Детска енциклопедия Какво откри Грегор Мендел
Двадесетият век за биологията започва със сензационно откритие. В същото време трима ботаници - холандецът Хуго де Врис, германецът К. Коренс и австриецът К. Чермак - съобщават, че преди 35 години неизвестният чешки учен Грегор Йохан Мендел (1822-1884) открива основните закони за наследяване на индивидуалните белези. 1900 г., годината на преоткриването на законите на Мендел, сега обикновено се смята за годината на раждане на науката за наследствеността, генетиката.
Външно животът на Мендел беше тих и незабележим. Роден е в семейството на селски градинар. Момчето страстно се стреми към знания. Родителите нямаха средства да образоват сина си. С цената на големи усилия и лишения Йохан завършва гимназията, но университетът е недостъпен за него.
Тук свещеникът Мендел започва да преподава физика, математика и други естествени науки в реално училище и изрязва малък парцел земя в манастирската градина, за да започне експерименти, които са предназначени да прославят името му от векове.
Но как, според какви закони тези знаци се комбинират в потомците, предшествениците на Мендел не успяха да разберат. Грешката на тези учени беше, че те се опитаха да последват съдбата на много признаци в едно кръстосване и в същото време избраха лоши двойки за кръстосване и всичко беше безнадеждно объркано. Беше необходимо да се опрости задачата, а не да се опитваме да решим всички проблеми наведнъж, но това се оказа най-трудното.
На Мендел помогнала неговата склонност към точните науки. Първото нещо, което забеляза, беше броят на знаците, за които да следи. Важно беше да се изберат двойки за кръстосване по такъв начин, че кръстосаните организми да не се различават един от друг по никакъв начин, с изключение на един знак. След като решите уравнението от първа степен, можете да преминете към по-сложни задачи. Без значение кактази мисъл на Мендел е проста, това беше голяма крачка напред.
Но какви организми да вземем за кръстосване? Тук Мендел реши да следва пътя на максимално опростяване на проблема. Той насочи вниманието си към растенията и то към тези, които се опрашват от собствен прашец. При кръстосано опрашващите се растения вятърът може случайно да пренесе прашец от някое друго растение и тогава цялото преживяване ще отиде в канала. От самоопрашители той избра грах.
Мендел премина през 34 сорта грах и остави само 7 двойки сортове за експерименти. Сортовете от всяка двойка се различават само по един признак. При единия сорт семената бяха гладки, при другия - набръчкани; стъблото на един сорт беше високо, до 2 м, в другото едва достигаше 60 см; цветът на венчето на цветето в един сорт грах беше лилав, в друг - бял.
В продължение на три години Мендел внимателно засява избраните растения и се уверява, че те са чисти сортове, без примеси. След това Мендел пристъпи към кръстосване. В растение с лилаво венче той премахна тичинките с прашници и прехвърли цветен прашец от растение с бели цветя към близалцето на плодника. Терминът изтече, растението даде плод и през есента семената на хибрида бяха в ръцете на учения. Когато Мендел зася семената на хибрида в почвата през пролетта и изчака пъпките да се отворят, той установи, че всички цветове на хибридните растения имат същия лилав цвят като един от родителите (майчиното растение).
Какво стана? Може би прашецът на белоцветно растение се е оказал неефективен? Но в този случай не биха се образували плодове, тъй като собственият прашец на майчиното растение е бил отстранен, докато е още в тичинките. Може би експериментът е бил възпрепятстван от страничен прашец, донесен случайно от растение с червени цветя? Но грахът е строг самоопрашител и има възможност за въвеждане на чужд прашецизключени. Но най-важното е, че при други кръстоски (сортове, които се различават по други характеристики), Мендел получава по същество същия резултат. Във всички случаи потомството от първото кръстосване показва чертата само на един от родителите. Един от знаците беше толкова силен, че напълно потисна проявата на друг знак. Мендел го нарече доминиращ. Непроявена, слаба черта се нарича "рецесивна". Така Мендел открива първото правило или закон на наследствеността: при хибридите от първо поколение няма взаимно разтваряне на черти, но има преобладаване, доминиране на една (силна) черта над друга (слаба) черта.
През същото лято Мендел провежда втората част от експеримента. Този път той кръстоса лилаво-червени братя и сестри, получени след първата хибридизация. Той пося семената от новото кръстовище следващата пролет. И тук разсадът позеленя на леглата. Какви ще бъдат цветята? Изглежда, че резултатът от експеримента може да бъде предсказан безпогрешно. Какво потомство може да бъде от кръстосването на черно куче с черно куче? Очевидно черно куче. А от кръстосването на червеноцветен грах с червеноцветен грах? Очевидно само грах с червени цветя. Но когато пъпките се отвориха, Мендел откри, че една четвърт от растенията имат бели венчета. Знакът на бял цвят, който изглеждаше изчезнал след първото пресичане, се появи отново в "внуците". Случи се това, което Мендел уместно нарече разделяне на характеристиките.
Оказва се, че когато рудиментите на растенията с бели и червени цветя се комбинират, наследствените фактори на белите цветя не се разтварят, не изчезват, а само временно се потискат от силни доминиращи фактори на червените цветя. Появата на такива хибриди беше измамна. хибридна природасе разкрива едва след второто пресичане. Когато потиснатият фактор на бял цъфтеж на едно хибридно растение се срещне със същия потиснат фактор на второто хибридно растение, тяхното потомство разви бели цветя. През 1900 г. Hugo de Vries нарича редовността на появата в потомците на второто поколение на черти, потиснати в хибридите от първото поколение, втория закон на Мендел или закона на разделянето.
Когато Мендел анализира колко хибриди от второ поколение имат доминантни и рецесивни черти, той откри във всички случаи един и същ цифров модел. След кръстосване на грах с гладки и набръчкани семена Мендел получи 253 семена. Всички те бяха гладки. След кръстосването на хибридите с гладки семена един с друг, в следващото поколение настъпи разделяне. Образуваха се 7324 семена: 5474 гладки и 1850 набръчкани. Съотношението гладка (доминантна черта) към набръчкана (рецесивна черта) е 2,96: 1. В друг експеримент, където се наблюдава наследяването на цвета на семената, от 8023 семена, получени след второто кръстосване, 6022 са жълти, а 2001 са зелени. Съотношението на жълтите към зелените е 3,01: 1. Мендел прави подобни изчисления за всичките седем двойки разновидности. Резултатът беше един и същ навсякъде. Разделянето на доминантни и рецесивни черти е средно 3: 1. Мендел разбира, че моделът, който открива, не може да бъде верен за едно растение, той се проявява само когато голям брой организми са кръстосани.
Ученият не се ограничава до монохибридно кръстосване, т.е. такова, когато организмите се различават само по една черта. Въз основа на отворени модели той първо изчисли и след това доказа чрез опит как във всеки случай се случва разделянето на знаците. Менделтества заключенията си в експерименти с растения, които се различават по два, а след това по три признака. Това беше достатъчно, за да се увери, че в по-сложни случаи неговите формули са правилни.
И така, Мендел първо изучава наследствената устойчивост на сортовете грах, след това открива правилото за доминиране, по-късно разделяне, след това анализира количествените модели на разделяне за организми, които се различават по един, два и три признака, и накрая дава формули за всякакви кръстоски. Усложнявайки и усложнявайки работата си, той се изкачи стъпка по стъпка до върха на своята теория - предсказанието на принципите на структурата на генетичния материал.
И именно с това предсказание той изпревари съвременната наука с почти половин век. По времето на Мендел не се знае нищо за материалните носители на наследствеността - гените, и той описва свойствата им така, както астрономите предричат съществуването на все още неоткрити планети. Мендел разсъждава по следния начин: тъй като има доминантност и рецесивност, която се проявява при кръстосване, това означава, че зародишните клетки носят наследствени фактори, от които единият определя свойството на доминиране, а другият - рецесивност. Така той прогнозира съществуването на фактори, по-късно наречени гени, всеки от които е отговорен за свойството на определена черта.
Тъй като тези полови фактори са комбинирани в клетките на хибриден организъм, тогава всички негови клетки носят два фактора с една и съща черта. В зависимост от естеството на тези фактори, организмът ще съдържа едни и същи фактори (такива организми се наричат хомозиготни) или различни фактори (организъм, който е хетерозиготен за даден признак). Това обясняваше защо, когато се кръстосват организми, които външно напълно приличат един на друг, в потомството изведнъж се появяват индивиди, които външно не приличат на своите.преки родители, но напомнящи на "дядо" или "баба".
Накрая Мендел прави предложение, което с право се смята за един от най-важните му закони. Той стига до заключението, че зародишните клетки (гамети) носят само един депозит от всеки от признаците и са свободни (чисти) от други депозити на същия признак. Този закон се нарича "закон за чистотата на гаметите".
След 1868 г. Мендел напълно изоставя експериментите си. В същото време той започна да ослепява. Нечовешкото напрежение, с което повече от 10 години преглеждаше и сортираше десетки хиляди растения, цветя, стъбла, листа, семена, оказа влияние. През 1884 г., без да получи признание, умира големият чешки учен Грегор Йохан Мендел.
И 16 години по-късно целият научен свят научи за откритията на Мендел. Стотици учени по света започват да продължават неговите изследвания; по-късно законите на Мендел са обяснени с поведението на хромозомите. Още днес гените са изследвани на молекулярно ниво и материалните носители на наследствеността, чието съществуване е предсказал Мендел, започват да се изучават с методите на биологията, физиката, химията и математиката.