Gregor Mendel se smatra ocem moderne genetike. Bio je austrijski redovnik koji je radio s biljkama graška kako bi objasnio kako djeca nasljeđuju osobine svojih roditelja. Njegov je rad postao temeljem načina na koji znanstvenici shvaćaju naslijeđe, a mnogi ga smatraju pionirom na polju genetike.
Biljke graška i Mendelova genetika
U poznatim Mendelovim eksperimentima s biljkama graška, on je namjerno unakrsno oprašivao biljke graška s očito različitim značajkama kako bi otkrio neke važne stvari o tome kako potomci nasljeđuju osobine od svojih roditelja.
Eksperimenti
Mendel je izmjerio sedam specifičnih karakteristika biljaka graška:
- Glatko ili naborano zrelo sjeme
- Žuti ili zeleni sjemenski bjelanjak
- Ljubičasti ili bijeli cvijet
- Napuhana ili sužena zrela mahuna
- Zelene ili žute nezrele mahune
- Osni ili završni položaj cvjetova
- Dužina visoke ili patuljaste stabljike
Što je otkrio
Između 1856. i 1863. Mendel je eksperimentirao na vrsti Pisum sativum ili graška. Njegovi eksperimenti doveli su ga do tri generalizacije:
- Potomstvo dobiva po jedan nasljedni faktor od svakog roditelja. Ovo je poznato kao zakon segregacije.
- Različite osobine imaju jednaku priliku da se pojave zajedno. To je poznato kao zakon neovisnog asortimana, a današnji znanstvenici smatraju da je to u velikoj mjeri netočno. Neki geni su zapravo međusobno povezani i češće se pojavljuju zajedno.
- Potomstvo će naslijediti dominantnu osobinu, a može naslijediti recesivnu osobinu samo ako naslijedi oba recesivna faktora. Ovo je poznato kao zakon dominacije.
Većina znanstvenika njegovog vremena odbacila je Mendelov rad. Nije bilo široko prihvaćeno sve do njegove smrti. Tijekom njegova života, većina znanstvenika vjerovala je da su potomci naslijedili osobine miješanjem, odnosno da su potomci naslijedili 'prosjek' osobina roditelja.
Demonstriranje Mendelove genetike
Priča se da je Mendel testirao preko 28 000 biljaka da bi došao do svog zaključka. Iako opseg njegovog projekta vjerojatno nije realističan za vas, možete proučavati genetiku pomoću biljaka.
Tko je otac?
Who's the Father je eksperiment u kojem će studenti eksperimentirati na biljkama kako bi predvidjeli vidljive osobine. Možete ponovno stvoriti eksperiment pomoću Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) - koje su posebno dizajnirane kako bi ih studenti mogli koristiti za proučavanje genetike. Također rastu brže - cijeli životni ciklus traje 28-30 dana. Za završetak ovog eksperimenta trebat će otprilike šest tjedana svakodnevnih promatranja. Najprikladnije je za starije učenike srednje škole ili srednje škole koji studiraju genetiku.
Materijali
- Wisconsin Fast Plants® sjeme, neljubičasta stabljika, bez dlaka (pakiranje od 200)
- Wisconsin Fast Plants® sjeme, žuto-zeleno lišće (pakiranje od 200)
- Wisconsin Fast Plants® sjeme, neljubičasta stabljika, žuto-zeleni listovi (pakiranje od 200)
- Mješavina za saksije
- Sporootpuštajuće kuglice gnojiva
- Sustav fluorescentne rasvjete domaće izrade ili kupljeni sustav rasvjete
- Domaći sustav uzgoja (alternativno, možete kupiti sustav za navodnjavanje)
- Oznake za biljke
- Ulozi i veze
- Q-savjeti ili pčelinji štapići (treba vam samo nekoliko)
Upute
- Prvo izgradite svoje sustave rasvjete i navodnjavanja. Wisconsin Fast Plants® trebaju kontinuirano fluorescentno svjetlo i kontinuiranu opskrbu gnojivom i vodom. Možete izraditi njihove domaće verzije ili možete kupiti već napravljene komplete preko Carolina Biological. Obje opcije su povezane gore na popisu materijala.
- Posadite sjeme (ne morate ga upotrijebiti sve) prema uputama za uzgoj. Htjet ćete započeti sa sadnjom neljubičastog sjemena žutozelenog lišća (ovo će se nazivati potomstvo prve generacije ili O1.) Posadite i neljubičasto sjeme stabljike bez dlake. (Ovo sjeme je matično sjeme, koje se naziva P1). Obavezno označite što je što!
- Za otprilike četiri do sedam dana vaše bi biljke trebale narasti. Promatrajte boje stabljike i lišća oba skupa biljaka i zabilježite svoja zapažanja u svoju laboratorijsku bilježnicu. Najbolji način da kvantificirate svoja opažanja je brojanje fenotipova (brojanje biljaka koje imaju neljubičaste stabljike, broj biljaka koje imaju žuto-zeleno lišće itd.)
- Odbacite matične biljke, ali održite potomke.
- Napišite hipotezu o tome kako su biljke potomci naslijedile svoje vidljive genetske osobine. Na primjer, ako primijetite da većina vaših potomaka ima neljubičaste stabljike, ali žuto lišće, možete ih dodijeliti dominantnim osobinama. Ako primijetite da neke od vaših potomaka imaju ljubičaste stabljike i zeleno lišće, mogli biste pretpostaviti da su to recesivne osobine. Na temelju svojih opažanja stvorite hipotezu koju je moguće provjeriti. Htjet ćete pokušati pogoditi boju stabljike i lista matične biljke na temelju svoje hipoteze.
- Usadite biljke pomoću pčelinjeg štapića ili Q-vrha. Da biste to učinili, nježno zamijenite pčelinji štap na jednoj biljci, uvjerite se da biljka ima pelud, a zatim ga podijelite s drugom biljkom. Učinite to nekoliko puta kako biste bili sigurni da svaka biljka prima pelud od nekoliko drugih biljaka, i sa sličnim i s različitim vidljivim osobinama. Činite ovo jednom dnevno tri dana.
- Kada prođu tri dana, odrežite sve cvjetne pupoljke koji nisu oprašeni.
- Prestanite zalijevati biljke i pustite ih da se osuše.
- Uberite sjeme i ponovno ga posadite, u biti pokrećući proces iznova. Ove sjemenke su druga generacija potomaka, ili O2.
- Promatrajte boju stabljike i lišća sljedeće generacije biljaka. Mislite li da je vaša hipoteza točna?
- Posadite sjeme žuto-zelenog lista. Oni će biti poznati kao 'otac' ili P2.
- Nakon nekoliko dana promatrajte boje stabljike i lišća biljaka P2. Podržavaju li vaša zapažanja vašu hipotezu?
Video upute
Ovaj video pokazuje kako raditi genetičke laboratorije i pomoći će vam da se uhvatite u koštac s postupkom proučavanja genetike vaših biljaka.
Online Labs
Vrijedi napomenuti da ako su uzgoj graška i izrada kućnih aparata malo više nego što ste očekivali, postoji nekoliko izvrsnih interaktivnih laboratorija na mreži.
Mendelov grašak
Ovaj mrežni laboratorij replika je Mendelovih eksperimenata s graškom. Laboratorij ima praktičan izbornik tako da zapravo možete istražiti laboratorij prije nego bilo što poduzmete. Laboratorij vas vodi kroz različite korake, uključujući sadnju graška, promatranje njegovih osobina, a zatim unakrsno oprašivanje prvih biljaka koje ste uzgojili. To je upravo ono što je Mendel učinio kako bi studenti mogli osjetiti dosadan proces kroz koji je prošao kako bi došao do svojih zapažanja.
Juha od graška
Iako grafički nije tako uzbudljiva, juha od graška još je jedna online opcija koja pomaže studentima da promatraju dvije osobine biljaka graška. Da biste započeli, kliknite na gumb 'započni eksperiment'. Zatim ste dovedeni na stranicu na kojoj možete odabrati 'pariti' dva različita zrna graška. Njihovi genotipovi su zapisani za vas. Tada će vam stranica pokazati sve opcije dostupne za 'roditelje' koje ste odabrali. Stranica se brzo pomiče i možete je propustiti ako ne zapisujete sve.
MIT's STAR Genetics
MIT-ov STAR Genetics lab svojevrsna je 'igrica' koja se može preuzeti u kojoj studenti mogu miješati i spajati genotipove raznih vrsta uključujući biljke graška, vinske mušice, pa čak i krave. Program je najprikladniji za srednjoškolce koji dobro razumiju biologiju.
Genetika je zabavna
Bilo da proučavate biljke graška ili vinske mušice, ili jednostavno odete kući i promatrate osobine svojih roditelja i pokušavate otkriti kako ste vi dobili vlastite, proučavanje genetike može biti jako zabavno. Dok moderna genetika identificira nekoliko stvari u kojima je Mendel pogriješio, njegove teorije i dalje se primjenjuju tamo gdje osobine nisu povezane ili pod utjecajem drugih čimbenika.
