Великий внесок грегора йоганна Менделя у розвиток експериментальної генетики. Вклад менделя в біологію та генетику Біографія менделя коротко

Питання 1. Дайте визначення понять «спадковість» та «мінливість».
Спадковість- це здатність живих організмів передавати свої ознаки, властивості та особливості розвитку наступного покоління. Вона забезпечує матеріальну та функціональну наступність поколінь, є причиною того, що нове покоління схоже на попереднє. В основі спадкування ознак лежить передача потомству генетичного матеріалу.
Мінливість- це здатність живих організмів існувати у різних формах, тобто набувати у процесі індивідуального розвитку ознаки, відмінні від якостей інших особин того ж виду, у тому числі і своїх батьків. Мінливість може визначатися особливостями генів особини, їх поєднанням тощо, а може – взаємодією особини та навколишнього середовища. В останньому випадку навіть генетично однакові організми здатні набувати у процесі онтогенезу різні ознаки та властивості.

Запитання 2. Хто вперше відкрив закономірності успадкування ознак?
Першою людиною, яка відкрила закономірності успадкування ознак, був австрійський вчений Грегор Мендель (1822-1884). Будучи ченцем монастиря в Брюнні (Брно, сучасна Чехія), він протягом восьми років (1856-1863) схрещував різні сорти гороху. У 1865 р. Г. Мендель на засіданні Товариства дослідників природи р. Брюнна доповів про результати своїх експериментів. Робота була гідно оцінена лише після 1900 р., коли три ботаніки (Гуго де Фріз у Голландії, Карл Корренс у Німеччині та Еріх Чермак в Австрії) незалежно один від одного наново відкрили закономірності успадкування.

Запитання 3. На яких рослинах проводив досліди Г Мендель?
Мендель проводив досліди різних сортах посівного гороху. Для своїх експериментів він використав 22 сорти гороху, що відрізняються за семи ознаками. Усього за час досліджень він вивчив понад десять тисяч рослин.

Запитання 4. Завдяки яким особливостям організації роботи Г Менделю вдалося відкрити закони наслідування ознак?
Грегор Менделю вдалося відкрити закони успадкування ознак завдяки наступним особливостям своєї роботи:
експериментальним рослиною був горох - невибаглива рослина, що має велику плодючість і дає кілька врожаїв на рік;
горох є самозапильною рослиною, що дозволяє уникати випадкового попадання стороннього пилку. Мендель під час експериментів з перехресного запилення видаляв тичинки і пензликом переносив пилок однієї батьківської рослини на маточка іншої;
Мендель досліджував якісні, чітко помітні ознаки, кожен із яких контролювався одним геном;
при обробці даних вчений вів суворий кількісний облік всіх рослин та насіння.

Який внесок у біологію, австрійського дослідника природи, вченого-ботаніка і релігійного діяча, ченця, основоположника вчення про спадковість, Ви дізнаєтеся з цієї статті.

Грегор Мендель відкриття

ХХ століття ознаменувалося сенсаційним відкриттям у галузі біології. Троє вчених-ботаніка Чермак, де Фріз і Корренс заявили, що 35 років тому якийсь чеський чернець і вчений Грегор Мендель, який був нікому невідомий, відкрив закони наслідування окремих ознак.

Варто зазначити, що Мендель народився у небагатій селянській сім'ї садівника. Його батьки не мали коштів, щоб дати сину гідну освіту. Тому юнак закінчив лише гімназію та мріяв про університет.

Якось він пішов у абатство і прийняв чернечий сан. Він мав одну мету – знання. У монастирі була найбагатша бібліотека, і він отримав можливість навчатися в університеті. До того ж Грегор захоплювався біологією, а біля його келії була грядка. І він задумав зробити досліди з схрещування рослин. Як піддослідний виступив горох. Для своїх дослідів чернець вибрав 7 пар сортів цієї культурної рослини. Кожна пара гороху мала свою відмінність. Наприклад, насіння першої пари мали гладку структуру, а друга зморшкувату; у одного стебла було не більше 60 см, а у другого досягало 2 м; забарвлення квітки в одного сорту було білим, а в іншої пари - пурпурним.

Перші три роки Мендель висівав вибрані сорти, щоб переконатися, що вони не мають домішок. Далі розпочалися досліди з схрещування. У ході експериментів він виявив, що одна з рослин є домінантною та її ознаки придушували особливості другої рослини. Цей процес Мендель назвав «рецесивним». Так було відкрито перший закон спадковості у біології. На наступне літо він схрестив одержаний червоноцвіті гібриди з первинним сортом червонокольорового гороху. І яке було його здивування, коли рослина зацвіла і квітки виявилися білого кольору. Це явище, прояв білого кольору через одне покоління, Мендель назвав «розщепленням ознак». Так був відкрито другий закон спадковості в біології.На жаль, його відкриття не мало жодного успіху. Лише через 140 років людство оцінило його експерименти в гідній біології.

Народився Йоган Мендель 20 липня 1882 року в невеликому селі Хейнцендорф Австрійської імперії в сім'ї селян. Захоплення біологією у своїй біографії Мендель виявив рано. Два роки він відвідував інститут Ольмюца, після цього став ченцем у Августинському монастирі Святого Хоми.

Потім з 1844 по 1848 він навчався в богословському інституті в Брюнні. Але глибокі знання у багатьох областях Мендель отримав завдяки самоосвіті. Недовго викладав, після чого вирушив навчатися у Віденський університет. Саме там Грегор Мендель у своїй біографії багато часу присвячував вивченню гібридних нащадків рослин. Довгі роки (1856 – 1863) ставив досліди на гороху, а результаті сформулював закони спадкування («закони Менделя»).

Його праці було опубліковано, але не зацікавило відомих ботаніків того часу. Тоді в біографії Георга Менделя було поставлено ще кілька дослідів (на яструбінці, на бджолах), але результат виявився невдалим. Отже Мендель залишив свої біологічні експерименти, став настоятелем монастиря.

Механізм успадкування, відкритий завдяки біографії Григорія Менделя, зацікавив учених лише на початку ХХ століття.

Оцінка з біографії

Нова функція! Середня оцінка, яку одержала ця біографія. Показати оцінку

Генетика - область біології, що вивчає спадковість та мінливість.

Вступ

Людина завжди прагнула керувати живою природою: структурно-функціональною організацією живих істот, їх індивідуальним розвитком, адаптацією до навколишнього середовища, регуляцією чисельності тощо. буд. на службу людському суспільству. Цим пояснюється ключове становище генетики з-поміж інших біологічних дисциплін.

Людиною давно відзначені три явища, що стосуються спадковості: по-перше, подібність ознак нащадків та батьків; по-друге, відмінності деяких (іноді багатьох) ознак нащадків від відповідних батьківських ознак; по-третє, виникнення у потомстві ознак, які були лише в далеких предків. Спадкоємність ознак між поколіннями забезпечується процесом запліднення. З незапам'ятних часів людина стихійно використовувала властивості спадковості у практичних цілях – для виведення сортів культурних рослин та порід домашніх тварин.

Перші ідеї про механізм спадковості висловили ще давньогрецькі вчені Демокріт, Гіппократ, Платон, Арістотель. Автор першої наукової теорії еволюції Ж.-Б. Ламарк скористався ідеями давньогрецьких учених пояснення постулированного ним межі 18-19 ст. принципу передачі набутих протягом життя індивіда нових ознак потомству. Ч. Дарвін висунув теорію пангенези, яка пояснювала успадкування набутих ознак. Закони спадковості, відкриті Г. Менделем, заклали підвалини становлення генетики як самостійної науки.

Як все починалося

На початку 19 століття, 1822 року, в Австрійській Моравії, у селі Ханцендорф, у селянській сім'ї народився хлопчик. Він був другою дитиною у сім'ї. Під час народження його назвали Йоганном, прізвище батька бала Мендель.

Жилося нелегко, дитину не балували. З дитинства Йоганн звик до селянської праці та полюбив його, особливо садівництво та бджільництво. Як у нагоді йому навички, набуті в дитинстві.

Видатні здібності виявилися у хлопчика рано. Менделю було 11 років, коли його перевели із сільської школи до чотирикласного училища найближчого містечка. Він і там одразу проявив себе і вже через рік опинився у гімназії, у місті Опав.

Платити за навчання та утримувати сина батькам було важко. А тут ще обрушилося на сім'ю нещастя: батько тяжко постраждав - йому на груди впала колода. У 1840 році Йоганн закінчив гімназію і паралельно – школу кандидатів у вчителі.

Попри труднощі, Мендель продовжує навчання. Тепер уже у філософських класах у місті Оломеуц. Тут вчать як філософії, а й математики, фізиці – предметам, без яких Мендель, біолог у душі, не мислив подальшого життя. Біологія та математика! У наші дні це поєднання нерозривне, але в 19 столітті здавалося безглуздим. Саме Мендель був першим, хто продовжив у біології широку колію для математичних методів.

Він продовжує вчитися, але життя тяжке, і ось настають дні, коли, за власним визнанням Менделя, “далі переносити подібну напругу не під силу”. І тоді його життя настає переломний момент: Мендель стає ченцем. Він не приховує причин, що штовхнули його на цей крок. В автобіографії пише: "Виявився змушеним зайняти становище, що звільняє від турбот про їжу". Чи не так, відверто? І при цьому жодного слова про релігію, бога. Непереборний потяг до науки, прагнення знань, а зовсім не прихильність до релігійної доктрині привели Менделя в монастир. Йому виповнився 21 рік. Ті, що постригалися в ченці на знак відмови від світу, приймали нове ім'я. Йоган став Грегором.

Був період, коли його зробили священиком. Зовсім недовгий період. Втішати стражденних, споряджати в останній шлях вмираючих. Не дуже це подобалося Менделю. І він робить все, щоби звільнитися від неприємних обов'язків.

Інша справа вчительство. Мендель викладав у міській школі, не маючи диплома вчителя, та викладав добре. Його колишні учні з теплотою згадують про нього – сердечне, доброзичливе, розумне, захоплене своїм предметом.

Цікаво, що Мендель двічі складав іспит на звання вчителя і... двічі провалювався! Адже він був найосвіченішою людиною. Нема чого говорити про біологію, класиком якої Мендель незабаром став, він був високообдарований математик, дуже любив фізику і добре знав її.

Провали на іспитах не заважали його викладацькій діяльності. У міському училищі Брно Менделя-вчителя дуже цінували. І він викладав, не маючи диплома.

У житті Менделя були роки, коли він перетворювався на самітника. Але не перед іконами схиляв він коліна, а перед грядками з горохом. З ранку і до самого вечора працював він у маленькому монастирському садку (35 метрів завдовжки та 7 метрів завширшки). Тут з 1854 по 1863 рік провів Мендель свої класичні досліди, результати яких не застаріли й досі. Своїми науковими успіхами Г. Мендель зобов'язаний також і надзвичайно вдалим вибором об'єкта досліджень. Загалом у чотирьох поколіннях гороху він обстежив 20 тисяч нащадків.

Близько 10 років йшли досліди з схрещування гороху. Щовесни Мендель висаджував рослини на своїй ділянці. Доповідь “Досліди над рослинними гібридами”, яку було прочитано брюнським натуралістам у 1865 році, виявилася несподіванкою навіть для друзів.

Горох був зручний з різних міркувань. Нащадок цієї рослини має ряд чітко помітних ознак - зелений або жовтий колір сім'ядолів, гладке або, навпаки, зморшкувате насіння, здуті або перетягнуті боби, довга або коротка вісь суцвіття і так далі. Перехідних, половинчастих "змазаних" ознак був. Щоразу можна було впевнено говорити "так" чи "ні", "або - або", мати справу з альтернативою. А тому й заперечувати висновки Менделя, сумніватися у них не доводилося. І всі положення теорії Менделя вже ніким не були спростовані і за заслугами стали частиною золотого фонду науки.

Класичні закони Г. Менделя

Основні закони успадкованості були описані чеським ченцем Грегором Менделем понад сто років тому, коли він викладав фізику та природну історію в середній школі м. Брюнна (м. Брно).

Мендель займався селекціонуванням гороху, і саме гороху, наукової удачі та суворості дослідів Менделя ми зобов'язані відкриттям основних законів успадкованості: закону одноманітності гібридів першого покоління, закону розщеплення та закону незалежного комбінування.

Деякі дослідники виділяють не три, а два закони Менделя. При цьому деякі вчені об'єднують перший і другий закони, вважаючи, що перший закон є частиною другого та визначає генотипи та фенотипи нащадків першого покоління (F1). Інші дослідники об'єднують в один другий і третій закони, вважаючи, що «закон незалежного комбінування» є, по суті, «закон незалежності розщеплення», що протікає одночасно по різних парах алелей. Проте у вітчизняній літературі йдеться про три закони Менделя.

Р. Мендель був піонером у сфері вивчення результатів схрещування рослин. Такі експерименти проводилися і до нього, з тією різницею, що схрещувалися рослини різних видів. Нащадки подібного схрещування (покоління F1) були стерильними, і, отже, запліднення та розвитку гібридів другого покоління (при описі селекційних експериментів друге покоління позначається F2) не відбувалося. Іншою особливістю доменделівських робіт було те, що більшість ознак, що досліджуються в різних експериментах з схрещування, були складні як за типом спадкування, так і з точки зору їх фенотипного вираження. Геніальність Менделя у тому, що у експериментах не повторив помилок попередників. Як писала англійська дослідниця Ш. Ауербах, «успіх роботи Менделя в порівнянні з дослідженнями його попередників пояснюється тим, що він мав дві істотні якості, необхідні для вченого: здатністю ставити природі необхідне питання і здатністю правильно тлумачити відповідь природи». По-перше, як експериментальні рослини Мендель використовував різні сорти декоративного гороху всередині одного роду Pisum. Тому рослини, що розвинулися в результаті подібного схрещування, були здатні до відтворення. По-друге, як експериментальні ознаки Мендель вибрав прості якісні ознаки типу «або /або» (наприклад, шкірка горошини може бути або гладкою, або зморщеною), які, як потім з'ясувалося, контролюються одним геном. По-третє, справжня удача Менделя полягала у тому, що обрані ним ознаки контролювалися генами, що містили домінантні алелі. І, нарешті, інтуїція підказала Менделю, що всі категорії насіння всіх гібридних поколінь слід точно, аж до останньої горошини, перераховувати, не обмежуючись загальними твердженнями, що підсумовують тільки найбільш характерні результати (скажімо, такого насіння більше, ніж такого).

Мендель експериментував з 22 різновидами гороху, що відрізнялися один від одного за 7 ознаками (колір, текстура насіння тощо). Свою роботу Мендель вів вісім років, вивчив 20 тисяч рослин гороху. Усі форми гороху, що він досліджував, були представниками чистих ліній; результати схрещування таких рослин між собою завжди були однаковими. Результати роботи Мендель навів у статті 1865, яка стала наріжним каменем генетики. Важко сказати, що заслуговує на більше захоплення в ньому і його роботі - строгість проведення експериментів, чіткість викладу результатів, досконале знання експериментального матеріалу або знання робіт його попередників.

Перший закон одноманітності гібридів першого покоління

Цей закон стверджує, що схрещування особин, що відрізняються за даною ознакою (гомозиготних за різними алелями), дає генетично однорідне потомство (покоління F1), всі особи якого гетерозиготні. Всі гібриди F1 можуть мати при цьому або фенотип одного з батьків (повне домінування), як у дослідах Менделя, або, як було виявлено пізніше, проміжний фенотип (неповне домінування). Надалі з'ясувалося, що гібриди першого покоління F1 можуть проявити ознаки обох батьків (кодомінування). Цей закон заснований на тому, що при схрещуванні двох гомозиготних за різними алелями форм (АА та aа) усі їхні нащадки однакові за генотипом (гетерозиготні – Аа), а отже, і за фенотипом.

Другий закон розщеплення

Цей закон називають законом (незалежним) розщепленням. Суть його полягає у наступному. Коли в організму, гетерозиготного за досліджуваним ознакою, формуються статеві клітини – гамети, одна їх половина несе один аллель даного гена, а друга – інший. Тому при схрещуванні таких гібридів F1 між собою серед гібридів другого покоління F2 у певних співвідношеннях з'являються особини з фенотипами як вихідних батьківських форм, так і F1.
В основі цього закону лежить закономірна поведінка пари гомологічних хромосом (з алелями А і а), що забезпечує утворення у гібридів F1 гамет двох типів, внаслідок чого серед гібридів F2 виявляються особини трьох можливих генотипів у співвідношенні 1АА: 2Аа: 1аа. Іншими словами, «онуки» вихідних форм – двох гомозигот, фенотипно відмінних один від одного, дають розщеплення за фенотипом відповідно до другого закону Менделя.

Однак це співвідношення може змінюватись в залежності від типу спадкування. Так, у разі повного домінування виділяються 75% особин із домінантною та 25% із рецесивною ознакою, тобто. два фенотипи щодо 3 до 1. При неповному домінуванні та кодомінуванні 50% гібридів другого покоління (F2) мають фенотип гібридів першого покоління та по 25% – фенотипи вихідних батьківських форм, тобто спостерігається розщеплення 1 до 2 до 1.

Третій закон незалежного комбінування (успадкування) ознак

Цей закон говорить про те, що кожна пара альтернативних ознак поводиться в ряді поколінь незалежно один від одного, внаслідок чого серед нащадків першого покоління (тобто в поколінні F2) у певному співвідношенні з'являються особини з новими (порівняно з батьківськими). комбінаціями ознак. Наприклад, у разі повного домінування при схрещуванні вихідних форм, що відрізняються за двома ознаками, у наступному поколінні (F2) виявляються особини з чотирма фенотипами у співвідношенні 9к3к3к1. При цьому два фенотипи мають «батьківські» поєднання ознак, а два – нові. Цей закон заснований на незалежній поведінці (розщепленні) кількох пар гомологічних хромосом. Так, при дигібридному схрещуванні це призводить до утворення у гібридів першого покоління (F 1) 4 типів гамет (АВ, Ав, аВ, ав), а після утворення зигот – до закономірного розщеплення генотипу і, відповідно, фенотипу в наступному поколінні ( F2).

Парадоксально, але в сучасній науці велика увага приділяється не так самому третьому закону Менделя у його вихідному формулюванні, скільки виняткам із нього. Закон незалежного комбінування недотримується у разі, якщо гени, контролюючі досліджувані ознаки, зчеплені, тобто. розташовуються по сусідству один з одним на одній і тій же хромосомі і передаються у спадок як пов'язана пара елементів, а не окремі елементи. Наукова інтуїція Менделя підказала йому, які ознаки мають бути вибрані для його дигібридних експериментів, - він вибрав незчеплені ознаки. Якби він випадково вибрав ознаки, контрольовані зчепленими генами, його результати були б іншими, оскільки зчеплені ознаки успадковуються незалежно друг від друга.
З чим пов'язана важливість винятків із закону Менделя про незалежне комбінування? Справа в тому, що ці винятки дозволяють визначати хромосомні координати генів (так званий локус).

У випадках коли успадкованість певної пари генів не підпорядковується третьому закону Менделя, найімовірніше ці гени успадковуються разом і, отже, розташовуються на хромосомі у безпосередній близькості друг від друга. p align="justify"> Залежне успадкування генів називається зчепленням, а статистичний метод, що використовується для аналізу такого успадкування, називається методом зчеплення. Однак за певних умов закономірності успадкування зчеплених генів порушуються. Основна причина цих порушень - явище кросинговеру, що призводить до перекомбінації (рекомбінації) генів. Біологічна основа рекомбінації у тому, що у процесі освіти гамет гомологічні хромосоми, як роз'єднатися, обмінюються своїми ділянками.

Кроссинговер – процес імовірнісний, а ймовірність того, чи відбудеться чи не станеться розрив хромосоми на даній конкретній ділянці, визначається низкою факторів, зокрема фізичною відстанню між двома локусами однієї і тієї ж хромосоми. Кроссинговер може статися і між сусідніми локусами, проте його ймовірність значно менша від ймовірності розриву (що призводить до обміну ділянками) між локусами з великою відстанню між ними.

Ця закономірність використовується при складанні генетичних карт хромосом (картування). Відстань між двома локусами оцінюється шляхом підрахунку кількості рекомбінацій на 100 гамет. Ця відстань вважається одиницею виміру довжини гена і називається сентиморганом на честь генетика Т. Моргана, який вперше описав групи зчеплених генів у плодової мушки дрозофіли - улюбленого об'єкта генетиків. Якщо два локуси знаходяться на значній відстані один від одного, то розрив між ними відбуватиметься так само часто, як при розташуванні цих локусів на різних хромосомах.

Використовуючи закономірності реорганізації генетичного матеріалу у процесі рекомбінації, вчені розробили статистичний метод аналізу, званий аналізом зчеплення.

Умови існування законів

Закони Менделя у тому класичної формі діють за наявності певних умов. До них відносяться:

1) гомозиготність вихідних схрещуваних форм;

2) утворення гамет гібридів всіх можливих типів у рівних співвідношеннях (забезпечується правильним перебігом мейозу; однаковою життєздатністю гамет усіх типів; рівною ймовірністю зустрічі будь-яких гамет при заплідненні);

3) однакова життєздатність зигот усіх типів.

Порушення цих умов може призводити або до відсутності розщеплення у другому поколінні, або до розщеплення у першому поколінні; або до спотворення співвідношення різних генотипів та фенотипів. Закони Менделя мають універсальний характер для всіх диплоїдних організмів, що розмножуються статевим способом. Загалом вони справедливі для аутосомних генів з повною пенетрантністю (100%-ою частотою прояву аналізованої ознаки; 100%-а пенетрантність має на увазі, що ознака виражена у всіх носіїв алелю, що детермінує розвиток цієї ознаки) і постійною експресивністю (тобто постійним ступенем) виразності ознаки); постійна експресивність має на увазі, що фенотипова вираженість ознаки однакова або приблизно однакова у всіх носіїв алелю, що детермінує розвиток цієї ознаки.

Визнання законів Менделя

Великі відкриття часто зізнаються не відразу. Хоча праці Товариства, де була опублікована стаття Менделя, надійшли до 120 наукових бібліотек, а Мендель додатково розіслав 40 відбитків, його робота мала лише один прихильний відгук – від К. Негелі, професора ботаніки з Мюнхена. Негелі сам займався гібридизацією, ввів термін «модифікація» і висунув умоглядну теорію спадковості. Однак він засумнівався у тому, що виявлені на гороху закони мають загальний характер і порадив повторити досліди на інших видах. Мендель шанобливо погодився із цим. Але його спроба повторити на яструбінці, з якою працював Негелі, отримані на гороху результати виявилася невдалою. Лише через десятиліття стало ясно чому. Насіння у яструбінки утворюється партеногенетично, без участі статевого розмноження. Спостерігалися й інші винятки з принципів Менделя, які виявили тлумачення набагато пізніше. У цьому полягає причина холодного прийому його роботи. Починаючи з 1900 р., після практично одночасної публікації статей трьох ботаніків – Х. Де Фріза, К. Корренса та Е. Чермака-Зейзенегга, які незалежно підтвердили дані Менделя власними дослідами, стався миттєвий вибух визнання його роботи. 1900 рік вважається роком народження генетики.

Навколо парадоксальної долі відкриття та перевідкриття законів Менделя створено гарний міф про те, що його робота залишалася зовсім невідомою і на неї лише випадково та незалежно, через 35 років, натрапили три перевідкривачі. Насправді робота Менделя цитувалася близько 15 разів у зведенні про рослинні гібриди 1881 р., про неї знали ботаніки. Понад те, як з'ясувалося нещодавно під час аналізу робочих зошитів До. Корренса, він ще 1896 р. читав статтю Менделя і навіть зробив її реферат, але зрозумів тоді її глибинного сенсу і забув.

Стиль проведення дослідів та викладу результатів у класичній статті Менделя роблять можливим припущення, якого в 1936 р. прийшов англійський математичний статистик і генетик Р.Э. Фішер: Мендель спочатку інтуїтивно проник у «душу фактів» і потім спланував серію багаторічних досвідів так, щоб ідея, що осяяла його, виявилася найкращим чином. Краса і строгість числових співвідношень форм при розщепленні (3к1 чи 9к3к3к1), гармонія, у якому вдалося укласти хаос фактів у сфері спадкової мінливості, можливість робити пророцтва - усе це внутрішньо переконувало Менделя у загальному характері знайдених ним гороху законів. Залишалося переконати наукову спільноту. Але це завдання так само важке, як і саме відкриття. Адже знання фактів ще означає їх розуміння. Велике відкриття завжди пов'язане з особистісним знанням, відчуттями краси та цілісності, заснованих на інтуїтивних та емоційних компонентах. Цей позараціональний вид знання передати іншим людям важко, бо з їхнього боку потрібні зусилля та інтуїція.

Значення робіт Менделя у розвиток генетики

У 1863 р. Мендель закінчив експерименти і в 1865 р. на двох засіданнях Брюннського товариства дослідників природи доповів результати своєї роботи. У 1866 р. у працях суспільства вийшла його стаття «Досліди над рослинними гібридами», яка заклала основи генетики як самостійної науки. Це рідкісний історії знань випадок, коли одна стаття знаменує собою народження нової наукової дисципліни. Чому так прийнято вважати?

Роботи з гібридизації рослин та вивчення успадкування ознак у потомстві гібридів проводилися десятиліття до Менделя у різних країнах і селекціонерами, і ботаніками. Були помічені та описані факти домінування, розщеплення та комбінування ознак, особливо у дослідах французького ботаніка Ш. Нодена. Навіть Дарвін, схрещуючи різновиди левового зіва, відмінні за структурою квітки, отримав у другому поколінні співвідношення форм, близьке до відомого менделівського розщеплення 3к1, але побачив у цьому лише «примхливу гру сил спадковості». Різноманітність взятих у досліди видів та форм рослин збільшувала кількість висловлювань, але зменшувала їхню обґрунтованість. Сенс чи «душа фактів» (вираз Анрі Пуанкаре) залишалися до Менделя туманними.

Зовсім інші наслідки випливали з семирічної роботи Менделя, що по праву складає фундамент генетики. По-перше, він створив наукові принципи опису та дослідження гібридів та їх потомства (які форми брати у схрещування, як вести аналіз у першому та другому поколінні). Мендель розробив і застосував систему алгебри символів і позначень ознак, що являло собою важливе концептуальне нововведення. По-друге, Мендель сформулював два основних принципи, або закону успадкування ознак у ряді поколінь, що дозволяють робити передбачення. Нарешті, Мендель у неявній формі висловив ідею дискретності та бінарності спадкових задатків: кожна ознака контролюється материнською та батьківською парою задатків (або генів, як їх потім стали називати), які через батьківські статеві клітини передаються гібридам і нікуди не зникають. Задатки ознак не впливають одна на одну, але розходяться при утворенні статевих клітин і потім вільно комбінуються у нащадків (закони розщеплення та комбінування ознак). Парність задатків, парність хромосом, подвійна спіраль ДНК – ось логічне слідство та магістральний шлях розвитку генетики сучасності на основі ідей Менделя.

Назва нової науки – генетика (лат. «що відноситься до походження, народження») – було запропоновано у 1906 р. англійським ученим В.Бетсоном. Данець В. Йоганнсен у 1909 р. затвердив у біологічній літературі такі принципово важливі поняття, як ген (грец. «рід, народження, походження»), генотип та фенотип. На цьому етапі історії генетики була прийнята і отримала розвиток менделівська, по суті умоглядна, концепція гена як матеріальної одиниці спадковості, відповідальної за передачу окремих ознак у ряді поколінь організмів. Тоді ж голландський вчений Г. де Фріз (1901) висунув теорію мінливості, засновану на уявленні про стрибкоподібність змін спадкових властивостей у результаті мутацій.

Робота Т.Г. Моргана та його школи США (А. Стертевант, Р. Меллер, До. Бріджес), виконаними в 1910-1925 рр., було створено хромосомна теорія спадковості, за якою гени є дискретними елементами ниткоподібних структур клітинного ядра – хромосом. Були складені перші генетичні карти хромосом плодової мушки, що стала на той час основним об'єктом генетики. Хромосомна теорія спадковості міцно спиралася не тільки на генетичні дані, а й на спостереження про поведінку хромосом у мітозі та мейозі, про роль ядра у спадковості. Успіхи генетики значною мірою визначаються тим, що вона спирається на свій метод – гібридологічний аналіз, основи якого заклав Мендель.

Висновок

Менделівська теорія спадковості, тобто. сукупність уявлень про спадкових детермінантів та характер їх передачі від батьків до нащадків, за своїм змістом прямо протилежна доменделівським теоріям, зокрема теорії пангенези, запропонованої Дарвіном. Відповідно до цієї теорії ознаки батьків прямо, тобто. від усіх частин організму передаються потомству. Тому характер ознаки нащадка повинен залежати від властивостей батька. Це суперечить висновкам, зробленим Менделем: детермінанти спадковості, тобто. гени присутні в організмі відносно незалежно від нього самого. Характер ознак (фенотип) визначається їх випадковим поєднанням. Вони не модифікуються будь-якими частинами організму і перебувають у відносинах домінантності-рецесивності. Таким чином, Менделівська теорія спадковості протистоїть ідеї успадкування набутих протягом індивідуального розвитку ознак.

Досліди Менделя послужили основою для розвитку сучасної генетики - науки, що вивчає дві основні властивості організму - спадковість та мінливість. Йому вдалося виявити закономірності успадкування завдяки принципово новим методичним підходам:

1) Мендель успішно вибрав об'єкт дослідження;

2) він проводив аналіз успадкування окремих ознак у потомстві схрещуваних рослин, що відрізняються по одній, двох і трьох парах контрастних альтернативних ознак. У кожному поколінні вівся облік окремо з кожної пари цих ознак;

3) він не просто зафіксував отримані результати, а й провів їхню математичну обробку.

Перелічені найпростіші прийоми дослідження склали принципово новий, гібридологічний метод вивчення успадкування, який став основою подальших досліджень у генетиці.

Список використаної літератури

1. Аліханян С.І., Акіф'єв А.П., Чернін Л.С. Загальна генетика: Навч. - М.: Вищ. шк., 1985 р.

2. Гайсинович А.Є. Зародження та розвиток генетики. - М.: Вищ. шк., 1988р.

3. Горєлов А.А. Концепція сучасного природознавства. - М.: Владос, 2000 р.

4. Концепції сучасного природознавства/Под ред. В.М. Лавриненко, В.П. Ратнікова. - М.: ЮНІТІ, 2000 р.

5. Концепції сучасного природознавства/Самигін С.І. та ін – Ростов н/Д.: Фенікс, 1997

6. Лемеза Н.А., Камлюк Л.В., Лісов Н.Д. Біологія в екзаменаційних питаннях та відповідях. - М.: Рольф, Айріс-прес, 1998 р.

7. Равіч-Щербо І.В., Марютіна Т.М., Григоренко О.Л. Психогенетика: Навч. / За ред. І.В. Равич-Щербо. - М: Аспект-Прес, 2000 р.

8. Рузавін Г.І. Концепції сучасного природознавства: Курс лекцій. - М.: Проект, 2002 р.

Великий внесок Грегора Йоганна Менделя у розвиток експериментальної генетики

Подумайте!

1. Яке значення в еволюції людини мало подовження дорепродуктивного періоду?

2. Для яких організмів поняття «клітинний цикл» та «онтогенез» збігаються?

§-3.10. Генетика – наука про закономірності спадковості та мінливості.

■ Предмет та основні поняття генетики.Протягом усієї історії свого існування людство завжди цікавило питання причин подібності дітей і батьків. Чому подібне народжує подібне? "Як він схожий на свого батька!" - вигукують родичі, прийшовши на день народження і дивлячись на юнака, що виріс. "У нього абсолютний музичний слух!" - з гордістю повідомляє його мати, яка має таку саму якість. У блакитних очах батьків світиться гордість за підростаюче покоління, а винуватець урочистостей, невинно моргаючи такими ж блакитними очима, непомітно з'їдає цукерки.

Ми успадковуємо від своїх батьків не тільки колір очей та волосся, форму носа та групу крові. Ми успадковуємо риси темпераменту та особливості рухів, схильність до вивчення мов та здатність до математики. Ми народжуємося на світ, маючи свій унікальний спадковий матеріал, ту програму, на основі якої під впливом факторів зовнішнього середовища ми станемо такими, якими ми є - неповторні і водночас схожі на попередні покоління.

Спадковість і мінливість - дві властивості живих організмів, нерозривно пов'язані один з одним як дві сторони однієї медалі. Закономірності спадковості та мінливості вивчає одна з найважливіших областей біології – генетика.

Спадковість- це здатність живих організмів передавати свої ознаки, властивості та особливості розвитку наступного покоління. Спадковість забезпечує матеріальну та функціональну наступність між поколіннями, зберігаючи певний порядок у природі. Деякі види можуть залишатися відносно незмінними протягом сотень мільйонів років. Наприклад, багато сучасних акул мало чим відрізняються від акул, що жили в ранньому крейдяному періоді понад 130 млн років тому.

Клітини організмів не містять готових ознак дорослої особини, спадкування ознак відбувається на молекулярному рівні. Основними структурами, які забезпечують матеріальну основу спадковості є хромосоми. Строго кажучи, ми успадковуємо не якість, а генетичну інформацію. Елементарною структурною одиницею спадковості є ген- Ділянка ДНК, що містить інформацію про структуру одного білка. Генотип- це сума всіх генів організму, тобто сукупність всіх спадкових задатків.

Мінливість- Властивість, протилежне спадковості. Воно полягає у здатності живих організмів існувати в різних формах, тобто набувати в процесі індивідуального розвитку ознак, відмінних від якостей інших особин того ж виду.

Сукупність властивостей та ознак організму, які є результатом взаємодії генотипу особи та навколишнього середовища, називають фенотипом. Ми народжуємося з певним кольором шкіри, але варто нам влітку з'їздити в більш південні краї, як наша шкіра набуває смаглявого відтінку. З віком світліє райдужка очей і сивіє волосся. Перенесення у дитинстві хвороби можуть порушити зростання чи розвиток якихось органів. Реалізація спадкової інформації перебуває під постійним явищем факторів довкілля. Проте слід зазначити, що є ознаки, прояв яких залежить від впливу довкілля. Де б ми не жили: на півночі або на півдні, як би нас не годували в дитинстві і якими б хворобами ми не хворіли, група крові, з якою ми народилися, залишиться незмінною протягом усього життя.

■ Біля джерел генетики. Основні закономірності успадкування ознак уперше було описано у другій половині ХІХ ст. австрійським ученим Грегор Менделем (1822-1884). Мендель не був першим ученим, який намагався відповісти на запитання: як передаються з покоління до покоління властивості та ознаки? Багато дослідників до нього схрещували різноманітні організми, намагаючись побачити якусь систему в результатах. Прагнучи досягти успіху якнайшвидше, дослідники схрещували різні види, отримуючи при цьому безплідне потомство, брали для вивчення складні ознаки, що важко зумовлювалися, не вели точних математичних підрахунків. Пояснюючи, чому саме Мендель зміг виявити закономірності у передачі ознак від покоління до покоління, англійський генетик Шарлотта Ауербах сказала: «Успіх роботи Менделя порівняно з дослідженнями його попередників пояснюється тим, що він мав дві істотні якості, необхідні для вченого; здатністю ставити природі необхідне питання і здатністю правильно тлумачити відповідь природи».

Розглянемо основні особливості роботи Менделя, які дозволили йому досягти успіху:

Як експериментальні рослини Мендель використовував різні сорти посівного гороху, тому потомство, одержуване в таких внутрішньовидових схрещування, було плодовитим;

Горох - самозапильна рослина, тобто квітка захищена від випадкового попадання стороннього пилку; при постановці потрібного схрещування Мендель видаляв тичинки, щоб виключити можливість самозапилення, а потім пензликом переносив на товкач пилок іншої батьківської рослини;

Горох невибагливий і має високу плодючість;

Як експериментальні ознаки Мендель вибрав прості якісні альтернативні ознаки на кшталт «або-або» (квітки пурпурні чи білі, насіння жовті чи зелені); зараз важко сказати, що тут відіграло основну роль - удача чи геніальне передбачення, але виявилося, що кожна пара обраних Менделем ознак контролювалася одним геном, що значно спрощувало трактування результатів схрещування;

При обробці отриманих даних Мендель вів строгий математичний облік фенотипів всіх рослин та насіння.

Протягом восьми років Мендель експериментував із 22 сортами гороху, які відрізнялися один від одного за семи ознаками. За цей час він вивчив загалом понад 10 тис. рослин. Схрещуючи різні організми і досліджуючи нащадки, Мендель, по суті, розробив основний і специфічний метод генетики Гібридологічний метод - це система схрещувань у ряді поколінь, що дає можливість при статевому розмноженні аналізувати успадкування окремих властивостей та ознак організмів, а також виявляти виникнення спадкових змін.

Результати своїх експериментів Г. Мендель представив у 1865 р на засіданні Товариства дослідників природи м. Брюнна (сучасне місто Брно) і виклав у статті «Досліди над рослинними гібридами». Але сучасники Менделя роботи не оцінили, і за 35 років 19 століття, що залишилися, в його статтю процитували всього 5 разів.

Робота Менделя значно випередила рівень розвитку на той час. Лише коли у 1900 р. одразу у трьох лабораторіях відкрили наново закономірності спадкування, вчений світ згадав, що 35 років тому вони вже були сформульовані. 1900 вважається роком народження генетики, але закономірності, встановлені свого часу Грегором Менделем, справедливо носять його ім'я.

Запитання для самоконтролю

1. Дайте визначення понять «спадковість» та «мінливість».

2.Хто вперше відкрив закономірності успадкування ознак?

3.На яких рослинах проводив досліди Г. Мендель?

4.Завдяки яким особливостям організації роботи Г. Менделю вдалося відкрити закони наслідування ознак?