Gregor Mendel je považován za otce moderní genetiky. Byl to rakouský mnich, který pracoval s rostlinami hrachu, aby vysvětlil, jak děti dědí rysy po svých rodičích. Jeho práce se stala základem toho, jak vědci chápou dědičnost, a je široce považován za průkopníka v oblasti genetiky.
Rostliny hrachu a mendelovská genetika
V Mendelových slavných pokusech s hrachem záměrně křížově opyloval rostliny hrachu se zjevně odlišnými rysy, aby zjistil některé důležité věci o tom, jak potomci dědí vlastnosti po svých rodičích.
Pokusy
Mendel změřil sedm specifických vlastností rostlin hrachu:
- Hladká nebo vrásčitá zralá semena
- Žlutý nebo zelený semenný albumín
- Fialový nebo bílý květ
- Nafouknutý nebo zúžený zralý lusk
- Zelené nebo žluté nezralé lusky
- Axiální nebo koncová poloha květin
- Vysoká nebo trpasličí délka stonku
Co objevil
Mezi lety 1856 a 1863 Mendel experimentoval na druhu Pisum sativum neboli hrachor. Jeho experimenty ho vedly ke třem zobecněním:
- Potomci získají jeden dědičný faktor od každého rodiče. Toto je známé jako zákon segregace.
- Různé rysy mají stejnou příležitost vyskytovat se společně. Toto je známé jako zákon nezávislého sortimentu a dnešní vědci to chápou jako značně nepřesné. Některé geny jsou ve skutečnosti propojené a objevují se častěji společně.
- Potomstvo zdědí dominantní rys a může zdědit recesivní rys, pouze pokud zdědí oba recesivní faktory. Toto je známé jako zákon dominance.
Většina vědců jeho doby odmítla Mendelovu práci. To bylo široce přijímáno až poté, co zemřel. Během jeho života většina vědců věřila, že potomci zdědí vlastnosti smícháním, to znamená, že potomci zdědí „průměr“vlastností rodičů.
Demonstrace mendelovské genetiky
Mendel prý otestoval přes 28 000 rostlin, aby došel ke svému závěru. I když rozsah jeho projektu pro vás pravděpodobně není realistický, abyste si jej znovu vytvořili, můžete studovat genetiku pomocí rostlin.
Kdo je otec?
Kdo je otec je experiment, ve kterém budou studenti experimentovat na rostlinách, aby předpověděli pozorovatelné vlastnosti. Experiment můžete znovu vytvořit pomocí Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) – které jsou navrženy speciálně tak, aby je studenti mohli použít ke studiu genetiky. Rostou také rychleji – kompletní životní cyklus trvá 28–30 dní. Dokončení tohoto experimentu bude trvat přibližně šest týdnů denních pozorování. Nejlépe se hodí pro starší studenty na střední nebo střední škole, kteří studují genetiku.
Materiály
- Wisconsin Fast Plants® semeno, nefialový stonek, bez vlasů (balení po 200 ks)
- Wisconsin Fast Plants® Seed, žlutozelený list (balení po 200 ks)
- Wisconsin Fast Plants® semeno, nefialový stonek, žlutozelený list (balení po 200 ks)
- Směs na zalévání
- Pomalu se uvolňující hnojivové pelety
- Podomácku vyrobený systém zářivkového osvětlení nebo zakoupený systém osvětlení
- Domácí pěstební systém (případně si můžete zakoupit zavlažovací systém)
- Štítky pro rostliny
- Sázky a vazby
- Q-tipy, nebo včelí tyčinky (stačí vám jich pár)
Pokyny
- Nejprve postavte své systémy osvětlení a zavlažování. Wisconsin Fast Plants® potřebují nepřetržité fluorescenční světlo a nepřetržitý přísun hnojiv a vody. Buď si můžete vytvořit jejich domácí verze, nebo si můžete zakoupit předem připravené sady prostřednictvím Carolina Biological. Obě možnosti jsou propojeny výše v seznamu materiálů.
- Zasévejte semínka (nemusíte je použít všechna) podle návodu k pěstování. Budete chtít začít zasazením nefialových, žlutozelených semen listů (toto bude označováno jako potomstvo první generace nebo O1). Zasaďte také nefialová stonková semena bez chloupků. (Tato semena jsou mateřská semena, označovaná jako P1). Ujistěte se, že jste označili, která je která!
- Přibližně za čtyři až sedm dní by vaše rostliny měly vyrůst. Pozorujte barvy stonků a listů obou sad rostlin a zaznamenejte svá pozorování do svého laboratorního zápisníku. Nejlepší způsob, jak kvantifikovat svá pozorování, je spočítat fenotypy (spočítat počet rostlin, které mají nefialové stonky, počet rostlin, které mají žlutozelené listy atd.)
- Zahoďte mateřské rostliny, ale udržujte potomky.
- Napište hypotézu, jak potomstvo rostlin zdědilo své pozorovatelné genetické vlastnosti. Pokud například zjistíte, že většina rostlin z vašich potomků má nefialové stonky, ale žluté listy, můžete je přiřadit jako dominantní znaky. Pokud si všimnete, že některé z vašich potomků mají fialové stonky a zelené listy, můžete předpokládat, že se jedná o recesivní rysy. Na základě svých pozorování vytvořte testovatelnou hypotézu. Budete chtít na základě vaší hypotézy uhodnout barvu stonku a listů otcovské rostliny.
- Propojte rostliny pomocí včelí tyčinky nebo Q-tipu. Chcete-li to provést, jemně vyměňte včelí tyčinku na jedné rostlině, ujistěte se, že rostlina má pyl, a poté jej sdílejte s jinou rostlinou. Udělejte to několikrát, abyste se ujistili, že každá rostlina obdrží pyl z několika dalších rostlin, a to jak s podobnými, tak i odlišnými pozorovatelnými vlastnostmi. Dělejte to jednou denně po dobu tří dnů.
- Jakmile tři dny uplynou, odřízněte všechna květní poupata, která nebyla opylena.
- Přestaňte zalévat rostliny a nechte je vyschnout.
- Skliďte semena a znovu je zasaďte, v podstatě začněte proces znovu. Tato semena jsou druhou generací potomků neboli O2.
- Pozorujte barvu stonku a listů příští generace rostlin. Myslíte si, že vaše hypotéza byla správná?
- Zasaďte semena žlutozelených listů. Tito budou známí jako 'otec' nebo P2.
- Po několika dnech sledujte barvy stonků a listů rostlin P2. Podporují vaše pozorování vaši hypotézu?
Video návod
Toto video ukazuje, jak dělat genetické laboratoře, a pomůže vám zvládnout postup pro studium genetiky vašich rostlin.
Online Labs
Stojí za zmínku, že pokud je pěstování hrášku a výroba domácích přístrojů o něco více, než jste sjednávali, existuje několik skvělých interaktivních laboratoří online.
Mendel's Peas
Tato online laboratoř je replikou Mendelových pokusů s hráškem. Laboratoř má praktickou nabídku, takže si ji můžete skutečně prozkoumat, než začnete cokoliv dělat. Laboratoř vás provede různými kroky včetně výsadby hrášku, pozorování jeho vlastností a poté křížového opylování prvních rostlin, které jste vypěstovali. To je přesně to, co Mendel udělal, aby studenti mohli pocítit nudný proces, kterým prošel, aby přišli se svými postřehy.
Hrášková polévka
I když graficky není tak vzrušující, hrachová polévka je další online možností, která studentům pomáhá pozorovat dva rysy u rostlin hrachu. Chcete-li začít, klikněte na tlačítko 'zahájit experiment'. Poté se dostanete na stránku, kde si můžete vybrat „spárování“dvou různých hráchů. Jejich genotypy jsou napsány pro vás. Poté vám stránka zobrazí všechny možnosti dostupné pro vámi vybrané „rodiče“. Stránka se pohybuje rychle a můžete ji minout, pokud si všechno nezapisujete.
MIT's STAR Genetics
MIT's STAR Genetics lab je „hra“ke stažení svého druhu, kde studenti mohou míchat a porovnávat genotypy různých druhů, včetně rostlin hrachu, ovocných mušek a dokonce i krav. Program je nejvhodnější pro studenty středních škol, kteří velmi dobře rozumí biologii.
Genetika je zábava
Ať už studujete hrachu nebo ovocné mušky, nebo prostě půjdete domů a budete pozorovat rysy svých rodičů a pokusíte se přijít na to, jak jste získali své vlastní, studium genetiky může být hodně zábavné. Zatímco moderní genetika identifikuje několik věcí, ve kterých se Mendel mýlil, jeho teorie stále platí tam, kde vlastnosti nejsou spojeny nebo ovlivněny jinými faktory.
