Gregor Mendel: oče moderne genetike in odkritelj zakonov dednosti
Spoznajte Gregorja Mendla, očeta moderne genetike in odkritelja zakonov dednosti — od križanj graha do temeljnih spoznanj, ki so preoblikovala biologijo.
Gregor Johann Mendel (Heinzendorf, Avstrija, 20. julij 1822 - Brünn, Avstro-Ogrska, 6. januar 1884) je bil avstrijski menih in botanik. Po izobrazbi je študiral naravoslovje, med letoma v Dunaju je poglobil znanje iz botanike, fizike in matematike, nato pa se vrnil v Brünn, kjer je dolgo deloval kot učitelj in kasneje kot opat samostana.
Eksperimenti z grahom in objava
S svojim delom pri križanju rastlin graha je utemeljil genetiko. Mendel je v samostanskem rastlinjaku sistematično preučeval dedovanje posameznih lastnosti tako, da je izbiral znake, ki so se pojavljali v dveh jasno ločenih oblikah (npr. gladka ali narebrena semena). Za vsak par lastnosti je opravil velike število križanj in skrbno beležil razmerja pojavnosti pri potomcih.
Mendelove raziskovalne metode in značilnosti rastlin
Mendel je uporabljal kvantitativni pristop: štel je štetje potomcev pri več rodovih križanj in pri tem iskal vzorce. Osrednjih sedem lastnosti graha, ki jih je preučeval, je bilo:
- oblika semena (gladka / narebrena),
- barva semena (rumena / zelena),
- barva cveta (rožnata / bela),
- oblika stroka (napihnjen / ož),
- barva stroka (zelena / rumena),
- položaj cvetov (aksialen / terminalen),
- višina rastline (visoka / pritlikava).
Na podlagi rezultatov je ugotavljal, da se določene lastnosti obnašajo kot ločeni enoti (kasneje imenovanimi aleli), od katerih je ena lahko prevladujoča nad drugo.
Mendelove zakonitosti
Iz svojih izsledkov je izpeljal zakonitosti, danes znane kot Mendeljeva dednost. Najbolj znani sta dve temeljni pravili:
- Prvi zakon (zakon razmnoževanja ali zakon segregacije): vsaka posamezna lastnost je določena z dvema enotama (alelama), ki se pri tvorbi gamet ločita, tako da vsak gamet nosi le eno enoto.
- Drugi zakon (zakon neodvisnega razporejanja): pari alel za različne lastnosti se med seboj neodvisno razporejajo v gamete (velja za gene, ki niso povezani na istem kromosomu ali so med seboj daljše oddaljeni).
V enostavnih monohibridnih križanjih je spremljal razmerje fenotipov 3:1 (dominantni proti recesivnemu znaku) in v dihibridnih križanjih razmerje 9:3:3:1, kar je nakazalo na matematično ureditev dedovanja.
Pomen in omejitve
Mendelovo delo je postavilo konceptualne temelje za razumevanje dednosti in uveljavilo kvantitativno analizo v biologiji. V naslednjih desetletjih so ugotovitve dobile molekularno in citološko razlago, ko so teorije o genih povezali s kromosomi (konec 19. in začetek 20. stoletja) ter kasneje z odkrivanjem DNA kot nosilke dedne informacije.
Vendar Mendelove zakonitosti predstavljajo poenostavljen model: v naravi pogosto naletimo na izjeme in dodatne pojave, kot so:
- povezanost genov (linkage),
- nepopolna dominanca in so-dominanca,
- poligeno dedovanje (mnogoteri geni vplivajo na en fenotip),
- epistaza (interakcije med geni),
- mitohondrijsko in plazmidsko dediščino ter mutacije).
Objava, ponovni odkritje in razpravne teme
Mendel je svoje rezultate predstavil družbi v Brünnu in jih leta 1866 objavil v časopisu "Proceedings of the Natural History Society of Brünn" pod naslovom "Versuche über Pflanzenhybriden". Njegovo delo sprva ni bilo široko opaženo, vendar sta ga leta 1900 ponovno odkrila Carl Correns in Hugo de Vries. Status Ericha von Tschermaka kot tretjega odkritelja je zdaj manj prepričljiv.
V 20. stoletju je prišlo tudi do znanstvenega spora: statistične analize (znane tudi iz dela R. A. Fisherja) so pokazale, da so bili Mendlovi podatki izjemno skladni s pričakovanji, kar je nekaterim vzbudilo dvome o pristranskosti ali selekciji podatkov. Sodobni zgodovinarji znanosti in genetiki pa so večinoma sklenili, da so Mendlovi rezultati verjetno posledica dosledne metode, velikih vzorcev in morebitne nezavedne selekcije pri poročanju o podatkih.
Ukrepi in zapuščina
Mendel je bil poleg raziskovalne dejavnosti tudi učitelj in opat samostana sv. Tomaža v Brnu, kjer je vodil samostanske posle in opravljal tudi administrativne naloge. Danes velja za očeta moderne genetike — njegova načela so temelj, na katerem so zrasle kasnejše discipline, kot so molekularna genetika, genetika populacij in biotehnologija. Mendelovo delo je tudi dober primer, kako lahko natančno načrtovani poskusi in kvantitativna analiza razkrijejo temeljne naravne zakonitosti.
Poskusi
Mendel je za križanje uporabil užitni grah (Pisum sativum). Izbral je sedem znakov, ki so bili značilni in se nikoli niso mešali; pojavljali so se kot alternativa ali-ali. Primeri: višina rastline (nizka ali visoka); barva graha (zelena ali rumena); položaj cvetov (omejeni na vrh ali razporejeni vzdolž stebla).
Ko je križal sorte, ki so se razlikovale po lastnostih (npr. visoke križane z nizkimi), je bila v prvi generaciji hibridov (F1) le ena od obeh možnosti. Ena lastnost je bila dominantna, druga pa recesivna. Ko pa je te hibride križal med seboj, se je v drugi generaciji (F2) ponovno pojavil recesivni znak. Razmerje med rastlinami, ki so imele dominantni in recesivni znak, je bilo skoraj 3 proti 1. Nadaljnja analiza potomcev (F3) dominantne skupine je pokazala, da je bila ena tretjina od njih pravovernih, dve tretjini pa hibridnih. Razmerje 3 : 1 je bilo torej mogoče prepisati kot 1 : 2 : 1, kar pomeni, da je bilo 50 odstotkov generacije F2 pravovernih in 50 odstotkov še vedno hibridnih. To je bilo Mendlovo glavno odkritje.
Vse to lahko povzamemo z besedami, da dedovanje ni bilo mešanje, kot je mislil Darwin, temveč delci. Dejavniki (geni) se niso združevali ali mešali, ampak so ostali ločeni in so se nespremenjeni prenesli na naslednjo generacijo.
Svoje delo je objavil leta 1866, vendar takrat nihče ni vedel, kako pomembno je bilo. Čez 35 let so bili članki ponovno odkriti in takoj se je začela sodobna genetika.
Sorodne strani
- Seznam biologov
- Mendelova dednost
Vprašanja in odgovori
V: Kdo je bil Gregor Johann Mendel?
O: Gregor Johann Mendel je bil avstrijski menih in botanik, ki je utemeljil genetiko.
V: Kaj je delal Mendel?
O: Mendel je križal rastline graha in s svojimi poskusi odkril dominantne in recesivne znake (gene).
V: Kaj je Mendelova dednost?
O: Mendelova dednost se nanaša na načela dedovanja lastnosti ali genov, ki jih je Gregor Mendel odkril v svojih poskusih z rastlinami graha.
V: Ali je bilo Mendlovo delo takoj cenjeno?
O: Ne, Mendlovo delo ni bilo takoj cenjeno.
V: Kdo je ponovno odkril Mendlovo delo?
O: Mendlovo delo sta leta 1900 ponovno odkrila Carl Correns in Hugo de Vries.
V: Ali je bil še tretji odkritelj?
O: Erich von Tschermak je sprva veljal za tretjega odkritelja, vendar je njegov status zdaj manj prepričljiv.
V: Kakšen je pomen Mendlovega dela?
O: Mendlovo delo je postavilo temelje sodobne genetike in pomagalo znanstvenikom razumeti vzorce dedovanja v organizmih.
Iskati