Prawa Mendla - proste wyjaśnienie

Prawa Mendla są wciąż podstawą do demonstrowania uczniom wzorców dziedziczenia cech genetycznych istot żywych. Eksperymenty tego naukowca są nadal przedstawiane w programie nauczania jako wiedza podstawowa przed rozpoczęciem nauczania współczesnej genetyki.

Napisane i zweryfikowane przez biolog Olga Carbajo.

Ostatnia aktualizacja: 21 grudnia, 2022

Gregor Mendel był mnichem z zakonu augustianów żyjącym w XIX wieku. Jego zdolność obserwacji i ścisła metodologia pracy doprowadziły go do opracowania pierwszych teorii genetyki, które podsumował w trzech zasadach określanych jako prawa Mendla.

Prawa Mendla są oparte na niezwykłych w tamtej epoce badaniach nad grochem zwyczajnym, który naukowiec ten zasadził w swoim ogrodzie. Ale jak zwykły mnich został ojcem dzisiejszej genetyki?

Gregor Mendel mieszkał przez większość swojego życia w opactwie św. Tomasza w Brnie, mieście wtedy należącym do Austrii, dziś zlokalizowanym w Czechach. Tam, w ogrodzie klasztornym, obserwował, jak rosną różne odmiany grochu: czerwony, żółty, fioletowy, biały oraz gładki i szorstki.

Mnich szybko dostrzegł, widział, że ich główne cechy (fenotypy) nie mieszają się ze sobą. Rośliny zawsze należały do jednego lub drugiego rodzaju. Korzystając więc z tego, jak szybko rosły, zaczął tworzyć hybrydy przedstawicieli różnych odmian, aby zobaczyć, co się stanie.

Prawa Mendla – informacje podstawowe

Prawa Mendla są wciąż podstawą do demonstrowania uczniom wzorców dziedziczenia cech genetycznych istot żywych. Eksperymenty tego naukowca są nadal przedstawiane w programie nauczania jako wiedza podstawowa przed rozpoczęciem nauczania współczesnej genetyki.

Pierwsze prawo Mendla

Prawo to znane jest również jako prawo czystości gamet lub zasada jednolitości. Co nam ono mówi? Gregor Mendel przygotował prosty eksperyment. W jego sadzie rosły dwie odmiany grochu: fioletowa i biała. Mnich po prostu wykonał kilka krzyżówek między przedstawicielami linii fioletowej:

• Biała gameta męska (AA) x fioletowa gameta żeńska (aa)
• Fioletowa gameta męska (aa) x biała gameta żeńska (AA)

W rezultacie mnich uzyskał całe pierwsze pokolenie roślin o 100% fioletowych kwiatach (określił je jako typ Aa). Możesz się zastanawiać w tym momencie, co konkretnie oznaczają litery w nawiasach. Cóż, to pary genów określające kolor. Każda postać, którą obserwujemy, odpowiada 2 genom, po jednym od każdego z rodziców.

W czystych liniach oba geny są takie same, a w hybrydach różne od siebie inne. Dlatego w pierwszym pokoleniu, które uzyskał Mendel, napisaliśmy Aa, mimo że była to również roślina fioletowego koloru.

Teraz przejdźmy płynnie do drugiego prawa Mendla. Jaki eksperyment przyszedł tym razem do głowy naszego mnicha-ogrodnika?

Drugie prawo Mendla czyli prawo niezależnej segregacji cech

Teraz, gdy uzyskał rośliny hybrydowe (Aa), wszystkie z fioletowymi kwiatami, pomyślał, że zapyli je własnoręcznie. Innymi słowy, krzyżowałby ze sobą wyłącznie rośliny Aa. Zafascynował go wynik uzyskany w tym drugim pokoleniu: 25% egzemplarzy to rośliny białe, a 75% to rośliny o fioletowych kwiatach.

Ale to, co przyniosło Gregorowi Mendelowi przydomek „ojca genetyki”, to znakomita (i wciąż poprawna nawet z dzisiejszego punktu widzenia) interpretacja zaobserwowanych wyników. Nie możemy też zapominać o tym, że kiedy austriacki mnich przeprowadzał te eksperymenty, DNA wciąż nie zostało jeszcze odkryte. Dopiero 75 lat później dokonali tego Watson i Crick.

Mendel utworzył prostą tabelę, w której zapisał osobno dziedziczone geny każdego z rodziców. Z krzyżówki Aa x Aa uzyskał 75% roślin różniących się genotypowo, ale fenotypowo identycznych oraz 25% roślin różniących się zarówno genotypem, jak i fenotypem. Czyli :

• roślina 1/4 AA → fioletowy,
• groch 1/4 Aa → fioletowy,
• roślina 1/4 aA → fioletowy
• oraz groch 1/4 aa → biały.

Na pierwszy rzut oka wszystkie rośliny grochu fioletowego wydają się takie same. Jednak w ich komórkach, w ich DNA, możemy znaleźć różnicę i osobliwość, która doprowadzi nas do wyników następnego eksperymentu oraz nieoficjalnego trzeciego prawa Mendla.

Trzecie prawo Mendla lub prawo dominacji

Proponując swoje trzecie prawo Gregor Mendel oparł się je na wynikach uzyskanych w eksperymentach na potrzeby swojej drugiej teorii (pamiętajcie, że DNA nadal nie zostało wtedy jeszcze odkryte).

Aby to zrobić, opracował serię krzyżówek. Tym razem przyjrzał się cechom nasion: żółte / zielone i gładkie / szorstkie. Chciał wiedzieć, czy obie cechy zostały odziedziczone razem, czy osobno. Skrzyżował więc kilka czystych linii nasion, tak jak zrobił to w swoim pierwszym eksperymencie, aby uzyskać genetycznie jednorodne pierwsze pokolenie (F1).

Następnie skrzyżował pierwsze pokolenie F1 z tym, co nazywa się rodzicem recesywnym. To taka roślina, której cechy pojawią się tylko wtedy, gdy ich oba geny są takie same (aabb) – na przykład szorstkie zielone nasiona. W efekcie uzyskał 25% roślin z każdej odmiany: gładkiej zielonej, gładkiej żółtej, szorstkiej zielonej i szorstkiej żółtej.

Mendel pokazał w ten sposób, że cechy są dziedziczone w sposób niezależny. Jednak w późniejszych latach nauka wykazała, że ​​nie zawsze tak jest, ponieważ dziedziczone są cechy już wcześniej „połączone” ze sobą, jako że znajdują się one bardzo blisko siebie w łańcuchu DNA.

Podsumowując prawa Mendla

W wyniku tych krzyżówek między tym, co określał jako odmiany czyste, Gregor Mendel przedstawił swoje trzy prawa rządzące wzorami przekazywania informacji dziedzicznej o cechach genetycznych (genotypach). Przez całe życie przeprowadził jeszcze kilka eksperymentów, zwiększając liczbę obserwowalnych cech.

Od tego czasu wiele się zmieniło w świecie genetyki. To niesamowite, że zaledwie 150 lat później jesteśmy w stanie samodzielnie manipulować tymi cechami i tworzyć istoty zmodyfikowane genetycznie, czy to transgeniczne kreacje, klony, czy nawet ludzie.