Gregor Mendel velja za očeta sodobne genetike. Bil je avstrijski menih, ki je delal z rastlinami graha, da bi razložil, kako otroci podedujejo lastnosti svojih staršev. Njegovo delo je postalo temelj tega, kako znanstveniki razumejo dednost, in na splošno velja za pionirja na področju genetike.
Rastline graha in Mendelova genetika
V slavnih Mendelovih poskusih z rastlinami graha je namerno navzkrižno oprašil rastline graha z očitno različnimi lastnostmi, da bi odkril nekaj pomembnih stvari o tem, kako potomci podedujejo lastnosti svojih staršev.
Eksperimenti
Mendel je izmeril sedem specifičnih lastnosti rastlin graha:
- Gladko ali nagubano zrelo seme
- Rumeni ali zeleni semenski beljak
- Vijolična ali bela roža
- Napihnjen ali zožen zrel strok
- Zeleni ali rumeni nezreli stroki
- Osni ali terminalni položaj cvetov
- Dolžina visokega ali pritlikavega stebla
Kaj je odkril
Med letoma 1856 in 1863 je Mendel eksperimentiral z vrsto Pisum sativum ali graha. Njegovi poskusi so ga pripeljali do treh posplošitev:
- Potomci pridobijo en dedni faktor od vsakega starša. To je znano kot zakon ločevanja.
- Različne lastnosti imajo enake možnosti, da se pojavijo skupaj. To je znano kot zakon neodvisnega sortimenta in današnji znanstveniki razumejo, da je to v veliki meri netočno. Nekateri geni so dejansko povezani in se pogosteje pojavljajo skupaj.
- Potomci bodo podedovali dominantno lastnost in lahko podedujejo recesivno lastnost le, če podeduje oba recesivna dejavnika. To je znano kot zakon prevlade.
Večina znanstvenikov njegovega časa je zavrnila Mendelovo delo. To je bilo splošno sprejeto šele po njegovi smrti. V času njegovega življenja je večina znanstvenikov verjela, da so potomci podedovali lastnosti z mešanjem, kar pomeni, da so potomci podedovali 'povprečje' lastnosti staršev.
Prikaz Mendelove genetike
Mendel naj bi testiral več kot 28.000 rastlin, da bi prišel do svojega zaključka. Čeprav obsega njegovega projekta verjetno ni realno, da bi ga poustvarili, lahko preučujete genetiko z uporabo rastlin.
Kdo je oče?
Kdo je oče je poskus, v katerem bodo učenci eksperimentirali na rastlinah, da bi napovedali opazne lastnosti. Poskus lahko poustvarite z uporabo Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) – ki so zasnovane posebej, da jih študenti lahko uporabljajo za študij genetike. Prav tako rastejo hitreje - celoten življenjski cikel traja 28-30 dni. Ta poskus bo trajal približno šest tednov dnevnih opazovanj. Najbolj primeren je za starejše učence v srednji ali srednji šoli, ki študirajo genetiko.
materiali
- Seme Wisconsin Fast Plants®, nevijolično steblo, brez dlak (paket 200)
- Semena Wisconsin Fast Plants®, rumeno-zeleni listi (pakiranje 200)
- Seme Wisconsin Fast Plants®, nevijolično steblo, rumeno-zeleni listi (paket 200)
- Mešanica za lončenje
- Gnojila s počasnim sproščanjem
- Doma narejen fluorescentni sistem razsvetljave ali kupljen sistem razsvetljave
- Domač sistem gojenja (lahko kupite tudi zalivalni sistem)
- Etikete za rastline
- Vložki in vezi
- Q-nasveti ali čebelje palčke (potrebujete jih le nekaj)
Navodila
- Najprej zgradite svoje sisteme razsvetljave in zalivanja. Wisconsin Fast Plants® potrebujejo neprekinjeno fluorescenčno svetlobo ter neprekinjeno oskrbo z gnojilom in vodo. Lahko sestavite domače različice teh ali pa kupite vnaprej izdelane komplete prek Carolina Biological. Obe možnosti sta povezani zgoraj na seznamu materialov.
- Posadite semena (ni vam treba uporabiti vseh) v skladu z navodili za gojenje. Začeti boste želeli s sajenjem nevijoličnih, rumeno-zelenih listnih semen (to se bo imenovalo potomci prve generacije ali O1). Posadite tudi nevijolična stebelna semena brez dlak. (Ta semena so matična semena, imenovana P1). Ne pozabite označiti, kateri je kateri!
- V približno štirih do sedmih dneh bi morale vaše rastline zrasti. Opazujte barvo stebel in listov obeh skupin rastlin in zabeležite svoja opažanja v svoj laboratorijski zvezek. Najboljši način za količinsko opredelitev vaših opažanj je štetje fenotipov (štetje števila rastlin z nevijoličnimi stebli, število rastlin z rumeno-zelenimi listi itd.)
- Zavrzite matične rastline, ohranite potomce.
- Napišite hipotezo o tem, kako so potomke rastlin podedovale svoje opazne genetske lastnosti. Na primer, če opazite, da ima večina vaših potomcev nevijolična stebla, ampak rumene liste, jih lahko določite kot prevladujoče lastnosti. Če opazite, da ima nekaj vaših potomcev vijolična stebla in zelene liste, lahko domnevate, da gre za recesivne lastnosti. Na podlagi svojih opazovanj ustvarite preverljivo hipotezo. Poskusite uganiti barvo stebla in listov očetove rastline na podlagi vaše hipoteze.
- Rastline vmesite s čebeljo palico ali Q-konico. Če želite to narediti, nežno zamenjajte čebeljo palico na eni rastlini in se prepričajte, da ima rastlina cvetni prah, nato pa ga delite z drugo rastlino. To naredite večkrat, da se prepričate, da vsaka rastlina prejme cvetni prah iz več drugih rastlin, tako s podobnimi kot tudi drugačnimi opaznimi lastnostmi. To naredite enkrat na dan tri dni.
- Ko minejo ti trije dnevi, odrežite vse cvetne popke, ki niso bili oprašeni.
- Prenehajte zalivati rastline in pustite, da se posušijo.
- Poberite semena in jih ponovno posadite, s čimer se postopek pravzaprav začne znova. Ta semena so druga generacija potomcev ali O2.
- Opazujte barvo stebla in listov naslednje generacije rastlin. Ali menite, da je bila vaša hipoteza pravilna?
- Posadite seme rumeno-zelenih listov. Ti bodo znani kot 'oče' ali P2.
- Po nekaj dneh opazujte barve stebel in listov rastlin P2. Ali vaša opažanja podpirajo vašo hipotezo?
Video navodila
Ta videoposnetek prikazuje, kako izvajati genetske laboratorije, in vam bo pomagal pri spopadanju s postopkom preučevanja genetike vaših rastlin.
Spletni laboratoriji
Vredno je omeniti, da je na spletu nekaj odličnih interaktivnih laboratorijev, če sta gojenje graha in izdelava domačih naprav malo več, kot ste pričakovali.
Mendlov grah
Ta spletni laboratorij je replika Mendelovih poskusov z grahom. Laboratorij ima priročen meni, tako da lahko dejansko raziščete laboratorij, preden naredite kar koli. Laboratorij vas popelje skozi različne korake, vključno s sajenjem graha, opazovanjem njegovih lastnosti in nato navzkrižnim opraševanjem prvih rastlin, ki ste jih vzgojili. Točno to je storil Mendel, da lahko učenci dobijo občutek za dolgočasen proces, skozi katerega je šel, da je prišel do svojih opažanj.
Grahova juha
Čeprav grafično ni tako vznemirljiva, je Grahova juha druga spletna možnost, ki učencem pomaga opazovati dve lastnosti rastlin graha. Če želite začeti, kliknite gumb "začni eksperiment". Nato ste pripeljani na stran, kjer lahko izberete "parjenje" dveh različnih zrn graha. Njihovi genotipi so zapisani za vas. Nato vam bodo na strani prikazane vse možnosti, ki so na voljo za 'starše', ki ste jih izbrali. Stran se premika hitro in lahko jo spregledate, če ne zapisujete vsega.
MIT's STAR Genetics
MIT's STAR Genetics lab je nekakšna 'igra', ki jo je mogoče prenesti, kjer lahko študentje mešajo in ujemajo genotipe različnih vrst, vključno z rastlinami graha, sadnimi mušicami in celo kravami. Program je najbolj primeren za srednješolce, ki dobro razumejo biologijo.
Genetika je zabavna
Ne glede na to, ali preučujete rastline graha ali sadne mušice, ali pa greste preprosto domov in opazujete lastnosti svojih staršev ter poskušate ugotoviti, kako ste vi dobili svoje, je lahko preučevanje genetike zelo zabavno. Medtem ko sodobna genetika identificira nekaj stvari, pri katerih se je Mendel zmotil, njegove teorije še vedno veljajo tam, kjer lastnosti niso povezane ali nanje ne vplivajo drugi dejavniki.
