτογονιμοποίηση στη δεύτερη γενιά, παρατηρούνται και οι τέσσερις πιθανοί συνδυασμοί χαρακτηριστικών στα φυτά μπιζελιού. Και τα δύο ζεύγη χαρακτηριστικών χωρίζονται εντελώς ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, δίνοντας ολική διάσπαση 9:3:3:1. Για κάθε 16 σπόρους, θα πρέπει να υπάρχουν κατά μέσο όρο εννέα κίτρινα λεία, τρία κίτρινα ζαρωμένα, τρία πράσινα λεία και ένα πράσινο ζαρωμένο. Αν ορίσουμε το σύμβολο του χρώματος των σπόρων με τα γράμματα Α και α και το σχήμα των σπόρων με Β και γ, οι απόγονοι της πρώτης γενιάς του υβριδίου θα έχουν τον τύπο AaBv.
Η διασταύρωση γονέων που διαφέρουν σε δύο ζεύγη χαρακτηριστικών ονομάζεται δι-, σε τρία - τρι-, σε πολλά γνωρίσματα - πολυυβρίδιο. Η ανάλυση των απογόνων από τη διασταύρωση φυτών μπιζελιού που διαφέρουν σε περισσότερα από ένα ζευγάρια χαρακτηριστικών επέτρεψε στον Mendel να διατυπώσει τον τρίτο νόμο - τον νόμο του ανεξάρτητου συνδυασμού (τα διαφορετικά χαρακτηριστικά κληρονομούνται ανεξάρτητα το ένα από το άλλο).
Εγκατεστημένο νόμοι των επιστημόνωνη κληρονομικότητα είναι γενικής βιολογικής σημασίας. Έχουν επιβεβαιωθεί από πολυάριθμες μελέτες για διάφοροι τύποιφυτά και ζώα. Σε αντίθεση με τις προηγούμενες ιδέες για τη συγχώνευση των γονικών χαρακτηριστικών στους απογόνους ή για τη μωσαϊκή φύση της κληρονομιάς τους - ορισμένα γνωρίσματα αποκτώνται από τη μητέρα, άλλα από τον πατέρα - ο Mendel έδειξε τη διακριτική φύση της κληρονομικότητας. Αν μάλιστα κατά τη διασταύρωση δεν διατηρούνταν τα κληρονομικά χαρακτηριστικά των γονέων στους απογόνους, αλλά «διαλυόταν» ή «αναμεμιγμένο», τότε η φυσική επιλογή θα ήταν αδύνατη.
Ο Μέντελ όχι μόνο διατύπωσε τους νόμους της κληρονομικότητας, αλλά τους εξήγησε και σωστά στο τότε επίπεδο της επιστήμης. Έχοντας διαπιστώσει ότι δεν είναι όλο το σύνολο των ιδιοτήτων που κληρονομείται, αλλά μεμονωμένα χαρακτηριστικά, τα συνέδεσε με μεμονωμένες «κληρονομικές κλίσεις», ή «παράγοντες» που βρίσκονται στα κύτταρα του φύλου. Οι προκάτοχοι του ερευνητή ανακάλυψαν το φύλο στα φυτά και έδειξαν ότι ο σχηματισμός υβριδικών οργανισμών συμβαίνει όταν συγχωνεύονται αρσενικά και θηλυκά γεννητικά κύτταρα.
Αν υποθέσουμε ότι ο καθένας από τους γονείς μεταβιβάζει στους απογόνους του έναν παράγοντα από κάθε ποικιλία, τότε ο καθένας από αυτούς θα έχει δύο παράγοντες - έναν από τον πατέρα, τον άλλο από τη μητέρα, στην επόμενη γενιά - τέσσερις, κλπ. Και μετά κάποια στιγμή στα φυτά θα υπάρχουν πολλοί παράγοντες που καθορίζουν κάθε χαρακτηριστικό (χρώμα και σχήμα σπόρων, φασολιών κ.λπ.). Συνειδητοποιώντας το παράλογο μιας τέτοιας υπόθεσης, ο Μέντελ καταλήγει στο συμπέρασμα ότι ο καθένας από τους γονείς έχει δύο παράγοντες από κάθε ποικιλία και ένας από αυτούς εισέρχεται στο έμβρυο. Έτσι, οι σπόροι του κίτρινου μπιζελιού έχουν παράγοντες ΑΑ και οι πράσινοι - αα. Εάν οι γονείς διέφεραν σε τέτοια χρώματα, τότε η υβριδική φόρμουλα θα μοιάζει με Αα.
Όταν αυτά τα υβρίδια αναπαράγονται, σχηματίζουν δύο τύπους γαμετών φύλου: ορισμένοι θα έχουν παράγοντα Α, άλλοι - α. Ανάλογα με τους συνδυασμούς στους οποίους συνδυάζονται αυτοί οι τύποι γαμετών, μπορούν να σχηματιστούν υβριδικά (Αα) και μητρικά (ΑΑ και αα) φυτά κατά τη γονιμοποίηση. Ο συνδυασμός γαμετών και των δύο τύπων δεν οδηγεί σε σύντηξη ή ανάμειξή τους σε έναν υβριδικό οργανισμό. Τα γονίδια Α και α παραμένουν τόσο μεμονωμένα στα υβρίδια όσο και στις μητρικές μορφές. Αυτό έχει ονομαστεί η καθαρότητα των γαμετών για κάθε ζεύγος γονιδίων.
Στο έργο του Mendel, οι κληρονομικοί παράγοντες δεν συσχετίστηκαν με συγκεκριμένες υλικές δομές του κυττάρου και τις διαδικασίες κυτταρικής διαίρεσης. Περαιτέρω μελέτες που σχετίζονται με την αποσαφήνιση του ρόλου των χρωμοσωμάτων στην κληρονομικότητα επιβεβαίωσαν πλήρως την ορθότητα της υποθετικής υπόθεσης για την καθαρότητα των γαμετών. Έτσι, πολύ πριν την ανάπτυξη της χρωμοσωμικής θεωρίας της κληρονομικότητας, είχε προβλεφθεί η ύπαρξη ξεχωριστών υλικών κλίσεων (γονιδίων) και ίσης κατανομής κληρονομικού υλικού κατά το σχηματισμό των γεννητικών κυττάρων. Οι αρχές της καθαρότητας των γαμετών αποτέλεσαν τη βάση της σύγχρονης γενετικής και συνέβαλαν στην ενίσχυση του δαρβινικού εξελικτικού δόγματος.
Ένα σημαντικό βήμα στη γνώση των νόμων της κληρονομικότητας έκανε ο εξέχων Τσέχος ερευνητής Γκρέγκορ Μέντελ. Αποκάλυψε τους σημαντικότερους νόμους της κληρονομικότητας και έδειξε ότι τα χαρακτηριστικά των οργανισμών καθορίζονται από διακριτούς (μεμονωμένους) κληρονομικούς παράγοντες.
Ο Mendel άρχισε να ενδιαφέρεται για τη διαδικασία του υβριδισμού των φυτών και, ειδικότερα, για τους διαφορετικούς τύπους υβριδικών απογόνων και τις στατιστικές τους σχέσεις. Αυτά τα προβλήματα ήταν το θέμα επιστημονική έρευνα Mendel, το οποίο ξεκίνησε το καλοκαίρι του 1856.
Η επιτυχία που πέτυχε ο Μέντελ οφείλεται εν μέρει στην επιτυχημένη επιλογή του αντικειμένου για πειράματα - μπιζέλια κήπου (Pisum sativum). Ο Mendel φρόντισε, σε σύγκριση με άλλα, αυτό το είδος να έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
1) υπάρχουν πολλές ποικιλίες που διαφέρουν σαφώς σε ορισμένα χαρακτηριστικά.
2) τα φυτά είναι εύκολο να αναπτυχθούν.
3) τα αναπαραγωγικά όργανα καλύπτονται πλήρως με πέταλα, έτσι ώστε το φυτό συνήθως να αυτογονιμοποιείται. Επομένως, οι ποικιλίες του αναπαράγονται με καθαρότητα, δηλαδή τα χαρακτηριστικά τους παραμένουν αμετάβλητα από γενιά σε γενιά.
4) Είναι δυνατή η τεχνητή διασταύρωση των ποικιλιών και δίνει αρκετά γόνιμα υβρίδια.
Για τα πρώτα του πειράματα, ο Mendel επέλεξε φυτά δύο ποικιλιών που διέφεραν σαφώς κατά κάποιο τρόπο, για παράδειγμα, στο χρώμα των λουλουδιών: τα λουλούδια μπορεί να είναι μοβ ή λευκά.
Η μέθοδός του ήταν η εξής: αφαίρεσε τους ανθήρες από έναν αριθμό φυτών της ίδιας ποικιλίας πριν συμβεί αυτογονιμοποίηση (αυτά τα φυτά ο Mendel τα ονόμασε "θηλυκά"). Χρησιμοποιώντας ένα πινέλο, έβαλε γύρη από τους ανθήρες ενός φυτού άλλης ποικιλίας στα στίγματα αυτών των «θηλυκών» λουλουδιών. μετά έβαλε μικρά καπάκια σε τεχνητά επικονιασμένα λουλούδια έτσι ώστε η γύρη από άλλα φυτά να μην μπορεί να μπει στα στίγματα τους. Φυτά με μοβ άνθη αναπτύχθηκαν από σπόρους που συλλέχθηκαν από τα προκύπτοντα υβρίδια. Αυτό το χαρακτηριστικό - "μωβ λουλούδια" - που παρατηρήθηκε στα φυτά της πρώτης υβριδικής γενιάς, το ονόμασε ο Mendel κυρίαρχο .
Στα άνθη των φυτών της πρώτης γενιάς, ο Mendel έβαλε καπάκια (για να αποτρέψει τη διασταυρούμενη επικονίαση) και τους έδωσε την ευκαιρία να αυτογονιμοποιηθούν. Οι σπόροι που συλλέχθηκαν από αυτά τα φυτά μετρήθηκαν και φυτεύτηκαν την επόμενη άνοιξη για μια δεύτερη υβριδική γενιά. Στη δεύτερη υβριδική γενιά, ορισμένα φυτά παρήγαγαν μοβ άνθη, ενώ άλλα άσπρα. Με άλλα λόγια, το χαρακτηριστικό των «άσπρων λουλουδιών», που απουσίαζε στην πρώτη γενιά, επανεμφανίστηκε στη δεύτερη γενιά. Ο Mendel υποστήριξε ότι αυτό το χαρακτηριστικό ήταν λανθάνον στην πρώτη γενιά, αλλά απέτυχε να εμφανιστεί. έτσι το ονόμασε υποχωρητικός .
Με βάση τέτοιες μελέτες, διατυπώθηκε ο πρώτος νόμος του Μέντελ. Ο νόμος της ομοιομορφίας των υβριδίων πρώτης γενιάς - όταν διασταυρώνονται δύο ομόζυγοι οργανισμοί που ανήκουν σε διαφορετικές καθαρές γραμμές και διαφέρουν μεταξύ τους σε ένα ζεύγος εναλλακτικών εκδηλώσεων του χαρακτηριστικού, ολόκληρη η πρώτη γενιά υβριδίων (F1) θα είναι ομοιόμορφη και θα φέρει την εκδήλωση του χαρακτηριστικού ενός από τα γονείς. Αυτός ο νόμος είναι επίσης γνωστός ως «ο νόμος της κυριαρχίας των χαρακτηριστικών».
Έχοντας δημιουργήσει τη δυνατότητα πρόβλεψης των αποτελεσμάτων των διασταυρώσεων για ένα ζεύγος εναλλακτικών χαρακτηριστικών, ο Mendel στράφηκε στη μελέτη της κληρονομικότητας δύο ζευγών τέτοιων χαρακτηριστικών.
Σε ένα από τα πειράματά του, ο Mendel χρησιμοποίησε φυτά μπιζελιού που διαφέρουν ως προς το σχήμα και το χρώμα των σπόρων. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο που περιγράφηκε παραπάνω, διασταύρωσε καθαρόαιμα (ομόζυγα) φυτά με λείους κίτρινους σπόρους και καθαρόαιμα φυτά με ζαρωμένους πράσινους σπόρους. Όλα τα φυτά της πρώτης γενιάς υβριδίων είχαν λείους και κίτρινους σπόρους. Από τα αποτελέσματα προηγούμενων μονουβριδικών διασταυρώσεων, ο Mendel γνώριζε ήδη ότι αυτοί οι χαρακτήρες είναι κυρίαρχοι. Τώρα, ωστόσο, τον ενδιέφερε η φύση και η αναλογία των σπόρων διαφορετικών τύπων στη δεύτερη γενιά, που προέρχονται από φυτά της πρώτης γενιάς με αυτογονιμοποίηση. Συνολικά, συνέλεξε 556 σπόρους από φυτά δεύτερης γενιάς, μεταξύ των οποίων ήταν ο λείος κίτρινος 315, ο ζαρωμένος κίτρινος 101, ο λείος πράσινος 108, ο ζαρωμένος πράσινος 32. Η αναλογία διαφορετικών φαινοτύπων ήταν περίπου 9: 3: 3: 1. Με βάση Αυτά τα αποτελέσματα, ο Mendel έβγαλε δύο συμπεράσματα:
1. Στη δεύτερη γενιά, εμφανίστηκαν δύο νέοι συνδυασμοί χαρακτηριστικών: ζαρωμένο και κίτρινο. λείο και πράσινο.
2. Για κάθε ζεύγος αλληλομορφικών χαρακτηριστικών (φαινότυποι που προσδιορίζονται από διαφορετικά αλληλόμορφα), λήφθηκε μια αναλογία 3: 1, χαρακτηριστική ενός μονουβριδίου.
Αυτά τα αποτελέσματα κατέστησαν δυνατή τη διατύπωση του δεύτερου νόμου του Μέντελ. διχαστικός νόμος - όταν δύο ετερόζυγοι απόγονοι της πρώτης γενιάς διασταυρώνονται μεταξύ τους, στη δεύτερη γενιά παρατηρείται διάσπαση σε μια ορισμένη αριθμητική αναλογία: σύμφωνα με τον φαινότυπο 3:1, σύμφωνα με τον γονότυπο 1:2:1.
Τρίτος νόμος του Μέντελ Δίκαιο της αυτοτελούς διαδοχής - όταν διασταυρώνονται δύο άτομα που διαφέρουν μεταξύ τους σε δύο (ή περισσότερα) ζεύγη εναλλακτικών χαρακτηριστικών, τα γονίδια και τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά τους κληρονομούνται ανεξάρτητα το ένα από το άλλο και συνδυάζονται σε όλους τους πιθανούς συνδυασμούς (όπως στη μονουβριδική διασταύρωση).
Όταν διασταυρώθηκαν ομόζυγα φυτά που διαφέρουν σε πολλά χαρακτηριστικά, όπως λευκά και μοβ άνθη και κίτρινα ή πράσινα μπιζέλια, η κληρονομικότητα καθενός από τα χαρακτηριστικά ακολούθησε τους δύο πρώτους νόμους και στους απογόνους συνδυάστηκαν με τέτοιο τρόπο σαν η κληρονομιά έγινε ανεξάρτητα η μία από την άλλη. Η πρώτη γενιά μετά τη διασταύρωση είχε έναν κυρίαρχο φαινότυπο από όλες τις απόψεις. Στη δεύτερη γενιά, παρατηρήθηκε διάσπαση των φαινοτύπων σύμφωνα με τον τύπο 9:3:3:1, δηλαδή, 9:16 ήταν με μωβ άνθη και κίτρινα μπιζέλια, 3:16 με λευκά άνθη και κίτρινα μπιζέλια, 3:16 με μωβ λουλούδια και αρακά, 1:16 με λευκά λουλούδια και πράσινα μπιζέλια.
Έρευνα του V. Johansen
Εξετάστε τα πρότυπα κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών σε πληθυσμούς διαφορετικών τύπων. Αυτά τα μοτίβα είναι διαφορετικά για αυτογονιμοποιούμενους και δίοικους οργανισμούς. Η αυτογονιμοποίηση είναι ιδιαίτερα συχνή στα φυτά. Στα αυτογονιμοποιούμενα φυτά, όπως ο αρακάς, το σιτάρι, το κριθάρι, η βρώμη, οι πληθυσμοί αποτελούνται από τις λεγόμενες ομόζυγες γραμμές. Τι εξηγεί την ομοζυγωτία τους; Το γεγονός είναι ότι κατά την αυτο-γονιμοποίηση, το ποσοστό των ομοζυγώτων στον πληθυσμό αυξάνεται και το ποσοστό των ετεροζυγώτων μειώνεται.
Μια καθαρή γραμμή είναι οι απόγονοι ενός ατόμου. Είναι μια συλλογή από αυτογονιμοποιούμενα φυτά.
Η μελέτη της πληθυσμιακής γενετικής ξεκίνησε το 1903 από τον Δανό επιστήμονα V. Johansen. Μελέτησε τον πληθυσμό ενός αυτογονιμοποιούμενου φυτού φασολιών, το οποίο δίνει εύκολα μια καθαρή γραμμή - μια ομάδα απογόνων ενός μεμονωμένου ατόμου, του οποίου οι γονότυποι είναι πανομοιότυποι.
Ο Johansen πήρε τους σπόρους μιας ποικιλίας φασολιών και προσδιόρισε τη μεταβλητότητα ενός χαρακτηριστικού - της μάζας του σπόρου. Αποδείχθηκε ότι ποικίλλει από 150 mg έως 750 mg. Ο επιστήμονας έσπειρε χωριστά δύο ομάδες σπόρων: βάρους από 250 έως 350 mg και βάρους από 550 έως 650 mg. Το μέσο βάρος σπόρου των νεοαναπτυγμένων φυτών ήταν 443,4 mg στην ελαφριά ομάδα και 518 mg στη βαριά ομάδα. Ο Johansen κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η αρχική ποικιλία φασολιών αποτελούνταν από γενετικά διαφορετικά φυτά.
Για 6-7 γενιές, ο επιστήμονας διεξήγαγε την επιλογή βαρέων και ελαφρών σπόρων από κάθε φυτό, δηλαδή έκανε επιλογή σε καθαρές γραμμές. Ως αποτέλεσμα, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η επιλογή σε καθαρές γραμμές δεν οδήγησε σε μετατόπιση είτε προς ελαφρούς είτε βαρείς σπόρους. Αυτό σημαίνει ότι η επιλογή δεν είναι αποτελεσματική σε καθαρές γραμμές. Και η μεταβλητότητα της μάζας των σπόρων μέσα σε μια καθαρή γραμμή είναι τροποποιητική, μη κληρονομική και εμφανίζεται υπό την επίδραση των περιβαλλοντικών συνθηκών.
Από τη στιγμή που ένα άτομο άρχισε να έχει επίγνωση του εαυτού του, είχε την ερώτηση "Γιατί τα παιδιά μοιάζουν στους γονείς τους, αν και ποτέ δεν τους αντιγράφουν πλήρως;" Στην αρχαιότητα προέκυψε η θεωρία της πανγένεσης, ένας από τους υποστηρικτές της οποίας ήταν ο Αριστοτέλης. Σύμφωνα με αυτήν, ο σπόρος σχηματίζεται σε όλα τα μέλη του σώματος και μετά μεταδίδεται με τη ροή του αίματος στα γεννητικά όργανα. Η ομοιότητα μεταξύ γονέων και απογόνων εξηγήθηκε από το γεγονός ότι ο σπόρος αντανακλά τα χαρακτηριστικά εκείνων των σημείων του σώματος στα οποία σχηματίστηκε. Αυτή η θεωρία κυριάρχησε στην επιστήμη μέχρι τον 19ο αιώνα. Υποστηρικτής της ήταν ο δημιουργός της πρώτης εξελικτικής θεωρίας, ο Jean-Baptiste de Lamarck. Θεωρούσε την πανγένεση ως τον κύριο μηχανισμό της εξέλιξης, εξηγώντας την κληρονομικότητα από τους απογόνους όλων των χαρακτηριστικών που απέκτησαν οι γονείς κατά τη διάρκεια της ζωής τους.
ΣΤΟ μέσα του δέκατου ένατουαιώνα ο Γερμανός ζωολόγος August Weismann διατύπωσε τη θεωρία του πλάσματος των γεννητικών οργάνων. Σύμφωνα με τον Weisaman, υπάρχουν δύο τύποι πλάσματος στο σώμα: το βλαστικό (σεξουαλικά κύτταρα και τα κύτταρα από τα οποία σχηματίζονται) και το σωματικό (όλα τα άλλα κύτταρα). Το βλαστικό πλάσμα παραμένει αναλλοίωτο και μεταβιβάζεται από γενιά σε γενιά, ενώ το σωματικό πλάσμα δημιουργείται από τη βλαστική σειρά και χρησιμεύει για την προστασία του και επίσης προωθεί την αναπαραγωγή.
Ωστόσο, καμία από αυτές τις θεωρίες δεν έδωσε απάντηση στο ερώτημα των μηχανισμών και των προτύπων κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών. Τους βασικούς νόμους της κληρονομιάς ανακάλυψε ο μοναχός του μοναστηριού των Αυγουστινιανών στην πόλη Μπρούν (σημερινό Μπρνο) Γκρέγκορ Γιόχαν Μέντελ. Από το 1856 έως το 1866 διεξήγαγε πειράματα με τα μπιζέλια (Pisum sativum), προσπαθώντας να ανακαλύψει πώς κληρονομούνται τα χαρακτηριστικά του. Τα πειράματα του Μέντελ εξακολουθούν να αποτελούν πρότυπο για τη δημιουργία επιστημονικής έρευνας.
Πρέπει να πω ότι πολύ πριν από τον Mendel, πολλοί επιστήμονες προσπάθησαν να κατανοήσουν την έννοια και τον μηχανισμό της κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών σε ζωντανούς οργανισμούς. Για να γίνει αυτό, διασταύρωσαν φυτά και ζώα, μετά από τα οποία αξιολόγησαν την ομοιότητα γονέων και απογόνων. Ωστόσο, δεν μπόρεσαν να συναχθούν μοτίβα από τα αποτελέσματα που ελήφθησαν. Το γεγονός είναι ότι ορισμένα σημάδια ήταν κοινά στους απογόνους με έναν από τους γονείς, το δεύτερο - με τον άλλο, το τρίτο αποδείχθηκε κοινό και με τα δύο, το τέταρτο εμφανίστηκε μόνο στους γονείς και το πέμπτο - μόνο στους απογόνους .
Ο Μέντελ συνειδητοποίησε για πρώτη φορά ότι όλη η προσοχή πρέπει να εστιαστεί σε κάποιο ζώδιο, σύμφωνα με το οποίο οι οργανισμοί των γονέων διαφέρουν σαφώς μεταξύ τους. Γι' αυτό και επέλεξε ως αντικείμενο έρευνας τον αρακά, αφού υπήρχε μεγάλο ποσότις ποικιλίες του. Από τους καλλιεργητές σπόρων στην Ευρώπη, ο Mendel έλαβε σπόρους διαφόρων ποικιλιών. Μετά από αυτό, από όλη την ποικιλία, επέλεξε ποικιλίες που διαφέρουν σαφώς σε ένα χαρακτηριστικό.
Ωστόσο, πριν διασταυρώσει τα φυτά μεταξύ τους, ο Mendel εκτρέφει κάθε ποικιλία ξεχωριστά για δύο χρόνια για να βεβαιωθεί ότι το χαρακτηριστικό που επέλεξε κληρονομούνταν συνεχώς από γενιά σε γενιά. Ουσιαστικά, ο Mendel ανέπτυξε καθαρές σειρές ποικιλιών μπιζελιού με τις οποίες επρόκειτο να δουλέψει.
Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό των πειραμάτων του Μέντελ ήταν μια αυστηρή ποσοτική προσέγγιση. Σε κάθε νέο πείραμα, μετρούσε τον αριθμό των απογόνων διαφορετικού τύπου, προσπαθώντας να κατανοήσουμε εάν οι φορείς ενός ή του άλλου χαρακτηριστικού από κάθε ζεύγος αναπαράγονται με την ίδια συχνότητα.
Τελικά, ο Μέντελ δημιούργησε πολύ καλά ένα πείραμα για τη διέλευση. Είναι γνωστό ότι ο αρακάς είναι αυτογονιμοποιούμενα φυτά. Για να γίνει σταυρογονιμοποίηση, ο Μέντελ άνοιξε τα μπουμπούκια και αφαίρεσε τους στήμονες με άγουρη γύρη. Μετά από αυτό, επικονίασε αυτά τα λουλούδια με τη γύρη ενός άλλου φυτού.
Αποδείχθηκε ότι όλοι οι απόγονοι των μπιζελιών στους λοβούς ήταν κίτρινοι, ανεξάρτητα από το αν το μητρικό ή το πατρικό φυτό είχε τον ίδιο κίτρινο αρακά. Το αντίθετο σημάδι - το πράσινο χρώμα των μπιζελιών, δεν εμφανίστηκε στους απογόνους της πρώτης γενιάς. Έτσι, όλα τα υβρίδια της πρώτης γενιάς είναι ομοιόμορφα.
Ο Μέντελ διαπίστωσε ότι και τα 7 ζεύγη γνωρισμάτων που επέλεξε συμπεριφέρονται με αυτόν τον τρόπο - στην πρώτη γενιά των απογόνων εμφανίζεται μόνο ένα από τα δύο εναλλακτικά. Ο Μέντελ ονόμασε τέτοια χαρακτηριστικά κυρίαρχα και το αντίθετο από αυτά - υπολειπόμενα.
Αναπτύσσοντας φυτά από τους προκύπτοντες υβριδικούς σπόρους, ο Mendel τους επέτρεψε να αυτογονιμοποιηθούν. Αποδείχθηκε ότι στη δεύτερη γενιά απογόνων υπήρχαν φυτά με κίτρινους και πράσινους σπόρους. Επιπλέον, τα μπιζέλια διαφορετικών χρωμάτων βρέθηκαν συχνά σε ένα "λοβό". Ο Mendel υπολόγισε ότι για κάθε 6022 κίτρινα μπιζέλια υπάρχουν 2001 πράσινα, δηλαδή 3:1 (3,0095:1 για την ακρίβεια).
Σχετικές αναλογίες λήφθηκαν σε πειράματα με άλλα χαρακτηριστικά. Στη δεύτερη γενιά, τα τρία τέταρτα των φυτών ήταν κυρίαρχα και μόνο το ένα τέταρτο ήταν υπολειπόμενα. Έτσι, το υπολειπόμενο χαρακτηριστικό επανεμφανίστηκε μια γενιά αργότερα.
|
||||||
| Κυρίαρχο | υποχωρητικός | Σύνολο | Κυρίαρχο | υποχωρητικός | ||
| Σπόροι: λείοι ή ζαρωμένοι | Λείος | 5475 | 1850 | 7325 | 74,7 | 25,3 |
| Σπόροι: κίτρινοι ή πράσινοι | κίτρινος | 6022 | 2001 | 8023 | 75,1 | 24,9 |
| Άνθη: μωβ ή λευκά | μωβ | 705 | 224 | 929 | 75,9 | 24,1 |
| Άνθη: μασχαλιαία ή τερματικά | μασχάλης | 651 | 207 | 858 | 75,9 | 24,1 |
| Bobs: κυρτά ή στενά | κυρτός | 882 | 299 | 1181 | 74,7 | 25,3 |
| Φασόλια: πράσινα ή κίτρινα | Χόρτα | 428 | 152 | 580 | 73,8 | 26,2 |
| Στέλεχος: μακρύ ή κοντό | Μακρύς | 787 | 277 | 1064 | 74,0 | 26,0 |
| συνολικό ή μέσο όρο | 14949 | 5010 | 19959 | 74,9 | 25,1 | |
Πίνακας 1. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων του G. Mendel σχετικά με τη διασταύρωση ποικιλιών μπιζελιού που διαφέρουν σε ένα χαρακτηριστικό
Μετά από αυτό, ο Mendel φύτρωσε τους σπόρους υβριδικών φυτών δεύτερης γενιάς και τους επέτρεψε να αυτογονιμοποιηθούν. Αυτό του επέτρεψε να καθορίσει εάν τα σημάδια των απογόνων της δεύτερης γενιάς διατηρούνται στο μέλλον ή όχι. Αποδείχθηκε ότι τα φυτά με πράσινους σπόρους εκτρέφονταν με καθαρότητα, δηλαδή, φυτά με τους ίδιους πράσινους σπόρους παράγονταν πάντα. Αλλά τα φυτά με κίτρινους σπόρους αποδείχτηκαν ετερογενή. Περίπου το ένα τρίτο των φυτών με κίτρινους σπόρους εκτρέφονταν πάντα με καθαρότητα, δηλαδή, σε όλες τις επόμενες γενιές, οι απόγονοί τους είχαν μόνο κίτρινους σπόρους. Στους απογόνους των υπολοίπων 2/3 των φυτών με κίτρινους σπόρους, εμφανίστηκαν τόσο κίτρινα όσο και πράσινα μπιζέλια, η αναλογία των οποίων ήταν περίπου 3: 1.
Ο Mendel έλαβε παρόμοια αποτελέσματα για άλλα ζεύγη χαρακτηριστικών. Σε όλες τις περιπτώσεις, οι φορείς υπολειπόμενων χαρακτηριστικών από τα υβρίδια της δεύτερης γενιάς εκτράφηκαν με καθαρότητα. Οι φορείς των κυρίαρχων χαρακτηριστικών ήταν δύο τύπων: το ένα τρίτο από αυτά εκτρέφονταν πάντα με καθαρότητα, ενώ στους απογόνους των υπολοίπων 2/3, τα κυρίαρχα και υπολειπόμενα χαρακτηριστικά βρέθηκαν σε αναλογία 3:1.
Εξηγώντας τα αποτελέσματα των πειραμάτων του, ο Μέντελ έκανε την ακόλουθη υπόθεση. Τα εναλλακτικά χαρακτηριστικά καθορίζονται από ορισμένους παράγοντες που μεταβιβάζονται από τους γονείς στους απογόνους με γαμέτες. Κάθε παράγοντας υπάρχει σε δύο εναλλακτικές μορφές, οι οποίες παρέχουν μία από τις πιθανές εκδηλώσεις του χαρακτηριστικού. Το γεγονός ότι στους απογόνους των υβριδίων της πρώτης και των επόμενων γενεών υπάρχουν φορείς και των δύο γονικών χαρακτηριστικών επέτρεψε στον Mendel να καταλήξει σε ένα πολύ σημαντικό συμπέρασμα: κατά τη διάρκεια του σχηματισμού γαμετών, αποκλίνουν σε διαφορετικούς γαμέτες. Στη συνέχεια, αυτή η δήλωση ονομάστηκε νόμος διάσπασης του Μέντελ.
Ο Μέντελ όχι μόνο πραγματοποίησε έξοχα τα πειράματά του, αλλά δοκίμασε και τις υποθέσεις του. Για να γίνει αυτό, διασταύρωσε υβριδικά φυτά πρώτης γενιάς με υπολειπόμενο μητρικό φυτό. Ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας διασταύρωσης, τα φυτά με κυρίαρχο και υπολειπόμενο χαρακτηριστικό αποδείχθηκαν σε περίπου ίση αναλογία (δηλαδή 1: 1). Αυτό απέδειξε την εγκυρότητα των συμπερασμάτων που εξήχθησαν. Η μέθοδος που χρησιμοποιεί ο Mendel για τον έλεγχο των αποτελεσμάτων της διασταύρωσης χρησιμοποιείται ευρέως αυτή τη στιγμή και ονομάζεται ανάλυση διασταύρωσης.
Την άνοιξη του 1865, ο Μέντελ ανέφερε τα αποτελέσματα των πειραμάτων του σε μια συνάντηση της Εταιρείας Φυσιαλιστών Brunn. Παραδόξως, δεν του έγινε ούτε μία ερώτηση και η ίδια η έκθεση δεν προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον. Ένα χρόνο αργότερα, το άρθρο του δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Proceedings of the Natural History Society of Brunn». Ωστόσο, όπως και η έκθεση, δεν προκάλεσε το ενδιαφέρον των επιστημόνων. Έτυχε η εξαιρετική ανακάλυψη να ξεχάστηκε μέχρι τις αρχές του 20ού αιώνα. Το 1900, ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο, τρεις επιστήμονες: ο Ολλανδός Hugo de Vries, ο Γερμανός Carl Correns και ο Αυστριακός Erich Cermak, έχοντας πραγματοποιήσει τα δικά τους πειράματα, έλαβαν τα ίδια αποτελέσματα με τον Mendel. Για να είμαστε ειλικρινείς, και οι τρεις αναγνώρισαν άνευ όρων την προτεραιότητα του Μέντελ σε αυτή την ανακάλυψη.
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΓΙΑ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ
Ερώτηση 1. Ποιος ανακάλυψε τα πρότυπα κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών;
Ο ανακαλυπτής των προτύπων κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών ήταν ο Γκρέγκορ Μέντελ.
Ερώτηση 2. Σε ποια φυτά πειραματίστηκε ο G. Mendel;
Ο G. Mendel επέλεξε πολύ καλά το αντικείμενο για τα πειράματά του. Τα μπιζέλια καλλιεργούνται εύκολα στην Τσεχική Δημοκρατία, αναπαράγονται πολλές φορές το χρόνο, οι ποικιλίες μπιζελιού διαφέρουν μεταξύ τους σε ορισμένα καλά καθορισμένα χαρακτηριστικά και, τέλος, στη φύση, τα μπιζέλια είναι αυτογονιμοποιούμενα, αλλά η αυτογονιμοποίηση είναι αποτρέπεται εύκολα στο πείραμα και ο ερευνητής μπορεί να επικονιάσει το φυτό με γύρη από άλλο φυτό.
Ερώτηση 3. Χάρη σε ποιες μεθόδους κατάφερε ο G. Mendel να αποκαλύψει τους νόμους της κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών;
Διεξάγοντας τα κλασικά του πειράματα, ο Μέντελ ακολούθησε αρκετούς κανόνες. Πρώτον, χρησιμοποίησε φυτά που διέφεραν μεταξύ τους σε μικρό αριθμό χαρακτήρων. Δεύτερον, ο επιστήμονας εργάστηκε μόνο με φυτά καθαρών γραμμών. Έτσι, σε φυτά μιας γραμμής, οι σπόροι ήταν πάντα πράσινοι και στην άλλη - κίτρινοι. Καθαρές γραμμές ο Mendel έφερε προηγουμένως, με αυτο-γονιμοποίηση φυτών μπιζελιού.
Ο Mendel δημιούργησε πειράματα ταυτόχρονα με πολλά μητρικά ζεύγη μπιζελιών. τα φυτά κάθε ζεύγους ανήκαν σε δύο διαφορετικές καθαρές γραμμές. Αυτό του επέτρεψε να αποκτήσει περισσότερο πειραματικό υλικό.
Κατά την επεξεργασία των δεδομένων που ελήφθησαν, ο Mendel χρησιμοποίησε ποσοτικές μεθόδους, μετρώντας με ακρίβεια πόσα φυτά με ένα δεδομένο χαρακτηριστικό (για παράδειγμα, σπόροι με κίτρινο και πράσινο χρώμα) εμφανίστηκαν στους απογόνους.
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΓΙΑ ΣΥΖΗΤΗΣΗ
Ερώτηση 1. Ποια χαρακτηριστικά των φυτών μπιζελιού επέτρεψαν στον G. Mendel να αποδώσει τους οργανισμούς που πήρε για υβριδισμό σε καθαρές γραμμές;
Τα μπιζέλια καλλιεργούνται εύκολα στην Τσεχική Δημοκρατία, αναπαράγονται πολλές φορές το χρόνο, οι ποικιλίες μπιζελιού διαφέρουν μεταξύ τους σε ορισμένα καλά καθορισμένα χαρακτηριστικά και, τέλος, στη φύση, τα μπιζέλια είναι αυτογονιμοποιούμενα, αλλά η αυτογονιμοποίηση είναι αποτρέπεται εύκολα στο πείραμα και ο ερευνητής μπορεί να επικονιάσει το φυτό με γύρη από άλλο φυτό.
Ερώτηση 2. Ποια είναι η ουσία της υβριδολογικής μεθόδου που ανέπτυξε ο G. Mendel;
Η ουσία της υβριδολογικής μεθόδου είναι η διασταύρωση (υβριδισμός) οργανισμών που διαφέρουν μεταξύ τους σε ένα ή περισσότερα χαρακτηριστικά. Η υβριδολογική μέθοδος του G. Mendel βασίζεται στις ακόλουθες τεχνικές και αντικείμενα:
1) η ανάλυση της κληρονομικότητας πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με ξεχωριστά έντονα χαρακτηριστικά.
2) μελέτη της φύσης της μετάδοσης χαρακτηριστικών στους απογόνους της πρώτης και των επόμενων γενεών.
3) ποσοτική λογιστική της κατανομής των κληρονομικών χαρακτηριστικών σε άτομα σε υβριδικές γενιές (στατιστικές).
4) το μπιζέλι επιλέχθηκε ως αντικείμενο έρευνας - ένα φυτό στο οποίο είναι δυνατή τόσο η φυσική αυτο-επικονίαση όσο και η τεχνητή διασταυρούμενη επικονίαση.
Ερώτηση 1. Να δώσετε ορισμούς των εννοιών «κληρονομικότητα» και «μεταβλητότητα».
Κληρονομικότητα είναι η ικανότητα των ζωντανών οργανισμών να μεταδίδουν τα χαρακτηριστικά, τις ιδιότητες και τα αναπτυξιακά τους χαρακτηριστικά στην επόμενη γενιά. Εξασφαλίζει την υλική και λειτουργική συνέχεια των γενεών, είναι ο λόγος που η νέα γενιά μοιάζει με την προηγούμενη. Στο επίκεντρο της κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών βρίσκεται η μεταφορά γενετικού υλικού στους απογόνους.
Η μεταβλητότητα είναι η ικανότητα των ζωντανών οργανισμών να υπάρχουν σε διάφορες μορφές, δηλαδή να αποκτούν χαρακτηριστικά στη διαδικασία της ατομικής ανάπτυξης που διαφέρουν από τις ιδιότητες άλλων ατόμων του ίδιου είδους, συμπεριλαμβανομένων των γονέων τους. Η μεταβλητότητα μπορεί να προσδιοριστεί από τα χαρακτηριστικά των γονιδίων του ατόμου, τον συνδυασμό τους κ.λπ., ή ίσως από την αλληλεπίδραση του ατόμου και περιβάλλον. Στην τελευταία περίπτωση, ακόμη και γενετικά πανομοιότυποι οργανισμοί είναι ικανοί να αποκτήσουν διαφορετικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες κατά την οντογένεση.
Ερώτηση 2. Ποιος ανακάλυψε πρώτος τα πρότυπα κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών;
Το πρώτο άτομο που ανακάλυψε τους νόμους της κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών ήταν ο Αυστριακός επιστήμονας Γκρέγκορ Μέντελ (1822-1884). Ως μοναχός σε ένα μοναστήρι στο Μπρνο (Μπρνο, σύγχρονη Τσεχική Δημοκρατία), διέσχισε διάφορες ποικιλίες μπιζελιών για οκτώ χρόνια (1856-1863). Το 1865, ο G. Mendel ανέφερε τα αποτελέσματα των πειραμάτων του σε μια συνάντηση της Εταιρείας Φυσικολόγων στο Brunn. Το έργο εκτιμήθηκε μόνο μετά το 1900, όταν τρεις βοτανολόγοι (Ο Hugo de Vries στην Ολλανδία, ο Carl Correns στη Γερμανία και ο Erich Tschermak στην Αυστρία) ανακάλυψαν ξανά ανεξάρτητα τα πρότυπα της κληρονομικότητας.
Ερώτηση 3. Σε ποια φυτά πειραματίστηκε ο G. Mendel;
Ο Mendel πραγματοποίησε πειράματα σε διάφορες ποικιλίες μπιζελιών. Για τα πειράματά του, χρησιμοποίησε 22 ποικιλίες αρακά, που διαφέρουν σε επτά τρόπους. Συνολικά, κατά τη διάρκεια της έρευνας, μελέτησε περισσότερα από δέκα χιλιάδες φυτά.
Ερώτηση 4. Χάρη σε ποια χαρακτηριστικά της οργάνωσης του έργου του G. Mendel κατάφερε να ανακαλύψει τους νόμους της κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών;
Ο Γκρέγκορ Μέντελ κατάφερε να ανακαλύψει τους νόμους της κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών λόγω των ακόλουθων χαρακτηριστικών του έργου του: υλικό από τον ιστότοπο
- Το πειραματικό φυτό ήταν το μπιζέλι, ένα ανεπιτήδευτο φυτό με μεγάλη γονιμότητα και με πολλές καλλιέργειες το χρόνο.
- Το μπιζέλι είναι ένα αυτογονιμοποιούμενο φυτό, το οποίο αποφεύγει την τυχαία είσοδο ξένης γύρης. Ο Mendel, σε πειράματα διασταυρούμενης επικονίασης, αφαίρεσε τους στήμονες και μετέφερε τη γύρη του ενός μητρικού φυτού στο ύπερο του άλλου με μια βούρτσα.
- Ο Mendel διερεύνησε ποιοτικά, σαφώς διακριτά χαρακτηριστικά, καθένα από τα οποία ελεγχόταν από ένα μόνο γονίδιο.
- κατά την επεξεργασία των δεδομένων, ο επιστήμονας κράτησε αυστηρό ποσοτικό αρχείο όλων των φυτών και των σπόρων.
Δεν βρήκατε αυτό που ψάχνατε; Χρησιμοποιήστε την αναζήτηση
Σε αυτή τη σελίδα, υλικό για τα θέματα:
- Ο κύριος Μέντελ - ο ιδρυτής της γενετικής
- γενετικά πρότυπα που ανακάλυψε ο Μέντελ
- Η γενετική είναι η επιστήμη των νόμων της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας. G. Mendel - ο ιδρυτής της γενετικής
- Χάρη σε ποια χαρακτηριστικά της οργάνωσης της εργασίας, ο Mendel κατάφερε να ανακαλύψει τους νόμους της κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών
- να ορίσετε τους όρους γενετική
