Noter om Gregor Mendels eksperiment

Læs denne artikel for at lære om Gregor Johann Mendel, hans wok, årsager til succes, hans eksperiment og resultater!

Gregor Johann Mendel (1822-1884) er kendt som fader til genetik, fordi han var den første til at demonstrere mekanismen for overførsel af tegn fra den ene generation til den anden. Han gav også generaliseringer, hvoraf nogle senere blev rejst til status for principper eller arvelove.

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

De udgør grundlaget for genetik. Mendel blev født i Silisian, en landsby i Heinzendorf (Østrig, nu en del af Tjekkiet) den 22. juli i 1822 til en bondefamilie. Han var en strålende elev og studerede filosofi i flere år. Efter skoling sluttede Mendel til et augustinsk kloster i St. Thomas i Brunn (derefter i Østrig, nu Brno i Tjekkoslovakiet) i 1843 i en alder af 21 år.

I en alder af 25 år (1847) blev han præst i klosteret. I 1851 blev Mendel sendt til University of Vienna for studier af botanik og fysik. Han vendte tilbage til Brunn som lærer i fysik og naturvidenskab. Mendel tjente som lærer i 14 år. Senere blev han lavet Abbot af klosteret. Gregor blev tilføjet til hans navn, da han kom til klosteret på Brunn. I 1856 observerede Mendel forekomsten af ​​to typer frø i ærter, der vokser i hans kloster.

Dermed blev han interesseret i dem. Mendel gennemførte hybridiseringsforsøg på Garden Pea i 7 år fra 1856-1863. Han bekræftede renheden af ​​sine eksperimentelle materialer gennem indavl. I starten tog han 34 par sorter af Ærplanter, derefter 22, men i sidste ende arbejdede med kun 7 par sorter.

Sidstnævnte adskilte sig i tegn som blomst farve, blomst position, højde, pod form, pod farve, frø form, frø farve osv. Alle de udvalgte sorter var rene linjer eller ægte avl, det vil sige de var rene og opdrættede sande eller gav afkom ligner forældrene. Mendel udførte forskellige former for krydsning og lod derefter afkom til selvopdræt.

Hans eksperimenter havde en stor prøveudtagningsstørrelse, ca. 10000 Ærplanter. Dette giver større troværdighed til hans data. Desuden var han den første til at anvende statistisk analyse og matematisk logik til løsning af problemer i biologi. Han formulerede generaliseringer, som blev udlæst på to møder i Brunns Naturhistoriske Samfund i 1865. Hans papir "Eksperimenter til planthybridisering" blev udgivet i "Brunn Naturvidenskabelige Samfundets Forløbet" i 1866. Mendel døde i 1884 uden at få nogen anerkendelse for hans arbejde.

Mendel's arbejde forblev ubemærket og uværdigt i nogle 34 år på grund af:

(i) Begrænset omsætning af "Brunn Naturvidenskabsforeningens Forfølgelse", hvori den blev offentliggjort,

(ii) Han kunne ikke overbevise sig om, at hans konklusioner var universelle, da Mendel ikke kunne reproducere resultaterne på Hawkweed (Hieracium), der blev foretaget på forslag af Naegeli. Det skyldtes manglende tilgængelighed af rene linjer,

(iii) Manglende aggressivitet i hans personlighed,

(iv) Den videnskabelige verden blev på det tidspunkt rocket på Darwins evolutionsteori (Origin of Species, 1859).

(v) Mendels koncept om stabile, ikke-blandende, diskrete enheder eller faktorer til forskellige træk fandt ikke accept fra de samtidige,

(vi) Mendels konklusioner om arvelighed var forud for hans tid. Han brugte statistiske metoder og matematisk logik, som ikke var kendt for andre biologer på det tidspunkt,

(vii) Der var intet fysisk bevis for eksistensen af ​​faktorer eller materialet de var lavet af.

Genopdagelse af Mendel's arbejde:

Mendel døde i 1884 længe før hans arbejde blev anerkendt. Det var i 1900, at tre arbejdere selvstændigt genopdagede de arvelighedsprincipper, der allerede var udarbejdet af Mendel. De var Hugo de Vries fra Holland, Carl Correns fra Tyskland og Erich von Tschermak-Seysenegg i Østrig.

Correns rejste status for to af Mendel's generaliseringer til niveauet for arvelighedslove - adskillelsesloven og loven om uafhængigt sortiment. De andre er variable principper. Hugo de Vries fandt også ud af Mendel-papiret og blev udgivet i 'Flora' i 1901. Bateson, Punnet og andre efterfølgende arbejdere fandt Mendel's arbejde til universel anvendelse, herunder dyr.

Årsager til Mendelens succes:

1. Mendel valgte kun rene avlsorter af Ær (Pisum sativum) til sine forsøg. Han tog to år (1857-1859) for at kontrollere, at hans eksperimentelle materialer er ren avl.

2. Mendel tog kun de træk for hans studier, der ikke viste sammenhæng, interaktion eller ufuldstændig dominans.

3. Karakterer valgt af Mendel havde særprægede kontrasterende træk som høje og dværg eller grønne og gule.

4. Mendel tog et eller to tegn ad gangen for sine yngleforsøg, mens hans forgængere ofte studerede alle træk samtidig.

5. Mendel studerede arv af en karakter i tre eller flere generationer.

6. Han udførte gensidige kors og rejste store afkom.

7. Mendel eksperimentelle plante Ær (Pisutn sativum) er ideel til kontrolleret avl. Den krydses op manuelt, mens den normalt undergår selvforædling.

8. Han sørgede for at undgå forurening fra udenlandske pollenkorn bragt af insekter.

9. Mendel holdt en komplet oversigt over hvert kors, efterfølgende selvopdræt og antallet af producerede frø.

10. Mendel eksperimenterede på en række planter for samme træk og opnåede hundredvis af afkom. En stor prøveudtagningsstørrelse gav troværdigheden til sine resultater.

11. Han formulerede teoretiske forklaringer til tolkningen af ​​hans resultater. Hans forklaringer blev yderligere testet af ham med hensyn til deres gyldighed.

12. Mendel brugte statistiske metoder og sandsynlighedslov for at analysere sine resultater.

13. Mendel var heldig ved at udvælge disse træk, hvis gener ikke interagereede. De var enten til stede på forskellige kromosomer eller viste fuldstændig rekombination. Han kombinerede ikke podform og plantehøjde i nogen af ​​hans dihybridkryds, hvis gener er tæt sammen på kromosom 4 og viser ikke hyppig rekombination.

14. Han forsøgte ikke at forklare alle de variationer, der blev fundet i hans resultater, men forlod dem som sådan, f.eks. Sammenkobling af blomster og frøfarve.

Mendel's eksperimenter:

Mendelens eksperimentelle materiale:

Mendel valgte Haveærter (= Spiselig Ær, Pisum sativum; 2n = 14) til sine eksperimenter.

Fordele ved valg af ærter:

(i) Pure varianter af ærter var til rådighed (ii) Ærplanter viste en række let detekterbare kontrasterende tegn, (iii) Blomsterkonstruktionen af ​​Ær er sådan, at det tillader kontrolleret avl. Selvom planten er selvbestøvet, men den kan krydres op manuelt, (iv) Ærblomst forbliver normalt lukket og undergår selvbestøvning. (v) Det er en årlig plante med kort levetid og giver resultater inden for 3 måneder, vi) Et stort antal frø produceres pr. plante, vii) Planten dyrkes let og kræver ikke efterpleje undtagen ved tidspunkt for bestøvning, (viii) F ₁ hybrider er frugtbare.

Mendel eksperimenter blev udført i tre faser (i) Udvælgelse af rene eller ægte avlforældre, (ii) Hybridisering og opnåelse af F ₁ generation af planter, (iii) Selvbestøvning af hybridplanter og hævning af efterfølgende generationer som F ₂, F ₃, F ₄ osv.

(a) Udvælgelse af forældre:

Mendel valgte 7 par rene eller ægte avlssorter af ærter som udgangsmateriale til hans forsøg. Ved selvbestøvning eller selvopdræt giver en ren sort tilkom til afkom, der har samme egenskaber, f.eks. Lang række med høje afkom, en rødblomstret sort med røde blomstrede afkom osv.

Alle tegnene i udvalgte sorter havde let adskilte alternative træk, fx højhed og dværg, voilet eller røde blomster og hvide blomster (tabel 5.1). Mendel forsikrede sig om sortens ægte opdrætskarakter ved selvbestøvning. Eventuelle afkom, der ikke er egnede til formens karakter, blev elimineret. Sande avlplanter blev derefter brugt til næste trin. De dannede forældren (P) generationen.

Tabel 5.1 Tegn af Garden Pea hentet af Mendel

(b) Hybridisering for F ₁ Generation:

Mendel udførte gensidige kryds mellem planter med alternative former for karakter, høj og dværg, rødblomstret og hvidblomstret. I gensidige (R) kryds blev pollen af ​​en form støvet over stigmaet i den anden form og omvendt, f.eks. Pollen fra blomster af høje planter til emasculerede blomster af dværgplanter og pollen fra blomster af dværgplanter til emasculerede blomster af høje planter .

De håndbestøvede blomster blev dækket af papirsække (bagning) for at undgå forurening fra fremmed pollen. Krydset, hvor kun to alternative former for en enkelt karakter tages i betragtning, hedder monohybridkors. Mendel udførte også kryds med to tegn. De kaldes dihybridkryds. Trihybrid- og polyhybridkryds blev også udført.

Korsets eller korsens frø blev samlet og sådd næste år. Den hybride afkom inklusive frøene udgør den næste generation betegnet første filial eller F ₁ generation.

(c) Selvopdræt for F ₂ og F ₃ Generationer:

Planterne i F ₁ generation fik lov til at udføre selvbestøvning (sibcrossing eller selfing). For at undgå forurening fra udenlandske pollen blev blomsterne dækket af papirposer fra begyndelsen. Mendel samlede frøene og rejste en ny generation af planter. Frøene og planterne der vokser fra dem udgør den anden filial eller F ₂ generation. Yderligere selvbestøvning producerede F ₃ eller tredje filialgenerering. Mendel holdt rekord for hver generation og observerede som følger:

Resultater af forsøgene:

1. F ₁ planter af gensidige kryds var ens.

2. F1 planter var ikke mellemliggende mellem de to alternative karaktertræk af en karakter. De lignede snarere en forælder i at have et enkelt alternativt træk af karakteren. Således var der i et kryds mellem høje og dværgplanter hybriderne lange (figur 5.2). På samme måde i et kryds mellem gule og grønne frøede forældre var F, frøene alle gule farvede (tabel 5.2).

3. I F ₂ generation er begge karaktertræk for karakteren udtrykt.

4. Et træk af karakteren, som ikke forekom i F ₁ generation, skal ligge skjult eller uudtrykt i den.

5. Organismen skal have to faktorer eller determinanter for hver karakter (princip for parrede faktorer). De to faktorer er ens i de organismer, der opdrætter sande. De er forskellige i organismer opnået fra et kryds.

6. Ud af de to faktorer eller alleler, der repræsenterer de alternative karaktertræk af et tegn, er man dominerende og udtrykker sig i hybrid- eller F _1- generationen. Den anden faktor eller allel er recessiv og viser ikke dens virkning (princippet om dominans).

Tabel 5.2. Mendelens monohybridkors i Pisum sativum:

7. Der er ingen blanding af de to faktorer i hybrid.

8. På tidspunktet for dannelsen af ​​gamet separerer eller adskiller de to faktorer sig og passerer ind i forskellige gameter. En gamete kommer til at have en faktor af et par. Mendel forudsagde således forekomsten af ​​meioser længe før det blev opdaget. Gameterne smelter tilfældigt under befrugtning, så faktorerne kommer sammen i ny generation og udtrykker sig frit.

9. Karakterens to træk fremgår af F ₂ generation i forholdet mellem tre dominerende til en recessiv, 3: 1. Den kaldes også monohybrid-forholdet (tabel 5.2). For eksempel opnåede Mendel i højdekarakter (cross tall x dwarf) 787 høje og 277 dværgplanter (forhold 2, 84: 1). Et lignende resultat for blomsterfarve var 705 rød til 224 hvid (forhold 3, 15: 1).

10. I F ₃ generations recessive (fx dværg eller hvide blomstrede) planter producerer lignende typer. Ud af resterende eller dominerende forældre (F ₂ planter) er en tredjedel race ægte, mens to tredjedrag opfører sig som planter af F ₁ generation (figur 5.2). Dette er kun muligt, når de to faktorer i et tegn er adskilt under gametedannelse (princippet om adskillelse) og tilfældigt samles i afkomene i henhold til lov eller sandsynlighedsprincip.

11. I et dihybridkors (i betragtning af to træk sammen) dannes fire typer planter i F2-generationen, to forældre og to rekombinante. Forholdet er 9 (begge dominerende): 3 (en dominerende anden recessiv): 3 (en recessiv anden dominant): 1 (begge recessiv). Det er kendt som di-hybrid-forhold.

12. Dannelsen af ​​fire typer individer i F _2- generationen af ​​et di-hybrid kryds viser, at de to karakterers faktorer eller alleler sorterer uafhængigt (princippet om uafhængigt sortiment).

13. Mendel brugte sandsynlighedsloven og statistiske metoder til at analysere sine resultater. Sammenlægning og sammenligning af resultaterne gjorde ham i stand til at nå frem til bestemte konklusioner kaldet Mendelas postulater.

14. Formulation af postulater af Mendel involverede processen med at udvikle en arbejdshypothese og dens testning gennem eksperimentering.

15. Mendel's postulater blev tildelt Correns status som lov.