Грегор Мендел — баща на генетиката и законите на унаследяването
Грегор Мендел — баща на генетиката. История и закони на унаследяването: как кръстоските на грах разкриват доминантни и рецесивни признаци и революционни открития.
Грегор Йохан Мендел (Хайнцендорф, Австрия, 20 юли 1822 г. - Брун, Австро-Унгария, 6 януари 1884 г.) е австрийски монах и ботаник. Роден е в селско семейство и като млад влиза в августинския манастир в Брун (дн. Бърно, Чехия), където получава образование и условия за научна работа. По-късно учи и провежда изследвания в Университета във Виена, където се запознава с математика, статистика и съвременните биологични теории, които влияят върху експерименталния му подход.
С работата си по кръстосване на грахови растения той създава генетиката. Открива доминантни и рецесивни признаци (гени) от кръстоските, които прави с растенията в оранжерията си. Наученото от него днес е известно като Менделеево унаследяване. Мендел публикува резултатите си в статията "Versuche über Pflanzen-Hybriden" (1866), в която описва систематичните си опити, наблюдения и количествени резултати.
Научна работа и експерименти
Мендел работи предимно с вечно-зеления грах (Pisum sativum), защото този вид има ясно диференциращи се, наследими признаци и лесно може да се кръстосва чрез контролирано опрашване (премахване на тичинките, ръчно пренасяне на прашец). Той използва истински линии (true-breeding), т.е. растения, които при самоопрашване постоянно дават един и същи признак. Изследванията му се отличават с внимателен експериментален дизайн и големи проби — Мендел брои стотици растения и записва относителния брой на различните фенотипове във всяко поколение.
Менделови закони
На базата на наблюденията си Мендел формулира няколко принципа, известни като менделови закони:
- Закон за разделяне (първи закон) — при кръстосване на два хомозиготни родителя, носещи различни варианти на един признак, в първото потомство (F1) се проявява само доминантният вариант; при самоопрашване на F1 във второто поколение (F2) признаците се делят в приближително съотношение 3:1 (доминантен:рецесивен).
- Закон за независимото унаследяване (втори закон) — при кръстосване на линии, различни по два или повече признака, различните признаци се унаследяват независимо един от друг и в двупризната комбинация в F2 се наблюдава характерното съотношение 9:3:3:1 (за два независими признака), при условие че гените не са свързани.
- Закон за доминирането — някои варианти (алели) на един ген са доминантни и скриват проявлението на други (рецесивни) в хетерозиготно състояние.
Мендел формализира тези изводи количествено и прилага елементи от статистиката и теорията на вероятностите, което е новаторско за епохата му.
Използвани признаци и методи
Мендел наблюдава седем ясно различими признака при граха: форма на семето (гладки/набраздени), цвят на семето (жълто/зелено), цвят на цветовете (виолетов/бял), форма на шушулката, цвят на шушулката, положение на цвета и височина на растението (високо/ниско). Тези характеристики са достатъчно дискретни, за да позволят ясно броене и статистическа обработка. Той провежда едноръчно опрашване и контролира процеса, което гарантира достоверността на резултатите.
Първоначален прием и преоткриване
Първоначално работата му не е оценена, но е "преоткрита" през 1900 г. от Карл Коренс и Хуго де Врис. Статутът на Ерих фон Чермак като трети преоткривател вече не е толкова убедителен. След преоткриването резултатите на Мендел стават основа за развитието на класическата генетика през XX век, когато се доказва връзката между гените и хромозомите и се развиват молекулярните механизми на наследствеността.
Ограничения и по-нататъшно развитие
Въпреки значимостта на Менделовите закони, те не обясняват всички видове унаследяване. По-късни изследвания показват важни изключения: генетична връзка (linkage), полигенно унаследяване, епистазис, непълно доминиране, ко-доминиране и влияние на околната среда. Менделовата теория обаче остава фундамент за разбирането на наследствеността и за по-късните открития в молекулярната биология и генетиката.
По-късен живот и наследство
Мендел прекратява интензивните експерименти и поема административни задължения като абат, което намалява времето му за научна дейност. Почива на 6 януари 1884 г. Работата му бива призната постфактум — днес Мендел се счита за баща на класическата генетика; неговото име носи множество учебни понятия, лаборатории и награди, а експерименталният му подход служи като модел за последователни, количествени биологични изследвания.
Менделовите открития продължават да бъдат основа както за академичната наука, така и за приложения в селското стопанство, биотехнологиите и медицината. Развитието на теорията за хромозомите и молекулярната генетика интегрира наблюденията на Мендел в по-широка рамка, която обяснява механизма на унаследяване на нивото на ДНК и гени.
Експериментите
Мендел използва за кръстоските си ядливия грах (Pisum sativum). Той избрал седем отличителни признака, които никога не се смесвали; те се срещали като алтернативи "или-или". Примери: височина на растенията (ниски или високи); цвят на граха (зелен или жълт); разположение на цветовете (ограничени на върха или разпределени по стъблото).
Когато кръстосвал сортове, които се различават по даден признак (напр. високи с ниски), първото поколение хибриди (F1) показвало само една от двете алтернативи. Единият признак е бил доминантен, а другият - рецесивен. Но когато кръстосал тези хибриди един с друг, във второто поколение (F2) отново се появил рецесивният признак. Съотношението на растенията, показващи доминантния и рецесивния характер, е било близо 3 към 1. По-нататъшният анализ на потомците (F3) на доминантната група показа, че една трета от тях са с истинско размножаване, а две трети са с хибриден състав. Следователно съотношението 3:1 можело да се препише като 1:2:1, което означавало, че 50 % от поколението F2 били истинско размножителни и 50 % все още били хибридни. Това е основното откритие на Мендел.
Всичко това може да се обобщи с думите, че наследството не е смесване, както е смятал Дарвин, а е частица. Факторите (гените) не са се сливали или смесвали, а са оставали отделни и са се предавали на следващото поколение непроменени.
Публикува работата си през 1866 г., но по онова време никой не вижда колко значима е тя. 35 години по-късно документите са преоткрити и веднага се поставя началото на съвременната генетика.
Свързани страници
- Списък на биолози
- Менделеево унаследяване
Въпроси и отговори
В: Кой е Грегор Йохан Мендел?
О: Грегор Йохан Мендел е австрийски монах и ботаник, който създава генетиката.
В: С какво се е занимавал Мендел?
О: Мендел кръстосва грахови растения и чрез своите експерименти открива доминантните и рецесивните признаци (гени).
В: Какво представлява наследяването по Мендел?
О: Менделеевото унаследяване се отнася до принципите на унаследяване на характеристиките или гените, които Грегор Мендел открива при експериментите си с грахови растения.
В: Оценена ли е работата на Мендел веднага?
О: Не, работата на Мендел не е била оценена отначало.
В: Кой преоткрива работата на Мендел?
О: Работата на Мендел е "преоткрита" през 1900 г. от Карл Коренс и Хуго де Врис.
В: Имало ли е трети преоткривател?
О: Първоначално за трети преоткривател е смятан Ерих фон Чермак, но сега статутът му не е толкова убедителен.
В: Какво е значението на работата на Мендел?
О: Работата на Мендел поставя основите на съвременната генетика и помага на учените да разберат моделите на унаследяване в организмите.
обискирам