Gregors Mendels tiek uzskatīts par mūsdienu ģenētikas tēvu. Viņš bija austriešu mūks, kurš strādāja ar zirņu augiem, lai izskaidrotu, kā bērni pārmanto iezīmes no saviem vecākiem. Viņa darbs kļuva par pamatu tam, kā zinātnieki izprot iedzimtību, un viņš tiek plaši uzskatīts par pionieri ģenētikas jomā.
Zirņu augi un Mendeļa ģenētika
Mendela slavenajos zirņu augu eksperimentos viņš apzināti apputeksnēja zirņu augus ar acīmredzami atšķirīgām iezīmēm, lai atklātu dažas svarīgas lietas par to, kā pēcnācēji pārmanto īpašības no saviem vecākiem.
Eksperimenti
Mendels izmērīja septiņas specifiskas zirņu augu īpašības:
- Gludas vai saburzītas nogatavojušās sēklas
- Dzeltens vai zaļš sēklu albumīns
- Violets vai b alts zieds
- Uzpūsta vai savilkta nogatavojusies pāksts
- Zaļas vai dzeltenas nenobriedušas pākstis
- Ziedu aksiālā vai gala pozīcija
- Gars vai punduris kāta garums
Ko viņš atklāja
No 1856. līdz 1863. gadam Mendels eksperimentēja ar Pisum sativum jeb zirņu augu sugām. Viņa eksperimenti lika viņam izdarīt trīs vispārinājumus:
- Pēcnācēji no katra vecāka iegūst vienu iedzimtības faktoru. Tas ir pazīstams kā segregācijas likums.
- Dažādām iezīmēm ir vienādas iespējas parādīties kopā. Tas ir pazīstams kā neatkarīga sortimenta likums, un mūsdienu zinātnieki to saprot kā lielākoties neprecīzi. Daži gēni patiesībā ir saistīti un biežāk parādās kopā.
- Pēcnācēji pārmantos dominējošo īpašību un var mantot recesīvo pazīmi tikai tad, ja viņš pārmantos abus recesīvos faktorus. To sauc par dominēšanas likumu.
Lielākā daļa viņa laika zinātnieku noraidīja Mendeļa darbu. Tas tika plaši pieņemts tikai pēc viņa nāves. Viņa dzīves laikā lielākā daļa zinātnieku uzskatīja, ka pēcnācēji manto pazīmes, sajaucoties, tas ir, pēcnācēji manto “vidējo” no vecāku pazīmēm.
Mendeļa ģenētikas demonstrēšana
Tiek teikts, ka Mendels ir pārbaudījis vairāk nekā 28 000 augu, lai nonāktu pie sava secinājuma. Lai gan viņa projekta apjoms, iespējams, nav reāls, lai jūs varētu atjaunot, jūs varat pētīt ģenētiku, izmantojot augus.
Kas ir Tēvs?
Kas ir tēvs ir eksperiments, kurā skolēni eksperimentēs ar augiem, lai prognozētu novērojamās pazīmes. Varat atkārtoti izveidot eksperimentu, izmantojot Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa), kas ir īpaši izstrādāti, lai studenti varētu tos izmantot ģenētikas pētīšanai. Viņi arī aug ātrāk – pilns dzīves cikls aizņem 28-30 dienas. Šis eksperiments prasīs aptuveni sešas nedēļas ikdienas novērojumus. Tas ir vislabāk piemērots vecākiem skolēniem vidusskolā vai vidusskolā, kuri studē ģenētiku.
Materiāli
- Wisconsin Fast Plants® sēklas, nepurpursarkans kāts, bez apmatojuma (200 gab.)
- Wisconsin Fast Plants® sēklas, dzeltenzaļas lapas (200 iepakojumā)
- Wisconsin Fast Plants® sēklas, nepurpursarkans kāts, dzelteni zaļas lapas (200 iepakojumā)
- Poting mix
- Lēnās izdalīšanās mēslojuma granulas
- Paštaisīta dienasgaismas apgaismojuma sistēma vai iegādāta apgaismojuma sistēma
- Mājas audzēšanas sistēma (var arī iegādāties laistīšanas sistēmu)
- Etiķetes augiem
- Likmes un saites
- Q-padomi vai bišu nūjiņas (jums vajag tikai dažus)
Instrukcijas
- Vispirms izveidojiet apgaismojuma un laistīšanas sistēmas. Wisconsin Fast Plants® nepieciešama nepārtraukta dienasgaismas gaisma un nepārtraukta mēslojuma un ūdens padeve. Varat izveidot to mājās gatavotas versijas vai arī iegādāties iepriekš sagatavotus komplektus, izmantojot Carolina Biological. Abas iespējas ir saistītas iepriekš materiālu sarakstā.
- Iestādiet sēklas (nav nepieciešams izmantot visas) saskaņā ar audzēšanas instrukcijām. Sāciet ar nepurpursarkano, dzelteni zaļo lapu sēklu stādīšanu (tas tiks sauktas par pirmās paaudzes pēcnācējiem jeb O1). Iestādiet arī nepurpursarkano stublāju, bez apmatojuma sēklas. (Šīs sēklas ir mātes sēklas, ko dēvē par P1). Noteikti atzīmējiet, kurš ir kurš!
- Aptuveni četru līdz septiņu dienu laikā jūsu augiem vajadzētu izaugt. Ievērojiet abu augu kopu stublāju un lapu krāsas un ierakstiet savus novērojumus savā laboratorijas piezīmju grāmatiņā. Labākais veids, kā kvantitatīvi noteikt savus novērojumus, ir saskaitīt fenotipus (saskaitīt to augu skaitu, kuriem stublāji nav purpursarkani, to augu skaitu, kuriem ir dzeltenzaļas lapas utt.).)
- Izmetiet mātesaugus, bet saglabājiet pēcnācējus.
- Uzrakstiet hipotēzi par to, kā pēcnācēji mantojuši savas novērojamās ģenētiskās īpašības. Piemēram, ja novērojat, ka lielākajai daļai jūsu pēcnācēju stublāji nav purpursarkani, bet lapas ir dzeltenas, varat tās piešķirt kā dominējošās iezīmes. Ja novērojat, ka dažiem jūsu pēcnācējiem ir purpursarkani stublāji un zaļas lapas, jūs varētu pieņemt, ka tās ir recesīvas pazīmes. Pamatojoties uz saviem novērojumiem, izveidojiet pārbaudāmu hipotēzi. Pamatojoties uz savu hipotēzi, vēlēsities uzminēt tēva auga stublāju un lapu krāsu.
- Savienojiet augus, izmantojot bites nūju vai Q-tip. Lai to izdarītu, uzmanīgi nomainiet bites nūju uz viena auga, nodrošinot, ka augam ir ziedputekšņi, un pēc tam dalieties tajā ar citu augu. Dariet to vairākas reizes, lai pārliecinātos, ka katrs augs saņem ziedputekšņus no vairākiem citiem augiem, kuriem ir līdzīgas un atšķirīgas novērojamas pazīmes. Dariet to vienu reizi dienā trīs dienas.
- Kad trīs dienas ir beigušās, nogrieziet ziedu pumpurus, kas nebija apputeksnēti.
- Pārtrauciet augu laistīšanu un ļaujiet tiem izžūt.
- Novāc sēklas un pārstādiet tās, būtībā sākot procesu no jauna. Šīs sēklas ir otrās paaudzes pēcnācēji jeb O2.
- Veiciet novērojumus par nākamās paaudzes augu stublāju un lapu krāsu. Vai, jūsuprāt, jūsu hipotēze bija pareiza?
- Iestādiet dzelteni zaļo lapu sēklas. Tie būs pazīstami kā “tēvs” vai P2.
- Pēc dažām dienām novērojiet P2 augu stublāju un lapu krāsu. Vai jūsu novērojumi apstiprina jūsu hipotēzi?
Video norādes
Šis video parāda, kā veikt ģenētikas laboratorijas, un palīdzēs jums veikt augu ģenētikas izpētes procedūru.
Tiešsaistes laboratorijas
Ir vērts atzīmēt, ka, ja zirņu audzēšana un mājās gatavotu aparātu izgatavošana ir nedaudz vairāk, nekā jūs kaulējāties, tiešsaistē ir dažas lieliskas interaktīvas laboratorijas.
Mendeļa zirņi
Šī tiešsaistes laboratorija ir Mendeļa eksperimentu ar zirņiem kopija. Laboratorijā ir ērta izvēlne, lai jūs varētu izpētīt laboratoriju, pirms kaut ko darāt. Laboratorijā jūs varat veikt dažādas darbības, tostarp zirņu stādīšanu, to īpašību novērošanu un pēc tam pirmo izaudzēto augu savstarpēju apputeksnēšanu. Tieši to Mendels darīja, lai skolēni varētu justies par nogurdinošo procesu, ko viņš piedzīvoja, lai nāktu klajā ar saviem novērojumiem.
Zirņu zupa
Lai gan grafiski tas nav tik aizraujošs, zirņu zupa ir vēl viena tiešsaistes iespēja, kas palīdz skolēniem novērot divas zirņu augu pazīmes. Lai sāktu, noklikšķiniet uz pogas Sākt eksperimentu. Pēc tam tiek atvērta lapa, kurā varat izvēlēties “pāroties” divus dažādus zirņus. Viņu genotipi ir rakstīti jums. Pēc tam lapā tiks parādītas visas jūsu atlasītajiem “vecākiem” pieejamās iespējas. Lapa pārvietojas ātri, un jūs varat to palaist garām, ja nepierakstiet visu.
MIT's STAR Genetics
MIT's STAR Genetics laboratorija ir lejupielādējama dažāda veida “spēle”, kurā studenti var sajaukt un saskaņot dažādu sugu genotipus, tostarp zirņu augus, augļu mušas un pat govis. Programma ir vislabāk piemērota vidusskolēniem, kuriem ir spēcīga bioloģijas izpratne.
Ģenētika ir jautri
Neatkarīgi no tā, vai jūs pētāt zirņu augus vai augļu mušas, vai vienkārši dodaties mājās un vērojat savu vecāku iezīmes un mēģināt izdomāt, kā jūs ieguvāt savu, ģenētikas studijas var būt ļoti jautri. Lai gan mūsdienu ģenētika identificē dažas lietas, kuras Mendels kļūdījās, viņa teorijas joprojām ir spēkā gadījumos, kad pazīmes nav saistītas vai neietekmē citi faktori.
