Dvajseto stoletje za biologijo se je začelo s senzacionalnim odkritjem. Hkrati so trije botaniki - Nizozemec Hugo de Vries, Nemec K. Correns in Avstrijec K. Cermak - poročali, da je pred 35 leti neznani češki znanstvenik Gregor Johann Mendel (1822-1884) odkril osnovne zakone dedovanja posamezne lastnosti. Leto 1900, leto ponovnega odkrivanja Mendelovih zakonov, zdaj velja za leto rojstva znanosti o dednosti - genetike.
Navzven je bilo Mendelovo življenje tiho in neopazno. Rodil se je v družini kmečkega vrtnarja. Fant je bil navdušen nad znanjem. Starša nista imela sredstev za šolanje sina. Za ceno velikega truda in stisk je Johann končal gimnazijo, a univerza mu je bila nedostopna.
Kot dvajsetletni deček je Mendel prestopil prag avguštinskega samostana v mirnem češkem mestu Brunne (danes Brno na Češkoslovaškem). Lahko bi se štelo, da je bila njegova usoda določena: skupaj z novincem je dobil novo ime - Gregor in začel preučevati Sveto pismo. Štiri leta kasneje je Mendel postal duhovnik. Toda namesto da bi prebral pridige, se obhajal in se spovedal, je zapustil sveti samostan. Naravoslovje, natančne znanosti so ga privlačile kot prej. Na stroške samostana Mendel odpotuje na Dunaj in poskuša vstopiti na univerzo, da bi temeljito študiral fiziko in matematiko. Po neuspehu se vrne v Brunn.
Tu duhovnik Mendel začne poučevati fiziko, matematiko in druge naravoslovne vede na realni šoli in na samostanskem vrtu izdolbi majhen košček zemlje, da začne eksperimente, ki naj bi stoletja slavili njegovo ime.
Leta 1865 je objavil rezultate svojega dela in postavil znanstvene temelje genetike. Glavni cilj, ki ga je zasledoval Mendel, je bil ugotoviti zakone, ki določajo razvoj potomstva pri križanju staršev, ki so se razlikovali po svojih dednih lastnostih. Vse lastnosti, ki so zaznamovale tako očetovski kot materinski organizem, so bile vgrajene v njihove zarodne celice, organizem, ki je nastal iz združenih zarodnih celic (materina jajčna celica in očetova sperma), pa je moral imeti lastnosti očeta in matere.
Toda kako, v skladu s kakšnimi zakoni so ti znaki združeni v potomcih, Mendelovi predhodniki niso uspeli ugotoviti. Napaka teh znanstvenikov je bila, da so poskušali slediti usodi številnih lastnosti v enem križišču, hkrati pa so še vedno slabo izbrali pare za križanje in vse je bilo brezupno zmedeno. Treba je bilo poenostaviti nalogo, ne pa poskušati rešiti vseh težav hkrati, vendar se je to izkazalo za najtežje.
Mendelu je pomagala nagnjenost k natančnim znanostim. Najprej je opazil število znakov, na katere je treba paziti. Pomembno je bilo izbrati pare za križanje tako, da se križani organizmi v ničemer ne razlikujejo, razen po eni lastnosti. Ko ste rešili enačbo prve stopnje, lahko nadaljujete z bolj zapletenimi problemi. Tako preprosta, kot je bila Mendelova misel, je bil velik korak naprej.
Kakšne organizme pa vzeti za križanje? Mendel se je odločil, da bo čim bolj poenostavil nalogo. Svojo pozornost je usmeril na rastline in na tiste, ki jih oprašujejo s svojim cvetnim prahom. Na navzkrižno oprašenih rastlinah lahko veter po naključju prenese cvetni prah iz katere druge rastline, nato pa bo celoten poskus šel v nič. Od samopraševalcev je izbral grah.
Mendel je šel skozi 34 sort graha in pustil le 7 parov sort za poskuse. Sorte vsakega para so se razlikovale le po eni lastnosti. Ena sorta je imela gladka semena, druga pa nagubana semena; steblo ene sorte je bilo visoko, do 2 m, pri drugi je komaj doseglo 60 cm; barva venčka cvetja je bila pri grahu ene sorte vijolična, pri drugi pa bela.
Mendel je tri leta skrbno sejal izbrane rastline in se prepričal, da gre za čiste sorte, brez nečistoč. Nato je Mendel nadaljeval s križanjem. V rastlini z vijoličastim cvetnim venčkom je odstranil prašnike in prah iz rastline z belimi cvetovi prenesel na stigmo pestiča. Rok je potekel, rastlina je obrodila sadove in jeseni je znanstvenik v rokah držal semena hibrida. Ko je spomladi Mendel posejal semena hibrida v tla in čakal, da brsti odcvetijo, je ugotovil, da imajo vsi cvetovi hibridnih rastlin enako vijolično barvo kot eden od staršev (matična rastlina).
Kaj se je zgodilo? Mogoče se je cvetni prah belocvetne rastline izkazal za neučinkovitega? Toda v tem primeru ne bi nastalo sadje, ker je bil materin cvetni prah odstranjen iz prašnikov. Mogoče je v poskus vplival tuji cvetni prah, naključno pripeljan iz rdečecvetne rastline? A grah je strog samopraševalec in možnost vnosa tujega cvetnega prahu je izključena. Najpomembneje pa je, da je Mendel pri drugih križanjih (sortah, ki se razlikujejo po drugih značilnostih) dobil v bistvu enak rezultat. V vseh primerih so potomci prvega križa pokazali lastnost le enega od staršev. Izkazalo se je, da je eden od znakov tako močan, da je popolnoma zatrl manifestacijo drugega znaka. Mendel ga je imenoval prevladujoč. Nemanifestna, šibka lastnost se je imenovala "recesivna". Torej je Mendel odkril prvo pravilo ali zakon dednosti: pri hibridih prve generacije ne pride do medsebojnega raztapljanja lastnosti, ampak prevladuje, prevladuje ena (močna) lastnost nad drugo (šibko) lastnostjo.
Istega poletja je Mendel preživel drugi del poskusa. Tokrat je med seboj križal vijolično rdeče brate in sestre, pridobljene po prvi hibridizaciji. Semena, pridobljena z novim križanjem, je posejal naslednjo pomlad. In zdaj so sadike na posteljah postale zelene. Kakšne bodo rože? Zdelo se je, da je mogoče o rezultatu eksperimenta natančno uganiti. Kakšno potomstvo lahko dobi križanje črnega psa s črnim psom? Očitno črn pes. In od križanja rdečecvetnega graha z rdečecvetnim grahom? Očitno je le grah z rdečimi cvetovi. Ko pa so brsti odcveteli, je Mendel ugotovil, da ima četrtina rastlin belo venčko. Znak bele barve, za katerega se je zdelo, da je po prvem prehodu izginil, se je ponovno pojavil pri "vnukih". Zgodilo se je tisto, kar je Mendel pravilno imenoval razdelitev funkcij.
Izkazalo se je, da se pri združevanju zametkov belocvetnih in rdečecvetnih rastlin dedni dejavniki belih cvetov niso raztopili, niso izginili, ampak so jih le močni dominantni rdeče-cvetni dejavniki začasno zatrli. Videz takšnih hibridov je bil zavajajoč. Hibridna narava se je pokazala šele po drugem križanju. Ko je potlačeni beli cvetoči faktor ene hibridne rastline izpolnil isti potlačeni faktor druge hibridne rastline, so se pri njihovih potomcih razvili beli cvetovi. Leta 1900 je Hugo de Vries pravilnost pojavljanja pri potomcih druge generacije znakov, zatiranih v hibridih prve generacije, označil za Mendelov drugi zakon ali zakon cepitve.
Ko je Mendel analiziral, koliko hibridov druge generacije ima dominantne in recesivne lastnosti, je v vseh primerih ugotovil enak številčni vzorec. Po križanju graha z gladkimi in nagubanimi semeni je Mendel pridobil 253 semen. Vsi so bili gladki. Po križanju gladkosemenskih hibridov med seboj je prišlo do cepitve v naslednji generaciji. Nastalo je 7324 semen: 5474 gladkih in 1850 nagubanih. Razmerje med gladkim (prevladujočim) in nagubanim (recesivnim) je bilo 2,96: 1. V drugem poskusu, kjer so opazili dedovanje barve semen, je bilo od 8023 semen, pridobljenih po drugem križanju, 6022 rumenih in 2001 - zelenih. Razmerje rumenih in zelenih je bilo 3,01: 1. Mendel je naredil podobne izračune za vseh sedem parov sort. Rezultat je bil povsod enak. Delitev prevladujočih in recesivnih lastnosti je bila v povprečju enaka 3: 1. Mendel je razumel, da vzorec, ki ga je odkril, ne more veljati za eno samo rastlino, pokaže se šele, ko se prekriža veliko število organizmov.
Znanstvenik se ni omejil na monohibridno križanje, torej ko so se organizmi razlikovali le v enem znaku. Na podlagi odkritih vzorcev je najprej izračunal in nato eksperimentalno dokazal, kako v vseh primerih pride do razcepitve znakov. Mendel je svoje sklepe preveril v poskusih z rastlinami, ki so se razlikovale po dveh in nato treh značilnostih. To je bilo dovolj, da se je prepričal, da so njegove formule pravilne v bolj zapletenih primerih.
Torej je Mendel najprej preučil dedno odpornost sort graha, nato odkril pravilo dominacije, kasneje cepitve, nato analiziral kvantitativne vzorce cepitve za organizme, ki so se razlikovali po eni, dveh in treh lastnostih in na koncu podal formule za kakršne koli križance. Ker je vse bolj zapletal in zapletal svoje delo, se je korak za korakom povzpel na vrh svoje teorije - napovedovanja načel strukture genskega materiala.
In prav s to napovedjo je bil za skoraj pol stoletja pred moderno znanostjo. V času Mendela o materialnih nosilcih dednosti - genih ni bilo nič znanega, njihove lastnosti pa je opisal na enak način, kot so astronomi napovedovali obstoj planetov, ki jih še ni nihče odkril. Mendel je razmišljal tako: ker obstajata prevlada in recesivnost, ki se kažeta med križanjem, to pomeni, da zarodne celice nosijo dedne dejavnike, od katerih eden določa lastnost prevlade, drugi pa recesivnost. Tako je napovedal obstoj dejavnikov, pozneje imenovanih genov, od katerih je vsak odgovoren za lastnost določene lastnosti.
Ker se ti spolni dejavniki kombinirajo v celicah hibridnega organizma, imajo vse njegove celice dva dejavnika iste lastnosti. Odvisno od narave teh dejavnikov bo organizem vseboval enake dejavnike (taki organizmi so se imenovali homozigoti) ali različne dejavnike (organizem heterozigoten za določeno lastnost). To pojasnjuje, zakaj se pri križanju organizmov, ki so si navzven popolnoma podobni, v potomcih nenadoma pojavijo posamezniki, navzven za razliko od neposrednih staršev, vendar podobni "dedu" ali "babici".
Končno Mendel sklepa, da se upravičeno šteje za enega najpomembnejših zakonov. Prišel je do zaključka, da imajo spolne celice (gamete) samo en nagib vsake lastnosti in so proste (čiste) drugih nagnjenj iste lastnosti. Ta zakon se imenuje "zakon čistosti spolnih celic".
Po osmih letih dela je Mendel poročal o svojih rezultatih. Njegovo delo je bilo objavljeno v reviji Društva naravoslovcev Brune. Ta provincialna publikacija je bila med znanstveniki malo znana, objavljena je bila v majhnih nakladah in ni presenetljivo, da Mendelov članek v znanstvenem svetu ni imel nobenega učinka.
Po letu 1868 je Mendel popolnoma opustil svoje poskuse. Hkrati je začel oslepeti. Prizadet zaradi nečloveške napetosti, s katero je več kot 10 let pregledoval in sortiral več deset tisoč rastlin, cvetov, stebel, listov, semen. Leta 1884 je brez češkega priznanja umrl veliki češki znanstvenik Gregor Johann Mendel.
In 16 let kasneje je ves znanstveni svet izvedel za Mendelova odkritja. Na stotine znanstvenikov po vsem svetu je začelo nadaljevati z njegovimi raziskavami; kasneje so bili Mendelovi zakoni razloženi z vedenjem kromosomov. Že danes so gene preučevali na molekularni ravni in materialne nosilce dednosti, katerih obstoj je napovedal Mendel, začeli preučevati z uporabo metod biologije, fizike, kemije in matematike.
Avstro-ogrski znanstvenik Gregor Mendel upravičeno velja za utemeljitelja dedne vede - genetike. Delo raziskovalca, "ponovno odkrito" šele leta 1900, je Mendelu prineslo posmrtno slavo in služilo kot začetek nove znanosti, ki so jo pozneje imenovali genetika. Do konca sedemdesetih let 20. stoletja se je genetika v glavnem gibala po poti, ki jo je utrl Mendel, in šele, ko so se znanstveniki naučili brati zaporedje nukleinskih baz v molekulah DNA, so dednost začeli preučevati ne z analizo rezultatov hibridizacije, ampak na podlagi fizikalno-kemijskih metod.
Gregor Johann Mendel se je rodil v Heisendorfu v Šleziji 22. julija 1822 v kmečki družini. V osnovni šoli je odkril izjemne matematične sposobnosti in na vztrajanje učiteljev nadaljeval šolanje na gimnaziji v majhnem bližnjem mestu Opava. Vendar družina ni imela dovolj denarja za nadaljnje izobraževanje Mendela. Z velikimi težavami so se uspeli strgati za zaključek gimnazijskega tečaja. Na pomoč je priskočila mlajša sestra Tereza: darovala je doto, ki ji jo je nabrala. S temi sredstvi je lahko Mendel še nekaj časa študiral na univerzitetnih pripravljalnih tečajih. Po tem so se družinska sredstva popolnoma posušila.
Izhod je predlagal profesor matematike Franz. Mendelu je svetoval, naj vstopi v avguštinski samostan v Brnu. Takrat jo je vodil opat Cyril Napp, odprti mož, ki je spodbujal iskanje znanosti. Leta 1843 je Mendel vstopil v ta samostan in prejel ime Gregor (ob rojstvu je dobil ime Johann). Skozi
Štiri leta je samostan petindvajsetletnega meniha Mendela poslal v srednjo šolo kot učitelja. Nato je med letoma 1851 in 1853 na dunajski univerzi študiral naravoslovje, zlasti fiziko, nato pa je postal učitelj fizike in naravoslovja na realni šoli v mestu Brno.
Njegovo pedagoško dejavnost, ki je trajala štirinajst let, so visoko cenili tako vodstvo šole kot učenci. Po spominih slednjega je veljal za enega najljubših učiteljev. V zadnjih petnajstih letih svojega življenja je bil Mendel opat samostana.
Od mladosti se je Gregor zanimal za naravoslovje. Mendel je bil ljubiteljski in ne profesionalni biolog, nenehno je eksperimentiral z različnimi rastlinami in čebelami. Leta 1856 je začel s klasičnim delom na področju hibridizacije in analize dedovanja lastnosti graha.
Mendel je delal na majhnem, manj kot dva hektarja hektarja samostanskem vrtu. Osem let je sejal grah, pri čemer je manipuliral z dvema ducatoma sorte te rastline, različne po barvi cvetov in vrsti semen. Naredil je deset tisoč poskusov. S svojo skrbnostjo in potrpljenjem je presenetil partnerje, ki so mu pomagali v nujnih primerih - Winckelmeyerja in Lilenthala, pa tudi vrtnarja Mareša, ki je bil zelo odvisen od pitja. Če bi Mendel in
dajal pojasnila svojim pomočnikom, ga skoraj niso mogli razumeti.
Življenje v samostanu sv. Tomaža je potekalo brez naglice. Tudi Gregor Mendel je bil brez naglice. Vztrajen, pozoren in zelo potrpežljiv. Pri proučevanju oblike semen v rastlinah, dobljenih zaradi križanja, je zaradi razumevanja vzorcev prenosa samo ene lastnosti ("gladko - nagubane") analiziral 7324 graha. Vsako seme je pregledal s povečevalnim steklom, primerjal njihovo obliko in zapisal.
Z Mendelovimi poskusi se je začelo drugo odštevanje, katerega glavna značilnost je bila hibridološka analiza dednosti posameznih lastnosti staršev pri potomcih, ki jo je uvedel Mendel. Težko je reči, kaj točno je naravnega znanstvenika prisililo k abstraktnemu razmišljanju, odvračanju pozornosti od golih števil in številnih poskusov. Toda ravno to je omogočilo skromnemu učitelju samostanske šole, da vidi celotno sliko študije; da bi ga videli šele potem, ko bi morali zaradi neizogibnih statističnih sprememb zanemariti desetinke in stotink. Šele nato so mu alternativni liki, ki jih je raziskovalec dobesedno "označil", razkrili nekaj senzacionalnega: določene vrste križanja pri različnih potomcih dajejo razmerje 3: 1, 1: 1 ali 1: 2: 1.
Mendel se je obrnil na delo svojih predhodnikov, da bi potrdil ugibanje, ki se je mudilo v njem. Tisti, ki jih je raziskovalec obravnaval kot avtoritete, so prišli v različnih časih in vsak na svoj način do splošnega zaključka: geni imajo lahko prevladujoče (supresivne) ali recesivne (potlačene) lastnosti. In če je tako, zaključuje Mendel, potem kombinacija heterogenih genov daje enako razcepljenost znakov, kot jo opazimo v njegovih lastnih poskusih. In ravno v tistih razmerjih, ki so bila izračunana z njegovo statistično analizo. "Preverjal je skladnost" sprememb v generacijah graha z algebro, je znanstvenik celo uvedel črkovne oznake, ki so prevladujoče stanje označili z veliko začetnico, recesivno stanje istega gena pa z malo začetnico.
Mendel je dokazal, da vsako značilnost organizma določajo dedni dejavniki, nagnjenja (pozneje imenovani geni), ki se prenašajo s staršev na potomce z zarodnimi celicami. Kot križanje se lahko pojavijo nove kombinacije dednih lastnosti. In pogostost pojavljanja vsake takšne kombinacije je mogoče predvideti.
Na splošno so rezultati znanstvenega dela videti takole:
- vse hibridne rastline prve generacije so enake in kažejo znak enega od staršev;
- med hibridi druge generacije se rastline pojavljajo tako s prevladujočimi kot tudi z recesivnimi lastnostmi v razmerju 3: 1;
- dva znaka pri potomcih se vedeta neodvisno, v drugi generaciji pa najdemo v vseh možnih kombinacijah;
- treba je razlikovati med znaki in njihovimi dednimi nagnjenji (rastline, ki kažejo prevladujoče znake, lahko v skriti obliki nosijo
recesivne izdelave);
- združitev moških in ženskih spolnih celic je naključna glede na značilnosti teh spolnih celic.
Februarja in marca 1865 je eden od njegovih rednih članov Gregor Mendel v dveh poročilih na sestankih deželnega znanstvenega krožka, ki je nosil ime Društva naravoslovcev mesta Bru, poročal o rezultatih svojih dolgoletnih raziskave, dokončane leta 1863.
Kljub temu da so člani krožka njegova poročila sprejeli precej hladno, se je odločil svoje delo objaviti. Luč je ugledala leta 1866 v spisih društva, imenovanega Poskusi na rastlinskih hibridih.
Sodobniki niso razumeli Mendela in niso cenili njegovega dela. Za številne znanstvenike ovržitev Mendelovega sklepa ne bi pomenila nič drugega kot odobravanje lastnega koncepta, ki je dejal, da je pridobljeno lastnost mogoče "stisniti" v kromosom in spremeniti v podedovano. Takoj, ko častitljivi znanstveniki "pobunjenega" sklepa skromnega opatja samostana iz Brna niso zatrli, niso prišli do nobenih epitetov, da bi jih ponižali in posmehovali. A čas se je odločil po svoje.
Da, Gregorja Mendela sodobniki niso prepoznali. Zanje so bili preveč preprosti, iznajdljivi, predstavili so shemo, v katero so se brez pritiska in škripanja vklopili zapleteni pojavi, ki so predstavljali temelj neomajne evolucijske piramide v glavah človeštva. Poleg tega so bile v Mendelovem konceptu ranljivosti. Tako so se vsaj zdeli njegovi nasprotniki. In tudi raziskovalec sam, saj ni mogel odpraviti njihovih dvomov. Eden od "krivcev" njegovih neuspehov je bil
Sokol.
Botanik Karl von Negeli, profesor na univerzi v Münchnu, je po branju Mendelovega dela avtorju predlagal, naj preveri zakone, ki jih je odkril na jastrebu. Ta majhna rastlina je bila Negelijev najljubši predmet. In Mendel se je strinjal. Veliko energije je porabil za nove poskuse. Jastreb je izredno neprijetna rastlina za umetno križanje. Zelo majhen. Moral sem obremenjevati vid, vendar se je začel vedno bolj poslabšati. Potomci, pridobljeni s prehodom jastreba, niso spoštovali zakonov, kot je menil, pravi za vse. Šele leta po tem, ko so biologi ugotovili drugačno, neseksualno razmnoževanje jastreba, so bili z dnevnega reda odstranjeni ugovori profesorja Negelija, glavnega Mendelovega nasprotnika. Toda niti Mendel niti sam Negeli, žal, še nista bila živa.
Zelo figurativno o usodi Mendelovega dela je ugledni sovjetski genetik akademik B.L. Astaurov, prvi predsednik All-Union Društva genetikov in rejcev, imenovanega po N.I. Vavilova: »Usoda Mendelovega klasičnega dela je perverzna in dramatika ni tuja. Čeprav so bili odkriti zelo splošni zakoni dednosti, ki jih je jasno prikazal in v veliki meri razumel, takratna biologija še ni dozorela do uresničitve njihove temeljne narave. Sam Mendel je s presenetljivim vpogledom predvidel splošni pomen vzorcev, ki jih najdemo na grahu, in pridobil nekaj dokazov o njihovi uporabnosti za nekatere druge rastline (tri vrste fižola, dve vrsti levkoja, koruza in nočna lepota). Vendar njegovi vztrajni in dolgočasni poskusi, da bi najdene vzorce uporabil za križanje številnih sort in vrst jastrebov, niso izpolnili pričakovanj in doživeli popoln fiasko. Kakor srečna je bila izbira prvega predmeta (grah), je bil drugi neuspešen. Šele mnogo kasneje, že v našem stoletju, je postalo jasno, da so posebni vzorci dedovanja lastnosti pri jastrebu izjema, ki samo potrjuje pravilo. V času Mendela nihče ni mogel sumiti, da se križanci vrste jastreb, ki se jih je lotil, dejansko niso zgodili, saj se ta rastlina razmnožuje brez opraševanja in oploditve na deviški način s tako imenovano apogamijo. Neuspeh mukotrpnih in napornih poskusov, ki so povzročili skoraj popolno izgubo vida, obremenjujoče naloge prelata in njegova napredujoča leta, so ga prisilili, da je prenehal ljubiti študij.
Minilo je še nekaj let in Gregor Mendel je umrl, ni slutil, kakšne strasti bodo divjale okoli njegovega imena in s kakšno slavo bo sčasoma pokrito. Da, slava in čast bosta prišla do Mendela po smrti. Zapustil bo življenje, ne da bi razrešil skrivnost jastreba, ki se ni "vklopil" v zakone enotnosti hibridov prve generacije in razcepljenosti znakov pri potomcih, ki jih je izpeljal. "
Mendelu bi bilo veliko lažje, če bi vedel za delo drugega znanstvenika Adamsa, ki je do takrat objavil pionirsko delo o dedovanju lastnosti pri ljudeh. Toda Mendel tega dela ni poznal. Toda Adam je na podlagi empiričnih opazovanj družin z dednimi boleznimi dejansko oblikoval koncept dednih nagnjenj in opozoril na prevladujoče in recesivno dedovanje lastnosti pri ljudeh. Toda botaniki niso slišali za zdravnikovo delo in zdravnik je verjetno imel toliko praktičnega medicinskega dela, da preprosto ni imel dovolj časa za abstraktna razmišljanja. Na splošno je tako ali drugače, vendar so genetiki spoznali Adamsova opazovanja in šele začeli resno preučevati zgodovino človeške genetike.
Tudi Mendel ni imel sreče. Veliki raziskovalec je prezgodaj o svojih odkritjih poročal znanstvenemu svetu. Slednji na to še ni bil pripravljen. Šele leta 1900, ko je Mendel ponovno odkril zakone, je svet presenetila lepota logike raziskovalčevega eksperimenta in elegantna natančnost njegovih izračunov. In čeprav je bil gen še naprej hipotetična dedna enota, so bili dvomi o njegovi pomembnosti dokončno razblinjeni.
Mendel je bil sodobnik Charlesa Darwina. Toda članek meniha Brune avtorju knjige Izvor porekla ni padel v oči. Treba je še videti, kako bi Darwin cenil Mendelovo odkritje, če bi se z njim seznanil. Medtem je veliki angleški naravoslovec pokazal precejšnje zanimanje za hibridizacijo rastlin. Ob križanju različnih oblik snapdragona je o cepljenju hibridov v drugi generaciji zapisal: »Zakaj je tako. Bog ve..."
Mendel je umrl 6. januarja 1884, opat samostana, kjer je opravljal poskuse z grahom. Ker ga sodobniki niso opazili, Mendel kljub temu niti najmanj ni okleval v svoji pravičnosti. Rekel je: "Moj čas bo še prišel." Te besede so zapisane na njegovem spomeniku, postavljenem pred samostanskim vrtom, kjer je uprizarjal svoje poskuse.
Slavni fizik Erwin Schrödinger je menil, da je uporaba Mendelovih zakonov enaka uvedbi kvantnega principa v biologijo.
Revolucionarna vloga mendelizma v biologiji je postajala vse bolj očitna. V zgodnjih tridesetih letih našega stoletja so genetika in temeljni mendelski zakoni postali priznan temelj sodobnega darvinizma. Mendelizem je postal teoretična podlaga za razvoj novih visoko rodnih sort gojenih rastlin, bolj produktivnih pasem živine in uporabnih vrst mikroorganizmov. Mendelizem je dal zagon razvoju medicinske genetike ...
V avguštinskem samostanu na obrobju Brna je zdaj postavljena spominska plošča, ob vrtnem dvorišču pa je postavljen čudovit marmornat spomenik Mendelu. Sobe nekdanjega samostana s pogledom na sprednji vrt, kjer je Mendel eksperimentiral, so danes spremenjene v muzej, poimenovan po njem. Tu so zbrani rokopisi (na žalost so nekateri med vojno umrli), dokumenti, risbe in portreti, povezani z življenjem znanstvenika, knjige, ki so mu pripadale z njegovimi zapiski na robu, mikroskop in druga orodja, ki jih je uporabljal, pa tudi v različnih državah objavljene knjige, posvečene njemu in njegovemu odkritju.
B. Volodin
KAJ SO VEDELI, KADAR JE ŽIVEL
Živel je pred petdesetimi leti.
Živel je v češkem mestu Brno, ki se je takrat po nemško imenovalo Brunn, ker je bila Češka del tedanjega Avstro-Ogrskega cesarstva.
Še vedno stoji tam, učitelj Mendel ... Ta marmornat spomenik je bil postavljen v Brnu leta 1910 na stroške znanstvenikov z vsega sveta.
V realni šoli v Brnu, kjer je delal, je bilo približno tisoč učencev in dvajset učiteljev. Med temi dvajsetimi učitelji med tisoč »realističnimi« fanti je bil eden najbolj ljubljenih - učitelj fizike in naravoslovja Gregor Mendel, »oče Gregor«, torej »oče Gregor«.
Tako so ga klicali, ker je bil tudi on, učitelj Mendel, menih. Menih iz brnskega samostana sv. Tomaža.
Takrat so zanj vedeli, da je sin kmeta - tudi mnogo let po tem, ko je zapustil rodno vas Khinčice, je njegov govor ohranil rahlo obljubljan govor o območju, kjer je preživel otroštvo.
Vedeli so, da je zelo sposoben in se je vedno učil sijajno - v podeželski šoli, nato v okrožni šoli, nato v gimnaziji. Toda Mendelovi starši niso imeli denarja, da bi še naprej plačevali njegovo poučevanje. In nikjer ni mogel stopiti v službo, ker je bil sin preprostega kmeta. Da bi se prebil na pot, je moral Johann Mendel (od rojstva mu je bilo ime Johann) vstopiti v samostan in po cerkvenih navadah sprejeti drugo ime - Gregor.
Vstopil je v samostan sv. Tomaža in začel študirati na teološki šoli. In tudi tam je pokazal briljantne sposobnosti in neverjetno vnemo. Moral naj bi postal doktor teologije - pred tem mu je ostalo zelo malo. Toda oče Mendel ni opravljal izpitov za doktorata teologije, ker ga teološka kariera ni zanimala.
Dosegel je nekaj drugega. Uspelo mi je, da so ga poslali kot učitelja v gimnazijo v mestecu Znojmo na jugu Češkoslovaške.
V tej gimnaziji je začel poučevati ne božjega zakona, temveč matematiko in grščino. Vendar ga tudi to ni zadovoljilo. Od mladosti je imel še eno naklonjenost: zelo je imel rad fiziko in naravoslovje in je veliko časa preživel pri njih.
Pot samoukov je trnova pot. Leto dni po tem, ko je začel poučevati v Znojmu, je Mendel skušal opraviti izpite za naziv učitelja fizike in naravoslovja.
Na teh izpitih ni padel, ker je bilo, tako kot vsak samouk, njegovo znanje razdrobljeno.
In potem je Mendel dosegel še eno stvar: dosegel je, da so ga meniške oblasti poslale na Dunaj, na univerzo.
Takrat je bilo vse poučevanje v Avstriji v rokah cerkve. Za cerkvene oblasti je bilo pomembno, da so menihi-učitelji imeli potrebno znanje. Zato so Mendela poslali na univerzo.
Dve leti je študiral na Dunaju. In vsa ti dve leti je obiskoval pouk samo iz fizike, matematike in naravoslovja.
Ponovno se je izkazal za presenetljivo sposobnega - najeli so ga celo kot pomočnika asistenta na oddelku slavnega eksperimentalnega fizika Christiana Dopplerja, ki je odkril pomemben fizični učinek, poimenovan po njem "Dopplerjev učinek".
In Mendel je delal tudi v laboratoriju izjemnega avstrijskega biologa Kollarja.
Šel je skozi pravo znanstveno šolo. Sanjal je o znanstvenih raziskavah, vendar mu je bilo naročeno, naj se vrne v samostan sv. Tomaža.
Ničesar ni bilo mogoče storiti. Bil je menih in se je moral podrediti samostanski disciplini. Mendel se je vrnil v Brno, začel živeti v samostanu in poučevati eksperimentalno fiziko in naravoslovje v realni šoli.
Bil je eden izmed najbolj priljubljenih učiteljev te šole: najprej zato, ker je zelo dobro poznal predmete, ki jih je poučeval, in tudi zato, ker je lahko na neverjetno zanimiv in preprost način razložil najbolj zapletene fizikalne in biološke zakonitosti. Razložil jih je, svoje razlage ponazoril s poskusi. Bil je menih, toda ko se je učencem pogovarjal o naravnih pojavih, se ni nikoli skliceval na Boga, božjo voljo in nadnaravne sile. Menih Mendel je naravne pojave razlagal kot materialist.
Bil je vesel in prijazen človek.
V samostanu je menih Gregor takrat opravljal funkcijo "očeta Küchenmeistra" - poglavarja nad kuhinjo. Ko se je spominjal svoje lačne mladosti, je k sebi povabil revnejše učence in jih nahranil.
A učenci ga sploh niso radi obiskovali, ker jih je učitelj pogostil z nečim okusnim. Mendel je na samostanskem vrtu gojil sadno drevje in čudovite rože, redke za tiste kraje - nekaj se je čudilo.
Učitelj je vsak dan spremljal tudi vreme in spremembe na Soncu - tudi to je bilo zanimivo. Eden od njegovih učencev je pozneje postal profesor meteorologije in v svojih spominih zapisal, da mu je učitelj Mendel vzbudil ljubezen do te znanosti.
Učenci so vedeli, da je v kotu vrta, pod samimi okni ene od samostanskih stavb, ograjeno majhno območje - le petintrideset krat sedem metrov. Na tem spletnem mestu je učitelj Mendel gojil povsem nezanimivo: navaden grah različnih sort. Učitelj je temu grahu posvetil preveč dela in pozornosti. Nekaj \u200b\u200bje naredil z njim ... Mislim, da je prestopil ... Svojim študentom o tem ni povedal ničesar.
SLAVA SE NE POHITI
Umrl je in kmalu so prebivalci Brna začeli pozabljati, da v njihovem mestu živi moški po imenu Gregor Mendel. Spominjali so se ga le učenci - oče Gregor je bil dober učitelj.
In nenadoma šestnajst let po njegovi smrti, leta 1900, je Mendelu prišla slava. Ves svet je začel govoriti o njem.
Bilo je takole.
Leta 1900 so trije znanstveniki, ki so preučevali pojave dednosti, iz svojih poskusov izpeljali zakone, po katerih, ko se križajo različne rastline in živali, lastnosti podedujejo potomci. In ko so ti znanstveniki, neodvisno drug od drugega, začeli pripravljati svoja dela za objavo, so nato ob pregledu literature vsak nepričakovano izvedeli, da je te zakone že odkril učitelj iz mesta Brno Gregor Mendel. Odkrit v poskusih z grahom, ki je rastel na majhni parceli v kotu samostanskega vrta.
Učitelj fantom iz realne šole ni povedal, je pa bilo v Brnu društvo ljubiteljev narave. Na enem izmed sestankov društva je Gregor Mendel podal poročilo "Poskusi na rastlinskih hibridih". V njem je povedal o delu, ki je trajalo kar osem let.
Povzetek Mendelovega poročila je bil objavljen v reviji in poslan v sto dvajset knjižnic v različnih evropskih mestih.
Zakaj so bili znanstveniki na to delo pozorni šele šestnajst let pozneje?
Morda še nihče ni odprl revije? Še niste prebrali poročila?
Zakaj se je slava velikega znanstvenika tako mudila, da je prišla v Mendel?
Najprej morate ugotoviti, kaj natančno je odkril.
KAJ JE GOVORIL VRTNI GRAH
Otroci so kot očetje in mame. Nekateri so bolj podobni očetom. Drugi so bolj o mamicah. Spet drugi - za očeta in mamo, babico ali dedka. Otroci živali so tudi kot starši. Tudi otroke posadite.
Ljudje so vse to opazili že zdavnaj.
Znanstveniki so zelo dolgo vedeli za obstoj dednosti.
A za znanost ni dovolj, da ve, da lastnosti staršev podedujejo njihovi potomci. Dolžna je odgovoriti na najbolj zapletena vprašanja: "Zakaj se to dogaja?", "Kako se dogaja?" 
Mendelove zakone odkrivajo na grahu, vendar jih je mogoče videti na številnih rastlinah. Prekrižali so dve vrsti kopriv. Oglejte si, kako listi izgledajo na starših različnih vrst, na njihovih otrocih - hibridih kopriv - in vnukih.
Mnogi znanstveniki so se zmedli nad uganko dednosti. Zelo dolgo bi trajalo, da bi pripovedovali, kakšne so njihove domneve, kako so raziskovalci različnih časov tavali in poskušali razumeti bistvo zapletenega pojava.
Toda sto let pred Mendelom je peterburški botanik akademik Kelreiter začel križati dve različni sorti nageljnov. Opazil je, da ima prva generacija nageljnov, vzgojenih iz semen, pridobljenih s križanjem, nekatere lastnosti, na primer barvo cvetov, kot pri očetovi rastlini, druge na primer dvojne cvetove, kot pri matični rastlini. Mešanih znakov ni. A najbolj zanimivo: v drugi generaciji - pri nekaterih potomcih hibridov - niso odcveteli dvojni cvetovi - znaki dedke ali babice, ki se starši niso pojavili.
Iste poskuse so sto let izvajali številni raziskovalci - Francozi, Britanci, Nemci, Čehi. Vsi so potrdili, da lastnost enega od staršev prevladuje v prvi generaciji hibridnih rastlin, lastnost babice ali dedka pa se kaže v usodi vnuških rastlin, ki se je "umaknila" od staršev.
Znanstveniki so poskušali ugotoviti, po kakšnih zakonih se znaki "umaknejo" in se spet pojavijo. Na poskusnih ploskvah so gojili na stotine hibridnih rastlin, opisali, kako se lastnosti prenašajo na potomce - vse naenkrat: oblika cvetov in listov, velikost stebla, razporeditev listov in cvetov, oblika in barva semen ter tako naprej - vendar niso mogli razbrati nobenih jasnih vzorcev ...
Leta 1856 je službo prevzel Mendel. 
To je Mendel videl v prvi, drugi in tretji generaciji grahovih hibridov. Dobil jih je s križanjem rastlin z rdečimi cvetovi in \u200b\u200brastlinami z belimi cvetovi.
Mendel je za svoje poskuse izbral različne sorte graha. In odločil sem se, da bom spremljal prenos ne vseh naenkrat, ampak le enega para znakov.
Nabral sem več parov rastlin z nasprotnimi lastnostmi, na primer grah z rumenimi zrni in grah z zelenimi zrni, z rdečimi in belimi cvetovi.
Na nezrelih cvetovih graha je odrezal prašnike, da se rastline ne bi oprašile, nato pa je na pestke rastlin z rumenimi zrni nanesel cvetni prah rastlin z zelenimi zrni, na plodove rastlin z zelenimi zrni pa cvetni prah rastlin z rumenimi zrni. .
Kaj se je zgodilo? Potomci vseh rastlin so rodili rumena semena. Pri vseh je prevladovalo znamenje enega od staršev. 
Ta slika jasno kaže, da različni znaki (barva in gubanje graha), ki se prenašajo na potomce, niso med seboj povezani.
Naslednje leto je Mendel dal tem rastlinam možnost, da se oprašijo s svojim cvetnim prahom in, da v poskusu ne bi prišlo do nesreče, rože pokrije s papirnatimi kapicami-izolatorji. Konec koncev, ali je mogoče, da bodo hrošči prenašali tuj cvetni prah na pestič? .. Izolatorji so rože pred tem zaščitili. Ko so v strokih dozorila semena, se je izkazalo, da so bile tri četrtine teh zrn rumene, ena četrtina pa zelene, kakršne niso bili njihovi starši, ampak stari starši.
Naslednje leto je Mendel ponovno sejal ta semena. In spet se je izkazalo, da je v strokih hibridnih rastlin, pridelanih iz rumenih zrn, tri četrtine zrn rumenih in četrtina zelenih, kakršnih ni bilo več v rastlinah - starih staršev, ampak pri prababici ali prababi dedek. In z barvo zrn in z njihovo obliko, z barvo cvetov in njihovo razporeditvijo na steblu, z dolžino stebla in z drugimi znaki se je zgodilo isto. Vsaka lastnost se je prenašala na potomce in strogo upoštevala ista pravila. In prenos enega znaka ni bil odvisen od prenosa drugega.
To je vse, kar so pokazali poskusi. Kot lahko vidite, je Mendel na velikem številu rastlin zasledil tisto, kar je bilo prej znano.
Vendar je storil več kot njegovi predhodniki: razložil je, kaj je videl.
KDO JE BIL?
Bil je učitelj: poučeval je v šoli, hodil na ekskurzije z učenci, nabiral rastline za herbarij.
Bil je menih: bil je zadolžen za samostansko kuhinjo in nato za celo samostansko gospodarstvo. 
Takšen je bil v letih, ko je delal na odkrivanju dednih zakonov.
Toda, ko je zvečer sedel za pisalno mizo, prekrito z letaki z zapiski opažanj, je učitelj Mendel postal kibernetičar. Da, da, zdaj obstaja tako znanstveno področje - kibernetika, ki preučuje, kako se nadzorujejo procesi, ki se pojavljajo v naravi, kako se urejajo.
V kibernetiki obstaja skupina nalog, ki se običajno imenujejo "naloge črne škatle". Njihov pomen je naslednji: nekateri signali vstopijo v napravo neznane zasnove. V napravi - v "črni škatli" - se reciklirajo in sprostijo v spremenjeni obliki.
Znano je, kakšni signali so bili sprejeti in kako so se spreminjali.
Ugotoviti morate, kako deluje naprava.
Prav to nalogo je moral rešiti učitelj iz Brna.
Mendel je vedel, kakšne lastnosti imajo starševske rastline. Izvedel je, kako so se ti znaki prenašali na potomce, kako so nekateri prevladovali, drugi pa so se umaknili ali pa so se ponovno pojavili.
Vedel je še eno stvar: lastnosti so se prenašale skozi cvetni prah in jajčeca, iz katerih so se razvila rastlinska semena. Niti cvetni prah niti jajčeca niso imeli - ne glede na to, kako jih gledate skozi mikroskop - ne stebel ne cvetov, toda naredili so povsem druga rumena ali zelena zrna - semen. Iz semen so zrasla podobna stebla, nato so zacveteli cvetovi v tonu ali druge barve.
In Mendel je - prvič v zgodovini znanosti - spoznal, da se od rastlin - staršev do rastlin - otrok prek cvetnega prahu in jajčec prenašajo ne same lastnosti, ne barva in oblika cvetov in semen, ampak nekaj drugega - očem nevidni delci, zaradi katerih se ti znaki pojavijo. Te delce je imenoval dedna nagnjenja.
Spoznal je, da katera koli od matičnih rastlin prenese na svoje potomce en del vsake lastnosti. Ti nagibi se ne združujejo in ne tvorijo novih nagibov. Ti nagibi so "enaki": lahko se pojavijo drugi in drugi.
Prednosti ne izginejo. Če se je v prvi generaciji izkazalo eno nahajališče, se lahko v delu rastlin druge generacije pojavi še eno. Še več, tudi nekateri potomci rastlin druge generacije in potomci njihovih potomcev kažejo tudi nagnjenja, podedovana od pradeda.
Tu pa se poraja še eno vprašanje. Če nagnjenja nikamor ne izginejo, bi morala vsaka naslednja generacija zbrati množico nagibov iste lastnosti, ki jih prejmejo od očetov, mater, dedkov, babic, pradedkov in prababic. In ker so ta nagnjenja materialna, to pomeni, da bi se morale reproduktivne celice, cvetni prah in jajčne celice iz roda v rod povečati, če bi se število nagibov v njih ves čas eksponentno povečevalo.
Nič takega se ni zgodilo ...
In potem, da bi to razložil, je Mendel predlagal, da ima vsaka reproduktivna celica vedno le en nagib vsake lastnosti, in ko je jajčece oplojeno, se med tvorbo celice, iz katere se bo razvil zarodek, v njej pojavita dva nagnjenja.
In ko nastane nova reproduktivna celica, se ti nagibi očitno razhajajo in v vsaki reproduktivni celici je spet le ena.
In Mendel je na podlagi svojih poskusov tudi dokazal, da se nanos enega znaka prenaša neodvisno od nanosa drugega znaka. Konec koncev imajo lahko zrna grahovih rastlin barvo, ki jo je imela na primer dedova rastlina, rumeno in obliko, ki jo je imela rastlina babice.
Vse to je Mendel dokazal matematično.Vsi njegovi dokazi so bili zelo natančni, takrat še nihče ni znal rešiti takšnih problemov. Zato so se njegove predpostavke sodobnikom zdele fantastične.
... Mendel je imel predavanje v Društvu naravoslovcev v Brnu.
Revija z njegovim poročilom je izšla in je bila vključena v sto dvajset knjižnic univerz v različnih evropskih mestih.
Očitno so ga prebrali številni resni naravoslovci. Toda takrat biologi niso imeli natančnega znanja o tem, kako pride do delitve celic, iz kakšnih neverjetnih dogodkov je sestavljen ta proces.
In Mendelovega dela ni nihče razumel. Mendelovo delo je bilo pozabljeno ...
Leta so minila. V poznih sedemdesetih letih 19. stoletja so se biologi naučili obarvati celična jedra.
Potem pa je bilo odkrito, da so pred delitvijo celic v jedrih prepoznana posebna telesa - "kromosomi" (v grščini ta beseda pomeni "obarvanje majhnih teles"). Opazujoč razvoj oplojene celice so biologi predlagali, da so kromosomi povezani s prenosom dednih lastnosti.
Leta 1900 so Mendelove zakone znova odkrili drugi znanstveniki. Nato so njegova dela še enkrat prebrali. In izkazalo se je, da je Mendel, ne da bi videl, kaj se dogaja v jedrih celic, ustvaril teorijo prenosa dednih nagnjenj. Tako je pred sto leti učitelj fizike in biologije iz češkega mesta Brno postavil temelje novi znanosti - genetiki, znanosti o dednosti.
Genetika je zelo pomembna znanost. Priznava, kako pride do dednih sprememb pri živalih in rastlinah. Toda le ob poznavanju bistva tako zapletenih procesov je mogoče gojiti nove pasme živali in nove sorte rastlin, da bi preprečili številne dedne bolezni pri ljudeh.
V preteklih letih je prišlo do številnih dosežkov v znanosti o dednosti. V njem je nastalo veliko teorij in v njem so bile številne teorije ovržene. Toda tisto, kar je razumel skromni in briljantni učitelj iz Brna, je ostalo neomajno.
1. Mendelovi zakoni
2. Kromosomska teorija dednosti
3. Molekularna osnova dednosti
4. Geni v kromosomih. Mutacije
1. Mendelovi zakoni
Napredek sodobne genetike do odkritja molekularnih temeljev dednosti je zagotovilo predvsem delo genetikov s kakovostnimi polimorfizmi, saj so vzorci dedovanja teh lastnosti precej preprosti in za genetsko analizo dostopnejši. Z genetsko osnovo kvalitativnih lastnosti začnemo svojo predstavitev, nekoliko zapletenejše mehanizme dedovanja kvantitativnih lastnosti pa bomo obravnavali nekoliko kasneje, še posebej, ker dedovanje obeh temelji na enakih zakonitostih, ki jih je prvi odkril Gregor Mendel.
Zdi se, da je bil materialni substrat dednosti dolgo homogena snov. Verjeli so, da se je dedna snov staršev v potomcih pomešala kot dve medsebojno topni tekočini. V skladu s tem stališčem bi morali biti hibridi, torej organizmi, pridobljeni kot rezultat kombiniranja dednega materiala različnih oblik, nekaj vmesnega med starši. Dejansko mnogi hibridi ustrezajo tej ideji.
Konec 19. stoletja. nekateri raziskovalci so opazili tako variabilnost hibridov, ki je ni bilo mogoče razložiti s konceptom nedeljivosti in homogenosti dednih nagnjenj. Eden od teh raziskovalcev je bil Gregor Mendel. G. Mendel je prvi pokazal, da se dedne nagnjenosti ne mešajo, ampak se prenašajo iz roda v rod v obliki nespremenljivih ločenih enot. Dedne enote se prenašajo skozi moške in ženske spolne celice - gamete. V vsakem posamezniku najdemo dedne enote v parih, medtem ko je v spolnih celicah iz vsakega para le ena enota.
G. Mendel je enote dednosti imenoval "elementi". Leta 1900, ko so bili Mendelovi zakoni znova odkriti in priznani, so bile enote dedovanja imenovane "dejavniki". Leta 1909 jim je danski znanstvenik V. Johansen dal drugo ime - "geni", leta 1912 pa je ameriški genetik T. Morgan pokazal, da se geni nahajajo v kromosomih.
Kako je G. Mendel začel svoje raziskave? Uspeh G. Mendela je v veliki meri posledica uspešne izbire poskusnega predmeta. G. Mendel je delal z različnimi sortami graha. V primerjavi z drugimi rastlinami ima grah več prednosti pri poskusih križanja.
Prvič, sorte graha se očitno razlikujejo po številnih značilnostih (to pomeni, da je G. Mendel eksperimentiral s kakovostnimi lastnostmi, polimorfizmi).
Drugič, grah je samooprašujoča rastlina, s čimer ohranja čistost sorte, torej ohranja lastnosti iz roda v rod.
Tretjič, rastline lahko križate z umetnim opraševanjem in dobite želene hibride. Hibridi lahko dajo tudi potomce, torej so plodni, kar pa mimogrede ni vedno mogoče najti. Včasih so hibridi sterilni, če jih križamo na daljavo.
G. Mendel je uspel izbrati takšne pare kontrastnih lastnosti, ki imajo, kot je bilo ugotovljeno kasneje, preprosto vrsto dedovanja. G. Mendela so zanimale značilnosti, kot so oblika semen (gladka ali nagubana), barva semen (rumena ali zelena), barva cvetov (bela ali barvna) in nekatere druge.
Podobni poskusi na hibridizaciji rastlin so bili izvedeni že večkrat pred G. Mendelom, vendar nihče ni mogel dobiti tako izčrpnih podatkov in kar je najpomembneje, da je v njih videl zakone dednosti. Posebej se je treba osredotočiti na točke, ki so zagotovile uspeh G. Mendela, saj lahko njegove raziskave veljajo za vzor izvedbe katerega koli znanstvenega eksperimenta. Pred začetkom glavnih poskusov je G. Mendel izvedel predhodno študijo poskusnega predmeta in skrbno načrtoval vse poskuse. Glavno načelo raziskave je bil fazni pristop - vsa pozornost je bila najprej osredotočena na eno spremenljivko, ki je poenostavila analizo, nato je T. Mendel nadaljeval z analizo druge. Vse tehnike so bile dosledno upoštevane, da ne bi izkrivili rezultatov; ugotovitve so bile skrbno zabeležene. G. Mendel je izvedel veliko poskusov in pridobil zadostno količino podatkov, da je zagotovil statistično zanesljivost rezultatov. Pri izbiri poskusnega predmeta je imel G. Mendel res veliko sreče, saj na zapuščino lastnosti, ki jih je izbral, nekatere kasneje odkrite kompleksnejše zakonitosti niso odkrile.
G. Mendel je pri preučevanju rezultatov križanja rastlin z alternativnimi lastnostmi (na primer semena so gladka - semena so nagubana, cvetovi so beli - cvetovi so obarvani) ugotovil, da je hibridi prve generacije (F1), pridobljeni s pomočjo umetno opraševanje ni vmesno med obema starševskima oblikama in v večini primerov ustreza eni od njih. Na primer, pri križanju rastlin z barvnimi in belimi cvetovi so imeli vsi potomci prve generacije barvne cvetove. Lastnost starša, ki ga imajo rastline prve generacije, je G. Mendel imenoval prevladujoče (iz latinskega dominans - prevladujoč). V danem primeru je prevladujoča značilnost prisotnost barve v cvetju.
G. Mendel je od eksperimentalno pridobljenih hibridov, že s samoopraševanjem, prejel potomce druge generacije (F2) in ugotovil, da ti potomci niso enaki: nekateri med njimi imajo lastnost matične rastline, ki se ni pojavila v hibridi prve generacije. Tako se je lastnost, ki ni bila prisotna v generaciji F1, ponovno pojavila v generaciji F2. G. Mendel je zaključil, da je bila ta značilnost v generaciji Fl prisotna v latentni obliki. G. Mendel jo je imenoval recesivno (iz latinskega recessus - umik, odstranitev). V našem primeru bodo beli cvetovi recesivna lastnost.
G. Mendel je izvedel celo vrsto podobnih poskusov z različnimi pari alternativnih lastnosti in vsakič skrbno izračunal razmerje rastlin z dominantnimi in recesivnimi lastnostmi. V vseh primerih je analiza pokazala, da je bilo razmerje med dominantnimi in recesivnimi lastnostmi v generaciji F2 približno 3: 1.
V tretji generaciji (F3), pridobljeni tudi s samoopraševanjem rastlin iz generacije F2, se je izkazalo, da tiste rastline iz druge generacije, ki so imele recesivno lastnost, dajejo potomce, ki se ne cepijo; rastline s prevladujočo lastnostjo so se delno ne cepile (konstantno) in delno dale enako cepitev kot hibridi F1 (3 prevladujoče do 1 recesivno).
Zasluga G. Mendela je v tem, da je razumel, da so takšna razmerja lastnosti pri potomcih lahko le posledica obstoja ločenih in nespremenljivih dednih enot, ki se z zarodnimi celicami prenašajo iz generacije v generacijo. G. Mendel je uvedel črkovne oznake za prevladujoče in recesivne dejavnike, pri čemer so bili prevladujoči označeni z velikimi črkami, recesivni pa z malimi črkami. Na primer: A - barvne rože in - bele rože; B - gladka semena, b - nagubana semena.
Mendelovi sklepi so se sledili naslednjemu:
Ker so prvotne sorte čiste (nerazcepljene), to pomeni, da mora imeti sorta z dominantno lastnostjo dva prevladujoča dejavnika (AA), sorta z recesivno lastnostjo pa dva recesivna dejavnika (aa).
Zarodne celice vsebujejo le en dejavnik (pri prevladujočem - A, pri recesivnem - a).
Rastline prve generacije F1 vsebujejo po en faktor, pridobljen z zarodnimi celicami vsakega od staršev, to je A in a (Aa).
V generaciji F1 se dejavniki ne mešajo, ampak ostajajo ločeni.
En dejavnik prevladuje nad drugim.
Hibridi F1 z enako pogostostjo tvorijo dve vrsti spolnih celic: nekatere vsebujejo faktor A, druge - a.
Med oploditvijo bo imela ženska reproduktivna celica tipa A enake možnosti, da se poveže tako s faktorjem moške reproduktivne celice A kot s faktorjem a, ki nosi moško celico. Enako velja za zarodne celice ženskega tipa.
G. Mendel v svojem delu ni oblikoval nobenih zakonov, ki so zdaj splošno znani pod imenom zakoni G. Mendela. Zanj so to storili drugi raziskovalci, ki so ponovno odkrili Mendelove zakone. Kljub temu temeljni zakoni genetike upravičeno nosijo ime svojega odkritelja.
Mendelov prvi zakon ali zakon delitve je oblikovan takole. Ko nastanejo spolne celice, se loči par dednih starševskih dejavnikov, tako da v vsako spolno celico pride le eden izmed njih. Po tem zakonu značilnosti danega organizma določajo pari notranjih dejavnikov.
Najpomembnejša stvar pri odkritju G. Mendela je prikaz, da hibridi F1 kljub zunanji manifestaciji samo ene lastnosti tvorijo spolne celice več kot enega tipa, ki z enako pogostnostjo nosijo tako dominantne kot recesivne dejavnike. Prej so verjeli, da hibridi, ki v praksi pogosto predstavljajo vmesne oblike, tvorijo spolne celice, ki imajo tudi vmesno konstitucijo. G. Mendel je pokazal, da so dedne enote konstantne in diskretne. Iz generacije v generacijo se prenašajo nespremenjene. Ne spreminjajo se, ampak se samo zberejo.
Poskusi G. Mendela na križanju rastlin z enim parom alternativnih lastnosti so primer monohibridnega križanja.
Potem ko je G. Mendel določil zakone cepitve med križanji glede na en par alternativnih lastnosti, je nadaljeval s preučevanjem dedovanja dveh parov takšnih lastnosti.
Križanje posameznikov, ki nosijo dva para različnih lastnosti (na primer gladka in hkrati rumena semena ter nagubana in zelena semena), se imenuje dihibridno križanje.
Recimo, da ena matična rastlina nosi dominantne lastnosti (gladko rumena semena), druga pa recesivne lastnosti (nagubana zelena semena). G. Mendel je že vedel, katere lastnosti prevladujejo, in dejstvo, da so v generaciji F1 vse rastline imele gladko rumena semena, ni bilo presenetljivo. G. Mendela je zanimalo razdeljevanje lastnosti v drugi generaciji F2.
Razmerje med različnimi kombinacijami lastnosti je bilo naslednje:
- gladko rumena - 9,
- nagubana rumena - 3,
- gladko zelena - 3,
- nagubana zelenica - 1,
- to je 9: 3: 3: 1.
Tako sta se v generaciji F2 pojavili dve novi kombinaciji lastnosti: nagubana rumena in gladko zelena. Na podlagi tega je G. Mendel zaključil, da so dedne nagnjenosti starševskih rastlin, ki so se združile v generacijo F1, ločene v naslednjih generacijah in se obnašajo neodvisno - vsako lastnost enega para lahko kombiniramo s katero koli lastnostjo drugega para. To odkritje G. Mendela je imenoval drugi Mendelov zakon ali načelo neodvisne distribucije.
Delitev v dihibridnem križišču si lahko predstavljamo tudi v obliki tabele, če prevladujoče faktorje označujemo s črkama A in B, recesivne pa z a in b. Potem bodo starševski obliki AABB in aabb, njihovi gameti sta AB in ab, prva generacija F1 hibridov pa AaBb. Skladno s tem so pri teh hibridih možne štiri vrste spolnih celic, kar je prikazano v tabeli 3.3.
Tovrstni zapis (v obliki tabele) se imenuje Pennettova mreža. Omogoča vam zmanjšanje napak, ki se lahko pojavijo pri sestavljanju vseh možnih kombinacij polnih celic.
Najpomembnejše stališče, ki izhaja iz Mendelovega drugega zakona, je, da lahko dedni dejavniki križanih sort med tvorbo spolnih celic tvorijo nove kombinacije ali se rekombinirajo.
Pomen Mendelovih odkritij žal v življenju ni bil cenjen. To je bilo verjetno posledica tega, da takrat še ni bilo mogoče določiti struktur v spolnih celicah, skozi katere se zgodi prenos dednih dejavnikov s staršev na potomce. Šele konec 19. stoletja. V povezavi s povečanjem ločljivosti mikroskopov so začeli izvajati opazovanja vedenja celičnih struktur med oploditvijo in delitvijo celic, kar je privedlo do nastanka kromosomske teorije dednosti.
Neverjetno, a res: človek je sposoben nadzorovati svoje gene. Toliko smo že dosegli na področju genetike:
- vemo, kako so določeni vsi znaki organizma;
- kloniranje je postalo resničnost;
- spreminjanje genov je postalo običajno v nekaterih znanostih.
Kako je to postalo mogoče in kaj nam prinaša prihodnost? Ta knjiga vam bo na kratko in nazorno predstavila zgodovino genetike, znanstvenike in njihova odkritja.
Ostanite na vrhu znanstvenih odkritij - v samo eni uri!
Knjiga:
2.1. Začetek genetike. Gregor Mendel: velika odkritja, a neopažena
| <<< Назад
|
Naprej \u003e\u003e\u003e |
2.1. Začetek genetike. Gregor Mendel: velika odkritja, a neopažena
Torej, do konca XIX. Znanstveniki so bili bolj kot kdaj koli blizu odkriti vse skrivnosti dednosti: skoraj vsi elementi celice so bili izolirani in opisani, domnevala se je povezava kromosomov s prenosom lastnosti s staršev na potomce. Toda vzorci v manifestaciji nekaterih lastnosti še vedno niso bili vidni. Vsaj uradno. Zanimiv zgodovinski incident: ko so August Weismann, Walter Flemming in Heinrich Waldeyer izvajali raziskave in poskušali najti odgovore na vprašanja v zvezi z dednostjo, je avguštinski menih Gregor Mendel v mestu Brunn (takrat Avstrijsko cesarstvo; zdaj - mesto Brno na Češkem) je že zdavnaj določil glavna pravila za dedovanje različnih znakov z matematičnimi metodami za določitev vzorcev. Toda njegova odkritja, ki so postala most od hipotez 19. stoletja. sodobni genetiki v času raziskovalca niso upoštevali in ocenjevali ... Najprej pa najprej.
Gregor Mendel se je rodil leta 1822 na Moravskem, prišel je iz revne kmečke družine in je bil krščen z imenom Johann. Že od zgodnjega otroštva je fant pokazal učno sposobnost in zanimanje za znanost, a zaradi težkega finančnega položaja družine v mladosti ni mogel dokončati izobraževanja in je bil leta 1843 v redovništvo v avguštinskem samostanu sv. Tomaž z monaškim imenom Gregor. Tu je dobil priložnost za študij biologije, ki jo je imel strastno rad. Menihu bi se zdelo čudno. Nič čudnega: avguštinci so posebno pozornost namenili izobraževanju in razsvetljenju - predvsem seveda verski, samostan v Brunnu pa je bil v koraku s časom. Tam je bila čudovita knjižnica, laboratoriji, ogromne zbirke znanstvenih instrumentov in, kar je najpomembneje, čudoviti vrtovi in \u200b\u200brastlinjaki, v katerih je Mendel preživel večino svojega časa. Ko se je začel zanimati za vprašanja dednosti, se je obrnil na dela svojih predhodnikov. Gregor Mendel, ki se je poklonil njihovim delom, je pravilno ugotovil, da pri hibridih niso našli vzorcev križanja in manifestacije nekaterih lastnosti.
Ali sploh obstaja splošni zakon, ki določa, kakšno cvetje bo v hibridnih vrtnicah ali sladkem grahu? Ali je mogoče predvideti, kakšne barve bodo mački od mačke in mačke, ki se razlikujejo po barvi in \u200b\u200bstrukturi dlake? Nazadnje, ali je mogoče matematično izračunati, v kateri generaciji in s kakšno frekvenco se bo pojavila ta ali druga značilnost?
Za poskuse je Gregor Mendel po vzoru Thomasa Andrewa Knighta izbral najpogostejši vrt ali semenski grah (Pisum sativum). Je samoprašna rastlina: v običajnih pogojih se cvetni prah cvetnih prašnikov prenese na plod istega cvetja (v nasprotju z navzkrižnim opraševanjem, pri katerem je treba cvetni prah prenašati z ene rastline na drugo).
V genetiki so samooprašene rastline tiste, pri katerih pride do opraševanja med različnimi cvetovi istega primerka.
Raziskovalec je menil, da bi takšna lastnost zagotovila čistost poskusa, saj med samoprašitvijo semena in plodovi dobijo določene značilnosti samo iz ene rastline. Zato je mogoče z umetnim opraševanjem graha, s prenašanjem cvetnega prahu z enega primerka na drugega, zmanjšati število nepredvidenih nesreč in namenoma uporabiti samo tiste rastline, ki nas zanimajo kot poskusne osebe. Poleg tega ima grah različne dobro prepoznavne lastnosti: barva semena, oblika stroka, višina stebla. Mehanski medsebojno opraševalni grah z močno različnimi lastnostmi je po prejemu hibridnih vzorcev želel pridobiti vzorce dedovanja. Začel je z razdeljevanjem izbranih rastlin v skladu z naslednjimi merili:
Po dolžini (višini) stebla: visoko ali premajhno;
Po razporeditvi cvetov: vzdolž stebla ali predvsem na njegovem vrhu;
Po barvi strokov (rumene ali zelene);
Po obliki semen (gladka ali nagubana);
Po barvi semen (rumena ali zelena) itd.
Potem je bilo osem let poskusov, nekaj deset tisoč prvotnih rastlin in hibridov, zapleteni izračuni in statistične tabele. Gregor Mendel je križal rastline z zelo različnimi lastnostmi: na primer izbral je starše, eden je imel gladka semena, drugi pa nagubana.
Najprej je opozoril na dejstvo, da so v prvi generaciji hibridi v takšnem ali drugačnem delu pokazali značilnosti samo enega starša. Pri križanju rastline z rumenimi semeni in rastline z zelenimi semeni hibrid ni imel rumeno-zelenih ali pestrastih semen - njihova barva je bila popolnoma podedovana od enega od staršev. Tako je Mendel obogatil leksikon bodočih genetikov s pomembnimi izrazi: lastnosti, ki so se pokazale v prvi hibridni generaciji, je imenoval dominantne; tisti, ki so izginili v ozadje in se niso odražali v prvi generaciji hibridov, so recesivni.
Zanimive rezultate je dosegel pri križanju visokih in kratkih rastlin graha. Potomci v prvi generaciji so bili povsem visoki. Ko pa so se te rastline samoprašile in dale seme, se je naslednja generacija že delila na ta način: ena nizka rastlina za tri visoke. Videz naslednjih generacij in razmerje med visokimi in nizkimi osebki je bilo mogoče tudi matematično napovedati. Enako razmerje so opazili pri kombinacijah drugih lastnosti.
Večina sodobnih genetikov je prepričana, da je Gregor Mendel predvideval koncept gena. Šele mnogo let kasneje bo gen dobil definicijo - del DNK, odgovoren za dednost. A ne gremo pred seboj: o DNK moramo še govoriti. In Mendel ni uporabil koncepta "gen", ta izraz se bo pojavil veliko kasneje. Pisal je o "dejavnikih" ali "nagnjenjih" in trdil, da eno ali drugo lastnost (barva, velikost, oblika) rastline določata dva dejavnika, od katerih je eden v moški, drugi pa v ženski reproduktivni celici . Raziskovalec je rastline, ki so se pojavile kot posledica fuzije celic, ki imajo enake "nagnjenosti", označil za konstantne (pozneje jih bomo imenovali homozigotne).
Za poenostavitev dela je Gregor Mendel dominantne znake v paru rastlin označil z velikimi črkami (A, B, C), recesivne pa z malimi črkami (a, b, c). Posledično je bilo pri opisovanju hibridov mogoče sestaviti preproste formule, ki jasno prikazujejo kombinacijo lastnosti in njihovo "manifestacijo". Mendelu je dobro delovalo, da je bil nekaj časa navdušen nad matematiko in jo poučeval v šoli. Nagnjenost k sistematizaciji in samozavestnemu ravnanju z digitalnimi in črkovnimi oznakami mu je pomagala narediti tisto, česar raziskovalci pred njim niso mogli: prepoznati in opisati vzorce dednosti. Ti vzorci so danes znani kot Mendelovi zakoni. Oglejmo si jih podrobneje.
genetike. Gregor Mendel: velika odkritja, a neopažena "class \u003d" img-responsive img-thumbnail "\u003e
Prvi in druge hibridne generacije v Mendelovih poskusih s kratkim in visokim grahom
1. Zakon o enotnosti hibridov prve generacije (alias zakon prevlade lastnosti) pravi, da bo ob križanju dveh stalnih (ali, kot bi rekli, homozigotnih) rastlin, celotna prva generacija hibridov popolnoma podobna enemu od staršev - prevladujoče lastnosti bodo prišle do izraza. Res je, obstajajo primeri nepopolne prevlade: kadar prevladujoča lastnost ne more popolnoma zatreti šibkejše, recesivne. Ne pozabite, prej smo opisali predpostavko številnih znanstvenikov iz XVIII-XIX stoletja, ki so trdili, da bi moral biti hibrid v skladu z logiko stvari vedno nekaj med starševskimi osebki? V nekaterih primerih je to mogoče, na primer pri nekaterih vrstah cvetov bodo pri križanju rastlin z rdečimi in belimi cvetovi v prvi generaciji hibridov cvetovi rožnati. To pomeni, da prevladujoča rdeča barva cvetnih listov ni mogla popolnoma zatreti recesivno bele. V zakonu o enotnosti lahko obstajajo še druge posebnosti, vendar je naša naloga, da bralcu damo najbolj splošne informacije o genetiki in njeni zgodovini.
2. Zakon cepitve lastnosti: če se križate med hibridi prve generacije, se bodo v drugi generaciji lastnosti obeh starševskih oblik pojavile v določenem razmerju.
3. Zakon neodvisnega dedovanja lastnosti: če se prekrižata dva posameznika, ki se med seboj razlikujeta po dveh parih lastnosti, se dejavniki in z njimi povezane lastnosti podedujejo in kombinirajo neodvisno drug od drugega. Tako je Mendel grah križal z gladko rumenimi zrni, grah pa z nagubanimi zelenimi zrni. V tem primeru sta bili prevladujoči značilnosti rumena barva in gladkost zrn. Prvo generacijo hibridov so v celoti predstavljale rastline s prevladujočimi lastnostmi - grah je imel rumena gladka zrna. Po samoprašenju hibridov so dobili nove rastline: devet je imelo rumena gladka zrna, tri rumena nagubana zrna, tri zeleno gladka zrna in ena rastlina zeleno nagubana zrna.
Seveda so bili Mendelovi zakoni naknadno izpopolnjeni v skladu z novimi znanstvenimi podatki. Na primer, postalo je znano, da če je več genov odgovornih za določeno lastnost rastline ali organizma, bodo oblike dedovanja bolj zapletene in zapletene. Kljub temu je bil Gregor Mendel pionir na področju dedne zakonodaje in v njegovo čast je bil nauk o dednosti pozneje imenovan Mendelizem.
Zakaj njegove raziskave v času njegovega življenja niso bile priznane? Znano je, da je leta 1865 Gregor Mendel imel predstavitev v Društvu naravoslovcev in objavil članek "Poskusi o hibridizaciji rastlin", ki v znanstveni skupnosti ni dosegel velikega uspeha. Najverjetneje odkritja brunskega mena niso dobila razvoja predvsem zato, ker je sam kmalu razočaran nad njihovimi rezultati. Mendel se je lotil križanja nekaterih rastlinskih vrst, ki so prvotno imele značilnosti v svojih načinih razmnoževanja. Tako vzorci, ki jih je ugotovil med delom z grahom, niso bili potrjeni - neprijeten rezultat skoraj ducat let trdega dela! Gregor Mendel je kmalu postal opat in njegove nove odgovornosti so ga prisilile, da je popolnoma opustil biološke raziskave. Njegovega dela so se spomnili šele na začetku 20. stoletja, ko je več znanstvenikov "odkrilo" Mendelove zakone in potrdilo njegov razvoj. Avguštinski biolog je sam umrl leta 1884, mnogo pred zmagoslavno vrnitvijo svojih idej v znanstveno skupnost ...
| <<< Назад
|
Naprej \u003e\u003e\u003e |