Notater om Gregor Mendels eksperiment

Les denne artikkelen for å lære om Gregor Johann Mendel, hans wok, årsaker til suksess, hans eksperiment og resultater!

Gregor Johann Mendel (1822-1884) er kjent som genetisk far, fordi han var den første som demonstrerte mekanismen for overføring av tegn fra en generasjon til den andre. Han ga også generaliseringer, hvorav noen senere ble hevet til status for prinsipper eller arvestykker.

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

De utgjør grunnlaget for genetikk. Mendel ble født i Silisian, en landsby i Heinzendorf (Østerrike, nå en del av Tsjekkia) 22. juli i 1822 til en bondefamilie. Han var en strålende student og studerte filosofi i flere år. Etter skoling kom Mendel til et augustinerkloster i St. Thomas ved Brunn (deretter i Østerrike, nå Brno i Tsjekkoslovakia) i 1843 i en alder av 21 år.

I en alder av 25 år (1847) ble han en prest i klosteret. I 1851 ble Mendel sendt til Universitetet i Wien for studier av botanikk og fysikk. Han kom tilbake til Brunn som lærer i fysikk og naturvitenskap. Mendel tjente som lærer i 14 år. Senere ble han laget Abbot av klosteret. Gregor ble lagt til hans navn da han kom til klosteret på Brunn. I 1856 observert Mendel forekomsten av to typer frø i ertplanter som vokser i hans kloster.

Deretter ble han interessert i dem. Mendel gjennomførte hybridiseringsforsøk på Garden Pea i 7 år fra 1856-1863. Han bekreftet renheten av hans eksperimentelle materialer gjennom innavl. I utgangspunktet tok han 34 par varianter av Pea planter, deretter 22, men til slutt jobbet med bare 7 par varianter.

Sistnevnte endret seg i slike tegn som blomstfarge, blomstposisjon, høyde, podform, podfarge, frøform, frøfarge osv. Alle utvalgte varianter var rene linjer eller ekte avl, det vil si at de var rene og avlede sanne eller ga avkom som ligner foreldrene. Mendel utførte ulike typer kryss avl og deretter tillatt avkom til selvoppdrett.

Hans eksperimenter hadde en stor utvalgsstørrelse, ca 10000 ertplantager. Dette gir større troverdighet til hans data. Videre var han den første som brukte statistisk analyse og matematisk logikk for å løse problemer i biologi. Han formulerte generaliseringer som ble lest ut på to møter i Brunns naturhistoriske samfunn i 1865. Hans papir "Eksperimenter på plantehybridisering" ble utgitt i "Brunn Naturvitenskapsforeningens Foredrag" i 1866. Mendel døde i 1884 uten å få noen anerkjennelse for sitt arbeid.

Mendel arbeid var ubemerket og unappreciated i noen 34 år på grunn av:

(i) Begrenset sirkulasjon av "Brunn Naturvitenskapsforeningens Foredrag" der den ble publisert,

(ii) Han kunne ikke overbevise seg om at hans konklusjoner var universelle siden Mendel mislyktes i å reprodusere resultatene på Hawkweed (Hieracium) som ble utført på forslag av Naegeli. Det var på grunn av manglende tilgjengelighet av rene linjer,

(iii) Mangel på aggressivitet i sin personlighet,

(iv) Den vitenskapelige verden ble da rocket på den tiden av Darwins evolusjonsteori (Origin of Species, 1859).

(v) Mendels konsept om stabile, ikke-blandende, diskrete enheter eller faktorer for ulike egenskaper fant ikke aksept fra de samtidige,

(vi) Mendels konklusjoner om arvelighet var foran hans tid. Han brukte statistiske metoder og matematisk logikk som ikke var kjent for andre biologer på den tiden,

(vii) Det var ingen fysisk bevis på eksistensen av faktorer eller materialet de ble laget av.

Gjenoppdagelse av Mendels arbeid:

Mendel døde i 1884 lenge før arbeidet hans ble anerkjent. Det var i 1900 at tre arbeidere selvstendig gjenoppdagde prinsippene om arvelighet som allerede var utarbeidet av Mendel. De var Hugo de Vries i Holland, Carl Correns i Tyskland og Erich von Tschermak-Seysenegg i Østerrike.

Correns økte statusen for to av Mendels generaliseringer til nivået av arvelighetsloven - segregeringsloven og loven om uavhengig utvalg. De andre er variable prinsipper. Hugo de Vries fant også ut Mendel-papiret og ble utgitt i "Flora" i 1901. Bateson, Punnet og andre etterfølgende arbeidere fant Mendels arbeid å være universell anvendelse, inkludert dyr.

Grunner til Mendel suksess:

1. Mendel valgte bare rene avlssorter av ert (Pisum sativum) for sine eksperimenter. Han tok to år (1857-1859) for å sjekke at hans eksperimentelle materialer er ren avl.

2. Mendel tok bare de trekkene til hans studier som ikke viste sammenheng, samhandling eller ufullstendig dominans.

3. Tegn valgt av Mendel hadde særegne kontrasterende egenskaper som høy og dverg eller grønn og gul.

4. Mendel tok ett eller to tegn på en gang for sine avlforsøk mens forgjengerne hans ofte studerte alle trekkene samtidig.

5. Mendel studerte arv av en karakter i tre eller flere generasjoner.

6. Han utførte gjensidige kors og reist store avkom.

7. Mendels eksperimentelle plante Pea (Pisutn sativum) er ideell for kontrollert avl. Det er kryssavlet manuelt mens det normalt blir selvoppdrett.

8. Han tok seg forsiktig for å unngå forurensning fra fremmede pollenkorn båret av insekter.

9. Mendel holdt en fullstendig oversikt over hvert kryss, etterfølgende selvoppdrett og antall frø som ble produsert.

10. Mendel eksperimenterte på en rekke planter for samme egenskap og oppnådde hundrevis av avkom. En stor utvalgsstørrelse ga troverdighet til resultatene.

11. Han formulerte teoretiske forklaringer for å tolke sine resultater. Hans forklaringer ble ytterligere testet av ham med hensyn til deres gyldighet.

12. Mendel brukte statistiske metoder og sannsynlighetsloven for å analysere sine resultater.

13. Mendel var heldig i å velge de trekkene, som generene ikke snakket om. De var enten tilstede på forskjellige kromosomer eller viste fullstendig rekombination. Han kombinerte ikke podform og plantehøyde i noen av hans dihybridkryss som generene er tett sammen på kromosom 4 og viser ikke hyppig rekombination.

14. Han forsøkte ikke å forklare alle variasjonene som ble funnet i hans resultater, men forlot dem som sådan, for eksempel kobling av blomst og frøfarge.

Mendels eksperimenter:

Mendels eksperimentelle materiale:

Mendel valgt Garden pea (= spiselig ert, Pisum sativum; 2n = 14) for sine eksperimenter.

Fordeler ved valg av ertplantasje:

(i) Pure varianter av ert var tilgjengelige (ii) Erteplanter viste en rekke lett detekterbare kontrasterende tegn, (iii) Blomsterkonstruksjonen av ert er slik at det tillates kontrollert avl. Selv om planten er selvbestøvet, men det kan krysses opp manuelt, (iv) Ertblomst forblir normalt lukket og gjennomgår selvbestøvning. (v) Det er en årlig plante med kort levetid og gir resultater innen 3 måneder, (vi) Et stort antall frø produseres per plante, (vii) Planten vokser lett og krever ikke etterpleie bortsett fra ved tidspunkt for pollinering, (viii) F ₁ hybrider er fruktbare.

Mendels eksperimenter ble utført i tre trinn (i) Valg av rene eller sanne avlforeldre, (ii) Hybridisering og oppnåelse av F _1- generasjon planter, (iii) Selvbestøvning av hybridplanter og oppdrift av etterfølgende generasjoner som F ₂, F ₃, F ₄, etc.

(a) Valg av foreldre:

Mendel valgte 7 par rene eller ekte avlssorter av ert som utgangsmateriale for hans eksperimenter. På selvbestøvning eller selvoppdrett gir et rent utvalg opphav til avkom som har lignende egenskaper, f.eks. Høyt utvalg med høye avkom, et rødt blomstert utvalg med røde blomsteravkomster, etc.

Alle tegnene i utvalgte varianter hadde lett skillebare alternativer, for eksempel høyhet og dverghet, voilet eller røde blomster og hvite blomster (Tabell 5.1). Mendel fornøyd seg med rasens rasende rasende natur gjennom selvbestøvning. Eventuelle avkom som ikke er sant for egenskapens form, ble eliminert. Egne avlsplanter ble deretter brukt til neste trinn. De dannet generasjonen (P).

Tabell 5.1 Karakterer av Hagejenta plukket opp av Mendel

(b) Hybridisering for F ₁ Generasjon:

Mendel utførte gjensidige kryss mellom planter som hadde alternative former for karakter, høy og dverg, rødblomstret og hvitblomstret. I gjensidig (R) kryss ble pollen av en form støvet over stigmaet i den andre formen og omvendt, for eksempel pollen fra blomster av høye planter til emaskulerte blomster av dvergplanter og pollen fra blomster av dvergplanter til emasculerte blomster av høye planter .

De håndbestøvte blomstene ble dekket med papirposer (bagging) for å unngå forurensning fra fremmed pollen. Krysset der bare to alternativer av en enkelt karakter tas i betraktning kalles monohybrid kryss. Mendel utførte også kryss med to tegn. De kalles dihybrid kryss. Trihybrid- og polyhybridkors ble også utført.

Frøene på krysset eller kryssene ble samlet og sådd neste år. Hybrene avkom, inkludert frøene, utgjør neste generasjon som kalles første filial eller F ₁ generasjon.

(c) Selvoppdrett for F ₂ og F ₃ Generasjoner:

Planter av F ₁ generasjon fikk lov til å utføre selvbestøvning (sibcrossing eller selfing). For å unngå forurensning fra utenlandske pollens ble blomstene dekket med papirposer fra begynnelsen. Mendel samlet frøene og reiste en ny generasjon planter. Frøene og plantene hevet fra dem utgjør den andre filialen eller F ₂ generasjonen. Ytterligere selvbestøvning ga F ₃ eller tredje filialgenerering. Mendel holdt oversikt over hver generasjon og observert som følger:

Resultater av forsøkene:

1. F ₁ planter av gjensidige kryss var liknende.

2. F ₁ planter var ikke mellomliggende mellom de to alternative egenskapene til et tegn. Snarere lignet de en forelder i å ha en enkelt alternativ egenskap av tegnet. Således i et kryss mellom høye og dvergplanter var hybriderne høye (figur 5.2). På samme måte i et kryss mellom gule og grønne frøede foreldre var F, frøene alle gulfarvede (Tabell 5.2).

3. I F _2- generasjonen uttrykkes begge foreldras egenskaper av karakteren.

4. En egenskap av karakteren som ikke ble vist i F ₁ generasjon må ligge skjult eller uutpresset i den.

5. Organismen skal ha to faktorer eller determinanter av hver karakter (prinsipp for sammenkoblede faktorer). De to faktorene er like i de organismene som raser sant. De er forskjellige i organismer oppnådd fra et kryss.

6. Ut av de to faktorene eller alleler som representerer de alternative egenskapene til et tegn, er en dominant og uttrykker seg i hybrid- eller F _1- generasjonen. Den andre faktoren eller allelen er recessiv og viser ikke sin effekt (prinsippet om dominans).

Tabell 5.2. Mendel er monohybrid krysser i Pisum sativum:

7. Det er ingen blanding av de to faktorene i hybrid.

8. På tidspunktet for gamete-dannelsen separerer eller separerer de to faktorene seg og passerer inn i forskjellige gameter. En gamete kommer til å ha en faktor av et par. Dermed forutså Mendel forekomsten av meiose lenge før den ble oppdaget. Gametene smelter tilfeldig under befruktning, slik at faktorer kommer sammen i ny generasjon og uttrykker seg fritt.

9. Karakterenes to egenskaper opptrer i F ₂ generasjon i forhold til tre dominerende til en resessiv, 3: 1. Den kalles også monohybrid-forhold (Tabell 5.2). For eksempel, i karakteren av høyde (kryss tall x dverg) fikk Mendel 787 høye og 277 dvergplanter (forhold 2, 84: 1). Et lignende resultat for blomstfargen var 705 rød til 224 hvit (forhold 3, 15: 1).

10. I F ₃ generasjons resessive (f. Eks. Dverg eller hvitblomstret) produserer planter liknende typer. Av gjenværende eller dominerende foreldre (F ₂ planter), en tredjedel av raser, mens to tredjedel oppfører seg som planter av F ₁ generasjon (figur 5.2). Dette er bare mulig når de to faktorene i et tegn segregeres under gameteformasjon (segregeringsprinsippet) og tilfeldigvis kommer sammen i avkomene i henhold til lov eller sannsynlighetsprinsipp.

11. I et dihybridkors (vurderer to trekk sammen), dannes fire typer planter i F _2- generasjonen, to foreldre og to rekombinante. Forholdet er 9 (begge dominerende): 3 (en dominant andre recessiv): 3 (en recessiv andre dominant): 1 (begge recessiv). Det er kjent som di-hybrid-forhold.

12. Dannelsen av fire typer individer i F _2- generasjonen av et di-hybrid-kryss viser at faktorene eller allelene til de to tegnene sorterer uavhengig (prinsippet om uavhengig utvalg).

13. Mendel brukte sannsynlighetsloven og statistiske metoder for å analysere sine resultater. Pooling og sammenligning av resultatene gjorde ham i stand til å komme fram til bestemte konklusjoner som heter Mendels postulater.

14. Formulering av postulater av Mendel involverte prosessen med å utvikle en arbeidshypotes og dens testing gjennom eksperimentering.

15. Mendel postulater ble tildelt statusen til lovene av Correns.