Gregor Mendel uważany jest za ojca współczesnej genetyki. Był austriackim mnichem, który pracował z grochem, aby wyjaśnić, w jaki sposób dzieci dziedziczą cechy po rodzicach. Jego prace stały się podstawą tego, jak naukowcy rozumieją dziedziczność i jest powszechnie uważany za pioniera w dziedzinie genetyki.
Rośliny grochu i genetyka mendlowska
W słynnych eksperymentach Mendla z grochem celowo zapylał krzyżowo rośliny grochu o wyraźnie odmiennych cechach, aby odkryć ważne rzeczy na temat tego, jak potomstwo dziedziczy cechy od rodziców.
Eksperymenty
Mendel zmierzył siedem specyficznych cech grochu:
- Gładkie lub pomarszczone dojrzałe nasiona
- Białko nasion żółtych lub zielonych
- Fioletowy lub biały kwiat
- Napompowany lub zwężony dojrzały strąk
- Zielone lub żółte, niedojrzałe strąki
- Osiowe lub końcowe położenie kwiatów
- Długość łodygi wysoka lub karłowata
Co odkrył
W latach 1856–1863 Mendel przeprowadzał eksperymenty na gatunku Pisum sativum, czyli grochu. Jego eksperymenty doprowadziły go do trzech uogólnień:
- Potomstwo nabywa po jednym czynniku dziedzicznym od każdego z rodziców. Nazywa się to prawem segregacji.
- Różne cechy mają równe szanse na wystąpienie razem. Jest to znane jako prawo niezależnego asortymentu i dzisiejsi naukowcy uważają je za w dużej mierze niedokładne. Niektóre geny są w rzeczywistości ze sobą powiązane i częściej występują razem.
- Potomstwo odziedziczy cechę dominującą, a cechę recesywną może odziedziczyć tylko wtedy, gdy odziedziczy oba czynniki recesywne. Nazywa się to prawem dominacji.
Większość ówczesnych naukowców odrzuciła pracę Mendla. Zostało to powszechnie zaakceptowane dopiero po jego śmierci. Większość naukowców uważała, że za jego życia potomstwo dziedziczy cechy poprzez mieszanie, co oznacza, że potomstwo odziedziczyło „średnią” cech rodziców.
Wykazanie genetyki mendlowskiej
Mówi się, że Mendel przetestował ponad 28 000 roślin, aby dojść do swoich wniosków. Chociaż zakres jego projektu prawdopodobnie nie jest realistyczny do odtworzenia, możesz studiować genetykę za pomocą roślin.
Kto jest Ojcem?
Kto jest ojcem to eksperyment, w którym uczniowie będą eksperymentować na roślinach, aby przewidzieć obserwowalne cechy. Możesz odtworzyć eksperyment, używając Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) – które zostały zaprojektowane specjalnie, aby uczniowie mogli wykorzystać je do studiowania genetyki. Rosną też szybciej – pełny cykl życiowy trwa 28-30 dni. Ukończenie tego eksperymentu zajmie około sześciu tygodni codziennych obserwacji. Najlepiej nadaje się dla starszych uczniów gimnazjum lub liceum, którzy studiują genetykę.
Materiały
- Nasiona Wisconsin Fast Plants®, łodyga w kolorze innym niż fioletowy, bezwłosy (opakowanie 200 szt.)
- Nasiona Wisconsin Fast Plants®, żółto-zielone liście (opakowanie 200 szt.)
- Nasiona Wisconsin Fast Plants®, łodyga niefioletowa, liście żółto-zielone (opakowanie 200 szt.)
- Mieszanka doniczkowa
- Pletety nawozu o powolnym uwalnianiu
- Własny system oświetlenia fluorescencyjnego lub zakupiony system oświetlenia
- Domowy system uprawy (alternatywnie można kupić system podlewania)
- Etykiety dla roślin
- Stawki i więzi
- Q-tipy lub pałeczki pszczele (potrzebujesz tylko kilku)
Instrukcje
- Najpierw zbuduj systemy oświetlenia i nawadniania. Wisconsin Fast Plants® potrzebują ciągłego światła fluorescencyjnego i ciągłego zaopatrzenia w nawóz i wodę. Możesz zbudować ich domowe wersje lub kupić gotowe zestawy w Carolina Biological. Obie opcje są połączone powyżej na liście materiałów.
- Zasadź nasiona (nie musisz zużyć ich wszystkich) zgodnie z instrukcją uprawy. Będziesz chciał zacząć od posadzenia niefioletowych, żółto-zielonych nasion liści (będzie to określane jako potomstwo pierwszego pokolenia, czyli O1). Posadź także niefioletowe, bezwłose nasiona. (Te nasiona są nasionami matecznymi, określanymi jako P1). Upewnij się, że oznaczyłeś, który jest który!
- W ciągu około czterech do siedmiu dni Twoje rośliny powinny urosnąć. Obserwuj kolory łodyg i liści obu zestawów roślin i zapisz swoje obserwacje w swoim notatniku laboratoryjnym. Najlepszym sposobem ilościowego określenia obserwacji jest policzenie fenotypów (liczba roślin, które mają łodygi w kolorze innym niż fiolet, liczba roślin, które mają żółto-zielone liście itp.).)
- Odrzuć rośliny mateczne, ale zachowaj rośliny potomne.
- Napisz hipotezę dotyczącą tego, w jaki sposób rośliny potomne odziedziczyły obserwowalne cechy genetyczne. Na przykład, jeśli zaobserwujesz, że większość twoich roślin potomnych ma łodygi inne niż fioletowe, ale liście żółte, możesz przypisać je jako cechy dominujące. Jeśli zaobserwujesz, że niektóre rośliny potomne mają fioletowe łodygi i zielone liście, możesz założyć, że są to cechy recesywne. Na podstawie swoich obserwacji utwórz sprawdzalną hipotezę. Na podstawie swojej hipotezy spróbuj odgadnąć kolor łodyg i liści rośliny ojca.
- Połącz rośliny za pomocą patyka lub końcówki Q. Aby to zrobić, delikatnie zamień patyk pszczeli na jedną roślinę, upewniając się, że roślina ma pyłek, a następnie podziel się nim z inną rośliną. Zrób to kilka razy, aby mieć pewność, że każda roślina otrzyma pyłek od kilku innych roślin, zarówno o podobnych, jak i odmiennych obserwowalnych cechach. Rób to raz dziennie przez trzy dni.
- Po upływie trzech dni odetnij wszystkie pąki kwiatowe, które nie zostały zapylone.
- Przestań podlewać rośliny i pozwól im wyschnąć.
- Zbierz nasiona i posadź je ponownie, zasadniczo rozpoczynając proces od nowa. Te nasiona to drugie pokolenie potomstwa, czyli O2.
- Dokonaj obserwacji na temat koloru łodyg i liści roślin następnego pokolenia. Czy uważasz, że Twoja hipoteza była słuszna?
- Zasadź żółto-zielone nasiona liści. Będą oni znani jako „ojciec” lub P2.
- Po kilku dniach obserwuj kolor łodyg i liści roślin P2. Czy Twoje obserwacje potwierdzają Twoją hipotezę?
Wskazówki wideo
Ten film pokazuje, jak wykonywać ćwiczenia genetyczne i pomoże Ci uporać się z procedurą badania genetyki roślin.
Laboratoria online
Warto zauważyć, że jeśli uprawa groszku i wytwarzanie domowych urządzeń to trochę więcej, niż się spodziewałeś, w Internecie dostępnych jest kilka świetnych interaktywnych laboratoriów.
Groszek Mendla
To laboratorium internetowe jest repliką eksperymentów Mendla z groszkiem. Laboratorium ma przydatne menu, dzięki czemu możesz je zwiedzać, zanim zaczniesz cokolwiek robić. Laboratorium przeprowadzi Cię przez różne etapy, w tym sadzenie grochu, obserwację jego cech, a następnie zapylanie krzyżowe pierwszych wyhodowanych roślin. Dokładnie to zrobił Mendel, aby uczniowie mogli poczuć żmudny proces, przez który przeszedł, aby sformułować swoje obserwacje.
Zupa Grochowa
Chociaż graficznie nie jest tak ekscytująca, Zupa Grochowa to kolejna opcja online, która pomaga uczniom obserwować dwie cechy grochu. Aby rozpocząć, kliknij przycisk „Rozpocznij eksperyment”. Następnie zostaniesz przeniesiony na stronę, na której możesz wybrać „połączenie” dwóch różnych groszków. Ich genotypy są napisane dla Ciebie. Następnie strona wyświetli wszystkie opcje dostępne dla wybranych „rodziców”. Strona przesuwa się szybko i możesz ją przeoczyć, jeśli nie zapiszesz wszystkiego.
Genetyka STAR MIT
Laboratorium STAR Genetics na MIT to swego rodzaju „gra” do pobrania, w której uczniowie mogą mieszać i dopasowywać genotypy różnych gatunków, w tym grochu, muszek owocowych, a nawet krów. Program jest najlepiej dostosowany do uczniów szkół średnich, którzy dobrze rozumieją biologię.
Genetyka to zabawa
Bez względu na to, czy studiujesz groszek czy muszki owocowe, czy po prostu wracasz do domu i obserwujesz cechy swoich rodziców i próbujesz dowiedzieć się, jak nabyłeś własne, studiowanie genetyki może być świetną zabawą. Chociaż współczesna genetyka wskazuje na kilka rzeczy, w których Mendel się mylił, jego teorie nadal mają zastosowanie tam, gdzie cechy nie są ze sobą powiązane ani nie wpływają na nie inne czynniki.
