Biografia Gregora Mendla: założyciela genetyki. Co odkrył Gregor Mendel? Odkrycia Gregora Mendla w biologii

Austro-węgierski naukowiec Gregor Mendel słusznie uważany jest za twórcę nauki o dziedziczności - genetyki. Praca badacza, „odkryta” dopiero w 1900 r., przyniosła Mendelowi pośmiertną sławę i dała początek nowej nauce, którą później nazwano genetyką. Do końca lat siedemdziesiątych XX wieku genetyka podążała głównie drogą wytyczoną przez Mendla i dopiero gdy naukowcy nauczyli się odczytywać sekwencję zasad nukleinowych w cząsteczkach DNA, zaczęto badać dziedziczność nie poprzez analizę wyników hybrydyzacji, ale w oparciu o metody fizykochemiczne.

Gregor Johann Mendel urodził się 22 lipca 1822 roku w Heisendorfie na Śląsku w rodzinie chłopskiej. Już w szkole podstawowej wykazywał wybitne zdolności matematyczne i za namową nauczycieli kontynuował naukę w gimnazjum pobliskiej Opawy. Jednak w rodzinie nie było wystarczającej ilości pieniędzy na dalszą edukację Mendla. Z wielkim trudem udało im się zebrać tyle, aby ukończyć kurs gimnazjalny. Z pomocą przyszła młodsza siostra Teresa, która przekazała zachowany dla niej posag. Dzięki tym funduszom Mendel mógł przez jakiś czas studiować na uniwersyteckich kursach przygotowawczych. Potem fundusze rodziny całkowicie wyschły.

Rozwiązanie zaproponował profesor matematyki Franz. Doradził Mendelowi wstąpienie do klasztoru augustianów w Brnie. Na jej czele stał wówczas opat Cyril Napp, człowiek o szerokich poglądach, zachęcający do uprawiania nauki. W 1843 roku Mendel wstąpił do tego klasztoru i otrzymał imię Gregor (przy urodzeniu nadano mu imię Johann). Poprzez
Przez cztery lata klasztor wysyłał dwudziestopięcioletniego mnicha Mendla jako nauczyciela w szkole średniej. Następnie w latach 1851-1853 studiował nauki przyrodnicze, zwłaszcza fizykę, na Uniwersytecie Wiedeńskim, po czym został nauczycielem fizyki i historii naturalnej w szkole realnej w Brnie.

Jego czternastoletnia działalność pedagogiczna spotkała się z dużym uznaniem zarówno ze strony dyrekcji szkoły, jak i uczniów. Z wspomnień tego ostatniego wynika, że ​​był on jednym z ich ulubionych nauczycieli. Przez ostatnie piętnaście lat swojego życia Mendel był opatem klasztoru.

Gregor od młodości interesował się historią naturalną. Będąc bardziej amatorem niż zawodowym biologiem, Mendel nieustannie eksperymentował z różnymi roślinami i pszczołami. W 1856 roku rozpoczął klasyczną pracę nad hybrydyzacją i analizą dziedziczenia cech u grochu.

Mendel pracował w maleńkim ogrodzie klasztornym, liczącym niecałe dwieście hektarów. Siewał groszek przez osiem lat, manipulując dwudziestoma odmianami tej rośliny, różniącymi się kolorem kwiatów i rodzajem nasion. Przeprowadził dziesięć tysięcy eksperymentów. Swoją pracowitością i cierpliwością ogromnie zadziwił swoich partnerów, Winkelmeyera i Lilenthala, którzy pomagali mu w niezbędnych sprawach, a także bardzo skłonnego do picia ogrodnika Maresha. Jeśli Mendel i
udzielał wyjaśnień swoim asystentom, było mało prawdopodobne, aby go zrozumieli.

Życie w klasztorze św. Tomasza toczyło się powoli. Gregor Mendel także był spokojny. Wytrwały, spostrzegawczy i bardzo cierpliwy. Badając kształt nasion roślin uzyskanych w wyniku krzyżówek, aby zrozumieć wzorce przenoszenia tylko jednej cechy („gładki – pomarszczony”), poddał analizie 7324 groszki. Przyjrzał się każdemu nasionku przez szkło powiększające, porównując ich kształt i robiąc notatki.

Wraz z eksperymentami Mendla rozpoczęło się kolejne odliczanie czasu, którego główną cechą wyróżniającą była ponownie wprowadzona przez Mendla analiza hybrydologiczna dziedziczności indywidualnych cech rodziców u potomstwa. Trudno powiedzieć, co dokładnie skłoniło przyrodnika do zwrócenia się ku myśleniu abstrakcyjnemu, oderwania się od gołych liczb i licznych eksperymentów. Ale właśnie to pozwoliło skromnemu nauczycielowi szkoły klasztornej spojrzeć na całościowy obraz badań; zobaczyć to dopiero po pominięciu części dziesiątych i setnych z powodu nieuniknionych różnic statystycznych. Dopiero wtedy alternatywne cechy, dosłownie „oznaczone” przez badacza, ujawniły dla niego coś rewelacyjnego: pewne rodzaje krzyżowania u różnych potomków dają stosunek 3:1, 1:1 lub 1:2:1.

Mendel sięgnął do dzieł swoich poprzedników, aby potwierdzić przypuszczenie, które przeszło mu przez myśl. Ci, których badacz szanował jako autorytety, w różnym czasie i każdy na swój sposób doszli do ogólnego wniosku: geny mogą mieć właściwości dominujące (supresyjne) lub recesywne (stłumione). A jeśli tak, konkluduje Mendel, to połączenie heterogenicznych genów daje taki sam podział cech, jaki obserwuje się w jego własnych eksperymentach. I w samych wskaźnikach, które obliczył na podstawie jego analizy statystycznej. „Sprawdzając zgodność z algebrą” zachodzących zmian w powstałych pokoleniach grochu, naukowiec wprowadził nawet oznaczenia literowe, oznaczając dużą literą stan dominujący, a małą literą stan recesywny tego samego genu.

Mendel udowodnił, że o każdej charakterystyce organizmu decydują czynniki dziedziczne, skłonności (później nazwano je genami), przekazywane z rodziców potomstwu posiadającemu komórki rozrodcze. W wyniku krzyżowania mogą pojawić się nowe kombinacje cech dziedzicznych. Można także przewidzieć częstotliwość występowania każdej takiej kombinacji.

Podsumowując, wyniki pracy naukowca wyglądają następująco:

Wszystkie rośliny hybrydowe pierwszej generacji są takie same i wykazują cechy jednego z rodziców;

Wśród mieszańców drugiej generacji rośliny o cechach dominujących i recesywnych występują w stosunku 3:1;

Obie cechy zachowują się u potomstwa niezależnie i występują we wszystkich możliwych kombinacjach w drugim pokoleniu;

Należy rozróżnić cechy i ich dziedziczne skłonności (rośliny wykazujące cechy dominujące mogą przenosić utajone cechy
cechy recesywne);

Kombinacja gamet męskich i żeńskich jest losowa w zależności od skłonności do cech, jakie niosą te gamety.

W lutym i marcu 1865 roku w dwóch sprawozdaniach z posiedzeń prowincjonalnego koła naukowego, zwanego Towarzystwem Przyrodników miasta Bru, jeden z jego członków zwyczajnych, Gregor Mendel, przedstawił wyniki swoich wieloletnich badań, zakończonych w 1863 roku .

Mimo że jego relacje zostały przyjęte przez członków koła dość chłodno, zdecydował się opublikować swoje dzieło. Została ona opublikowana w 1866 roku w pracach towarzystwa zatytułowanych „Doświadczenia nad mieszańcami roślinnymi”.

Współcześni nie rozumieli Mendla i nie doceniali jego twórczości. Dla wielu naukowców obalenie wniosku Mendla oznaczałoby nic innego jak potwierdzenie ich własnej koncepcji, która głosi, że cechę nabytą można „wcisnąć” do chromosomu i przekształcić w odziedziczoną. Bez względu na to, jak czcigodni naukowcy stłumili „wywrotową” konkluzję skromnego opata klasztoru z Brna, wymyślili wszelkiego rodzaju epitety, aby upokorzyć i ośmieszyć. Ale czas zdecydował na swój sposób.

Tak, Gregor Mendel nie był rozpoznawany przez współczesnych. Schemat wydawał im się zbyt prosty i naiwny, w który bez nacisku i skrzypienia pasowały złożone zjawiska, które w umysłach ludzkości stanowiły podstawę niewzruszonej piramidy ewolucji. Ponadto koncepcja Mendla miała również słabe punkty. Tak przynajmniej wydawało się jego przeciwnikom. I samego badacza także, bo nie potrafił rozwiać ich wątpliwości. Jednym z „winowajców” jego niepowodzeń był
Hawkgirl.

Botanik Karl von Naegeli, profesor Uniwersytetu w Monachium, po przeczytaniu prac Mendla, zasugerował autorowi przetestowanie odkrytych przez niego praw na jastrzębiu. Ta mała roślina była ulubionym tematem Naegeliego. I Mendel zgodził się. Dużo energii poświęcił nowym eksperymentom. Hawkweed to wyjątkowo niewygodna roślina do sztucznego krzyżowania. Bardzo mały. Musiałem wytężać wzrok, ale zaczął się on coraz bardziej pogarszać. Potomstwo powstałe w wyniku skrzyżowania jastrzębowca nie przestrzegało prawa, jego zdaniem, obowiązującego wszystkich. Dopiero po latach, gdy biolodzy ustalili fakt innego, niepłciowego rozmnażania się szylkretowca, zarzuty profesora Naegeliego, głównego przeciwnika Mendla, zostały usunięte z porządku obrad. Ale niestety ani Mendel, ani sam Nägeli już nie żyli.

Największy radziecki genetyk, akademik B.L., bardzo obrazowo wypowiadał się o losach dzieła Mendla. Astaurov, pierwszy prezes Ogólnounijnego Towarzystwa Genetyki i Hodowców im. N.I. Vavilova: „Los klasycznego dzieła Mendla jest przewrotny i niepozbawiony dramatyzmu. Chociaż odkrył, jasno zademonstrował i w dużej mierze zrozumiał bardzo ogólne wzorce dziedziczności, biologia tamtych czasów nie dojrzała jeszcze do zrozumienia ich fundamentalnej natury. Sam Mendel ze zdumiewającą przenikliwością przewidział ogólną zasadność wzorów odkrytych na grochu i otrzymał pewne dowody na ich zastosowanie do innych roślin (trzy rodzaje fasoli, dwa rodzaje skrzelowców, kukurydza i nocna piękność). Jednak jego uporczywe i żmudne próby zastosowania odkrytych wzorców do krzyżowania wielu odmian i gatunków jastrzębowca nie spełniły oczekiwań i poniosły całkowite fiasko. O ile wybór pierwszego obiektu (grochu) był szczęśliwy, o tyle drugi był równie nieudany. Dopiero znacznie później, już w naszym stuleciu, stało się jasne, że osobliwe wzorce dziedziczenia cech u szylkretowca stanowią wyjątek potwierdzający regułę. W czasach Mendla nikt nie mógł podejrzewać, że dokonane przez niego krzyżówki pomiędzy odmianami jastrzębowca w rzeczywistości nie miały miejsca, gdyż roślina ta rozmnaża się bez zapylenia i zapłodnienia, w sposób dziewiczy, poprzez tzw. apogamię. Niepowodzenie żmudnych i intensywnych eksperymentów, które spowodowało niemal całkowitą utratę wzroku, uciążliwe obowiązki prałata spadające na Mendla i podeszły wiek zmusiły go do zaprzestania ulubionych badań.

Minęło jeszcze kilka lat i Gregor Mendel zmarł, nie spodziewając się, jakie namiętności będą szaleć wokół jego nazwiska i jaką chwałą ostatecznie je okryje. Tak, sława i honor przyjdą do Mendla po jego śmierci. Opuści życie, nie rozwikłając tajemnicy jastrzębia, który nie „pasował” do wyprowadzonych przez niego praw dotyczących jednolitości mieszańców pierwszego pokolenia i podziału cech u potomstwa.

Mendelowi byłoby znacznie łatwiej, gdyby wiedział o pracach innego naukowca, Adamsa, który już wówczas opublikował pionierską pracę na temat dziedziczenia cech u człowieka. Ale Mendel nie znał tej pracy. Ale Adams, opierając się na empirycznych obserwacjach rodzin z chorobami dziedzicznymi, faktycznie sformułował koncepcję skłonności dziedzicznych, zwracając uwagę na dominujące i recesywne dziedziczenie cech u ludzi. Ale botanicy nie słyszeli o pracy lekarza, a on prawdopodobnie miał tyle praktycznej pracy medycznej do wykonania, że ​​po prostu nie starczało mu czasu na abstrakcyjne myśli. Ogólnie rzecz biorąc, w ten czy inny sposób genetycy dowiedzieli się o obserwacjach Adamsa dopiero wtedy, gdy zaczęli poważnie studiować historię genetyki człowieka.

Mendel też miał pecha. Zbyt wcześnie wielki badacz ogłosił swoje odkrycia światu naukowemu. Ten ostatni nie był jeszcze na to gotowy. Dopiero w 1900 roku, wraz z ponownym odkryciem praw Mendla, świat był zdumiony pięknem logiki eksperymentu badacza i elegancką dokładnością jego obliczeń. I choć gen w dalszym ciągu pozostawał hipotetyczną jednostką dziedziczności, ostatecznie rozwiały się wątpliwości co do jego materialności.

Mendel był rówieśnikiem Karola Darwina. Jednak artykuł mnicha z Brunn nie przykuł uwagi autora „O powstawaniu gatunków”. Można się tylko domyślać, jak Darwin doceniłby odkrycie Mendla, gdyby się z nim zapoznał. Tymczasem wielki angielski przyrodnik wykazał duże zainteresowanie hybrydyzacją roślin. Krzyżując różne formy lwia paszcza, pisał o rozszczepianiu się mieszańców w drugim pokoleniu: „Dlaczego tak jest. Bóg wie..."

Mendel zmarł 6 stycznia 1884 roku jako opat klasztoru, w którym przeprowadzał swoje doświadczenia z groszkiem. Mendel jednak, niezauważony przez współczesnych, nie zachwiał się w swej słuszności. Powiedział: „Nadejdzie mój czas”. Te słowa widnieją na jego pomniku, ustawionym przed ogrodem klasztornym, gdzie przeprowadzał swoje eksperymenty.

Słynny fizyk Erwin Schrödinger uważał, że zastosowanie praw Mendla jest równoznaczne z wprowadzeniem zasady kwantowej do biologii.

Rewolucyjna rola mendelizmu w biologii stawała się coraz bardziej oczywista. Na początku lat trzydziestych naszego stulecia genetyka i prawa Mendla stały się uznanymi fundamentami współczesnego darwinizmu. Mendelizm stał się teoretyczną podstawą rozwoju nowych, wysokowydajnych odmian roślin uprawnych, bardziej produktywnych ras zwierząt gospodarskich i pożytecznych gatunków mikroorganizmów. Mendelizm dał impuls do rozwoju genetyki medycznej...

W klasztorze augustianów na obrzeżach Brna znajduje się obecnie tablica pamiątkowa, a obok ogrodu frontowego wzniesiono piękny marmurowy pomnik Mendla. Pomieszczenia dawnego klasztoru, z widokiem na ogród frontowy, w którym Mendel przeprowadzał swoje eksperymenty, zostały obecnie przekształcone w muzeum nazwane jego imieniem. Zgromadzone są tu rękopisy (niestety część z nich zaginęła w czasie wojny), dokumenty, rysunki i portrety związane z życiem naukowca, należące do niego księgi z notatkami na marginesach, mikroskop i inne przyrządy, którymi się posługiwał , a także wydane w różnych krajach książki poświęcone jemu i jego odkryciu.

JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce.
Aby wykonać obliczenia, musisz włączyć kontrolki ActiveX!

Gregor Mendel jako pierwszy był bliski rozwiązania starożytnej tajemnicy. Był mnichem w klasztorze Brunn (obecnie Brno, Czechy) i oprócz nauczania w wolnym czasie zajmował się eksperymentami związanymi z krzyżowaniem groszku ogrodowego. Jego raport na ten temat, opublikowany w 1865 r., nie spotkał się z powszechną akceptacją. Mimo że teoria doboru naturalnego przyciągnęła uwagę całego świata naukowego sześć lat wcześniej, nieliczni badacze czytający artykuł Mendla nie przywiązywali do niej dużej wagi i nie łączyli przedstawionych w nim faktów z teorią doboru naturalnego. pochodzenie gatunków. I dopiero na początku XX wieku trzech biologów, przeprowadzając eksperymenty na różnych organizmach, uzyskało podobne wyniki, potwierdzając hipotezę Mendla, który pośmiertnie zasłynął jako twórca genetyki.

Dlaczego Mendel odniósł sukces, podczas gdy większość innych badaczy poniosła porażkę? Najpierw badał jedynie proste, jasno określone cechy - na przykład kolor lub kształt nasion. Nie jest łatwo wyizolować i zidentyfikować proste cechy, które można odziedziczyć. Cechy takie jak wysokość rośliny, a także inteligencja czy kształt nosa człowieka zależą od wielu czynników i bardzo trudno jest prześledzić prawa ich dziedziczenia. Zewnętrznie zauważalne, a jednocześnie niezależne od innych znaków, są dość rzadkie. Ponadto Mendel zaobserwował przekazywanie cechy przez kilka pokoleń. I co być może najważniejsze, zapisał dokładnie ilość osób z tą czy inną cechą i przeprowadził analizę statystyczną danych.

Klasyczne eksperymenty genetyczne zawsze wykorzystują dwie lub więcej odmian, dwie odmiany lub linie, tego samego gatunku biologicznego, różniących się od siebie tak prostymi cechami, jak kolor kwiatu rośliny lub kolor futra zwierząt. Mendel zaczął od czyste linie groszek, czyli z linii, które przez kilka pokoleń krzyżowały się wyłącznie ze sobą i dlatego stale wykazywały tylko jedną formę cechy. Mówi się, że są takie linie rozmnażać się w czystości. Podczas eksperymentu Mendla skrzyżowane osoby z różnych linii między sobą i otrzymały hybrydy. Jednocześnie na piętno rośliny, po usunięciu pylników z jednej linii, przeniósł pyłek rośliny z drugiej linii. Założono, że cechy różnych roślin rodzicielskich u potomstwa hybrydowego powinny być ze sobą mieszane. W jednym z doświadczeń (ryc. 4.1) Mendel skrzyżował czystą odmianę z żółtymi nasionami i czystą odmianę z zielonymi nasionami. W nagraniu eksperymentu krzyżyk oznacza „skrzyżuje się z…”, a strzałka wskazuje kolejne pokolenie.

Można by się spodziewać, że pokolenie hybrydowe będzie miało żółtozielone nasiona lub trochę żółtych i trochę zielonych. Ale powstały tylko żółte nasiona. Wydawać by się mogło, że znak „zielony” całkowicie zniknął z pokolenia F 1(list F oznaczają pokolenia, od łacińskiego słowa filius – syn). Następnie Mendel zasiał ziarno z pokolenia na pokolenie F 1 i skrzyżowali rośliny ze sobą, uzyskując w ten sposób drugie pokolenie F2. Co ciekawe, cecha „zielona”, która zanikła w pierwszym pokoleniu hybrydy, pojawiła się ponownie: u niektórych roślin z tego pokolenia F 2 niektóre miały żółte nasiona, inne zielone. Inne eksperymenty na krzyżowaniu roślin o różnych przejawach tej cechy dały te same wyniki. Na przykład, gdy Mendel skrzyżował w ciągu jednego pokolenia czystą odmianę grochu o fioletowych kwiatach z czystą odmianą o białych kwiatach F 1 wszystkie rośliny okazały się mieć fioletowe kwiaty i w pokoleniu F 2 Niektóre rośliny miały fioletowe kwiaty, inne zaś białe.

W przeciwieństwie do swoich poprzedników Mendel postanowił policzyć dokładną liczbę roślin (lub nasion) posiadających określoną cechę. Krzyżując rośliny według koloru nasion, uzyskał je w ciągu jednego pokolenia F 2 6022 żółte nasiona i 2001 zielone nasiona. Krzyżując rośliny ze względu na kolor kwiatów, uzyskał 705 kwiatów fioletowych i 224 białych. Liczby te jeszcze nic nie mówią, a w podobnych przypadkach poprzednicy Mendla rozkładali ręce i argumentowali, że nie można na ten temat powiedzieć nic rozsądnego. Mendel zauważył jednak, że stosunek tych liczb był bliski 3:1 i ta obserwacja doprowadziła go do prostego wniosku.

Mendel się rozwinął Model- hipotetyczne wyjaśnienie tego, co dzieje się podczas przeprawy. Wartość modelu zależy od tego, jak dobrze wyjaśnia fakty i przewiduje wyniki eksperymentów. Według modelu Mendla rośliny mają pewne „czynniki”, które determinują przekazywanie cech dziedzicznych, a każda roślina ma dwa czynniki dla każdej cechy – po jednym od każdego rodzica. Ponadto jednym z tych czynników może być dominujący, czyli mocny i widoczny, a drugi - recesywny, lub słaby i niewidoczny. Kolor żółty nasion powinien być dominujący, a kolor zielony recesywny; w stosunku do bieli dominuje kolor fioletowy. Ta właściwość „czynników dziedziczności” znajduje odzwierciedlenie w zapisach eksperymentów genetycznych: duża litera oznacza cechę dominującą, a mała litera oznacza cechę recesywną. Na przykład kolor żółty można oznaczyć jako Y, a kolor zielony jako ty Według współczesnego poglądu „czynniki dziedziczności” to indywidualne geny, które decydują o kolorze lub kształcie nasion. Różne formy genu nazywamy allele Lub allelomorfy (morf- formularz, allelon- nawzajem).

Ryż. 4.1. Objaśnienie wyników uzyskanych przez Mendla. Każda roślina ma dwie kopie genu odpowiedzialnego za kolor, ale jedną z tych kopii przekazuje swoim gametom. Gen Y jest dominujący w stosunku do genu y, dlatego nasiona wszystkich roślin pokolenia F t z zestawem genów Yy są żółte. W następnym pokoleniu możliwe są cztery kombinacje genów, z czego trzy dają żółte nasiona i jeden- zielony

Na ryc. Rycina 4.1 przedstawia przebieg eksperymentów Mendla i wnioski, do których doszedł. Czysta linia grochu z żółtymi nasionami musi mieć dwa czynniki: Y(YY), i czysta linia grochu z zielonymi nasionami - dwa czynniki y (yy). Ponieważ oba czynniki są takie same u roślin rodzicielskich, mówimy, że tak homozygotyczny albo że te rośliny - homozygoty. Każda z roślin rodzicielskich przekazuje potomstwu jeden czynnik determinujący kolor nasion, a więc wszystkich roślin pokolenia Ft mają czynniki Yy. Te dwa czynniki koloru są różne, więc mówimy, że tak heterozygotyczny albo że te rośliny - heterozygoty. Kiedy rośliny heterozygotyczne krzyżują się ze sobą, każda wytwarza dwa rodzaje gamet, z których połowa zawiera czynnik Y, a druga połowa jest czynnikiem ty Gamety łączą się losowo i dają cztery rodzaje kombinacji: YY, YY, y-albo uh. Zielone nasiona powstają tylko w przypadku tej drugiej kombinacji, ponieważ oba zawarte w niej czynniki są recesywne; inne kombinacje dają żółte nasiona. To wyjaśnia stosunek 3:1 zaobserwowany przez Mendla.

B. Wołodin

CO O NIM WIEDZIELIŚMY, GDY ŻYŁ

Żył sto pięćdziesiąt lat temu.
Mieszkał w czeskim mieście Brnie, które wówczas nazywało się po niemiecku Brünn, gdyż Czechy wchodziły w skład ówczesnego Cesarstwa Austro-Węgierskiego.

On nadal tam stoi, nauczyciel Mendel... Ten marmurowy pomnik został zbudowany w Brnie w 1910 roku dzięki funduszom naukowców z całego świata.

W prawdziwej szkole w Brnie, w której pracował, uczyło się około tysiąca uczniów i dwudziestu nauczycieli. Spośród tych dwudziestu nauczycieli tysiąc „realistycznych” chłopców miało jednego ze swoich ulubieńców - nauczyciela fizyki i historii naturalnej, Gregora Mendla, „ojca Gregora”, czyli „ojca Gregora”.
Nazywano go tak, ponieważ on, nauczyciel Mendel, także był mnichem. Mnich z brneńskiego klasztoru św. Tomasza.
Wiedzieli już wtedy o nim, że jest synem chłopa – nawet wiele lat po opuszczeniu rodzinnej wsi Hincice, w jego mowie zachował się lekko sepleniący akcent terenu, na którym spędził dzieciństwo.
Wiedzieli, że jest bardzo zdolny i zawsze świetnie się uczył – w wiejskiej szkole, potem w szkole powiatowej, a potem w gimnazjum. Jednak rodzice Mendla nie mieli pieniędzy, aby kontynuować opłacenie jego nauczania. I nie mógł nigdzie wejść do służby, ponieważ był synem prostego chłopa. Aby przedostać się na swoją drogę, Johann Mendel (od urodzenia miał na imię Johann) musiał wstąpić do klasztoru i zgodnie z kościelnym zwyczajem przyjąć inne imię – Gregor.
Wstąpił do klasztoru św. Tomasza i rozpoczął naukę w szkole teologicznej. I tam też wykazał się błyskotliwymi zdolnościami i niesamowitą pracowitością. Miał zostać doktorem teologii – zostało mu do tego bardzo mało czasu. Ale ojciec Mendel nie przystąpił do egzaminów na stopień doktora teologii, bo kariera teologa go nie interesowała.
Osiągnął coś jeszcze. Udało mu się zostać wysłanym jako nauczyciel do gimnazjum w małym miasteczku Znojmo na południu Czechosłowacji.
W tym gimnazjum zaczął uczyć nie prawa Bożego, ale matematyki i greki. To jednak również go nie zadowoliło. Od młodości miał inne przywiązanie: bardzo lubił fizykę i nauki przyrodnicze i spędzał dużo czasu na ich studiowaniu.
Ścieżka samouka jest ciernistą ścieżką. W rok po rozpoczęciu nauczania w Znojmie Mendel przymierzał się do zdania egzaminów na stanowisko nauczyciela fizyki i historii naturalnej jako eksternista.
Nie zdał tych egzaminów, ponieważ, jak każdy samouk, jego wiedza była fragmentaryczna.
A potem Mendel osiągnął jeszcze jedną rzecz: osiągnął to, że władze klasztorne wysłały go do Wiednia, na uniwersytet.
W tym czasie całe nauczanie w Austrii było w rękach Kościoła. Dla władz kościelnych ważne było, aby nauczyciele zakonni posiadali niezbędną wiedzę. Dlatego Mendel został wysłany na uniwersytet.
Przez dwa lata studiował w Wiedniu. I przez te dwa lata uczęszczał wyłącznie na zajęcia z fizyki, matematyki i nauk przyrodniczych.
Znów pokazał, że jest niesamowicie zdolny - został nawet zatrudniony jako asystent na wydziale słynnego fizyka eksperymentalnego Christiana Dopplera, który odkrył ważny efekt fizyczny, zwany na jego cześć „efektem Dopplera”.
Mendel pracował także w laboratorium wspaniałego austriackiego biologa Kollara.
Przeszedł prawdziwą szkołę naukową. Marzył o prowadzeniu badań naukowych, lecz nakazano mu powrót do klasztoru św. Tomasza.
Nic nie można było zrobić. Był mnichem i musiał podporządkować się dyscyplinie monastycznej. Mendel wrócił do Brna, zamieszkał w klasztorze i uczył fizyki eksperymentalnej i nauk przyrodniczych w prawdziwej szkole.
Był jednym z najbardziej lubianych nauczycieli tej szkoły: po pierwsze dlatego, że bardzo dobrze znał nauczane przez siebie przedmioty, a także dlatego, że potrafił w niezwykle ciekawy i prosty sposób tłumaczyć najbardziej złożone prawa fizyki i biologii. Wyjaśnił je, ilustrując swoje wyjaśnienia eksperymentami. Był mnichem, ale rozmawiając ze swoimi uczniami o zjawiskach naturalnych, nigdy nie odwoływał się do Boga, woli Bożej i sił nadprzyrodzonych. Mnich Mendel wyjaśniał zjawiska naturalne jako materialista.
Był wesołym i życzliwym człowiekiem.
W klasztorze mnich Gregor piastował wówczas stanowisko „Patera Küchenmeistera” – szefa kuchni. Wspominając swoją głodną młodość, zapraszał do siebie biedniejszych uczniów i nakarmił ich.
Ale uczniowie wcale nie lubili go odwiedzać, ponieważ nauczyciel częstował ich czymś smacznym. W ogrodzie klasztornym Mendel hodował rzadkie drzewa owocowe i piękne kwiaty - było się czym zachwycać.
Nauczyciel obserwował także pogodę i zmiany słońca dzień po dniu – to również było interesujące. Jeden z jego uczniów został później profesorem meteorologii i w swoich pamiętnikach napisał, że miłość do tej nauki zaszczepił w nim jego nauczyciel Mendel.
Studenci wiedzieli, że w rogu ogrodu, tuż pod oknami jednego z budynków klasztornych, ogrodzono niewielki obszar – zaledwie trzydzieści pięć na siedem metrów. Na tej działce nauczyciel Mendel wyhodował coś zupełnie nieciekawego: zwykły groszek różnych odmian. Nauczyciel rzeczywiście poświęcił tym groszkom zbyt dużo pracy i uwagi. Coś z tym zrobił... Wygląda na to, że przekroczył... Nic o tym nie powiedział swoim uczniom.

SLAVA NIE Spieszy się

Zmarł i wkrótce mieszkańcy Brna zaczęli zapominać, że w ich mieście mieszkał niejaki Gregor Mendel. Pamiętali go tylko uczniowie – ojciec Gregor był dobrym nauczycielem.
I nagle, szesnaście lat po jego śmierci, w 1900 roku, Mendel zyskał sławę. Cały świat zaczął o nim mówić.
To było tak.
W 1900 roku trzech naukowców badających zjawiska dziedziczności wyprowadziło ze swoich eksperymentów prawa, zgodnie z którymi po skrzyżowaniu różnych roślin i zwierząt cechy są dziedziczone przez potomstwo. A kiedy ci naukowcy niezależnie od siebie zaczęli przygotowywać swoje prace do publikacji, wówczas przeglądając literaturę, każdy z nich niespodziewanie dowiedział się, że prawa te odkrył już nauczyciel z Brna, Gregor Mendel. Odkryto je podczas eksperymentów z groszkiem rosnącym na maleńkiej działce w rogu klasztornego ogrodu.
Nauczycielka nic nie mówiła chłopcom z prawdziwej szkoły, ale w Brnie istniało stowarzyszenie miłośników przyrody. Na jednym ze spotkań towarzystwa Gregor Mendel sporządził raport „Eksperymenty na mieszańcach roślinnych”. Opowiadał o pracy, która trwała całe osiem lat.
Streszczenie raportu Mendla zostało opublikowane w czasopiśmie i rozesłane do stu dwudziestu bibliotek w różnych miastach Europy.
Dlaczego naukowcy zwrócili uwagę na tę pracę dopiero szesnaście lat później?
Może nikt wcześniej nie otwierał magazynu? Nie czytałeś raportu?
Dlaczego sława wielkiego naukowca tak późno dotarła do Mendla?
Najpierw musisz dowiedzieć się, co dokładnie odkrył.

O CZYM MÓWI GROSZEK

Dzieci są jak ojcowie i mamy. Niektórzy są bardziej jak ojcowie. Inne są bardziej dla matek. Jeszcze inne – zarówno dla ojca, jak i matki, czy babci, czy dziadka. Dzieci zwierząt również wyglądają jak ich rodzice. Sadź także dzieci.
Ludzie zauważyli to wszystko już dawno temu.
Przez bardzo długi czas naukowcy wiedzieli o istnieniu dziedziczności.
Ale nauka nie wystarczy, aby wiedzieć, że cechy rodziców są dziedziczone przez ich potomków. Ma obowiązek odpowiedzieć na najbardziej podchwytliwe pytania: „Dlaczego tak się dzieje?”, „Jak to się dzieje?”


Prawa Mendla odkryto w grochu, ale można je zaobserwować w wielu roślinach. Skrzyżowano dwa rodzaje pokrzyw. Zobacz, jak wyglądają liście u rodziców różnych gatunków, u ich dzieci – mieszańców pokrzywy – i wnuków.

Wielu naukowców zastanawiało się nad tajemnicą dziedziczności. Bardzo dużo czasu zajęłoby opowiedzenie, jakie mieli założenia, jak wędrowali badacze różnych czasów, próbując zrozumieć istotę złożonego zjawiska.
Ale sto lat przed Mendelem petersburski botanik, akademik Kelreuter, zaczął krzyżować dwie różne odmiany goździków. Zauważył, że pierwsze pokolenie goździków, wyhodowane z nasion uzyskanych przez krzyżowanie, miało pewne cechy, na przykład kolor kwiatów, taki jak u rośliny ojca, a inne, np. kwiaty pełne, jak u matki. zakład. Nie ma znaków mieszanych. Ale najciekawsze jest to, że w drugim pokoleniu – u niektórych potomków mieszańców – kwiaty pełne nie kwitły – wykazywały oznaki rośliny dziadka lub babci, których nie mieli rodzice.
Te same eksperymenty przeprowadzało na przestrzeni stu lat wielu badaczy – Francuzów, Brytyjczyków, Niemców, Czechów. Wszystkie potwierdziły, że w pierwszym pokoleniu roślin hybrydowych dominuje cecha jednego z rodziców, a w losach roślin potomnych ujawnia się cecha babci lub dziadka, u rodzica cecha „ustąpiona”.
Naukowcy próbowali dowiedzieć się, według jakich praw znaki „wycofują się” i pojawiają się ponownie. Na poletkach doświadczalnych wyhodowali setki roślin hybrydowych, opisali, w jaki sposób cechy przekazywane są potomstwu – wszystkie na raz: kształt kwiatów i liści, wielkość łodygi, układ liści i kwiatów, kształt i kolor nasion oraz i tak dalej, ale nie udało im się wyprowadzić żadnych wyraźnych wzorców.
W 1856 roku pracę podjął Mendel.


To właśnie Mendel zaobserwował w pierwszej, drugiej i trzeciej generacji mieszańców grochu. Uzyskał je krzyżując rośliny o kwiatach czerwonych z roślinami o kwiatach białych.

Do swoich eksperymentów Mendel wybierał różne odmiany grochu. I postanowiłem monitorować transmisję nie wszystkich na raz, ale tylko jednej pary znaków.
Wybrałam kilka par roślin o przeciwnych cechach, na przykład groszek z żółtymi ziarnami i groszek z zielonymi ziarnami, z czerwonymi i białymi kwiatami.
Odrywał pylniki z niedojrzałych kwiatów grochu, aby rośliny nie zapylały się, a następnie nanosił pyłek roślin o ziarnach zielonych na słupki roślin o ziarnach żółtych, a pyłek roślin o ziarnach żółtych na słupki roślin o ziarnach zielonych. ziarna.
Co się stało? Potomkowie wszystkich roślin przynieśli żółte ziarna. Wśród nich dominował znak jednego z rodziców.


Liczba ta wyraźnie pokazuje, że różne cechy (kolor i marszczenie grochu) przekazywane potomstwu nie są ze sobą powiązane.

W następnym roku Mendel dał tym roślinom możliwość zapylenia własnym pyłkiem i aby w doświadczeniu nie doszło do wypadku, przykrył kwiaty papierowymi kapturkami izolacyjnymi. Przecież może się zdarzyć, że chrząszcze przeniosą na słupek obcy pyłek?... Izolatory chroniły przed tym kwiaty. Kiedy ziarna w strąkach dojrzały, okazało się, że trzy czwarte tych ziaren było żółte, a jedna czwarta zielone, czyli takie same, jakie nie pochodziły od rodziców, ale od dziadków.
W następnym roku Mendel ponownie zasiał te nasiona. I znowu okazało się, że w strąkach roślin hybrydowych wyhodowanych z ziaren żółtych trzy czwarte ziaren ma barwę żółtą, a jedna czwarta zieloną, tego samego koloru, którego nie było już w roślinach - dziadków, ale w czasach wielkich -babcia lub pradziadek. To samo stało się z kolorem ziaren i ich kształtem, z kolorem kwiatów i ich umiejscowieniem na łodydze, z długością łodygi i innymi cechami. Każdą cechę przekazywano potomstwu, ściśle przestrzegając tych samych zasad. A przekazanie jednej cechy nie zależało od przekazania innej.
To wszystko, co wykazały eksperymenty. Jak widać, Mendel prześledził to, co było znane przed użyciem dużej liczby roślin.
Zrobił jednak więcej niż jego poprzednicy: wyjaśnił, co widział.

KIM ON BYŁ?

Był nauczycielem: udzielał lekcji w szkole, jeździł z uczniami na wycieczki, zbierał rośliny do zielników.
Był mnichem: zarządzał kuchnią klasztorną, a potem całą gospodarką klasztorną.

Taki był w latach, gdy pracował nad odkryciem praw dziedziczności.

Ale siedząc wieczorami przy biurku, zakryty kartkami z notatkami z obserwacji, nauczyciel Mendel został cybernetykiem. Tak, tak, teraz istnieje taka dziedzina nauki - cybernetyka, która bada, w jaki sposób sterowane i regulowane są procesy zachodzące w przyrodzie.
W cybernetyce istnieje grupa problemów nazywanych umownie „problemami czarnej skrzynki”. Ich znaczenie jest takie: określone sygnały docierają do urządzenia o nieznanej konstrukcji. W urządzeniu – w „czarnej skrzynce” – są one przetwarzane i wychodzą w zmodyfikowanej formie.
Wiadomo, jakie sygnały zostały odebrane i jak się zmieniły.
Musisz dowiedzieć się, jak działa urządzenie.
To jest właśnie problem, który musiała rozwiązać nauczycielka z Brna.
Mendel wiedział, jakie cechy mają rośliny rodzicielskie. Uświadomił sobie, w jaki sposób te cechy były przekazywane potomkom, jak niektóre z nich dominowały, podczas gdy inne albo się wycofywały, albo pojawiały ponownie.
Wiedział jeszcze jedno: cechy przenoszone są poprzez pyłek i jaja, z których wykształciły się nasiona roślin. Ani pyłek, ani jaja nie miały – jakkolwiek by się na nie patrzyło pod mikroskopem – ani łodyg, ani kwiatów, ale wytwarzały zupełnie inne żółte lub zielone ziarna – nasiona. Z nasion wyrosły podobne łodygi, po czym zakwitły kwiaty innego koloru lub koloru.
Mendel zaś – po raz pierwszy w historii nauki – zdał sobie sprawę, że od roślin rodzicielskich do roślin potomnych poprzez pyłek i jaja nie chodzi o same cechy charakterystyczne, nie o kolor i kształt kwiatów i nasion, ale o coś innego – cząsteczki niewidoczne dla oczu. oku, dzięki czemu pojawiają się te cechy. Nazwał te cząstki skłonnościami dziedzicznymi.
Uświadomił sobie, że każda z roślin rodzicielskich przekazuje potomkowi jedną skłonność każdej cechy. Skłonności te nie łączą się i nie tworzą nowych skłonności. Te skłonności są „równe”: jedna może się ujawnić, a druga może się ujawnić.
Zadania nie znikają. Jeśli w pierwszym pokoleniu pojawiła się jedna tendencja, to w niektórych roślinach drugiej generacji może pojawić się inna. Co więcej: nawet niektórzy potomkowie roślin drugiego pokolenia i potomkowie ich potomków również wykazują skłonności odziedziczone po roślinie pradziadka.
Ale tutaj pojawia się kolejne pytanie. Jeśli skłonności nie znikają nigdzie, to znaczy, że w każdym kolejnym pokoleniu, jak się wydaje, powinno kumulować się wiele skłonności o tej samej cesze, odziedziczonych od ojców, matek, dziadków, babć, pradziadków i prababć. A ponieważ te skłonności są materialne, oznacza to, że komórki płciowe, komórki pyłku roślinnego i jaja musiałyby zwiększać się z pokolenia na pokolenie, gdyby liczba w nich skłonności rosła wykładniczo przez cały czas.
Nic takiego się nie wydarzyło...
Następnie, aby to wyjaśnić, Mendel zasugerował, że każda komórka rozrodcza zawsze ma tylko jedno nachylenie każdej cechy, a kiedy zapłodnione jest jajo, kiedy formuje się komórka, z której rozwinie się zarodek, zawiera ona dwie skłonności.
A kiedy tworzy się nowa komórka płciowa, skłonności te najwyraźniej się rozchodzą i w każdej komórce płciowej jest znowu tylko jedna.
Mendel na podstawie swoich eksperymentów udowodnił także, że skłonność do jednej cechy jest przekazywana niezależnie od skłonności do innej cechy. W końcu ziarna grochu mogą mieć kolor, jaki miała roślina dziadka, na przykład żółty, i kształt, jaki miała roślina babci.
Mendel udowodnił to wszystko matematycznie. Wszystkie jego dowody były bardzo dokładne; w tamtym czasie nikt nie wiedział, jak rozwiązać takie problemy. I dlatego jego założenia wydawały się jego współczesnym fantastyczne.
...Mendel sporządził raport w brneńskim Towarzystwie Przyrodników.
Magazyn z jego reportażem ukazał się i trafił do stu dwudziestu bibliotek uniwersyteckich w różnych miastach Europy.
Najwyraźniej czytało go wielu poważnych przyrodników. Jednak w tamtym czasie biolodzy nie mieli dokładnej wiedzy o tym, jak zachodzi podział komórek i z jakich niesamowitych wydarzeń składa się ten proces.
A dzieła Mendla nikt nie rozumiał. Dzieło Mendla zostało zapomniane...

Lata minęły. Pod koniec lat 70. XIX wieku biolodzy nauczyli się barwić jądra komórkowe.
A potem odkryto, że przed podziałem komórkowym w jądrach ujawniają się specjalne ciała - „chromosomy” (w języku greckim słowo to oznacza „kolorowe ciała”). Obserwując rozwój zapłodnionej komórki, biolodzy zasugerowali, że chromosomy są powiązane z przekazywaniem cech dziedzicznych.
W 1900 roku inni naukowcy ponownie odkryli prawa Mendla. Następnie ponownie odczytano jego dzieła. I okazało się, że Mendel, nie widząc, co dzieje się w jądrach komórkowych, stworzył teorię przekazywania dziedzicznych skłonności. Tak więc sto lat temu nauczyciel fizyki i biologii z czeskiego Brna położył podwaliny pod nową naukę - genetykę, naukę o dziedziczności.
Genetyka jest bardzo ważną nauką. Rozpoznaje, w jaki sposób zachodzą zmiany dziedziczne u zwierząt i roślin. Ale tylko znając istotę tak złożonych procesów, można wyhodować nowe rasy zwierząt i nowe odmiany roślin oraz zapobiec wielu chorobom dziedzicznym u ludzi.
Na przestrzeni lat w nauce o dziedziczności nastąpił duży postęp. Powstało w nim wiele teorii i wiele teorii zostało w nim obalonych. Ale to, co zrozumiał skromny i błyskotliwy nauczyciel z brne, pozostało niewzruszone.

MENDEL (Mendel) Gregor Johann (1822-84), austriacki przyrodnik, mnich, twórca doktryny dziedziczności (mendelizm). Wykorzystując metody statystyczne do analizy wyników hybrydyzacji odmian grochu (1856-63) sformułował prawa dziedziczności.

MENDEL (Mendel) Gregor Johann (22 lipca 1822, Heinzendorf, Austro-Węgry, obecnie Gincice - 6 stycznia 1884, Brunn, obecnie Brno, Czechy), botanik i przywódca religijny, twórca doktryny o dziedziczności.

Trudne lata nauki

Johann urodził się jako drugie dziecko w rodzinie chłopskiej o mieszanym pochodzeniu niemiecko-słowiańskim i średnich dochodach, jako syn Antona i Rosiny Mendel. W 1840 r. Mendel ukończył sześć klas gimnazjum w Troppau (obecnie Opawa), a rok później rozpoczął studia filozoficzne na uniwersytecie w Olmuńcu (obecnie Ołomuniec). Jednak w ciągu tych lat sytuacja finansowa rodziny pogorszyła się i od 16 roku życia Mendel musiał sam zadbać o wyżywienie. Nie mogąc znieść ciągłego takiego stresu, Mendel po ukończeniu zajęć filozoficznych w październiku 1843 roku wstąpił jako nowicjusz do klasztoru Brunn (gdzie otrzymał nowe imię Gregor). Tam znalazł patronat i wsparcie finansowe na dalsze studia. W 1847 Mendel przyjął święcenia kapłańskie. Jednocześnie od 1845 roku studiował przez 4 lata w Szkole Teologicznej w Brunn. Klasztor augustianów św. Tomasza był ośrodkiem życia naukowego i kulturalnego na Morawach. Oprócz bogatej biblioteki posiadał zbiór minerałów, ogród eksperymentalny i zielnik. Klasztor patronował oświacie szkolnej w regionie.

Nauczyciel mnich

Jako mnich Mendel lubił uczyć fizyki i matematyki w szkole w pobliskim mieście Znaim, ale nie zdał państwowego egzaminu certyfikującego nauczyciela. Widząc jego zamiłowanie do wiedzy i wysokie zdolności intelektualne, opat klasztoru wysłał go na dalsze studia na Uniwersytecie Wiedeńskim, gdzie Mendel studiował jako student przez cztery semestry w latach 1851-53, uczęszczając na seminaria i kursy z matematyki i nauki przyrodnicze, w szczególności kurs słynnej fizyki K. Dopplera. Dobre przygotowanie fizyczne i matematyczne pomogło później Mendelowi w sformułowaniu praw dziedziczenia. Po powrocie do Brunn Mendel kontynuował naukę (uczył fizyki i historii naturalnej w prawdziwej szkole), ale jego druga próba zdobycia uprawnień nauczycielskich ponownie zakończyła się niepowodzeniem.

Doświadczenia na mieszańcach grochu

Od 1856 roku Mendel zaczął w ogrodzie klasztornym (o szerokości 7 m i długości 35 m) prowadzić przemyślane, szeroko zakrojone eksperymenty na krzyżowaniu roślin (głównie pomiędzy starannie wyselekcjonowanymi odmianami grochu) i wyjaśnianiu wzorców dziedziczenia cech w potomstwo mieszańców. W 1863 r. zakończył eksperymenty, a w 1865 r. na dwóch zebraniach Towarzystwa Przyrodników Brunn poinformował o wynikach swojej pracy. W 1866 roku w pismach towarzystwa ukazał się jego artykuł „Doświadczenia nad mieszańcami roślin”, które położyły podwaliny pod genetykę jako samodzielną naukę. To rzadki przypadek w historii wiedzy, gdy jeden artykuł oznacza narodziny nowej dyscypliny naukowej. Dlaczego jest to rozpatrywane w ten sposób?

Prace nad hybrydyzacją roślin i badaniami dziedziczenia cech u potomstwa mieszańców były prowadzone dziesiątki lat przed Mendelem w różnych krajach zarówno przez hodowców, jak i botaników. Fakty dominacji, rozszczepienia i łączenia cech zostały dostrzeżone i opisane, zwłaszcza w doświadczeniach francuskiego botanika C. Nodina. Nawet Darwin, krzyżując odmiany lwiej paszczy różniące się budową kwiatów, uzyskał w drugim pokoleniu stosunek form zbliżony do dobrze znanego podziału mendlowskiego wynoszącego 3:1, ale widział w tym jedynie „kapryśną grę sił dziedziczności”. Różnorodność gatunków i form roślin branych do eksperymentów zwiększała liczbę twierdzeń, ale zmniejszała ich ważność. Znaczenie lub „dusza faktów” (wyrażenie Henriego Poincarégo) pozostawało niejasne aż do Mendla.

Zupełnie inne konsekwencje wynikły z siedmioletniej pracy Mendla, która słusznie stanowi podstawę genetyki. Po pierwsze, stworzył naukowe zasady opisu i badania mieszańców i ich potomstwa (jakie formy krzyżują się, jak przeprowadzać analizy w pierwszym i drugim pokoleniu). Mendel opracował i zastosował algebraiczny system symboli i zapisów znaków, co stanowiło ważną innowację koncepcyjną. Po drugie, Mendel sformułował dwie podstawowe zasady, czyli prawa dziedziczenia cech przez pokolenia, które umożliwiają przewidywanie. Wreszcie Mendel w sposób dorozumiany wyraził ideę dyskrecji i binarności dziedzicznych skłonności: każda cecha jest kontrolowana przez parę skłonności matki i ojca (lub geny, jak później je nazwano), które są przekazywane mieszańcom poprzez rodzicielską reprodukcję komórek i nigdzie nie znikają. Kształty charakterów nie wpływają na siebie nawzajem, lecz rozchodzą się podczas tworzenia komórek rozrodczych, a następnie swobodnie łączą się w potomkach (prawa rozdzielania i łączenia charakterów). Parowanie skłonności, parowanie chromosomów, podwójna helisa DNA – to logiczna konsekwencja i główna ścieżka rozwoju genetyki XX wieku w oparciu o idee Mendla.

Wielkie odkrycia często nie są natychmiast rozpoznawane

Choć pisma Towarzystwa, w którym opublikowano artykuł Mendla, wpłynęły do ​​120 bibliotek naukowych, a Mendel wysłał dodatkowo 40 przedruków, jego praca spotkała się tylko z jednym pozytywnym odzewem – od K. Nägeli, profesora botaniki z Monachium. Sam Nägeli zajmował się hybrydyzacją, wprowadził termin „modyfikacja” i przedstawił spekulatywną teorię dziedziczności. Wątpił jednak, czy prawa stwierdzone w przypadku grochu są uniwersalne i zalecał powtórzenie eksperymentów na innych gatunkach. Mendel z szacunkiem zgodził się na to. Jednak jego próba powtórzenia wyników uzyskanych na grochu jastrzębowca, z którym pracował Nägeli, zakończyła się niepowodzeniem. Dopiero kilkadziesiąt lat później stało się jasne, dlaczego. Nasiona jastrzębowca powstają partenogenetycznie, bez udziału rozmnażania płciowego. Istniały inne wyjątki od zasad Mendla, które zinterpretowano znacznie później. Po części jest to powód chłodnego odbioru jego twórczości. Począwszy od roku 1900, po niemal równoczesnym opublikowaniu artykułów trzech botaników – H. De Vriesa, K. Corrensa i E. Chermaka-Zesenegga, którzy niezależnie potwierdzili dane Mendla własnymi eksperymentami, nastąpiła błyskawiczna eksplozja uznania dla jego twórczości . Za rok narodzin genetyki uważa się rok 1900.

Wokół paradoksalnego losu związanego z odkryciem i ponownym odkryciem praw Mendla powstał piękny mit, że jego dzieło pozostało całkowicie nieznane i zostało odkryte jedynie przez przypadek i niezależnie, 35 lat później, przez trzech ponownych odkrywców. W rzeczywistości prace Mendla były cytowane około 15 razy w podsumowaniu mieszańców roślin z 1881 roku i botanicy o tym wiedzieli. Co więcej, jak się ostatnio okazało, analizując zeszyty ćwiczeń K. Corrensa, już w 1896 r. przeczytał artykuł Mendla, a nawet napisał jego streszczenie, ale nie rozumiał wówczas jego głębokiego znaczenia i zapomniał.

Styl przeprowadzania eksperymentów i przedstawiania wyników w klasycznym artykule Mendla nasuwa z dużym prawdopodobieństwem założenie, do którego doszedł angielski statystyk matematyczny i genetyk R. E. Fisher w 1936 roku: Mendel najpierw intuicyjnie wniknął w „duszę faktów”, a następnie zaplanował serię wieloletnich eksperymentów, aby naświetlony jego pomysł wyszedł jak najlepiej. Piękno i rygor stosunków liczbowych form podczas rozszczepienia (3:1 lub 9:3:3:1), harmonia, w jaką udało się zmieścić chaos faktów z zakresu zmienności dziedzicznej, umiejętność dokonywania przewidywania - wszystko to wewnętrznie przekonało Mendla o uniwersalnym charakterze tego, co odkrył na temat praw grochu. Pozostało tylko przekonać społeczność naukową. Ale to zadanie jest równie trudne, jak samo odkrycie. Przecież znajomość faktów nie oznacza ich zrozumienia. Duże odkrycie zawsze wiąże się z osobistą wiedzą, poczuciem piękna i całości w oparciu o elementy intuicyjne i emocjonalne. Trudno jest przekazać ten nieracjonalny rodzaj wiedzy innym ludziom, ponieważ wymaga to wysiłku i tej samej intuicji z ich strony.

Losy odkrycia Mendla – 35-letnie opóźnienie pomiędzy samym faktem odkrycia a jego uznaniem w społeczeństwie – nie jest paradoksem, ale raczej normą w nauce. I tak 100 lat po Mendlu, już u szczytu genetyki, podobny los, polegający na nieuznaniu przez 25 lat, spotkał odkrycie ruchomych elementów genetycznych B.. I to pomimo faktu, że w odróżnieniu od Mendla w chwili swojego odkrycia była niezwykle szanowanym naukowcem i członkiem Narodowej Akademii Nauk USA.

W 1868 roku Mendel został wybrany na opata klasztoru i praktycznie wycofał się z działalności naukowej. Jego archiwum zawiera notatki z zakresu meteorologii, pszczelarstwa i językoznawstwa. Na miejscu klasztoru w Brnie powstało obecnie Muzeum Mendla; Wydawany jest specjalny magazyn „Folia Mendeliana”.

1. Prawa Mendla

2. Chromosomalna teoria dziedziczności

3. Molekularne podstawy dziedziczności

4. Geny na chromosomach. Mutacje

1. Prawa Mendla

Postęp współczesnej genetyki aż do odkrycia molekularnych podstaw dziedziczności zapewniły głównie prace genetyków zajmujących się polimorfizmami jakościowymi, ponieważ wzorce dziedziczenia tych cech są dość proste i bardziej dostępne dla analizy genetycznej. To właśnie od genetycznych podstaw cech jakościowych zaczniemy naszą prezentację, a nieco później zajmiemy się bardziej złożonymi mechanizmami dziedziczenia cech ilościowych, zwłaszcza że dziedziczenie obu cech opiera się na tych samych wzorach, odkrytych po raz pierwszy przez Grzegorz Mendel.

Przez długi czas materialny substrat dziedziczności był przedstawiany jako substancja jednorodna. Uważano, że dziedziczna substancja rodziców miesza się w potomstwie jak dwie wzajemnie rozpuszczalne ciecze. Zgodnie z tym punktem widzenia hybrydy, czyli organizmy powstałe w wyniku połączenia dziedzicznego materiału o różnych formach, muszą reprezentować coś pośredniego między rodzicami. Rzeczywiście wiele hybryd odpowiada takim pomysłom.

Jednak już pod koniec XIX w. Niektórzy badacze zaobserwowali u mieszańców taką zmienność, której nie można wytłumaczyć z punktu widzenia koncepcji niepodzielności i jednorodności skłonności dziedzicznych. Jednym z takich badaczy był Gregor Mendel. G. Mendel jako pierwszy wykazał, że skłonności dziedziczne nie mieszają się, lecz przekazują z pokolenia na pokolenie w postaci niezmienionych odrębnych jednostek. Jednostki dziedziczne przenoszone są przez męskie i żeńskie komórki rozrodcze – gamety. U każdego osobnika jednostki dziedziczne występują parami, podczas gdy gamety zawierają tylko jedną jednostkę z każdej pary.

G. Mendel nazwał jednostki dziedziczności „elementami”. W 1900 roku, kiedy na nowo odkryto i zaakceptowano prawa Mendla, jednostki dziedziczności nazwano „czynnikami”. W 1909 r. duński naukowiec V. Johansen nadał im inną nazwę - „geny”, aw 1912 r. amerykański genetyk T. Morgan wykazał, że geny zlokalizowane są w chromosomach.

Gdzie G. Mendel rozpoczął swoje badania? Sukces G. Mendla w dużej mierze wynika z trafnego wyboru obiektu eksperymentalnego. G. Mendel pracował z różnymi odmianami grochu. W porównaniu z innymi roślinami groszek ma kilka zalet w eksperymentach krzyżowania.

Po pierwsze, odmiany grochu wyraźnie różnią się szeregiem cech (oznacza to, że G. Mendel eksperymentował z cechami jakościowymi i polimorfizmami).

Po drugie, groszek jest rośliną samozapylającą, zachowując w ten sposób czystość odmiany, czyli zachowanie cechy z pokolenia na pokolenie.

Po trzecie, możliwe jest krzyżowanie roślin poprzez sztuczne zapylenie i uzyskanie pożądanych mieszańców. Hybrydy mogą również produkować potomstwo, to znaczy są płodne, co, nawiasem mówiąc, nie zawsze ma miejsce. Czasami hybrydy skrzyżowane na odległość są bezpłodne.

G. Mendelowi udało się wyselekcjonować pary kontrastujących ze sobą znaków, które – jak później ustalono – mają prosty typ dziedziczenia. G. Mendla interesowały takie cechy, jak kształt nasion (gładki lub pomarszczony), kolor nasion (żółty lub zielony), kolor kwiatów (biały lub kolorowy) i inne.

Podobne eksperymenty dotyczące hybrydyzacji roślin przeprowadzano już nie raz przed G. Mendelem, jednak nikomu nie udało się uzyskać tak kompleksowych danych, a co najważniejsze, nie udało się dostrzec w nich wzorców dziedziczności. Szczególną uwagę należy zwrócić na te punkty, które zapewniły sukces G. Mendelowi, ponieważ jego badania można uznać za model przeprowadzenia dowolnego eksperymentu naukowego. Przed przystąpieniem do głównych eksperymentów G. Mendel przeprowadził wstępne badania obiektu eksperymentalnego i dokładnie zaplanował wszystkie eksperymenty. Główną zasadą badania była etapowość – cała uwaga skupiła się najpierw na jednej zmiennej, co uprościło analizę, a następnie T. Mendel zaczął analizować inną. Wszystkie metody były ściśle przestrzegane, aby nie zniekształcić wyników; Uzyskane dane zostały starannie zapisane. G. Mendel przeprowadził wiele eksperymentów i uzyskał wystarczającą ilość danych, aby zapewnić statystyczną wiarygodność wyników. Wybierając obiekt eksperymentu, G. Mendel rzeczywiście miał pod wieloma względami szczęście, ponieważ na dziedziczenie wybranych przez niego cech nie miały wpływu odkryte później bardziej złożone wzorce.

Badając wyniki krzyżowania roślin o alternatywnych cechach (np. nasiona gładkie - nasiona pomarszczone, kwiaty białe - kwiaty kolorowe), G. Mendel odkrył, że hybrydy pierwszej generacji (F1) uzyskane w wyniku sztucznego zapylenia nie są pośrednie między dwiema formami rodzicielskimi i w większości przypadków odpowiadają jednemu z nich. Na przykład, krzyżując rośliny o kwiatach kolorowych i białych, całe potomstwo pierwszego pokolenia miało kolorowe kwiaty. G. Mendel nazwał cechę rodzica, którą rośliny pierwszego pokolenia posiadały dominującą (od łac. dominans – dominującą). W podanym przykładzie dominującą cechą jest obecność koloru w kwiatach.

Z hybryd uzyskanych eksperymentalnie, już poprzez samozapylenie, G. Mendel uzyskał potomstwo drugiego pokolenia (F2) i odkrył, że potomkowie ci nie są tacy sami: niektórzy z nich noszą cechę rośliny rodzicielskiej, która nie przejawiała się u mieszańców pierwszego pokolenia . Zatem cecha, której nie było w pokoleniu F1, pojawiła się ponownie w pokoleniu F2. G. Mendel stwierdził, że cecha ta występowała w pokoleniu Fl w formie utajonej. G. Mendel nazwał to recesywnym (od łacińskiego recesus – wycofanie się, usunięcie). W naszym przykładzie cechą recesywną będą białe kwiaty.

G. Mendel przeprowadził całą serię podobnych eksperymentów z różnymi parami cech alternatywnych i za każdym razem dokładnie obliczał stosunek roślin o cechach dominujących i recesywnych. We wszystkich przypadkach analiza wykazała, że ​​stosunek cech dominujących do recesywnych w pokoleniu F2 wynosił około 3:1.

W trzecim pokoleniu (F3), otrzymanym również w wyniku samozapylenia roślin z pokolenia F2, okazało się, że rośliny z drugiego pokolenia posiadające cechę recesywną dały potomstwo nierozszczepione; rośliny z cechą dominującą częściowo okazały się niesegregujące (stałe), a częściowo dały taką samą segregację jak mieszańce F1 (3 dominujące do 1 recesywnej).

Zasługą G. Mendla jest to, że zrozumiał: takie korelacje cech u potomstwa mogą być jedynie konsekwencją istnienia oddzielnych i niezmiennych jednostek dziedziczności, przekazywanych przez komórki rozrodcze z pokolenia na pokolenie. G. Mendel wprowadził oznaczenia literowe czynników dominujących i recesywnych, przy czym dominujące oznaczono dużymi literami, a recesywne małymi. Na przykład: A - kwiaty kolorowe i - kwiaty białe; B - nasiona są gładkie, b - nasiona są pomarszczone.

Wnioski Mendla były następujące:

Ponieważ oryginalne odmiany są czyste (nie rozdzielone), oznacza to, że odmiana z cechą dominującą musi mieć dwa czynniki dominujące (AA), a odmiana z cechą recesywną musi mieć dwa czynniki recesywne (aa).

Komórki rozrodcze zawierają tylko jeden czynnik (w dominującym - A, w recesywnym - a).

Rośliny pierwszej generacji F1 zawierają po jednym czynniku otrzymanym przez komórki rozrodcze od każdego z rodziców, czyli A i a (Aa).

W pokoleniu F1 czynniki nie mieszają się, ale pozostają oddzielne.

Jeden z czynników dominuje nad drugim.

Hybrydy F1 tworzą dwa rodzaje komórek rozrodczych z równą częstotliwością: niektóre z nich zawierają czynnik A, inne - a.

Po zapłodnieniu żeńska komórka zarodkowa typu A będzie miała równe szanse na zjednoczenie się zarówno z męską komórką rozrodczą niosącą czynnik A, jak i męską komórką niosącą czynnik a. To samo dotyczy żeńskich komórek rozrodczych typu a.

G. Mendel nie sformułował w swojej pracy żadnych praw, które obecnie są powszechnie znane pod nazwą praw G. Mendla. Inni badacze zrobili to za niego i na nowo odkryli wzorce mendlowskie. Niemniej jednak podstawowe prawa genetyki słusznie noszą imię ich odkrywcy.

Pierwsze prawo Mendla, czyli prawo rozszczepiania, jest sformułowane w następujący sposób. Podczas powstawania gamet oddziela się para dziedzicznych czynników rodzicielskich, tak że tylko jeden z nich wchodzi do każdej gamety. Zgodnie z tym prawem o cechach danego organizmu decydują pary czynników wewnętrznych.

Najważniejsze w odkryciu G. Mendla jest wykazanie, że hybrydy F1, pomimo zewnętrznego przejawu tylko jednej cechy, tworzą gamety więcej niż jednego typu, które z równą częstotliwością niosą ze sobą czynniki dominujące i recesywne. Wcześniej uważano, że hybrydy, które w praktyce często reprezentują formy pośrednie, tworzą komórki rozrodcze, które również mają budowę pośrednią. G. Mendel wykazał, że jednostki dziedziczne są stałe i dyskretne. Przekazywane są w niezmienionej formie z pokolenia na pokolenie. Nie zmieniają się, a jedynie przegrupowują.

Przykładem krzyżowania monohybrydowego są doświadczenia G. Mendla dotyczące krzyżowania roślin z jedną parą cech alternatywnych.

Po ustaleniu wzorców podziału przy krzyżowaniu jednej pary znaków alternatywnych G. Mendel przeszedł do badania dziedziczenia dwóch par takich znaków.

Krzyżowanie osobników, które noszą dwie pary różnych cech (na przykład nasiona gładkie i jednocześnie żółte oraz nasiona pomarszczone, a jednocześnie zielone) nazywa się krzyżowaniem dihybrydowym.

Powiedzmy, że jedna roślina rodzicielska ma cechy dominujące (gładkie żółte nasiona), a druga ma cechy recesywne (pomarszczone zielone nasiona). G. Mendel wiedział już, które cechy dominują i fakt, że w pokoleniu F1 wszystkie rośliny miały gładkie, żółte nasiona, nie dziwił. G. Mendel interesował się podziałem postaci w drugiej generacji F2.

Stosunek różnych kombinacji cech okazał się następujący:

– gładki żółty - 9,

– pomarszczony żółty – 3,

– zielony gładki – 3,

– zielone pomarszczone – 1,

- czyli 9:3:3:1.

Tym samym w generacji F2 pojawiły się dwie nowe kombinacje znaków: pomarszczony żółty i gładka zieleń. Na tej podstawie G. Mendel doszedł do wniosku, że cechy dziedziczne roślin rodzicielskich, które zjednoczyły się w pokoleniu F1, w kolejnych pokoleniach ulegają rozdzieleniu i zachowują się niezależnie – każdą cechę z jednej pary można połączyć z dowolną cechą z innej pary. To odkrycie G. Mendla nazwano drugim prawem Mendla, czyli zasadą niezależnego rozkładu.

Rozszczepienie podczas krzyżowania dihybrydowego można również przedstawić w formie tabeli, jeśli czynniki dominujące oznaczono literami A i B, a czynniki recesywne - a i b. Wtedy formami rodzicielskimi będą AABB i aabb, ich gamety będą AB i ab, a hybrydy F1 pierwszej generacji będą AaBb. W związku z tym hybrydy te mają cztery możliwe typy gamet, jak przedstawiono w tabeli 3.3.

Zapis tego rodzaju (w postaci tabeli) nazywany jest siecią Punnetta. Pozwala zminimalizować błędy mogące wystąpić przy zestawieniu wszystkich możliwych kombinacji gamet.

Najważniejszym stanowiskiem wynikającym z drugiego prawa Mendla jest to, że czynniki dziedziczne krzyżowanych odmian podczas tworzenia gamet mogą tworzyć nowe kombinacje, czyli rekombinować.

Znaczenie odkryć Mendla niestety nie zostało docenione za jego życia. Prawdopodobnie tłumaczono to faktem, że w tamtym czasie nie udało się jeszcze określić struktur w gametach, przez które następuje przekazywanie czynników dziedzicznych z rodziców na potomków. Dopiero pod koniec XIX w. W związku ze wzrostem rozdzielczości mikroskopów zaczęto dokonywać obserwacji zachowania struktur komórkowych podczas zapłodnienia i podziału komórek, co doprowadziło do powstania chromosomalnej teorii dziedziczności.