Gregor Mendel je považovaný za otca modernej genetiky. Bol to rakúsky mních, ktorý pracoval s hrachovými rastlinami, aby vysvetlil, ako deti dedia vlastnosti od svojich rodičov. Jeho práca sa stala základom toho, ako vedci chápu dedičnosť, a je všeobecne považovaný za priekopníka v oblasti genetiky.
Rastliny hrachu a mendelovská genetika
V Mendelových známych pokusoch s hrachorom zámerne krížovo opeľoval rastliny hrachu so zjavne odlišnými vlastnosťami, aby zistil dôležité veci o tom, ako potomstvo dedí vlastnosti od svojich rodičov.
Pokusy
Mendel meral sedem špecifických vlastností rastlín hrachu:
- Hladké alebo zvrásnené zrelé semienko
- Žltý alebo zelený semenný albumín
- Fialový alebo biely kvet
- Nafúknutý alebo stiahnutý zrelý struk
- Zelené alebo žlté nezrelé struky
- Axiálna alebo koncová poloha kvetov
- Vysoká alebo trpasličí dĺžka stonky
Čo objavil
V rokoch 1856 až 1863 Mendel experimentoval na druhu Pisum sativum alebo hrachu. Jeho experimenty ho viedli k trom zovšeobecneniam:
- Potomkovia získajú jeden dedičný faktor od každého rodiča. Toto je známe ako zákon segregácie.
- Rôzne črty majú rovnakú príležitosť vyskytovať sa spolu. Toto je známe ako zákon nezávislého sortimentu a dnešní vedci to chápu ako značne nepresné. Niektoré gény sú v skutočnosti spojené a objavujú sa častejšie spolu.
- Potomstvo zdedí dominantnú vlastnosť a môže zdediť recesívnu vlastnosť, iba ak zdedí oba recesívne faktory. Toto je známe ako zákon dominancie.
Väčšina vedcov jeho doby odmietla Mendelovu prácu. To bolo všeobecne akceptované až po jeho smrti. Počas jeho života väčšina vedcov verila, že potomstvo zdedilo vlastnosti zmiešaním, to znamená, že potomstvo zdedilo „priemer“vlastností po rodičoch.
Preukázanie mendelovskej genetiky
Mendel údajne otestoval viac ako 28 000 rastlín, aby dospel k svojmu záveru. Hoci rozsah jeho projektu pravdepodobne nie je pre vás reálny, môžete študovať genetiku pomocou rastlín.
Kto je otec?
Kto je otec je experiment, v ktorom budú študenti experimentovať na rastlinách, aby predpovedali pozorovateľné vlastnosti. Experiment môžete zopakovať pomocou Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) – ktoré sú navrhnuté špeciálne tak, aby ich študenti mohli použiť na štúdium genetiky. Rastú tiež rýchlejšie - úplný životný cyklus trvá 28-30 dní. Dokončenie tohto experimentu bude trvať približne šesť týždňov denných pozorovaní. Najlepšie sa hodí pre starších študentov na strednej alebo strednej škole, ktorí študujú genetiku.
Materiály
- Semeno Wisconsin Fast Plants®, nefialová stonka, bez vlasov (balenie po 200 ks)
- Wisconsin Fast Plants® Seed, Yellow-Green Leaf (balenie po 200 ks)
- Semeno Wisconsin Fast Plants®, nefialová stonka, žltozelený list (balenie po 200 ks)
- Zmes na zalievanie
- Pomalu sa uvoľňujúce pelety hnojiva
- Podomácky vyrobený systém žiarivkového osvetlenia alebo zakúpený systém osvetlenia
- Domáce pestovateľský systém (prípadne si môžete zakúpiť zavlažovací systém)
- Etikety pre rastliny
- Koly a väzby
- Q-tipy, alebo včelie tyčinky (stačí vám pár)
Pokyny
- Najprv si postavte systém osvetlenia a zavlažovania. Wisconsin Fast Plants® potrebujú nepretržité fluorescenčné svetlo a nepretržitý prísun hnojiva a vody. Môžete si zostaviť ich domáce verzie alebo si môžete zakúpiť vopred pripravené súpravy prostredníctvom spoločnosti Carolina Biological. Obe možnosti sú prepojené vyššie v zozname materiálov.
- Semená (nemusíte použiť všetky) vysádzajte podľa návodu na pestovanie. Začnite zasadením nefialových, žltozelených listových semien (toto sa bude označovať ako potomstvo prvej generácie alebo O1.) Zasaďte aj nefialové stonkové semená bez chĺpkov. (Tieto semená sú materské semená, označované ako P1). Uistite sa, že ste označili, ktoré je ktoré!
- Približne za štyri až sedem dní by vaše rastliny mali vyrásť. Pozorujte farby stoniek a listov oboch sád rastlín a zaznamenávajte svoje pozorovania do svojho laboratórneho zápisníka. Najlepší spôsob, ako kvantifikovať svoje pozorovania, je spočítať fenotypy (spočítať počet rastlín, ktoré majú nefialové stonky, počet rastlín, ktoré majú žltozelené listy atď.)
- Zahoďte materské rastliny, ale ponechajte si potomstvo.
- Napíšte hypotézu, ako potomstvo rastlín zdedilo svoje pozorovateľné genetické vlastnosti. Napríklad, ak si všimnete, že väčšina vašich potomkov nemá stonky fialovej farby, ale žlté listy, môžete ich priradiť ako dominantné znaky. Ak zistíte, že niektoré z vašich potomkov majú fialové stonky a zelené listy, môžete predpokladať, že ide o recesívne znaky. Na základe svojich pozorovaní vytvorte testovateľnú hypotézu. Budete chcieť na základe svojej hypotézy uhádnuť farbu stonky a listov otcovej rastliny.
- Prepojte rastliny pomocou včelej tyčinky alebo Q-tipu. Ak to chcete urobiť, jemne vymeňte včeliu tyčinku na jednej rastline, uistite sa, že rastlina má peľ, a potom ho zdieľajte s inou rastlinou. Urobte to niekoľkokrát, aby ste sa uistili, že každá rastlina dostane peľ z niekoľkých iných rastlín, s podobnými aj rozdielnymi pozorovateľnými vlastnosťami. Robte to raz denne počas troch dní.
- Po uplynutí troch dní odrežte kvety, ktoré neboli opelené.
- Prestaňte zalievať rastliny a nechajte ich vyschnúť.
- Pozbierajte semená a znova ich zasaďte, čím v podstate začnite proces odznova. Tieto semená sú druhou generáciou potomstva alebo O2.
- Pozorujte farbu stonky a listov ďalšej generácie rastlín. Myslíte si, že vaša hypotéza bola správna?
- Zasaď semená žltozelených listov. Tieto budú známe ako „otec“alebo P2.
- Po niekoľkých dňoch sledujte farby stonky a listov rastlín P2. Podporujú vaše pozorovania vašu hypotézu?
Video pokyny
Toto video ukazuje, ako robiť genetické laboratóriá a pomôže vám zvládnuť postup pri štúdiu genetiky vašich rastlín.
Online Labs
Stojí za zmienku, že ak je pestovanie hrachu a výroba domácich prístrojov o niečo viac, ako ste zjednávali, existuje niekoľko skvelých interaktívnych laboratórií online.
Mendelov hrášok
Toto online laboratórium je replikou Mendelových pokusov s hráškom. Laboratórium má praktickú ponuku, takže si môžete skutočne prezrieť laboratórium skôr, ako začnete čokoľvek robiť. Laboratórium vás prevedie rôznymi krokmi vrátane výsadby hrachu, pozorovania jeho vlastností a potom krížového opelenia prvých rastlín, ktoré ste vypestovali. To je presne to, čo Mendel urobil, aby študenti mohli pocítiť nudný proces, ktorým prešiel, aby prišli so svojimi pozorovaniami.
Hašková polievka
Aj keď graficky nie je taká vzrušujúca, hrachová polievka je ďalšou online možnosťou, ktorá pomáha študentom pozorovať dve črty rastlín hrachu. Ak chcete začať, kliknite na tlačidlo „začať experiment“. Potom sa dostanete na stránku, kde si môžete vybrať „spárenie“dvoch rôznych hráškov. Ich genotypy sú napísané pre vás. Potom sa vám na stránke zobrazia všetky možnosti dostupné pre vybratých „rodičov“. Stránka sa pohybuje rýchlo a môžete ju prehliadnuť, ak si všetko nezapisujete.
MIT's STAR Genetics
MIT's STAR Genetics lab je stiahnuteľná „hra“svojho druhu, v ktorej môžu študenti miešať a spájať genotypy rôznych druhov vrátane rastlín hrachu, ovocných mušiek a dokonca kráv. Program je najvhodnejší pre študentov stredných škôl, ktorí veľmi dobre rozumejú biológii.
Genetika je zábava
Či už študuješ hrachu alebo ovocné mušky, alebo jednoducho ideš domov a pozoruješ črty svojich rodičov a pokúsiš sa prísť na to, ako si získal svoje vlastné, štúdium genetiky môže byť veľmi zábavné. Zatiaľ čo moderná genetika identifikuje niekoľko vecí, v ktorých sa Mendel pomýlil, jeho teórie stále platia tam, kde vlastnosti nie sú spojené alebo ovplyvnené inými faktormi.