Anteckningar om Gregor Mendels experiment

Läs den här artikeln för att lära dig om Gregor Johann Mendel, hans wok, orsaker till framgång, hans experiment och resultat!

Gregor Johann Mendel (1822-1884) är känd som genetisk fader, eftersom han var den första som demonstrerade mekanismen för överföring av tecken från en generation till en annan. Han gav också generaliseringar, varav några senare höjdes till status för principer eller arvslagen.

Image Courtesy: 2.bp.blogspot.com/-jv9yNAYtgtA/TicwKYC0jHI/AAAAAAAATw/RA0AcorwjmA/s1600/S11072012330.jpg

De utgör grunden för genetiken. Mendel föddes i Silisian, en by i Heinzendorf (Österrike, nu del av Tjeckien) den 22 juli, 1822 till en bondens familj. Han var en strålande student och studerade filosofi i flera år. Efter skolgången anslöt sig Mendel till ett Augustinian kloster av St Thomas vid Brunn (då i Österrike, nu Brno i Tjeckoslovakien) 1843 vid 21 års ålder.

Vid 25 års ålder (1847) blev han en präst i klostret. 1851 skickades Mendel till universitetet i Wien för studier av botanik och fysik. Han återvände till Brunn som lärare i fysik och naturvetenskap. Mendel tjänstgjorde som lärare i 14 år. Senare blev han till Abbot av klostret. Gregor tillsattes till hans namn när han gick till klostret vid Brunn. År 1856 observerade Mendel förekomsten av två typer av frön i ärtplantor som växer i hans kloster.

Därmed blev han intresserad av dem. Mendel genomförde hybridiseringsexperiment på Garden Pea i 7 år från 1856-1863. Han bekräftade renheten av sina experimentella material genom inavel. Initialt tog han 34 par sorter av Ärtplantor, sedan 22 men arbetade slutligen med endast 7 par sorter.

Sistnämnda skilde sig i sådana tecken som blomfärg, blomställning, höjd, podform, podfärg, fröform, fröfärg etc. Alla de valda sorterna var rena linjer eller äkta avel, det vill säga de var rena och uppfödda sanna eller gav avkommor som liknar föräldrarna. Mendel utförde olika typer av korsavel och fick sedan avkomma att själv uppfödas.

Hans experiment hade en stor samplingsstorlek, cirka 10000 Ärtplantor. Detta ger större trovärdighet till hans data. Vidare var han den första som använde statistisk analys och matematisk logik för att lösa problem i biologi. Han formulerade generaliseringar som läste ut vid två möten av Brunns naturhistoriska samhälle 1865. Hans papper "Experiments on Plant Hybridization" publicerades i "Brunns Naturvetenskapssamfundets Förlopp" 1866. Mendel dog i 1884 utan att få något erkännande för hans arbete.

Mendelas arbete förblev obemärkt och uppskattat i 34 år på grund av:

(i) Begränsad omsättning av "Brunn Naturvetenskapssamfundets Förhandlingar", där den publicerades,

(ii) Han kunde inte övertyga sig om att hans slutsatser var universella eftersom Mendel misslyckades med att reproducera resultaten på Hawkweed (Hieracium) som gjordes på förslag av Naegeli. Det berodde på otillgänglighet av rena linjer,

(iii) Brist på aggressivitet i hans personlighet,

(iv) Den vetenskapliga världen vågades vid den tiden av Darwins evolutionsteori (Origin of Species, 1859).

(v) Mendels koncept av stabila, icke-blandande, diskreta enheter eller faktorer för olika egenskaper hittade inte acceptans från samtida,

(vi) Mendels slutsatser om ärftlighet var före hans tid. Han använde statistiska metoder och matematisk logik som var okända för andra biologer vid den tiden,

(vii) Det fanns inget fysiskt bevis på förekomsten av faktorer eller materialet som de gjordes av.

Återupptäckelse av Mendelas arbete:

Mendel dog 1884 långt innan hans arbete blev erkänt. Det var år 1900 att tre arbetare självständigt återupptäckte de arvskriterier som redan utarbetats av Mendel. De var Hugo de Vries i Holland, Carl Correns i Tyskland och Erich von Tschermak-Seysenegg i Österrike.

Correns höjde statusen för två av Mendels generaliseringar till lagen om ärftlighet - lagen om segregering och lagen om oberoende sortiment. De andra är variabla principer. Hugo de Vries upptäckte också Mendel-papperet och publicerades i "Flora" 1901. Bateson, Punnet och andra efterföljande arbetare fann att Mendels arbete var av allmänt bruk inklusive djur.

Skäl till Mendel framgång:

1. Mendel utsåg endast rena avelsorter av Ärt (Pisum sativum) för sina experiment. Han tog två år (1857-1859) för att kontrollera att hans experimentella material är ren uppfödning.

2. Mendel tog bara dessa drag för hans studier som inte visade koppling, interaktion eller ofullständig dominans.

3. Tecken som valts av Mendel hade tydliga kontrastdrag som lång och dvärg eller grön och gul.

4. Mendel tog ett eller två tecken åt gången för sina avelsexperiment medan hans föregångare ofta studerade alla drag samtidigt.

5. Mendel studerade arvet av en karaktär i tre eller flera generationer.

6. Han utförde ömsesidiga kors och väckte stora avkommor.

7. Mendels experimentella växt Ärter (Pisutn sativum) är idealisk för kontrollerad uppfödning. Den är korsfödd manuellt medan den normalt genomgår självuppfödning.

8. Han tog hand om för att undvika förorening från främmande pollenkorn som föddes av insekter.

9. Mendel behöll en fullständig rekord över varje kors, efterföljande självuppfödning och antalet producerade frön.

10. Mendel experimenterade på ett antal växter för samma egenskaper och fick hundratals avkommor. En stor urvalsstorlek gav trovärdighet till hans resultat.

11. Han formulerade teoretiska förklaringar för tolkningen av hans resultat. Hans förklaringar testades vidare av honom med avseende på deras giltighet.

12. Mendel använde statistiska metoder och sannolikhetslag för att analysera sina resultat.

13. Mendel hade tur att välja de egenskaper som generna inte interagerade med. De var antingen närvarande på olika kromosomer eller visade fullständig rekombination. Han kombinerade inte podform och planthöjd i något av hans dihybridkors, vars gener ligger nära varandra på kromosom 4 och visar inte frekvent rekombination.

14. Han försökte inte förklara alla variationer som fanns i hans resultat men lämnade dem som sådana, till exempel koppling av blomma och frö färg.

Mendels experiment:

Mendels experimentella material:

Mendel utvalda trädgårdsärter (= ätbara ärter, pisum sativum; 2n = 14) för sina experiment.

Fördelar med att välja Ärtplantor:

(i) Rena varianter av ärter var tillgängliga (ii) Ärtplantor visade ett antal lätt upptäckta kontrastiga tecken, (iii) Blommans struktur av Ärt är så att man tillåter kontrollerad avel. Även om växten är självbestämd, men det kan korsas upp manuellt, (iv) Ärtblomma förblir normalt stängd och genomgår självbestämning. (v) Det är en årlig växt med kort livslängd och ger resultat inom tre månader, (vi) Ett stort antal frö produceras per växt, (vii) Växten odlas lätt och kräver inte eftervård utom vid tid för pollinering, (viii) F ₁ hybrider är friska.

Mendel försök utfördes i tre steg (i) Val av rena eller äkta avelsföräldrar, (ii) Hybridisering och erhållande av F _1- generering av växter, (iii) Självbestämning av hybridplantor och uppväxt av efterföljande generationer som F ₂, F ₃, F ₄, etc.

(a) Urval av föräldrar:

Mendel valde 7 par rena eller äkta avelsorter av ärt som utgångsmaterial för sina experiment. På egen pollinering eller självuppfödning ger en ren variation upphov till avkommor med liknande egenskaper, t.ex. stor variation med långa avkommor, en röd blommig sort med röda blommiga avkommor etc.

Alla tecken i valda sorter hade lättskiljbara alternativa egenskaper, t ex tallighet och dvärghet, voilet eller röda blommor och vita blommor (tabell 5.1). Mendel nöjde sig med att sanna rasens rasande natur genom självbestämning. Några avkommor som inte är sanna för egenskapens form eliminerades. Verkliga avelväxter användes sedan för nästa steg. De bildade föräldern (P) generationen.

Tabell 5.1 Tecken på Garden Pea plockas upp av Mendel

(b) Hybridisering för F ₁ Generation:

Mendel utförde ömsesidiga korsningar mellan växter som har alternativa former av karaktär, lång och dvärg, rödblommig och vitblomad. I ömsesidiga (R) kors pollen av en form dammades över stigma i den andra formen och vice versa, t.ex. pollen från blommor av långa växter till emasculated blommor av dvärgplantor och pollen från blommor av dvärgplantor till emasculerade blommor av höga växter .

De handbestämda blommorna täcktes med papperspåsar (påsar) för att undvika förorening från främmande pollen. Korset där endast två alternativa former av enstaka karaktär beaktas kallas monohybrid kors. Mendel utförde också kors med två tecken. De kallas dihybridkorsningar. Trihybrid- och polyhybridkors utfördes också.

Korsets eller korsets frön samlades och såddes nästa år. Hybriden avkomma, inklusive fröna, utgör nästa generations betecknade första filial eller F ₁ generation.

(c) Själva avel för F ₂ och F ₃ generationer:

Planterna i F _1- generationen fick utföra självbestämning (sibcrossing eller selfing). För att undvika föroreningar från utländska pollen var blommorna täckta med papperspåsar från början. Mendel samlade frön och väckte en ny generation växter. Fröna och växter som höjdes från dem utgör den andra filialen eller F ₂ generationen. Ytterligare självbestämning producerade F ₃ eller tredje filialgenerering. Mendel behöll rekord för varje generation och observerades enligt följande:

Resultat av experimenten:

1. F ₁ växter av ömsesidiga kors var likartade.

2. F1-växter var inte mellanliggande mellan de två alternativa egenskaperna hos en karaktär. Istället liknade de en förälder med en enda alternativ egenskap hos karaktären. Således i ett kors mellan långa och dvärgplantor var hybriderna alla långa (fig 5.2). På samma sätt i ett kors mellan gula och gröna fröna föräldrar var F, frön alla gulfärgade (tabell 5.2).

3. I F _2- generationen uttrycks båda föräldraegenskaperna hos karaktären.

4. Ett drag av karaktären som inte uppstod i F _1- generationen måste ligga dolt eller outtryckt i den.

5. Organismen bör ha två faktorer eller determinanter av varje karaktär (principen om parade faktorer). De två faktorerna är likartade i de organismer som rasar sanna. De är olika i organismer som erhålls från ett kors.

6. Av de två faktorerna eller allellerna som representerar de olika egenskaperna hos en karaktär är en dominant och uttrycker sig i hybrid- eller F _1- generationen. Den andra faktorn eller allelen är recessiv och visar inte dess effekt (principen om dominans).

Tabell 5.2. Mendelas monohybridkors i Pisum sativum:

7. Det finns ingen blandning av de två faktorerna i hybriden.

8. Vid tiden för gametbildning bildar eller separerar de två faktorerna och passerar in i olika gameter. En gamete kommer att ha en faktor i ett par. Mendel förutsatte sålunda förekomsten av meios långt innan den upptäcktes. Gameterna smälter slumpmässigt under befruktning så att faktorerna kommer ihop i ny generation och uttrycker sig fritt.

9. Karaktärens två egenskaper förekommer i F ₂ generation i förhållande till tre dominanta till en recessiv, 3: 1. Den kallas även monohybridförhållande (Tabell 5.2). Till exempel, i höjdens karaktär (cross tall x dwarf) fick Mendel 787 långa och 277 dvärgplantor (förhållande 2, 84: 1). Ett liknande resultat för blomfärg var 705 röd till 224 vit (förhållande 3, 15: 1).

10. I F _3- generationens recessiva (t.ex. dvärg eller vita blommiga) växter producerar liknande typer. Av återstående eller dominerande föräldrar (F ₂ växter) uppträder en tredjedel ras medan två tredjedelar beter sig som växter av F ₁ generation (Figur 5.2). Detta är endast möjligt när de två faktorerna i en karaktär segregeras under gametebildning (segregeringsprincipen) och slumpmässigt samlas i avkomman enligt sannolikhetslagen eller principen.

11. I ett dihybridkors (med tanke på två egenskaper tillsammans) bildas fyra typer av växter i F2-generationen, två föräldra- och två-rekombinanta. Förhållandet är 9 (båda dominerande): 3 (en dominant andra recessiv): 3 (en recessiv andra dominant): 1 (båda recessiva). Det är känt som di-hybrid-förhållande.

12. Bildandet av fyra typer av individer i F _2- generationen av ett di-hybrid-kors visar att de två karaktärernas eller allelernas sorter sorterar sig självständigt (principen om oberoende sortiment).

13. Mendel använde lagen om sannolikhet och statistiska metoder för att analysera sina resultat. Pooling och jämförelse av resultaten gjorde att han kom fram till vissa slutsatser som kallades Mendelas postulat.

14. Formulering av postulater av Mendel involverade processen att utveckla en arbetshypotes och dess testning genom experiment.

15. Mendels postulat har tilldelats Correns status som lagar.