Растением с которым мендель проводил опыты. Эксперименты менделя. Грегор Мендель, горох и теория вероятностей

Важный шаг в познании закономерностей наследственности сделал выдающийся чешский исследователь Грегор Мендель. Он выявил важнейшие законы наследственности и показал, что признаки организмов определяются дискретными (отдельными) наследственными факторами.

Мендель заинтересовался процессом гибридизации растений и, в частности, разными типами гибридных потомков и их статистическими соотношениями. Эти проблемы и явились предметом научных исследований Менделя, которые он начал летом 1856 года.

Успехи, достигнутые Менделем, частично обусловлены удачным выбором объекта для экспериментов - гороха огородного (Pisum sativum). Мендель удостоверился, что по сравнению с другими этот вид обладает следующими преимуществами:

1) имеется много сортов, четко различающихся по ряду признаков;

2) растения легко выращивать;

3) репродуктивные органы полностью прикрыты лепестками, так что растение обычно самоопыляется; поэтому его сорта размножаются в чистоте, то есть их признаки из поколения в поколение остаются неизменными;

4) возможно искусственное скрещивание сортов, и оно дает вполне плодовитые гибриды.

Для своих первых экспериментов Мендель выбирал растения двух сортов, четко различавшихся по какому-либо признаку, например по окраске цветков: цветки могут быть пурпурные или белые.

Его метод состоял в следующем: он удалял у ряда растений одного сорта пыльники до того, как могло произойти самоопыление (эти растения Мендель называл «женскими»); пользуясь кисточкой, он наносил на рыльца этих «женских» цветков пыльцу из пыльников растения другого сорта; затем он надевал на искусственно опыленные цветки маленькие колпачки, чтобы на их рыльца не могла попасть пыльца с других растений. Из семян, собранных от полученных гибридов, вырастали растения с пурпурными цветками. Этот признак – «пурпурные цветки», - наблюдаемый у растений первого гибридного поколения, Мендель назвал доминантным .

На цветки растений первого поколения Мендель надел колпачки (чтобы не допустить перекрестного опыления) и дал им возможность самоопылиться. Семена, собранные c этих растений, были пересчитаны и высажены следующей весной для получения второго гибридного поколения. Во втором гибридном поколении у одних растений образовались пурпурные цветки, а у других – белые. Иными словами, признак «белые цветки», отсутствовавший в первом поколении, вновь появился во втором поколении. Мендель рассудил, что этот признак присутствовал в первом поколении в скрытом виде, но не смог проявиться; поэтому он назвал его рецессивным .

На основании подобных исследований был сформулирован первый закон Менделя.Закон единообразия гибридов первого поколения – при скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных проявлений признака, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей. Этот закон также известен как «закон доминирования признаков».

Установив возможность предсказывать результаты скрещиваний по одной паре альтернативных признаков, Мендель перешел к изучению наследования двух пар таких признаков.

В одном из своих экспериментов Мендель использовал растения гороха, различающиеся по форме и окраске семян. Применяя метод, описанный выше, он скрещивал между собой чистосортные (гомозиготные) растения с гладкими желтыми семенами и чистосортные растения с морщинистыми зелеными семенами. У всех растений первого поколения гибридов семена были гладкие и желтые. По результатам проведенных ранее моногибридных скрещиваний Мендель уже знал, что эти признаки доминантны; теперь, однако, его инте­ресовали характер и соотношение семян разных типов во втором поколении, полученном от растений первого поколения путем самоопыления. Всего он собрал от растений второго поколения 556 семян, среди которых было гладких желтых 315, морщинистых желтых 101, гладких зеленых 108, морщинистых зеленых 32. Соотношение разных фенотипов составляло примерно 9: 3: 3: 1. На основании этих результатов Мендель сделал два вывода:

1. Во втором поколении появилось два новых сочетания признаков: морщинистые и желтые; гладкие и зеленые.

2. Для каждой пары аллеломорфных признаков (фенотипов, определяемых различными аллелями) получилось отношение 3: 1, характерное для моногибридного.

Эти результаты позволили сформулировать второй закон Менделя.Закон расщепления – при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой, во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Третий закон Менделя,Закон независимого наследования – при скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании).

Когда скрещивались гомозиготные растения, отличающиеся по нескольким признакам, таким как белые и пурпурные цветы и желтые или зелёные горошины, наследование каждого из признаков следовало первым двум законам, и в потомстве они комбинировались таким образом, как будто их наследование происходило независимо друг от друга. Первое поколение после скрещивания обладало доминантным фенотипом по всем признакам. Во втором поколении наблюдалось расщепление фенотипов по формуле 9:3:3:1, то есть 9:16 были с пурпурными цветами и желтыми горошинами, 3:16 с белыми цветами и желтыми горошинами, 3:16 с пурпурными цветами и зелёными горошинами, 1:16 с белыми цветами и зелёными горошинами.

Исследования В. Иогансена

Рассмотрим закономерности наследования признаков в популяциях разных типов. Эти закономерности различны для самооплодотворяющихся и раздельнополых организмов. Самооплодотворение особенно часто наблюдается у растений. У самоопыляющихся растений, например гороха, пшеницы, ячменя, овса, популяции состоят из так называемых гомозиготных линий. Чем объясняется их гомозиготность? Дело в том, что при самоопылении увеличивается доля гомозигот в популяции, а доля гетерозигот сокращается.

Чистая линия – это потомки одной особи. Она представляет собой совокупность самоопыляющихся растений.

Начало изучения генетики популяций было положено в 1903 г. датским ученым В. Иогансеном. Он исследовал популяцию самоопыляемого растения фасоли, легко дающей чистую линию – группу потомков отдельной особи, генотипы которых идентичны.

Иогансен взял семена одного сорта фасоли и определил изменчивость одного признака – массы семени. Оказалось, что она варьирует от 150 мг до 750 мг. Ученый высеял отдельно две группы семян: Массой от 250 до 350 мг и массой от 550 до 650 мг. Средняя масса семени вновь выросших растений составила в легкой группе 443,4 мг, в тяжелой – 518 мг. Иогансен сделал вывод, что исходный сорт фасоли состоит из генетически различных растений.

В течение 6-7 поколений ученый вел отбор семян тяжелых и легких с каждого растения, то есть проводил отбор в чистых линиях. В результате он пришел к выводу, что отбор в чистых линиях не дал сдвига ни в сторону легких, ни в сторону тяжелых семян. Значит, в чистых линиях отбор не эффективен. А изменчивость массы семян внутри чистой линии является модификационной, ненаследственной и возникает под воздействием условий среды.

С момента, когда человек начал сознавать самого себя, у него появился вопрос «Почему дети похожи на своих родителей, хотя никогда полностью не копируют их?» В античные времена возникла теория пангенеза, одним из сторонников которой был Аристотель. Согласно ей, семя образуется во всех членах тела, после чего током крови передается в половые органы. Сходство между родителями и потомками объяснялось тем, что семя отражает особенности тех частей тела, в которых оно образовалось. Эта теория господствовала в науке вплоть до XIX века. Ее приверженцем был создатель первой эволюционной теории Жан Батист де Ламарк. Он считал пангенез основным механизмом эволюции, объясняющим наследование потомками всех признаков, приобретенных родителями в течение их жизни.

В середине XIX века немецкий зоолог Август Вейсман сформулировал теорию зародышевой плазмы. По мнению Вейсамана в организме существует два типа плазмы: зародышевая (половые клетки и клетки, из которых они образуются) и соматическая (все остальные клетки). Зародышевая плазма остается неизменной и передается из поколения в поколение, тогда как соматическая плазма создается зародышевой и служит для ее защиты, а также способствует размножению.

Однако ни одна из этих теорий не давала ответа на вопрос о механизмах и закономерностях наследования признаков. Основные законы наследования были открыты монахом августинского монастыря города Брюнне (современный Брно) Грегором Иоганном Менделем. С 1856 по 1866 гг. он проводил опыты с огородным горохом (Pisum sativum ), пытаясь узнать, как передаются по наследству его признаки. Опыты Менделя до сих пор являются образцом постановки научного исследования.

Надо сказать, что задолго до Менделя многие ученые пытались понять смысл и механизм наследования признаков у живых организмов. Для этого они скрещивали как растения, так и животных, после чего оценивали сходство родителей и потомков. Однако из полученных результатов нельзя было вывести никаких закономерностей. Дело в том, что одни признаки были общими у потомков с одним из родителей, вторые – с другим, третьи оказывались общими с обоими, четвертые проявлялись только у родителей, а пятые – только у потомков.

Мендель впервые осознал, что все внимание необходимо сконцентрировать на каком то одном признаке, по которому организмы родителей четко различаются между собой. Именно поэтому он выбрал в качестве объекта исследований огородный горох, поскольку существовало огромное количество его сортов. От семеноводов Европы Мендель получил семена различных сортов. После чего из всего многообразия он отобрал сорта, четко различающиеся по одному признаку.

Однако прежде чем скрещивать растения между собой, Мендель в течение двух лет разводил каждый сорт по отдельности, чтобы убедиться в том, что выбранный им признак постоянно наследуется из поколения в поколение. В сущности, Мендель вывел чистые линии сортов гороха, с которыми ему предстояло работать.

Еще одной из важных особенностей опытов Менделя был строгий количественный подход. В каждом новом опыте он подсчитывал число потомков разного типа, пытаясь понять, с одинаковой ли частотой воспроизводятся носители того или иного признака из каждой пары.

Наконец, Мендель очень грамотно поставил эксперимент по скрещиванию. Известно, что горох является самоопыляемым растением. Для того чтобы провести перекрестное опыление, Мендель раскрывал бутоны и удалял тычинки с не созревшей пыльцой. После этого он опылял эти цветки пыльцой другого растения.

Оказалось, что у всех потомков горошины в стручках были желтыми, вне зависимости от того, материнское или отцовское растение было с такими же желтыми горошинами. Противоположный признак – зеленая окраска горошин, у потомков первого поколения не проявлялся. Т. о., все гибриды первого поколения оказываются единообразными.

Мендель установил, что таким образом ведут себя все 7 пар выбранных им признаков – в первом поколении потомков проявляется только один из двух альтернативных. Такие признаки Мендель назвал доминантными, а противоположные им – рецессивными.

Выращивая растения из полученных гибридных семян, Мендель допускал их самоопыление. Оказалось, что во втором поколении потомков встречались растения как с желтыми, так и с зелеными семенами. Более того, горошины разной окраски нередко встречались в одном «стручке». Мендель подсчитал, что на 6022 желтых горошины приходится 2001 зеленая, что составляет 3: 1 (точнее 3,0095: 1).

Близкие соотношения были получены в опытах с другими признаками. Во втором поколении три четверти растений обладали доминантным признаком и только одна четверть – рецессивным. Таким образом, рецессивный признак вновь проявился через поколение.

Таблица 1. Результаты опытов Г. Менделя по скрещиванию сортов гороха, различающихся по одному признаку

После этого, Мендель проращивал семена гибридных растений второго поколения и давал им возможность самоопыляться. Это позволило ему определить, сохраняются ли признаки потомков второго поколения в дальнейшем или нет. Оказалось, что растения с зелеными семенами разводилась в чистоте, т. е. всегда давали растения с такими же зелеными семенами. А вот растения с желтыми семенами оказались неоднородными. Примерно треть растений с желтыми семенами всегда разводилась в чистоте, т. е. во всех последующих поколениях их потомки имели только желтые семена. В потомстве оставшихся 2/3 растений с желтыми семенами появлялись как желтые, так и зелены горошины, соотношение которых было примерно 3: 1.

Сходные результаты Мендель получил и для других пар признаков. Во всех случаях носители рецессивных признаков из числа гибридов второго поколения разводились в чистоте. Носители доминантных признаков были двух типов: треть из них всегда разводилась в чистоте, тогда как в потомстве оставшихся 2/3 доминантный и рецессивный признаки встречались в соотношении 3: 1.

Объясняя результаты своих опытов, Мендель сделал следующее предположение. Альтернативные признаки определяются некими факторами, которые передаются от родителей к потомкам с гаметами. Каждый фактор существует в двух альтернативных формах, которые и обеспечивают одно из возможных проявлений признака. Тот факт, что в потомстве гибридов первого и последующих поколений встречаются носители обоих родительских признаков, позволил Менделю сделать очень важный вывод: «Два фактора, определяющие альтернативные проявления признака, никоим образом не сливаются друг с другом, а остаются раздельными на протяжении всей жизни особи и при формировании гамет расходятся в разные гаметы». Впоследствии это утверждение получило название закона расщепления Менделя.

Мендель не только блестяще провел свои опыты, но и проверил свои предположения. Для этого он скрещивал гибридные растения первого поколения с рецессивным родительским растением. В результате такого скрещивания растения с доминантным и рецессивным признаком оказались в приблизительно равном соотношении (т. е. 1: 1). Это доказывало справедливость сделанных выводов. Примененный Менделем метод проверки результатов скрещивания широко используется в настоящее время и называется анализирующее скрещивание.

Весной 1865 г. Мендель доложил результаты своих опытов на заседании Брюннского общества естествоиспытателей. Как ни странно, ему не было задано ни одного вопроса, да и сам доклад не вызвал особого интереса. Через год в журнале «Известия общества естественной истории Брюнна» вышла его статья. Однако как и доклад она не вызвала интереса у ученых. Так случилось, что выдающееся открытие было забыто до начала XX века. В 1900 г. независимо друг от друга трое ученых: голландец Гуго де Фриз, немец Карл Корренс и австриец Эрих Чермак проведя собственные опыты, получили те же результаты, что и Мендель. К чести сказать, все трое безоговорочно признали приоритет Менделя в данном открытии.

Закономерности наследования признаков

Кто был первооткрывателем закономерностей наследования признаков?

На каких растениях проводил опыты Г. Мендель?

Благодаря каким приемам Г. Менделю удалось вскрыть законы наследования признаков?

Честь открытия количественных закономерностей наследования признаков при. надлежит чешскому ботанику-любителю Грегору Менделю.

Г. Мендель проводил свои опыты на горохе, так как это растение легко поддается разведению и имеет короткий период развития. Он наблюдал за наследованием только одного или нескольких признаков, по которым проводил свои исследования, что значительно упрощало задачу.

Ученый работал с растениями, относящимися к чистой линии, в ряду поколений которых при самоопылении не наблюдалось расщепления по данному признаку.

Г. Мендель изучал Наследование альтернативных т. е. взаимоисключающих, признаков.

Он использовал в своих исследованиях точные математические методы.

Что такое гибридизация?

Какое скрещивание называют моногибридным? дигибридным?

Скрещивание двух организмов называют гибридизацией.

Моногибридным называют скрещивание двух организмов, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных

(взаимоисключающих) признаков. Дигибридным называется скрещивание, при котором рассматривается наследование и производится точный количественный учет потомства по двум парам альтернативных признаков, а точнее, по взаимоисключающим вариантам этих признаков.

Сформулируйте первый закон Менделя.

Первый закон Менделя - закон единообразия первого поколения (закон доминирования)

При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (т. е. двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных (взаимоисключающих) признаков, все первое поколение гибридов Г окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей.

Этот признак получил название доминантного.

Что такое неполное доминирование? Приведите примеры.

В гетерозиготном организме доминантный ген не всегда подавляет проявление регрессивного гена. В ряде случаев гибрид первого поколения F 1 не воспроизводит полностью ни одного из вариантов родительских признаков, и выраженность признака носит промежуточный характер. Так, при скрещивании ночной красавицы с красной окраской цветов с растениями, имеющими белые цветки, все потомки F1 обладают розовой окраской венчика.

Сформулируйте второй закон Менделя.

Второй закон Менделя - закон расщепления

При скрещивании двух потомков первого поколения F 1между собой (двух гетерозиготных организмов) во втором поколении F2 будет наблюдаться расщепление по фенотипу 3: 1, по генотипу 1:2:1.

То есть по фенотипу три четверти потомства будет нести доминантный признак, а одна четверть потомства окажется рецессивной. По генотипу 25% потомства будет гомозиготным по доминантному гену, 50% гетерозиготным, а 25"/о гомозиготным по рецессивному гену.

Гомозиготный организм – организм, у которого в одних и тех же локусах гомологичных хромосом лежат одинаковые последовательности нуклеотидов аллельные гены. В формальной генетике можно считать организм гомозиготным, если оба аллеля обеспечивают одинаковое проявление признака (например, желтый и желтый). Гетерозиготный организм - организм, у которого в одних и тех же локусах гомологичных хромосом лежат разные по последовательности нуклеотидов аллельные гены, т. е. гены, определяющие различные проявления признака (например, желтый и зеленый).

Что такое «чистота гамет»?

На каком явлении основан закон чистоты гамет?

Наследственные факторы при образовании гибридов не смешиваются, я сохраняются в неизменном виде. Половые клетки содержат только один наследственный фактор из аллельной пары.

Закон чистоты гамет

Гаметы генетически чисты, так как в них находится только один ген из каждой аллельной пары.

Обоснуйте основные положения третьего закона Менделя.

Третий закон Менделя - закон независимого комбинирования признаков

При скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся друг от друга по двум или более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.

Закон независимого комбинирования справедлив для аллельных нар, расположенных и разных гомологичных хромосомах. При дигибридном скрещивании во втором поколении гибридов будет наблюдаться расщепление по фенотипу в соотношении 9: 3: З: 1, т. е. 9/16 потомства будет нести оба доминантных признака, 3/16 потомства - один доминантный, а второй рецессивный, 3/16 потомства будет рецессивным по первому и доминантным по второму признакам и 1/16 должна оказаться рецессивной по обоим признакам. Расщепление же по каждому признаку отдельно составит 8: 1, как при моногибридном скрещивании.

Что такое сцепление генов?

Явление совместного наследования генов, локализованных в одной хромосоме, называется сцепленным наследованием, а локализация генов в одной хромосоме сцеплением генов.

Сцепленное наследование генов, локализованных в одной хромосоме, называют законом Моргана.

Явление, при котором гены, расположенные в одной хромосоме, всегда наследуются совместно, называют полным сцеплением. Это возможно, если гены расположены s одной хромосоме непосредственно друг за другом и кроссинговер между ними практически невероятен. Если гены расположены в хромосоме на некотором расстоянии друг от друга, то вероятность кроссинговера между ними повышается. В результате кроссинговера сцепление может нарушаться, и возникают гаметы с перекомбинированными генами. Такое сцепление генов называется неполным.

Что собой представляет группа сцепления? Какие хромосомы включают в одну группу сцепления?

Все гены входящие в одну хромосому, передаются по наследству совместно и составляют группу сцепления.

Поскольку гомологичные хромосомы несут аллельные гены, отвечающие за развитие одних и тех же признаков, в группу сцепления включают обе гомологичные хромосомы. Таким образом, количество групп сцепления соответствует числу хромосом в гаплоидном наборе. Например, у человека 2п = 4б хромосом 23 группы сцепления, у дрозофилы 2п =8 хромосом - 4 группы сцепления.

Какие процессы могут нарушать сцепление генов?

Причиной нарушения сцепления генов служит кроссинговер - перекрест хромосом в профазе 1 мейотического деления.

Чем дальше друг от друга гены расположены в хромосоме, тем выше вероятность перекреста между ними и тем больше процент гамет с перекомбинированными генами, а следовательно, и больше особей в потомстве, отличных от родителей. За единицу расстояния между генами в одной хромосоме принят 1% кроссинговера, названный одной морганидой.

Какие хромосомы называют половыми?

Какой пол называют гомогаметным и какой - гетерогаметным? Приведите примеры.

Хромосомы, которыми мужской и женской пол отличаются друг от друга, называют половыми. или гетерохромосомами. Половые ХРОМОСОМЫ у женщин Одинаковые, их называют Х-хромосомами. У мужчин имеется одна Х- и одна У-хромосома.

Определение пола будущего организма происходит в момент оплодотворения и определяется сочетанием половых хромосом в зиготе. У человека гомогаметным является женский пол, т. е. все яйцеклетки несут Х-хромосому. Мужской пол гетерогаметен, т. е. существуют сперматозоиды двух типов - несущие Х-хромосомy и несущие У-хромосому.

Что такое сцепление генов с попом?

Приведите примеры наследовании гена, сцепленного с полом.

Гены, расположенные в половых хромосомах, называют сцепленными с полом.

В половых хромосомах имеются гены, определяющие половую принадлежность организма, а также наследственные факторы.

Почему проявляются в виде признака рецессивные гены, локализованные в Х-хромосоме человека?

В отличие от генов, локализованных в аутосомах при сцеплении с полом, может проявиться и рецессивный ген, имеющийся в генотипе в единственном числе. Это происходит в тех случаях, когда рецессивный ген, сцепленный с Х-хромосомой, попадает в гетерогаметный организм.

Приведите примеры доминантных и рецессивных признаков у человека.

Доминантными признаками у человека являются карий цвет глаз, темный цвет волос, курчавые волосы; а рецессивными светлые прямые волосы, голубые или серые глаза.

Какие из исследованных Г. Менделем признаков гороха наследуются как доминантные?

Доминантными признаками являются:

1) форма семян гороха - гладкая;

2) окраска семян - желтая;

3) положение цветков - пазушные цветки;

4) окраска цветков - красная;

5) длина стебля - длинные стебли;

6) форма стручки - простые бобы;

7) окраска стручка - зеленая.

Приведите примеры влияния генов на проявление других, аллельных генов.

Как взаимодействуют между собой различные варианты генов, входящие в серию множественных аллелей?

Различают несколько форм взаимодействия аллельных генов. Во-первых, полное доминирование - явление, которое Заключается В том, что ОДИН аллельный ген полностью подавляет другой и проявляется в виде признака. Например, у гороха ген, обусловливающий желтую окраску семян (А), подавляет ген, определяющий зеленую окраску семян (а). Поэтому у гетерозигот (Аа) семеня окрашены в желтый цвет.

Во-вторых, неполное доминирование, выражающееся в том, что ни один из аллельных генов полностью не подавляет другой аллель. У ночной красавицы ген А отвечает за развитие красной окраски венчика цветка (АА), ген а - белой окраски (аа). Гетерозиготные растения (Аа) обладают розовыми цветками.

Третья форма взаимодействия аллельных генов - кодоминирование - совместное проявление обоих аллелей, которые не оказывают влияние друг па друга. Например, при определении групп крови у человека (система АВО) ген I^ обусловливает развитие II (А) группы, а ген Iв образует антиген (агглютиноген) В. расположенный на эритроцитах у лиц с III (В) группой крови.

Наконец, сверхдоминирование - явление, лежащее в основе гетерозиса (эффекта гибридной силы). Гетерозиготы, генотип которых содержит два разных аллеля (Аа), проявляют повышенную жизнеспособность и плодовитость, несравнимую с гомозиготными организмами (АА и аа).

Охарактеризуйте формы взаимодействия неаллельных генов.

(Теги: генов, закон, называют, хромосоме, друга, сцепления, хромосом, человека, скрещивании, признака, организм, хромосомы, Приведите, например, примеры, между, сцепление, подавляет, Какие, цветков, семян, окраска, отличающихся, форма, поколения, наследуются, разных, окраски, расщепление, группы, генами, гомологичных, первого, кроссинговера, аллельные, взаимоисключающих, Наследование, полом, второй, расположены, локализованных, рецессивный, группу, полностью, гомозиготным, половых, взаимодействия, называется, нести, хромосомах, другой, парам, организма, нуклеотидов, аллелей, расположенные, аллеля, следовательно, несут, определяющие, включают, перекомбинированными, доминантных, признаками, обладают, обусловливает, больше, горошка, являются, происходит, красавицы, групп, Доминантными, Половые, несущие, синтез, окажется, неполное, волосы, генотипе, мужской, генотипу, Какой, гомогаметным, локусах, независимого, доминантные, гомологичные, дигибридным, всегда, наблюдаться, окраску, факторы, сцеплением, Менделю, половыми, крови, случаях, душистого, рассматривается)

Кратко описывающую основные этапы «разоблачения» опытов Грегора Иоганна Менделя. Имя этого ученого присутствует во всех школьных учебниках биологии, так же как и иллюстрации его опытов по разведению гороха. Мендель по праву считается первооткрывателем законов наследственности, которые стали первым шагом на пути к современной генетике.

Схема наследования признаков, выведенная Менделем

Масштабный эксперимент, проведенный интересовавшимся естественными науками монахом-августинцем, длился с 1856 по 1863 год. За эти несколько лет Мендель отобрал 22 сорта гороха, которые четко отличались между собой по определенным признакам. После этого исследователь приступил к опытам по так называемому моногибридному скрещиванию: Мендель скрещивал сорта, которые отличались друг от друга только цветом семян (одни были желтые, другие — зеленые).

Выяснилось, что

при первом скрещивании семена зеленого цвета «исчезают» — это правило получило название «закон единообразия гибридов первого поколения». Зато во втором поколении зеленые семена появляются снова, причем в соотношении 3:1.

(Мендель получил 6022 желтых семени и 2001 зеленое.) Исследователь назвал «победивший» признак доминантным, а «проигравший» — рецессивным, а выявленная закономерность стала известна как «закон расщепления».

Это правило означает, что 75% гибридов второго поколения будут обладать внешними доминантными признаками, а 25% — рецессивными. Что касается генотипа, то здесь соотношение будет следующим: 25% растений будут наследовать доминантный признак и от отца, и от матери, гены 50% будут нести в себе оба признака (проявится при этом доминантный — желтые горошины), а оставшиеся 25% окажутся полностью рецессивными.

Третий закон Менделя — закон независимого комбинирования — был выведен исследователем в ходе скрещивания растений, которые отличались друг от друга несколькими признаками. В случае с горохом это был цвет горошин (желтый и зеленый) и их поверхность (гладкая или морщинистая). Доминантными признаками были желтый цвет и гладкая поверхность, рецессивными — зеленая окраска и морщинистая поверхность. Грегор Мендель выяснил, что между собой эти признаки будут комбинироваться независимо друг от друга. При этом легко подсчитать, что по фенотипу — внешним признакам — потомство будет делиться на четыре группы: 9 желтых гладких, 3 желтых морщинистых, 3 зеленых гладких и 1 зеленая морщинистая горошина.

Если учитывать результаты расщепления по каждой паре признаков в отдельности, то получится, что отношение числа желтых семян к числу зеленых и отношение гладких семян к морщинистым для каждой пары равно 3:1.

В 1866 году результаты работы Грегора Менделя были опубликованы в очередном томе «Трудов Общества естествоиспытателей» под названием «Опыты над растительными гибридами», но у современников его работа интереса не вызвала. В 1936 году генетик-теоретик и статистик из Кембриджского университета Рональд Фишер заявил, что полученные Менделем результаты «слишком хороши, чтобы быть правдой». Однако обвинять исследователя в подтасовке фактов начал не он — судя по всему, первым это сделал Уолтер Уэлдон, биолог из Оксфордского университета. В октябре 1900 года, спустя несколько месяцев после возобновления интереса к работам Менделя, ученый написал в личном послании своему коллеге, математику Карлу Пирсону, что он наткнулся на исследование «некоего Менделя», который занимался скрещиванием гороха. На протяжении последующего года Уэлдон исследовал работу монаха и все более убеждался в том, что полученные Менделем пропорции не были бы такими «чистыми» при использовании реально существующих в природе — а не искусственно выведенных — сортов гороха.

Кроме того, биолога смутило и то, что Мендель оперировал бинарными категориями: желтый — зеленый, гладкий — морщинистый. По мнению Уэлдона, такое четкое разделение признаков весьма далеко от реальности: так, к какой категории исследователь относил семена желто-зеленого, неопределенного цвета?

Скорее всего, классифицировались они так, чтобы вписаться в предложенную модель, утверждал биолог, которому приводимые Менделем цифры — 5474 горошины с доминантным признаком из 7324 выращенных семян (то есть 74,7%, тогда как теоретически их должно было оказаться 75%) — показались слишком «хорошими». «Он либо лжец, либо волшебник», — так писал Уэлдон в письме Пирсону в 1901 году.

Иллюстрация из статьи Уэлдона 1902 года. Изображения наглядно демонстрируют, что не все семена можно классифицировать как «желтые», «зеленые», «гладкие» или «морщинистые»

Впрочем, некоторые из тех, кто нашел результаты Менделя неправдоподобно хорошими, все же решили выступить в его защиту — одним из таких ученых стал и Рональд Фишер. Он заявил, что теоретическая модель наследования признаков должна была родиться непосредственно после начала экспериментов — а разработать ее мог только действительно выдающийся ум. Тщательно подготовленной иллюстрацией теории опыты, по мнению Фишера, стали позже, причем «подтасовывать» результаты разведения гороха мог не сам ученый, а ухаживавшие за растениями садовники, которые были знакомы с теоретическими выкладками исследователя.

К середине ХХ века дебаты вокруг вопроса о соблюдении Менделем научной этики несколько утихли — связано это было с тем, что генетика в то время находилась под сильным влиянием политических факторов, в частности, засилья «лысенковщины» в Советском Союзе.

В этих условиях западные ученые предпочитали не высказывать вслух сомнений в достоверности опытов Менделя, и тема была забыта, однако, по всей видимости, лишь на время.

Авторы статьи в Science еще раз утверждают, что приводимые им цифры слишком хороши, чтобы быть правдой, классификация признаков лишь по двум категориям не оправданна, а также соглашаются с тем, что монах мог считать желтые горошины как зеленые, если это лучше вписывалось в теорию. Тем не менее заслуги ученого это не умаляет: сформулированные им законы действительно работают, а их открытие стало первой ступенью развития современной генетики.

Вопрос 1. Дайте определения понятий «на-следственность» и «изменчивость».

Наследственность — это способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующему поколению. Она обеспечивает материальную и функциональную преемственность поколений, является причиной того, что новое поколение похоже на предыдущее. В основе наследова-ния признаков лежит передача потомству ге-нетического материала.

Изменчивость — это способность живых организмов существовать в различных фор-мах, т. е. приобретать в процессе индивидуаль-ного развития признаки, отличные от качеств других особей того же вида, в том числе и сво-их родителей. Изменчивость может опреде-ляться особенностями генов особи, их сочета-нием и т. п., а может — взаимодействием осо-би и окружающей среды. В последнем случае даже генетически одинаковые организмы спо-собны приобретать в процессе онтогенеза раз-ные признаки и свойства.

Вопрос 2. Кто впервые открыл закономерности наследования признаков?

Первым человеком, который открыл зако-номерности наследования признаков, был авст-рийский ученый Грегор Мендель (1822-1884). Будучи монахом монастыря в Брюнне (Брно, современная Чехия), он в течение восьми лет (1856-1863) скрещивал разные сорта гороха. В 1865 г. Г. Мендель на заседании Общества ес-тествоиспытателей г. Брюнна доложил о ре-зультатах своих экспериментов. Работа была оценена по достоинству лишь после 1900 г., когда три ботаника (Гуго де Фриз в Голландии, Карл Корренс в Германии и Эрих Чермак в Ав-стрии) независимо друг от друга заново откры-ли закономерности наследования.

Вопрос 3. На каких растениях проводил опыты Г. Мендель?

Мендель проводил опыты на разных сортах посевного гороха. Для своих экспериментов он использовал 22 сорта гороха, отличающихся по семи признакам. Всего за время исследова-ний он изучил более десяти тысяч растений.

Вопрос 4. Благодаря каким особенностям орга-низации работы Г Менделю удалось открыть законы наследования признаков?

Грегору Менделю удалось открыть законы наследования признаков благодаря следую-щим особенностям своей работы: Материал с сайта

• экспериментальным растением являлся горох — неприхотливое растение, обладающее большой плодовитостью и дающее несколько урожаев в год;
• горох является самоопыляющимся растени-ем, что позволяет избегать случайного попада-ния посторонней пыльцы. Мендель во время экс-периментов по перекрестному опылению удалял тычинки и кисточкой переносил пыльцу одного родительского растения на пестик другого;
• Мендель исследовал качественные, четко различимые признаки, каждый из которых контролировался одним геном;
• при обработке данных ученый вел строгий количественный учет всех растений и семян.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском

На этой странице материал по темам:

• г.мендель - основоположник генеткики
• генетические закономерности открытые менделем
• Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Г. Мендель – основоположник генетики
• благодарям каким особенностям организации работы г менделю удалось открыть законы наследования признаков
• дайте определение понятий генетика