MENDEL, GREGOR JOHANN(Mendel, Gregor Johann) (1822–1884), biolog austriac, fondator al geneticii.
Născut la 22 iulie 1822 la Heinzendorf (Austria-Ungaria, acum Gincice, Cehia). A studiat la școlile din Heinzendorf și Lipnik, apoi la gimnaziul raional din Troppau. În 1843 a absolvit cursurile de filosofie la Universitatea din Olmutz și s-a călugărit la Mănăstirea Augustiniană Sf. Thomas în Brunn (Austria, acum Brno, Republica Cehă). A slujit ca pastor asistent și a predat istoria naturală și fizică la școală. În 1851–1853 a fost student voluntar la Universitatea din Viena, unde a studiat fizica, chimia, matematica, zoologia, botanica și paleontologia. La întoarcerea la Brunn, a lucrat ca profesor asistent într-o școală secundară până în 1868, când a devenit stareț al mănăstirii. În 1856, Mendel și-a început experimentele privind încrucișarea diferitelor soiuri de mazăre care diferă prin caracteristici unice, strict definite (de exemplu, forma și culoarea semințelor). Contabilitatea cantitativă exactă a tuturor tipurilor de hibrizi și prelucrarea statistică a rezultatelor experimentelor pe care le-a efectuat timp de 10 ani i-au permis să formuleze legile de bază ale eredității - divizarea și combinarea „factorilor” ereditari. Mendel a arătat că acești factori sunt separați și nu se contopesc sau dispar atunci când sunt încrucișați. Deși la încrucișarea a două organisme cu trăsături contrastante (de exemplu, semințe galbene sau verzi), doar unul dintre ele apare în următoarea generație de hibrizi (Mendel a numit-o „dominant”), trăsătura „dispărută” („recesivă”) reapare în generațiile ulterioare. (Astăzi, „factorii” ereditari ai lui Mendel se numesc gene.)
Mendel a raportat rezultatele experimentelor sale Societăţii Brunn a Naturaliştilor în primăvara anului 1865; un an mai târziu articolul său a fost publicat în actele acestei societăți. La întâlnire nu a fost pusă nicio întrebare, iar articolul nu a primit niciun răspuns. Mendel i-a trimis o copie a articolului lui K. Nägeli, un botanist faimos și expert autorizat în problemele eredității, dar Nägeli nu a reușit să-i aprecieze nici semnificația. Și abia în 1900, opera uitată a lui Mendel a atras atenția tuturor: trei oameni de știință deodată, H. de Vries (Olanda), K. Correns (Germania) și E. Chermak (Austria), care și-au condus propriile experimente aproape simultan, s-au convins că validitatea concluziilor lui Mendel . Legea segregării independente a caracterelor, cunoscută acum sub numele de legea lui Mendel, a pus bazele unei noi direcții în biologie - Mendelismul, care a devenit fundamentul geneticii.
Mendel însuși, după încercări nereușite de a obține rezultate similare prin încrucișarea altor plante, și-a oprit experimentele și până la sfârșitul vieții s-a angajat în apicultura, grădinărit și observații meteorologice.
Printre lucrările omului de știință - Autobiografie(Gregorii Mendel autobiographia iuvenilis, 1850) și o serie de articole, inclusiv Experimente pe hibridizarea plantelor (Versuche über Pflanzenhybriden, în „Proceedings of the Brunn Society of Natural Scientists”, vol. 4, 1866).
Obiective:
- Descrieți genetica ca știință, dezvoltarea și semnificația ei.
- Introduceți conceptul metodei hibridologice de studiu a eredității, termenii genetici de bază și simbolismul.
- Prin munca pas cu pas, dezvoltați activitatea mentală a elevilor și abilitățile de lucru cu terminologia genetică.
- Pentru a insufla studenților interesul pentru dobândirea de cunoștințe genetice.
Echipament: portretul lui G. Mendel, model de aplicație: „Progresul încrucișării monohibride”, desen, afișe verbale: obiectivele lecției și secțiunii, poem de S. Mikhalkov, fișă de lecție: test, articol: „Cum a funcționat Mendel”.
Tip de lecție: prelegere introductivă.
ÎN CURILE CURĂRILOR
I. Moment organizatoric(5-7 min.)
1. Verificarea prezenței la lecție.
2. Concentrarea atenţiei elevilor.
II. Partea principală a lecției(60 min.)
1. Discurs introductiv de către profesor. Dragi băieți și invitați ai lecției, astăzi deschidem o pagină a celei mai interesante științe a ciclului biologic - genetica. Genetica este o știință care necesită înțelegerea și cunoașterea multor probleme complexe. Vă rog să fiți atenți pe tot parcursul lecției.
Profesorul prezintă elevilor subiectele secțiunii studiate și obiectivele specifice ale acestei lecții.
Subiectele secțiunii studiate(pe un poster separat):
- Genetica este știința eredității și a variabilității.
- G. Mendel este fondatorul științei genetice.
- Știința Genetică.
- Termeni genetici de bază și simbolism.
- Metodă hibridologică de studiu a eredității.
- Modele ereditare de bază descoperite de G. Mendel: Legile I și II ale purității gameților.
Profesorul introduce un element distractiv al învățării evolutive. Există un desen pe un poster separat. Întrebare pentru studenți: ce greșeală ereditară a făcut artistul în acest desen? Răspuns: a uitat de ereditate și a derutat copiii animalelor.
2. Lucrați la sarcini avansate
Discursuri ale studenților despre știrile din știința genetică.
Proiect: „Genom uman”
Proiectul internațional a fost început în 1988. Câteva mii din peste 20 de țări lucrează în proiect. Din 1989, Rusia a participat și ea. Toți cromozomii sunt împărțiți între țările participante, iar Rusia a primit cromozomii 3, 13 și 19 pentru cercetare.
Scopul principal al proiectului este de a determina localizarea tuturor genelor în molecula de ADN.
Care este subiectul principal al proiectului – genomul uman?
Se știe că în nucleul celulei există 46 de cromozomi (somatici). Fiecare cromozom este reprezentat de o moleculă de ADN. Lungimea totală a tuturor celor 46 de molecule de ADN dintr-o celulă este de ~2 m, acestea conțin aproximativ 3,2 miliarde de perechi de nucleotide. Lungimea totală a ADN-ului din toate celulele corpului uman (sunt aproximativ 5 x 10 13) este de 10 11 km, ceea ce este cu aproape o mie mai mult decât distanța de la Pământ la Soare.
Cum se potrivesc moleculele atât de lungi în nucleu? Se dovedește că în nucleu există un mecanism pentru „punerea forțată” a ADN-ului în moleculă în sine, genele se repetă de multe ori, de exemplu, gena care codifică ADN-ul p se repetă.
Până în 1998, aproximativ jumătate din informația genetică umană fusese descifrată.
Tabelul prezintă date (cunoscute astăzi) privind numărul de gene implicate în dezvoltarea și funcționarea anumitor organe și țesuturi umane.
| Numele organului, țesutului, celulei | Numărul de gene |
| 1. Celulă albă | 2164 |
| 2. Mușchiul neted | 127 |
| 3. Ochiul | 574 |
| 4. Vezica biliară | 788 |
| 5. Piele | 620 |
| 6. Plămânii | 1887 |
| 7. Uterul | 1859 |
| 8. Creierul | 3195 |
| 9. Glanda mamară | 696 |
| 10. Ficat | 2091 |
| 11. Placenta | 1290 |
| 12. Pancreasul | 1094 |
| 13. Splina | 1094 |
| 14. Testicul | 370 |
| 15. Inima | 1195 |
| 16. Mușchiul scheletic | 735 |
| 17. Glanda salivară | 17 |
| 18. Intestinul subtire | 297 |
| 19. Glanda tiroidă | 584 |
| 20. Globule roșii |
Astăzi s-a stabilit că o predispoziție la alcoolism sau dependența de droguri poate avea și o bază genetică. Au fost deja descoperite șapte gene ale căror leziuni sunt asociate cu dependența de substanțe chimice. Din țesuturile pacienților cu alcoolism a fost izolată o genă mutantă, ceea ce duce la defecte ale receptorilor celulari ai dopaminei, o substanță care joacă un rol cheie în funcționarea centrelor de plăcere ai creierului receptorii este direct legată de dezvoltarea alcoolismului.
Astăzi, pe baza genelor, este posibil să recunoaștem o persoană după urme de sânge, fulgi de piele etc.
În prezent, problema dependenței abilităților și talentelor unei persoane de genele sale este studiată intens.
Sarcina principală a cercetărilor viitoare este de a identifica diferențele dintre oameni la nivel genetic. Acest lucru va face posibilă crearea portretelor genetice ale oamenilor și tratarea mai eficientă a bolilor, evaluarea abilităților și capacitățile fiecărei persoane și evaluarea gradului de adaptabilitate al unei anumite persoane la o anumită situație de mediu.
Este necesar să menționăm pericolul diseminării informațiilor genetice despre anumite persoane. Unele țări au adoptat deja legi care interzic difuzarea unor astfel de informații.
Genele și comportamentul
De sute de ani a existat o dezbatere despre ceea ce influențează caracterul și temperamentul, inteligența și creativitatea - ereditatea sau creșterea.
Biologul englez Francis Galton în 1865 (vărul lui Charles Darwin) a examinat pedigree-urile unor oameni remarcabili și a ajuns la concluzia despre natura ereditară a talentului.
În prezent, geneticienii au reușit să găsească gene care determină unele caracteristici psihologice ale unei persoane. S-a constatat că lectura este asociată cu una dintre regiunile cromozomului 15. Multe gene sunt implicate în dezvoltarea abilităților mentale.
Geneticistul olandez Hans Brunner a studiat o familie în 3 generații dintre care 14 bărbați - unchi, frați, nepoți - prezentau tulburări de comportament (agresivitate, retard mintal etc.) A descoperit că acestea nu erau doar tulburări, ci o boală asociată cu X – cromozom. Se transmitea prin femei (care erau ele însele sănătoase) și se manifesta doar la bărbați. Toți bărbații examinați aveau o mutație a genei.
Geneticistul american Ken Kendler a stabilit că anxietatea și depresia sunt 33-46% determinate de ereditate. Cu toate acestea, modul în care genele influențează o persoană este încă o problemă nerezolvată.
Este finalizată analiza genomului uman?
La Washington, pe 6 aprilie 2000, a avut loc o reuniune a Comitetului de Știință al Congresului SUA, în cadrul căreia s-a anunțat că decodificarea secvențelor de nucleotide ale tuturor fragmentelor necesare ale genomului uman a fost finalizată. Este de așteptat ca lucrările preliminare privind compilarea secvențelor de ADN ale tuturor genelor (sunt aproximativ 80 de mii dintre ele și conțin aproximativ 3 miliarde de „litere”) să fie finalizate în 3-6 săptămâni. Secvențierea finală a genomului uman va fi finalizată în 2003.
Întrebat dacă schimbările țintite în rasa umană vor deveni acum o realitate, specialistul șef al companiei a răspuns că ar putea dura aproximativ 100 de ani pentru a determina pe deplin funcțiile tuturor genelor, iar până atunci nu se vorbește despre schimbări țintite.
În decembrie 1999, cercetătorii din Marea Britanie și Japonia au anunțat identificarea structurii cromozomului 22. Conține 33 de milioane de perechi de baze și 11 secțiuni rămân nedescifrate în structura sa. Au fost stabilite funcțiile a aproximativ jumătate din genele de pe acest cromozom. S-a stabilit că 27 de boli diferite sunt asociate cu un defect al acestui cromozom, de exemplu, schizofrenia și leucemia.
Profesor: La baza științei moderne – genetica – se află modelele de moștenire a trăsăturilor descoperite de G. Mendel. Să aruncăm o scurtă privire asupra biografiei lui.
Discursul elevului.
Biografia lui Gregor Mendel
Gregor Johann Mendel a devenit fondatorul doctrinei eredității, adică al științei geneticii.
Johann Mendel s-a născut la 22 iulie 1822 într-o familie de țărani săraci într-un mic sat din Imperiul Austriac (azi este teritoriul Republicii Cehe). Datorită abilităților sale extraordinare, a reușit să termine mai întâi gimnaziul, iar apoi cursurile de filosofie de doi ani.
În 1843, Mendel a intrat în mănăstirea augustiniană din Brno. Conform obiceiului, după ce a luat ordine monahale, Johann Mendel și-a primit al doilea nume - Gregor.
Devenit călugăr, Mendel a fost în sfârșit eliberat de nevoia și grija veșnică pentru o bucată de pâine.
La mănăstire, a început să se angajeze serios în grădinărit și a implorat o mică zonă împrejmuită pentru o grădină.
Cine și-ar fi imaginat că legile biologice universale ale eredității vor fi stabilite în această zonă minusculă. În primăvara anului 1845, Mendel a plantat aici mazăre.
Și chiar mai devreme, în chilia lui monahală, vor apărea un arici, o vulpe și mulți șoareci. Mendel le-a încrucișat și a observat ce fel de urmași au primit. Însă autoritățile mănăstirii au aflat despre experimentele sale cu șoareci și au ordonat să fie îndepărtați șoarecii pentru a nu arunca umbră asupra reputației mănăstirii.
Apoi Mendel și-a transferat experimentele la mazărea care crește în grădina mănăstirii.
Mai târziu le-a spus în glumă oaspeților săi:
– Ți-ar plăcea să-mi vezi copiii?
Oaspeți surprinși Au mers cu el în grădină, unde le-a arătat paturile de mazăre.
3. Munca independentă a studenților cu o sursă de informații științifice
Fișă pe birourile studenților - articol „Cum a funcționat Mendel”. Temă pentru studenți pe baza articolului: dovediți că alegerea plantei de mazăre de către Mendel pentru experimente a avut succes.
Cum a lucrat G. Mendel
G. Mendel și-a condus experimentele folosind mazăre. Alegerea obiectului pentru experimente a avut succes:
- În vremurile când a trăit G. Mendel, existau deja multe soiuri de mazăre, care diferă unele de altele în multe privințe.
- Planta de mazăre este ușor de cultivat.
- Planta se autopolenizează (adică când polenul aterizează pe stigma aceleiași flori, iar o astfel de floare se reproduce curat, fără influența factorilor de mediu).
- Această plantă poate fi polenizată artificial, ceea ce a făcut G. Mendel. (Pentru a face acest lucru, a aplicat cu o perie polen din antera unui soi de mazăre pe stigma altui soi de mazăre. Apoi a pus capace mici pe florile polenizate artificial, astfel încât polenul străin să nu ajungă accidental acolo).
- G. Mendel a lucrat doar cu un număr mic de semne, acestea au fost:
- Înălțimea tulpinii;
- Forma semințelor;
- Colorarea semințelor;
- Forma fructelor;
- Colorarea fructelor;
- Aranjament de flori;
- Colorarea petalelor.
- G. Mendel a lucrat la experimentele sale timp de 2 - 3 ani și a folosit întotdeauna plante de control și, de asemenea, a ținut înregistrări cantitative precise ale urmașilor, care au fost întotdeauna numeroase în experimentele sale.
4. Explicarea materialului nou
Esența metodei hibridologice de studiu a eredității. I legea lui G. Mendel
Se bazează pe X (adică hibridizarea) organismelor care diferă între ele în una sau mai multe caracteristici, precum și pe o analiză detaliată a descendenților (adică hibrizi) de la numele căruia metoda a început să fie numită hibridologică.
Cruce monohibridă - Aceasta este o cruce în care formele părinte diferă într-o pereche de caracteristici.
Simboluri genetice de bază:
X – hibridizare sau încrucișare;
P – forme parentale;
– corpul feminin (simbol al planetei Venus – oglinda lui Venus);
– corp masculin (simbol al planetei Marte – scut și suliță);
F 1 sau F 2 etc. (din lat. filis– copii) descendenți sau hibrizi.
Profesor: Desenăm o diagramă (cu cretă colorată) a unei cruci monohibride, desenăm X în funcție de o pereche de caracteristici (culoarea semințelor de mazăre). Toți hibrizii din prima generație s-au dovedit a fi uniformi în culoarea semințelor. Așa a fost formulată prima lege a eredității, care în știință sună Legea 1 a lui Mendel. Scrie:
- Trăsătură dominantă: Aceasta este o trăsătură predominantă care se manifestă imediat în prima generație.
- Trăsătură recesivă: un simptom in retragere si incepe sa apara abia din generatia F2.
Stabilirea celui de-al 2-lea model ereditar descoperit de G. Mendel. II legea lui G. Mendel
Profesor: G. Mendel a stabilit sarcina: să afle cum va fi moștenită trăsătura (culoarea semințelor) la hibrizii F 2?
G. Mendel a numit modelul rezultat în F 2 Legea caracteristicilor de scindare. Scrie:
Fenotip este o combinație de caracteristici externe și interne ale unui organism.
În casă sunt opt fracțiune unu
La avanpostul Ilici
Trăit înalt cetăţean
Poreclit Kalancha,
Nume: Stepanov
Și după nume - Stepan,
De la giganții regionali
În primul rând gigant.S-a născut fiul lui Stepan
Numele copilului este Egor
Aproape de mama pe pat
În fața altor mame
Un copil fără precedent doarme
Nu un bebeluș, ci un micuț întreg,
Cântărește cinci kilograme.
Bogatyr, nu un copil
Cum să nu crezi în minuni
Crește din scutece
Nu pe zile, ci pe ore.
Legea purității gameților stabilită de G. Mendel
Profesor: G. Mendel a încercat să explice natura ereditară a trăsăturii. El a stabilit că caracteristicile organismelor sunt determinate de factori individuali ai eredității. În prezent, acești factori ereditari se numesc gene. Să ne amintim cunoștințele despre genă.
5. Sondaj frontal asupra temei.
1. Ce sunt cromozomii și unde sunt localizați?
2. Ce este o genă?
3. Ce set de cromozomi se numește diploid?
4. Ce set de cromozomi se numește haploid?
5. Ce este un gamet?
6. Ce este un zigot?
Legea purității gameților:
Profesor: G. Mendel a introdus simbolismul alfabetic al factorilor ereditari (adică genele). A, B, C – gene responsabile de trăsătura dominantă; a, b, c – gene responsabile pentru o trăsătură recesivă. Genotip
- un set de gene primite de la părinți. Întocmim din nou o schemă de încrucișare monohibridă, dar în funcție de genotip. (Afiș pe tablă)
Orice organism conține 2 gene responsabile de dezvoltarea unei trăsături, una de la tată, cealaltă de la mamă. Când se formează gameți, din fiecare pereche de gene, doar una intră în gamet. Compilarea cursului unei încrucișări monohibride. Model aplicat pe tablă:
homozigot
- un zigot care conține aceleași gene AA sau ahh;
heterozigot
este un zigot care conține gene diferite Ah.
6. Munca independentă a elevilor
Exercițiu:
1. Ce tipuri de gameți se formează în următoarele genotipuri:
2. Care este culoarea semințelor pentru următoarele genotipuri: AA; Aa; huh?
III. Întărirea lecției
Munca individuală a elevilor la test.
Opțiunea 1
1. Știința se ocupă cu studiul tiparelor de ereditate și variabilitate:
A. Selectie;
B. Fiziologie;
C. Ecologie;
D. Genetica.
2. Proprietatea organismelor parentale de a-și transmite caracteristicile și caracteristicile de dezvoltare descendenților lor se numește:
A. Variabilitatea;
B. Ereditatea;
C. Adaptabilitate;
D. Supraviețuire.
3. O trăsătură care apare imediat în prima generație și suprimă manifestarea trăsăturii opuse se numește:
A. Dominant;
B. Recesiv;
C. Intermediar;
D. Neereditare.
4. Setul de gene primite de urmași de la părinți se numește:
A. Fenotip;
B. Homozigot;
C. Heterozigot;
D. Genotip.
5. Bazele materiale ale eredității sunt:
A. Gene situate în molecula de ADN;
B. Molecule de ATP;
C. Molecule de proteine;
D. Cloroplastele și mitocondriile.
6. „Hibrizii din prima generație, la reproducerea ulterioară, produc divizarea, aproximativ al patrulea dintre descendenți sunt indivizi cu trăsături recesive” - aceasta este formularea:
Legea lui A. Morgan;
B. prima lege a lui Mendel;
C. a doua lege a lui Mendel;
D. regulile lui Mendel.
Opțiunea 2
1. Studii genetice:
A. Procesele vitale ale organismelor;
B. Clasificarea organismelor;
C. Modele de ereditate și variabilitate a organismelor;
D. Relațiile dintre organisme și mediul lor.
2. Ereditatea este o proprietate a organismelor:
A. Interacționează cu mediul;
B. Răspunde la schimbările de mediu;
C. Transmite urmașilor proprietățile și caracteristicile de dezvoltare;
D. Dobândiți noi caracteristici în procesul dezvoltării individuale.
3. Genele localizate în molecula de ADN sunt:
A. O substanță care conține legături bogate în energie;
B. Bazele materiale ale eredității;
C. Substanţe care accelerează reacţiile chimice în celulă;
D. Un lanț polipeptidic care îndeplinește multe funcții în celulă.
4. Genotipul este totalitatea:
A. Genov, obținut de descendenți din părinți;
B. Semne externe ale corpului;
C. Semne interne ale corpului;
D. Reacțiile organismului la influențele mediului.
5. Încrucișarea indivizilor care diferă într-o pereche de caracteristici se numește:
A. Polihibrid;
B. Analizând;
S. Dihibrid;
D. Monohibrid.
6. O trăsătură care nu se manifestă extern la un individ se numește:
A. Recesiv;
B. Dominant;
Cu Intermediar;
D.Modificare.
Raspunsuri:
| Opțiunea 1: | Opțiunea 2: |
| 1 – D; 2 – B; 3 – A; 4 – D; 5 – A; 6 – C; |
1 – C; 2 – C; 3 – B; 4 – C; 5 – D; 6 – A. |
IV. Rezumând
Explicația temelor pentru acasă.
Genetica este o ramură a biologiei care studiază ereditatea și variabilitatea.
Introducere
Omul s-a străduit întotdeauna să controleze natura vie: organizarea structurală și funcțională a ființelor vii, dezvoltarea lor individuală, adaptarea la mediu, reglarea numerelor etc. Genetica a fost cel mai aproape de a rezolva aceste probleme, dezvăluind multe modele de ereditate și variabilitate a vieții. organisme și punându-le în serviciul societății umane. Aceasta explică poziția cheie a geneticii printre alte discipline biologice.
Omul a observat de mult timp trei fenomene legate de ereditate: în primul rând, asemănarea caracteristicilor descendenților și părinților; în al doilea rând, diferențele dintre unele (uneori multe) caracteristici ale descendenților față de caracteristicile parentale corespunzătoare; în al treilea rând, apariția la descendenți a unor caracteristici care erau prezente numai la strămoșii îndepărtați. Continuitatea caracteristicilor între generații este asigurată de procesul de fertilizare. Din timpuri imemoriale, omul a folosit în mod spontan proprietățile eredității în scopuri practice - pentru a reproduce varietăți de plante cultivate și rase de animale domestice.
Primele idei despre mecanismul eredității au fost exprimate de oamenii de știință greci antici Democrit, Hipocrate, Platon și Aristotel. Autorul primei teorii științifice a evoluției, J.-B. Lamarck a folosit ideile oamenilor de știință din Grecia antică pentru a explica ceea ce a postulat la începutul secolelor XVIII-XIX. principiul transmiterii unor noi caracteristici dobândite în timpul vieții unui individ către urmași. Charles Darwin a prezentat teoria pangenezei, care a explicat moștenirea caracteristicilor dobândite. Legile eredității descoperite de G. Mendel au pus bazele dezvoltării geneticii ca știință independentă.
Cum a început totul
La începutul secolului al XIX-lea, în 1822, în Moravia austriacă, în satul Hanzendorf, s-a născut un băiat într-o familie de țărani. Era al doilea copil din familie. La naștere a fost numit Johann, numele de familie al tatălui său era Mendel.
Viața nu a fost ușoară, copilul nu a fost răsfățat. Încă din copilărie, Johann s-a obișnuit cu munca țărănească și s-a îndrăgostit de ea, în special de grădinărit și apicultura. Cât de utile au fost abilitățile pe care le-a dobândit în copilărie?
Băiatul a arătat devreme abilități remarcabile. Mendel avea 11 ani când a fost transferat de la o școală din sat la o școală de patru ani dintr-un oraș din apropiere. Acolo s-a dovedit imediat și un an mai târziu a ajuns într-un gimnaziu din orașul Opava.
Părinților le era greu să plătească școala și să-și întrețină fiul. Și apoi ghinionul s-a abătut asupra familiei: tatăl a fost grav rănit - un buștean i-a căzut pe piept. În 1840, Johann a absolvit liceul și, în același timp, școala de candidați ai profesorului.
În ciuda dificultăților, Mendel își continuă studiile. Acum la cursuri de filosofie în orașul Olomeuc. Aici se predau nu numai filozofie, ci și matematică și fizică - materii fără de care Mendel, un biolog la inimă, nu și-ar putea imagina viața viitoare. Biologie si matematica! În zilele noastre această combinație este inextricabilă, dar în secolul al XIX-lea părea absurdă. Mendel a fost primul care a continuat calea largă a metodelor matematice în biologie.
El continuă să studieze, dar viața este grea și apoi vin zilele în care, după recunoașterea lui Mendel, „nu mai suport un asemenea stres”. Și apoi vine un punct de cotitură în viața lui: Mendel devine călugăr. Nu ascunde deloc motivele care l-au împins să facă acest pas. În autobiografia sa, el scrie: „M-am trezit forțat să iau o poziție care m-a eliberat de grijile legate de mâncare”. Sincer, nu-i așa? Și nici un cuvânt despre religie sau Dumnezeu. O dorință irezistibilă de știință, o dorință de cunoaștere și deloc un angajament față de doctrina religioasă l-au condus pe Mendel la mănăstire. A împlinit 21 de ani. Cei care s-au călugărit au luat un nou nume ca semn de lepădare de lume. Johann a devenit Gregor.
A fost o perioadă când a fost făcut preot. O perioadă foarte scurtă. Mângâie-i pe cei care suferă, pregătește-i pe muribunzi pentru călătoria lor finală. Lui Mendel nu prea i-a plăcut. Și face totul pentru a se elibera de responsabilități neplăcute.
Predarea este o altă chestiune. Mendel a predat într-o școală din oraș fără diplomă de profesor și a predat bine. Foștii săi studenți își amintesc de el cu căldură – călduros, binevoitor, inteligent, pasionat de subiectul său.
Interesant este că Mendel a susținut de două ori examenul pentru a deveni profesor și... a picat de două ori! Dar era un om foarte educat. Nu există nimic de spus despre biologie, despre care Mendel a devenit curând un clasic, era un matematician foarte talentat, iubea foarte mult fizica și o cunoștea foarte bine.
Eșecurile la examene nu au interferat cu activitățile sale didactice. La școala din Brno, profesorul Mendel era foarte apreciat. Și a predat fără diplomă.
Au fost ani în viața lui Mendel când a devenit un reclus. Dar nu și-a plecat genunchii înaintea icoanelor, ci... înaintea patului de mazăre. De dimineata si pana seara a lucrat in mica gradina a manastirii (35 de metri lungime si 7 metri latime). Aici, din 1854 până în 1863, Mendel și-a condus experimentele clasice, ale căror rezultate nu sunt depășite până în prezent. G. Mendel își datorează succesele științifice și alegerii neobișnuit de reușite a obiectului de cercetare. În total, a examinat 20 de mii de descendenți din patru generații de mazăre.
Experimentele de încrucișare a mazărelor au loc de aproximativ 10 ani. În fiecare primăvară, Mendel planta plante pe terenul său. Raportul „Experimente asupra hibrizilor de plante”, care a fost citit naturaliștilor Brune în 1865, a fost o surpriză chiar și prietenilor.
Mazărea era convenabilă din diverse motive. Descendenții acestei plante au o serie de caracteristici clar distinse - culoarea verde sau galbenă a cotiledoanelor, semințe netede sau, dimpotrivă, încrețite, fasole umflată sau strânsă, axa tulpină lungă sau scurtă a inflorescenței și așa mai departe. Nu au existat semne tranzitorii, pe jumătate „încețoșate”. De fiecare dată se putea spune cu încredere „da” sau „nu”, „ori-sau” și să se ocupe de alternativa. Și, prin urmare, nu era nevoie să contestăm concluziile lui Mendel, să ne îndoim de ele. Și toate prevederile teoriei lui Mendel nu au mai fost infirmate de nimeni și au devenit pe bună dreptate parte a fondului de aur al științei.
Legile clasice ale lui G. Mendel
Legile de bază ale eredității au fost descrise de călugărul ceh Gregor Mendel în urmă cu mai bine de un secol, când preda fizică și istorie naturală la o școală secundară din Brünn (Brno).
Mendel s-a angajat în creșterea mazărei și mazării îi datorăm norocul științific și rigoarea experimentelor lui Mendel descoperirea legilor de bază ale eredității: legea uniformității hibrizilor din prima generație, legea segregării și legea combinație independentă.
Unii cercetători disting nu trei, ci două dintre legile lui Mendel. În același timp, unii oameni de știință combină prima și a doua lege, crezând că prima lege face parte din a doua și descrie genotipurile și fenotipurile descendenților primei generații (F1). Alți cercetători combină a doua și a treia lege într-una singură, considerând că „legea combinației independente” este în esență „legea independenței segregării” care apare simultan în diferite perechi de alele. Cu toate acestea, în literatura rusă vorbim despre cele trei legi ale lui Mendel.
G. Mendel nu a fost un pionier în domeniul studierii rezultatelor încrucișărilor plantelor. Asemenea experimente fuseseră efectuate înaintea lui, singura diferență fiind că au fost încrucișate plante de diferite specii. Descendenții unei astfel de încrucișări (generația F1) au fost sterili și, prin urmare, fertilizarea și dezvoltarea hibrizilor din a doua generație (când descriu experimentele de reproducere, a doua generație este desemnată F2) nu a avut loc. O altă caracteristică a lucrării lui Domendel a fost că majoritatea trăsăturilor studiate în diferite experimente de încrucișare au fost complexe atât în ceea ce privește tipul de moștenire, cât și în ceea ce privește expresia lor fenotipică. Geniul lui Mendel constă în faptul că în experimentele sale nu a repetat greșelile predecesorilor săi. După cum a scris cercetătorul englez S. Auerbach, „succesul lucrării lui Mendel în comparație cu cercetările predecesorilor săi se explică prin faptul că poseda două calități esențiale necesare unui om de știință: capacitatea de a pune naturii întrebarea corectă și capacitatea pentru a interpreta corect răspunsul naturii.” În primul rând, Mendel a folosit diferite soiuri de mazăre ornamentală în cadrul aceluiași gen Pisum ca plante experimentale. Prin urmare, plantele care s-au dezvoltat ca urmare a unor astfel de încrucișări au fost capabile de reproducere. În al doilea rând, ca trăsături experimentale, Mendel a ales trăsături calitative simple de tip „fie/sau” (de exemplu, pielea unui mazăre poate fi fie netedă, fie încrețită), care, după cum sa dovedit mai târziu, sunt controlate de o singură genă. . În al treilea rând, adevăratul succes al lui Mendel a fost că trăsăturile pe care le-a ales erau controlate de gene care conțineau alele cu adevărat dominante. Și, în cele din urmă, intuiția l-a determinat pe Mendel că toate categoriile de semințe din toate generațiile hibride ar trebui numărate cu acuratețe, până la ultimul bob de mazăre, fără a ne limita la afirmații generale care rezumă doar rezultatele cele mai caracteristice (să zicem, există mai multe astfel de semințe decât cutare).
Mendel a experimentat cu 22 de soiuri de mazăre care diferă unele de altele prin 7 caracteristici (culoare, textura semințelor etc.). Mendel și-a desfășurat munca timp de opt ani și a studiat 20.000 de plante de mazăre. Toate formele de mazăre pe care le-a examinat erau reprezentanți ai liniilor pure; rezultatele încrucișării unor astfel de plante între ele au fost întotdeauna aceleași. Mendel a prezentat rezultatele muncii sale într-un articol din 1865, care a devenit piatra de temelie a geneticii. Este greu de spus ce merită mai multă admirație în el și în opera sa - rigoarea experimentelor sale, claritatea prezentării rezultatelor, cunoașterea perfectă a materialului experimental sau cunoștințele sale despre munca predecesorilor săi.
Prima lege a uniformității hibrizilor din prima generație
Această lege prevede că încrucișarea unor indivizi care diferă într-o anumită trăsătură (omozigoți pentru diferite alele) produce descendenți omogeni genetic (generația F1), toți indivizii fiind heterozigoți. Toți hibrizii F1 pot avea fie fenotipul unuia dintre părinți (dominanță completă), ca în experimentele lui Mendel, fie, după cum s-a descoperit mai târziu, un fenotip intermediar (dominanță incompletă). Mai târziu s-a dovedit că hibrizii din prima generație F1 pot prezenta caracteristici ale ambilor părinți (codominanță). Această lege se bazează pe faptul că la încrucișarea a două forme homozigote pentru alele diferite (AA și aa), toți descendenții lor sunt identici ca genotip (heterozigot - Aa), și deci ca fenotip.
A doua lege a divizării
Această lege se numește legea divizării (independente). Esența sa este următoarea. Când un organism care este heterozigot pentru trăsătura studiată formează celule sexuale - gameți, atunci jumătate dintre aceștia poartă o alelă a unei anumite gene, iar cealaltă jumătate poartă alta. Prin urmare, atunci când astfel de hibrizi F1 sunt încrucișați între ei, printre hibrizii F2 de a doua generație, indivizii cu fenotipuri atât ale formelor parentale originale, cât și ale F1 apar în anumite proporții.
Această lege se bazează pe comportamentul regulat al unei perechi de cromozomi omologi (cu alelele A și a), care asigură formarea a două tipuri de gameți la hibrizii F1, în urma cărora dintre hibrizii F2 sunt identificați indivizi de trei genotipuri posibile. în raportul 1AA: 2 Aa: 1aa. Cu alte cuvinte, „nepoții” formelor originale - doi homozigoți, fenotipic diferiți unul de celălalt, dau clivaj în funcție de fenotip, în conformitate cu a doua lege a lui Mendel.
Cu toate acestea, acest raport poate varia în funcție de tipul de moștenire. Astfel, în cazul dominanței complete, 75% dintre indivizi sunt identificați cu o trăsătură dominantă și 25% cu o trăsătură recesivă, i.e. două fenotipuri într-un raport de 3 la 1. Cu dominanță incompletă și codominanță, 50% dintre hibrizii din a doua generație (F2) au fenotipul hibrizilor din prima generație și 25% au fiecare fenotipurile formelor parentale originale, adică un Se observă divizarea 1 la 2 la 1.
A treia lege a combinației independente (moștenirii) de caracteristici
Această lege spune că fiecare pereche de caracteristici alternative se comportă independent una de alta într-o serie de generații, drept urmare, printre descendenții primei generații (adică în generația F2), indivizii cu altele noi (comparativ cu părinții). ) apar într-o anumită proporţie combinaţii de semne. De exemplu, în cazul dominanței complete la încrucișarea formelor inițiale care diferă în două caracteristici, în generația următoare (F2) sunt identificați indivizi cu patru fenotipuri în raportul 9k3k3k1. În acest caz, două fenotipuri au combinații „parentale” de trăsături, iar celelalte două sunt noi. Această lege se bazează pe comportamentul independent (diviziunea) a mai multor perechi de cromozomi omologi. Astfel, în timpul încrucișării dihibride, aceasta duce la formarea a 4 tipuri de gameți în hibrizii din prima generație (F 1) (AB, Av, aB, av), iar după formarea zigoților - la o scindare naturală în funcție de genotip și, în consecință, în funcție de fenotipul din generația următoare (F2).
Paradoxal, în știința modernă se acordă o mare atenție nu atât celei de-a treia legi a lui Mendel în formularea sa originală, cât și excepțiilor de la ea. Legea combinației independente nu este respectată dacă genele care controlează trăsăturile studiate sunt legate, de exemplu. sunt situate unul lângă altul pe același cromozom și sunt moștenite ca o pereche de elemente conectate, și nu ca elemente separate. Intuiția științifică a lui Mendel i-a spus ce trăsături ar trebui selectate pentru experimentele sale dihibride — el a ales trăsături nelegate. Dacă ar fi selectat aleatoriu trăsăturile controlate de gene legate, rezultatele sale ar fi fost diferite, deoarece trăsăturile legate nu sunt moștenite independent unele de altele.
De ce sunt importante excepțiile de la legea lui Mendel a combinației independente? Faptul este că aceste excepții fac posibilă determinarea coordonatelor cromozomiale ale genelor (așa-numitul locus).
În cazurile în care ereditabilitatea unei anumite perechi de gene nu se supune celei de-a treia legi a lui Mendel, cel mai probabil aceste gene sunt moștenite împreună și, prin urmare, sunt situate pe cromozom în imediata apropiere una de cealaltă. Moștenirea dependentă a genelor se numește legare, iar metoda statistică folosită pentru a analiza o astfel de moștenire se numește metoda legăturii. Cu toate acestea, în anumite condiții, modelele de moștenire ale genelor legate sunt perturbate. Principalul motiv pentru aceste tulburări este fenomenul de crossing over, care duce la recombinarea (recombinarea) genelor. Baza biologică a recombinării este aceea că în timpul formării gameților, cromozomii omologi își schimbă secțiunile înainte de a fi separați.
Încrucișarea este un proces probabilistic, iar probabilitatea ca o rupere a cromozomului să apară sau nu la un anumit loc este determinată de o serie de factori, în special de distanța fizică dintre doi loci ai aceluiași cromozom. Încrucișarea poate apărea și între loci vecini, dar probabilitatea sa este mult mai mică decât probabilitatea unui decalaj (care duce la un schimb de regiuni) între loci cu o distanță mare între ele.
Acest model este utilizat în compilarea hărților genetice ale cromozomilor (mapping). Distanța dintre doi loci este estimată prin numărarea numărului de recombinări la 100 de gameți. Această distanță este considerată o unitate de măsură pentru lungimea unei gene și este numită centimorgan în onoarea geneticianului T. Morgan, care a descris pentru prima dată grupuri de gene legate în musca de fructe Drosophila, un subiect preferat al geneticienilor. Dacă doi loci sunt localizați la o distanță considerabilă unul de celălalt, atunci o pauză între ei va avea loc la fel de des ca și cum acești loci sunt localizați pe cromozomi diferiți.
Folosind modelele de reorganizare a materialului genetic în timpul procesului de recombinare, oamenii de știință au dezvoltat o metodă de analiză statistică numită analiză de legături.
Condiții de existență a legilor
Legile lui Mendel în forma lor clasică se aplică în anumite condiții. Acestea includ:
1) homozigositatea formelor încrucișate originale;
2) formarea gameților de hibrizi de toate tipurile posibile în proporții egale (furnizat de cursul corect al meiozei; viabilitatea egală a gameților de toate tipurile; probabilitatea egală de întâlnire a oricăror gameți în timpul fertilizării);
3) viabilitatea egală a zigoților de toate tipurile.
Încălcarea acestor condiții poate duce fie la absența segregării în a doua generație, fie la segregarea în prima generație; sau la o denaturare a relaţiei dintre diferite genotipuri şi fenotipuri. Legile lui Mendel sunt universale pentru toate organismele diploide care se reproduc sexual. În general, ele sunt valabile pentru genele autozomale cu penetranță completă (frecvența de manifestare a trăsăturii analizate 100%; penetranța 100% implică faptul că trăsătura este exprimată în toți purtătorii alelei care determină dezvoltarea acestei trăsături) și expresivitate constantă ( adică gradul de severitate constant al trăsăturii); expresivitatea constantă implică faptul că expresia fenotipică a trăsăturii este aceeași sau aproximativ aceeași la toți purtătorii alelei care determină dezvoltarea acestei trăsături.
Recunoașterea legilor lui Mendel
Marile descoperiri nu sunt adesea recunoscute imediat. Deși lucrările Societății, unde a fost publicat articolul lui Mendel, au fost primite în 120 de biblioteci științifice, iar Mendel a trimis alte 40 de reeditări, lucrarea sa a avut un singur răspuns favorabil - de la K. Nägeli, profesor de botanică din Munchen. Nägeli însuși a lucrat la hibridizare, a introdus termenul „modificare” și a prezentat o teorie speculativă a eredității. Cu toate acestea, el s-a îndoit că legile identificate cu privire la mazăre sunt universale și a sfătuit repetarea experimentelor pe alte specii. Mendel a fost de acord cu respect. Însă încercarea lui de a repeta rezultatele obținute la mazărea la soiba, cu care a lucrat Nägeli, nu a avut succes. Abia decenii mai târziu a devenit clar de ce. Semințele din hawweed sunt formate partenogenetic, fără participarea reproducerii sexuale. Au existat și alte excepții de la principiile lui Mendel care au fost interpretate mult mai târziu. Acesta este parțial motivul receptării la rece a operei sale. Începând cu 1900, după publicarea aproape simultană a articolelor de către trei botanişti - H. De Vries, K. Correns şi E. Tsermak-Zesenegg, care au confirmat în mod independent datele lui Mendel cu propriile experimente, a avut loc o explozie instantanee de recunoaştere a lucrării sale. . 1900 este considerat anul nașterii geneticii.
Un frumos mit s-a creat în jurul destinului paradoxal al descoperirii și redescoperirii legilor lui Mendel că opera sa a rămas complet necunoscută și a fost descoperită doar întâmplător și independent, 35 de ani mai târziu, de către trei redescoperitori. De fapt, lucrarea lui Mendel a fost citată de aproximativ 15 ori într-un rezumat al hibrizilor de plante din 1881 și a fost cunoscută botanicilor. Mai mult, așa cum sa dovedit recent când a analizat cărțile de lucru ale lui K. Correns, în 1896 el a citit articolul lui Mendel și chiar a scris un rezumat al acestuia, dar nu a înțeles semnificația lui profundă la acel moment și l-a uitat.
Stilul de realizare a experimentelor și de prezentare a rezultatelor în articolul clasic al lui Mendel face foarte probabil presupunerea la care a ajuns statisticianul și geneticianul englez R.E. Fischer: Mendel a pătruns mai întâi intuitiv în „sufletul faptelor” și apoi a planificat o serie de experimente de-a lungul multor ani, astfel încât ideea care l-a luminat să apară în cel mai bun mod posibil. Frumusețea și rigoarea relațiilor numerice ale formelor în timpul divizării (3k1 sau 9k3k3k1), armonia în care au reușit să încadreze haosul faptelor în domeniul variabilității ereditare, capacitatea de a face predicții - toate acestea l-au convins intern pe Mendel de natura universală a legilor pe care le-a găsit cu privire la mazăre. Tot ce a rămas a fost să convingă comunitatea științifică. Dar această sarcină este la fel de dificilă ca și descoperirea în sine. La urma urmei, a cunoaște faptele nu înseamnă a le înțelege. O descoperire majoră este întotdeauna asociată cu cunoștințele personale, sentimentele de frumusețe și întregime bazate pe componente intuitive și emoționale. Este dificil să transmită altor oameni acest tip de cunoaștere nerațional, deoarece necesită efort și aceeași intuiție din partea lor.
Semnificația lucrării lui Mendel pentru dezvoltarea geneticii
În 1863, Mendel și-a încheiat experimentele și în 1865, la două întâlniri ale Societății Brunn a Oamenilor de Științe Naturale, a raportat rezultatele muncii sale. În 1866, articolul său „Experimente asupra hibrizilor de plante” a fost publicat în lucrările societății, care a pus bazele geneticii ca știință independentă. Acesta este un caz rar în istoria cunoașterii când un articol marchează nașterea unei noi discipline științifice. De ce este considerat astfel?
Lucrările asupra hibridizării plantelor și studiul moștenirii trăsăturilor la descendenții hibrizilor au fost efectuate cu decenii înainte de Mendel în diferite țări atât de către crescători, cât și de către botanici. Au fost observate și descrise fapte de dominare, divizare și combinare de caractere, mai ales în experimentele botanistului francez C. Nodin. Chiar și Darwin, încrucișând soiuri de snapdragons care diferă ca structură florală, a obținut în a doua generație un raport de forme apropiat de binecunoscuta scindare mendeliană de 3:1, dar a văzut în aceasta doar „jocul capricios al forțelor eredității. ” Diversitatea speciilor și formelor de plante luate în experimente a crescut numărul de afirmații, dar a redus valabilitatea acestora. Sensul sau „sufletul faptelor” (expresia lui Henri Poincaré) a rămas vag până la Mendel.
Consecințe complet diferite au urmat din munca de șapte ani a lui Mendel, care constituie pe bună dreptate fundamentul geneticii. În primul rând, a creat principii științifice pentru descrierea și studiul hibrizilor și descendenților lor (care formează să se încrucișeze, cum să efectueze analize în prima și a doua generație). Mendel a dezvoltat și aplicat un sistem algebric de simboluri și notații de caractere, care a reprezentat o inovație conceptuală importantă. În al doilea rând, Mendel a formulat două principii de bază, sau legi ale moștenirii trăsăturilor de-a lungul generațiilor, care permit să se facă predicții. În cele din urmă, Mendel a exprimat implicit ideea de discreție și binaritate a înclinațiilor ereditare: fiecare trăsătură este controlată de o pereche de înclinații maternă și paternă (sau gene, așa cum au ajuns să fie numite mai târziu), care sunt transmise hibrizilor prin reproducere parentală. celule și nu dispar nicăieri. Formarea caracterelor nu se influențează reciproc, ci diverge în timpul formării celulelor germinale și apoi sunt combinate liber în descendenți (legile divizării și combinării caracterelor). Împerecherea înclinațiilor, împerecherea cromozomilor, dubla helix a ADN-ului - aceasta este consecința logică și principala cale de dezvoltare a geneticii secolului al XX-lea pe baza ideilor lui Mendel.
Denumirea noii științe – genetică (în latină „relativ cu originea, nașterea”) – a fost propusă în 1906 de omul de știință englez W. Batson. Danezul V. Johannsen în 1909 a stabilit în literatura biologică concepte atât de importante precum gena (greacă „gen, naștere, origine”), genotip și fenotip. În această etapă a istoriei geneticii, conceptul mendelian, în esență speculativ, despre genă ca unitate materială a eredității, responsabilă de transmiterea caracteristicilor individuale într-un număr de generații de organisme, a fost acceptat și dezvoltat în continuare. În același timp, omul de știință olandez G. de Vries (1901) a prezentat o teorie a variabilității bazată pe ideea modificărilor bruște ale proprietăților ereditare ca urmare a mutațiilor.
Lucrări de T.G. Morgan și școala sa din SUA (A. Sturtevant, G. Meller, K. Bridges), realizată în 1910-1925, au creat teoria cromozomială a eredității, conform căreia genele sunt elemente discrete ale structurilor sub formă de fir ale celulei. nucleu - cromozomi. Au fost întocmite primele hărți genetice ale cromozomilor muștei fructelor, care deveniseră până atunci obiectul principal al geneticii. Teoria cromozomială a eredității s-a bazat ferm nu numai pe date genetice, ci și pe observații despre comportamentul cromozomilor în mitoză și meioză și despre rolul nucleului în ereditate. Succesele geneticii sunt determinate în mare măsură de faptul că se bazează pe propria sa metodă - analiza hibridologică, ale cărei baze au fost puse de Mendel.
Concluzie
Teoria mendeliană a eredității, i.e. setul de idei despre determinanții ereditari și natura transmiterii acestora de la părinți la descendenți, în sensul său, este direct opus teoriilor domendeliene, în special teoria pangenezei propusă de Darwin. Conform acestei teorii, caracteristicile părinților sunt directe, adică. din toate părțile corpului sunt transmise descendenților. Prin urmare, natura trăsăturii descendentului trebuie să depindă direct de proprietățile părintelui. Acest lucru contrazice complet concluziile făcute de Mendel: determinanții eredității, i.e. genele sunt prezente în organism relativ independent de organismul însuși. Natura trăsăturilor (fenotipul) este determinată de combinația lor aleatorie. Ele nu sunt modificate de nicio parte a corpului și sunt într-o relație dominant-recesivă. Astfel, teoria mendeliană a eredității se opune ideii de moștenire a caracteristicilor dobândite în timpul dezvoltării individuale.
Experimentele lui Mendel au servit drept bază pentru dezvoltarea geneticii moderne - o știință care studiază două proprietăți de bază ale corpului - ereditatea și variabilitatea. El a reușit să identifice modele de moștenire datorită unor abordări metodologice fundamental noi:
1) Mendel a ales cu succes obiectul de studiu;
2) a analizat moștenirea trăsăturilor individuale la descendenții plantelor încrucișate care diferă în una, două și trei perechi de trăsături alternative contrastante. În fiecare generație, înregistrările au fost ținute separat pentru fiecare pereche de aceste caracteristici;
3) nu numai că a înregistrat rezultatele obținute, ci a efectuat și prelucrarea lor matematică.
Tehnicile de cercetare simple enumerate au constituit o metodă fundamental nouă, hibridologică de studiere a moștenirii, care a devenit baza pentru cercetările ulterioare în genetică.
Bibliografie
1. Alikhanyan S.I., Akifev A.P., Chernin L.S. Genetica generala: manual. – M.: Mai sus. scoala, 1985
2. Gaisinovici A.E. Originea și dezvoltarea geneticii. – M.: Mai sus. scoala, 1988
3. Gorelov A.A. Concepte ale științelor naturale moderne. – M.: Vlados, 2000.
4. Concepte de științe naturale moderne / Ed. V.N. Lavrinenko, V.P. Ratnikova. – M.: UNITATEA, 2000.
5. Concepte de științe naturale moderne / Samygin S.I. și altele - Rostov n/D.: Phoenix, 1997.
6. Lemeza N.A., Kamlyuk L.V., Lisov N.D. Biologie în întrebări și răspunsuri la examen. – M.: Rolf, Iris Press, 1998.
7. Ravich-Shcherbo I.V., Maryutina T.M., Grigorenko E.L. Psihogenetică: manual. / Ed. I.V. Ravich-Scherbo. - M.: Aspect-Press, 2000.
8. Ruzavin G.I. Concepte de științe naturale moderne: un curs de prelegeri. – M.: Proiect, 2002.
Marea contribuție a lui Gregor Johann Mendel la dezvoltarea geneticii experimentale
Gregor Johann Mendel este un botanist remarcabil austriac care a descoperit doctrina eredității, numită mai târziu „Mendelism” în onoarea omului de știință. De asemenea, este considerat fondatorul geneticii moderne, deoarece modelele factorilor ereditari pe care le-a identificat au devenit fundamentul apariției acestei științe.
Johann Mendel s-a născut la 20 iulie 1822 la Heitzendorf, Austria. S-a arătat interesat de natură de la o vârstă fragedă, când lucra ca grădinar. Numele Gregor nu a apărut întâmplător. În 1843, omul de știință a devenit călugăr la Mănăstirea Augustiniană Sfântul Toma din Cehia. Acolo i s-a dat numele Gregor. În anul următor a intrat la Institutul Teologic Brunn, după care a devenit preot. I s-au dat multe științe. De exemplu, ar putea înlocui cu ușurință profesorii absenți la matematică sau greacă. Cu toate acestea, el era cel mai interesat de biologie și geologie. La sfatul rectorului gimnaziului în care preda, în 1851 Mendel a intrat la Facultatea de Istorie Naturală a Universității din Viena. Aici a studiat sub îndrumarea unuia dintre primii citologi din lume, Unger.
În timpul șederii sale la Viena, a devenit profund interesat de problema hibridizării plantelor. În anii 1850, a efectuat multe experimente pe plante, inclusiv mazărea din grădina mănăstirii. Datorită acestor experimente, a reușit să explice legile mecanismului moștenirii, care mai târziu au fost redenumite „Legile lui Mendel”. Curând, lucrările sale au fost publicate sub titlul „Experimente asupra hibrizilor de plante”. Omul de știință însuși era sigur că făcuse cea mai mare descoperire. Cu toate acestea, când descoperirea sa nu a funcționat în experimentele cu unele animale, a devenit deziluzionat de știință și a încetat să mai facă cercetări biologice.
Adzhimambetova Elmaz
Biografia și cercetarea științifică a lui Gregor Mendel.
Descarca:
Subtitrări din diapozitive:
Completat de: elev de clasa a XI-a a Școlii Gimnaziale Suvorov Adzhimambetova Elmaz
Biolog și botanist austriac care a jucat un rol uriaș în dezvoltarea conceptului de ereditate. Descoperirea lui a tiparelor de moștenire a trăsăturilor monogenice (aceste tipare sunt acum cunoscute sub numele de Legile lui Mendel) a fost primul pas către genetica modernă.
Gregor Mendel s-a născut la 22 iulie 1822, Heinzendorf, Austro-Ungaria, acum Ginczyce. Johann s-a născut al doilea copil într-o familie de țărani de origine mixtă germano-slavă și venituri medii, lui Anton și Rosina Mendel. În 1840, Mendel a absolvit șase clase ale gimnaziului din Troppau (azi Opava) și în anul următor a intrat la cursurile de filosofie la universitatea din Olmutz (azi Olomouc). Situația financiară a familiei s-a înrăutățit însă în acești ani, iar de la vârsta de 16 ani Mendel însuși a fost nevoit să aibă grijă de propria hrană. Neputând să suporte constant un asemenea stres, Mendel, după ce a absolvit cursurile de filosofie, în octombrie 1843, a intrat ca novice în Mănăstirea Brunn (unde a primit noul nume Gregor). Acolo a găsit patronaj și sprijin financiar pentru studii ulterioare.
În 1847 Mendel a fost hirotonit preot. În același timp, din 1845, a studiat timp de 4 ani la Școala Teologică Brunn. Mănăstirea augustiniană Sf. Thomas a fost centrul vieții științifice și culturale din Moravia. Pe lângă o bibliotecă bogată, avea o colecție de minerale, o grădină experimentală și un herbar. Mănăstirea patrona învățământul școlar din regiune.
Ca călugăr, Gregor Mendel i-a plăcut să predea cursuri de fizică și matematică la o școală din orașul Znaim din apropiere, dar a picat examenul de certificare a profesorilor de stat. Văzându-i pasiunea pentru cunoaștere și înalte abilități intelectuale, starețul mănăstirii l-a trimis să-și continue studiile la Universitatea din Viena, unde Mendel a studiat ca licență timp de patru semestre în perioada 1851-53, urmând seminarii și cursuri de matematică și științele naturii, în special, cursul celebrei fizice K. Doppler. O bună pregătire fizică și matematică l-a ajutat ulterior pe Mendel să formuleze legile moștenirii. Revenind la Brunn, Mendel a continuat să predea (a predat fizică și istorie naturală la o școală adevărată), dar a doua sa încercare de a promova certificarea de profesor a fost din nou eșuată.
Din 1856, Gregor Mendel a început să desfășoare experimente extinse bine gândite în grădina mănăstirii (7 metri lățime și 35 de metri lungime) privind încrucișarea plantelor (în primul rând printre soiurile de mazăre atent selectate) și elucidarea tiparelor de moștenire a trăsăturilor în descendenții hibrizilor. În 1863 a finalizat experimentele și în 1865, la două întâlniri ale Societății Brunn a Oamenilor de Științe Naturale, a raportat rezultatele muncii sale. În 1866, articolul său „Experimente asupra hibrizilor de plante” a fost publicat în lucrările societății, care a pus bazele geneticii ca știință independentă. Acesta este un caz rar în istoria cunoașterii când un articol marchează nașterea unei noi discipline științifice.
El a creat principiile științifice pentru descrierea și studierea hibrizilor și a descendenților lor (care forme să se încrucișeze, cum să efectueze analiza în prima și a doua generație). Mendel a dezvoltat și aplicat un sistem algebric de simboluri și notații de caractere, care a reprezentat o inovație conceptuală importantă.
Gregor Mendel a formulat două principii de bază, sau legi ale moștenirii trăsăturilor de-a lungul generațiilor, care permit să se facă predicții. În cele din urmă, Mendel a exprimat implicit ideea de discreție și binaritate a înclinațiilor ereditare: fiecare trăsătură este controlată de o pereche de înclinații maternă și paternă (sau gene, așa cum au ajuns să fie numite mai târziu), care sunt transmise hibrizilor prin reproducere parentală. celule și nu dispar nicăieri. Formarea caracterelor nu se influențează reciproc, ci diverge în timpul formării celulelor germinale și apoi sunt combinate liber în descendenți (legile divizării și combinării caracterelor). Împerecherea înclinațiilor, împerecherea cromozomilor, dubla helix a ADN-ului - aceasta este consecința logică și principala cale de dezvoltare a geneticii secolului al XX-lea pe baza ideilor lui Mendel.
- toate plantele hibride din prima generație sunt identice și prezintă trăsătura unuia dintre părinți; - printre hibrizii de a doua generatie, plantele cu trasaturi atat dominante cat si recesive apar intr-un raport de 3:1; - două trăsături se comportă independent la urmași și se regăsesc în toate combinațiile posibile în a doua generație; - este necesar să se facă distincția între trăsături și înclinațiile lor ereditare (plantele care prezintă trăsături dominante pot, într-o formă latentă, să poarte înclinații recesive); - combinația de gameți masculini și feminini este aleatorie în raport cu caracteristicile acestor gameți.
Deși lucrările Societății, unde a fost publicat articolul lui Mendel, au fost primite în 120 de biblioteci științifice, iar Mendel a trimis alte 40 de reeditări, lucrarea sa a avut un singur răspuns favorabil - de la K. Nägeli, profesor de botanică din Munchen. Nägeli însuși a lucrat la hibridizare, a introdus termenul „modificare” și a prezentat o teorie speculativă a eredității. Cu toate acestea, el s-a îndoit că legile identificate cu privire la mazăre sunt universale și a sfătuit repetarea experimentelor pe alte specii. Mendel a fost de acord cu respect. Însă încercarea lui de a repeta rezultatele obținute la mazărea la soiba, cu care a lucrat Nägeli, nu a avut succes. Abia decenii mai târziu a devenit clar de ce. Semințele din hawweed sunt formate partenogenetic, fără participarea reproducerii sexuale. Au existat și alte excepții de la principiile lui Gregor Mendel care au fost interpretate mult mai târziu. Acesta este parțial motivul receptării la rece a operei sale. Începând cu 1900, după publicarea aproape simultană a articolelor de către trei botanişti - H. De Vries, K. Correns şi E. Cermak-Zesenegg, care au confirmat în mod independent datele lui Mendel cu propriile experimente, a avut loc o explozie instantanee de recunoaştere a lucrării sale. . 1900 este considerat anul nașterii geneticii.
Stilul de realizare a experimentelor și de prezentare a rezultatelor în articolul clasic al lui Mendel face foarte probabilă presupunerea la care a ajuns statisticianul și geneticianul englez R. E. Fisher în 1936: Mendel a pătruns mai întâi intuitiv în „sufletul faptelor” și apoi a planificat o serie de mulți ani de experimente, astfel încât ideea lui să iasă în cel mai bun mod posibil. Frumusețea și rigoarea rapoartelor numerice ale formelor în timpul divizării (3: 1 sau 9: 3: 3: 1), armonia în care a fost posibil să se încadreze haosul faptelor în domeniul variabilității ereditare, capacitatea de a face previziuni – toate acestea l-au convins intern pe Mendel de natura universală a ceea ce a găsit pe legile mazării. Tot ce a rămas a fost să convingă comunitatea științifică. Dar această sarcină este la fel de dificilă ca și descoperirea în sine. La urma urmei, a cunoaște faptele nu înseamnă a le înțelege. O descoperire majoră este întotdeauna asociată cu cunoștințele personale, sentimentele de frumusețe și întregime bazate pe componente intuitive și emoționale. Este dificil să transmită altor oameni acest tip de cunoaștere nerațional, deoarece necesită efort și aceeași intuiție din partea lor.
La sfârșitul vieții sale, Mendel a spus: „Lucrările mele științifice mi-au făcut multă plăcere și sunt convins că nu va trece mult până când întreaga lume va recunoaște rezultatele lucrărilor mele, în 1884.”
