Садржај
- Разумевање наследства средином 1800-их
- Проучене карактеристике биљке грашка
- Загађење биљем грашка
- Менделс први експеримент
- Менделсова генеративна процена: П, Ф1, Ф2
- Резултати Менделса (први експеримент)
- Менделсова теорија насљедности
- Објашњени резултати монохидбридног крста
- Менделс други експеримент
- Повезани гени на хромосомима
- Менделијско наслеђивање
Грегор Мендел био је пионир генетике из 19. века који се данас готово у потпуности памти по две ствари: бити монах и неумољиво проучавати различите особине биљака грашка. Рођен 1822. у Аустрији, Мендел је одрастао на фарми и похађао Универзитет у Бечу у главном граду Аустрије.
Тамо је студирао науку и математику, паровање које би се показало непроцењивим за његова будућа настојања, које је спроводио током осмогодишњег периода у манастиру где је живео.
Поред формалног проучавања природних наука на колеџу, Мендел је у младости радио као баштован и објавио истраживачке радове на тему штете на усеву инсеката пре него што се почео бавити својим сада већ познатим радом с Писум сативум, обична биљка грашка. Одржавао је манастирске стакленике и био је упознат са техникама вештачке оплодње потребне за стварање неограниченог броја хибридних потомака.
Занимљива историјска фуснота: Док Менделс експериментише и визионарски биолог Чарлс Дарвин обојица се у великој мери преклапају, последња никада није сазнала за Менделсове експерименте.
Дарвин је формулисао своје идеје о насљеђивању без знања Менделове детаљно детаљне приједлоге о механизмима који су укључени. Те пропозиције и даље представљају поље биолошког наслеђа у 21. веку.
Разумевање наследства средином 1800-их
Са стајалишта основних квалификација, Мендел је био савршено позициониран да направи велики искорак у тадашњем, али не-непостојећем пољу генетике, и био је благословљен и окружењем и стрпљењем да би учинио оно што је требао да уради. Мендел би завршио узгој и проучавање скоро 29.000 биљака грашка између 1856. и 1863. године.
Када је Мендел први пут започео свој рад са биљкама грашка, научни концепт наследства се укоријенио у концепт мешовитог наслеђа, који је сматрао да су родитељске особине некако помешане у потомство на начин разнобојних боја, што је резултирало резултатом који није баш био мајка и не сасвим отац сваки пут, али то је очигледно личило на обоје.
Мендел је интуитивно био свјестан свог неформалног посматрања биљака да, ако постоји икаква заслуга за ову идеју, она се сигурно не односи на свијет ботанике.
Мендел сам по себи није био заинтересован за изглед својих биљака грашка. Испитао их је како би схватио које карактеристике могу пренијети на будуће генерације и како се то точно одвијало на функционалном нивоу, чак и ако он није имао дословно средство да види шта се догађа на молекуларном нивоу.
Проучене карактеристике биљке грашка
Мендел се фокусирао на различите особине, или ликове, које је приметио да биљке грашка приказују на бинарни начин. Односно, поједина биљка може приказати или верзију А одређене особине или верзију Б те особине, али ништа између тога. На пример, неке биљке су имале „надуване“ махуне грашка, док су друге изгледале „приквачене“, без икакве двосмислености у коју категорију припадају поједине махуне биљака.
Седам особина које је Мендел идентификовао као корисне за своје циљеве и њихове различите манифестације биле су:
Загађење биљем грашка
Биљке грашка могу се самопрашити без помоћи људи. Колико год ово било корисно за биљке, уносило је компликацију у Менделов рад. Требао је да спречи да се то догоди и да дозволи само унакрсно опрашивање (опрашивање између различитих биљака), јер само опрашивање у биљци које не варира за одређену особину не даје корисне информације.
Другим речима, требало је да контролише које карактеристике би се могле показати у биљкама које су гајиле, чак и ако није унапред знао тачно која ће се манифестовати и у којим пропорцијама.
Менделс први експеримент
Када је Мендел почео формулисати одређене идеје о ономе што се надао тестирању и идентификацији, поставио је себи неколико основних питања. На пример, шта би се догодило када су то биле биљке прави узгој да ли су различите особине исте особине биле унакрсно испитиване?
"Прави узгој" значи способност која може да произведе једну и само једну врсту потомства, као на пример када су све биљке кћери округлог семена или осовином. А истинита линија не показује варијације за дотичну особину током теоријски бесконачног броја генерација, такође када се било које две одабране биљке у шеми узгајају једна са другом.
Ако би идеја о мешовитом наслеђивању била валидна, мешање линије, рецимо, високих стабљика са биљкама кратких стабљика требало би да резултира неким високим биљкама, неким кратким и биљкама дуж висинског спектра, пре него људима . Мендел је, међутим, сазнао да се то уопште није догодило. Ово је било и збуњујуће и узбудљиво.
Менделсова генеративна процена: П, Ф1, Ф2
Једном када је Мендел имао два сета биљака које су се разликовале само по једној особини, извршио је мултигенерацијску оцену у настојању да покуша да следи пренос особина кроз више генерација. Прво, нека терминологија:
То се назива а монохибридни крст: „моно“ јер је варирала само једна особина, и „хибрид“ јер је потомство представљало мешавину, или хибридизацију биљака, јер један родитељ има једну верзију особине, док је други имао другу верзију.
За овај пример, ова особина ће бити у облику семена (округла наспрам набораних). Такође се може користити боја цвећа (бела вс пурпл) или боја семена (зелена или жута).
Резултати Менделса (први експеримент)
Мендел је процијенио генетске крстове из три генерације да би оцијенио наследност карактеристика кроз генерације. Кад је погледао сваку генерацију, открио је да се за свих седам његових одабраних особина појавио предвидив узорак.
На пример, када је узгајао биљке са правим размножавањем, са семеном са правим узгојем, са сјеменкама (П2):
То је довело до концепта доминантан особине (овде, округле семенке) и рецесивни особине (у овом случају згужване семенке).
Ово је подразумевало да биљке фенотип (како су заправо изгледале биљке) није био њихов строги одраз генотип (информације које су заправо некако кодиране у биљке и прослеђене следећим генерацијама).
Мендел је тада произвео неке формалне идеје како би објаснио ову појаву, и механизам наследности и математички однос доминантне особине са рецесивном особином у било којој ситуацији у којој је познат састав алелних парова.
Менделсова теорија насљедности
Мендел је израдио теорију насљедности која се састојала од четири хипотезе:
Последња од њих представља закон сегрегације, предвиђајући да се алели за сваку особину насумично одвоје у гамете.
Данас научници признају да су биљке П које је Мендел „узгајао истинито“ хомозиготни за особину коју је проучавао: Имале су две копије истог алела на дотичном гену.
Пошто је круг очито био доминантан над згужваним, то се може представити РР и рр, јер велика слова означавају доминацију, а мала слова означавају рецесивне особине. Када су присутна оба алела, својство доминантног алела се манифестовало у његовом фенотипу.
Објашњени резултати монохидбридног крста
На основу претходног, биљка са генотипом РР на гену семенског облика може имати само округла семена, а исто важи и за Рр генотип, пошто је алел "р" маскиран. Само биљке са рр генотипом могу имати изгубљене семенке.
И сасвим сигурно, четири могуће комбинације генотипова (РР, рР, Рр и рр) дају фенотипски однос 3: 1, са око три биљке са округлим семенкама за сваку биљку са изгубљеним семенкама.
Пошто су све биљке П биле хомозиготне, РР за биљке са семеном округлог семена и рр за биљке са сјеменкама без губица, све Ф1 биљке су могле да имају само генотип Рр. То је значило да, иако су сви имали округла семена, сви су били носиоци рецесивног алела, који би се због тога могао појавити у наредним генерацијама захваљујући закону сегрегације.
Управо то се догодило. С обзиром на Ф1 биљке које су све имале Рр генотип, њихово потомство (Ф2 биљке) могло би имати било који од четири горе наведена генотипа. Коефицијенти нису тачно 3: 1 због случајности спаривања гамета у оплодњи, али што је више потомака произведено, ближи је омјер тачно 3: 1.
Менделс други експеримент
Затим је Мендел креирао дихибридни крстови, при чему је гледао две црте одједном, а не само једну. Родитељи су и даље били истински узгајани за обе особине, на пример, округло семе са зеленим махунама и згужвано семе са жутим махунама, са зеленом доминантном жутом. Одговарајући генотипови су стога РРГГ и рргг.
Као и раније, све биљке Ф1 изгледале су попут родитеља са обе доминантне особине. Односи четири могућа фенотипа у генерацији Ф2 (округло-зелена, округло-жута, наборана-зелена, наборана-жута) показало се да је 9: 3: 3: 1
Ово је изнедрило Менделсову сумњу да су различите особине наслеђене независно једна од друге, што га је навело да постави тај лик закон независног асортимана. Овај принцип објашњава зашто бисте могли имати исту боју очију као један од браће и сестара, али другачију боју косе; свака особина се уноси у систем на начин који је слеп за све остале.
Повезани гени на хромосомима
Данас знамо да је стварна слика мало сложенија, јер у ствари, гени за које се физички налази да су близу хромозома могу се наследити заједно захваљујући размени хромозома током формирања гамета.
У стварном свету, ако погледате ограничена географска подручја САД-а, очекивали бисте да у непосредној близини нађете више обожавалаца Нев Иорк Ианкеес-а и Бостон Ред Сок-а, било обожаватеља Ианкеес-Лос Ангелес Додгерс или навијача Ред Сок-Додгерс-а у истој. подручје, јер су Бостон и Њујорк близу, а оба су удаљена око 3.000 миља од Лос Анђелеса.
Менделијско наслеђивање
Као што се дешава, нису све особине покорне овом обрасцу наслеђивања. Али они који се тако зовеју Менделијске особине. Враћајући се горе споменутом дихибридном крсту, постоји шеснаест могућих генотипова:
РРГГ, РРгГ, РРГг, РРгг, РрГГ, РргГ, РрГг, Рргг, рРГГ, рРгГ, рРГг, рРгг, ррГГ, ррГг, рргГ, рргг
Када разрађујете фенотипове, видећете да је то вероватноћа омјер
округла зелена, округла жута, наборана зелена, наборана жута
испада да је 9: 3: 3: 1. Менделс мукотрпно бројање његових различитих врста биљака открио је да су омјери били довољно блиски овом предвиђању да може закључити да су његове хипотезе биле тачне.