Gregor Mendel se smatra ocem moderne genetike. Bio je austrijski monah koji je radio sa biljkama graška kako bi objasnio kako djeca nasljeđuju osobine svojih roditelja. Njegov rad je postao temelj kako naučnici shvataju nasledstvo, a on se smatra pionirom u polju genetike.
Biljke graška i Mendelska genetika
U Mendelovim čuvenim eksperimentima sa biljkama graška, on je namerno unakrsno oprašio biljke graška sa očigledno različitim karakteristikama da bi otkrio neke važne stvari o tome kako potomci nasleđuju osobine od svojih roditelja.
Eksperimenti
Mendel je izmjerio sedam specifičnih karakteristika biljaka graška:
- Glatko ili naborano zrelo sjeme
- Žuti ili zeleni semenski albumen
- Ljubičasti ili bijeli cvijet
- Napuhana ili sužena zrela mahuna
- Zelene ili žute nezrele mahune
- Aksijalni ili terminalni položaj cvijeća
- Visoka ili patuljasta dužina stabljike
Šta je otkrio
Između 1856. i 1863. Mendel je eksperimentisao na vrsti Pisum sativum, ili biljci graška. Njegovi eksperimenti su ga naveli do tri generalizacije:
- Potomstvo dobija po jedan nasledni faktor od svakog roditelja. Ovo je poznato kao zakon segregacije.
- Različite osobine imaju jednaku mogućnost pojavljivanja zajedno. Ovo je poznato kao zakon nezavisnog asortimana, a današnji naučnici shvataju da je to uglavnom netačno. Neki geni su zapravo povezani i češće se pojavljuju zajedno.
- Potomstvo će naslijediti dominantnu osobinu, a recesivno svojstvo može naslijediti samo ako naslijedi oba recesivna faktora. Ovo je poznato kao zakon dominacije.
Većina naučnika njegovog vremena odbacila je Mendelov rad. To je bilo široko prihvaćeno tek nakon što je umro. Tokom njegovog života, većina naučnika je verovala da potomci nasleđuju osobine mešanjem, odnosno potomci nasleđuju 'prosek' osobina roditelja.
Demonstracija Mendelove genetike
Rečeno je da je Mendel testirao preko 28.000 biljaka da bi došao do svog zaključka. Iako obim njegovog projekta verovatno nije realan za vas da ga rekreirate, možete proučavati genetiku koristeći biljke.
Ko je otac?
Ko je otac je eksperiment u kojem će učenici eksperimentisati na biljkama kako bi predvidjeli vidljive osobine. Eksperiment možete ponovo kreirati koristeći Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) - koje su posebno dizajnirane da ih učenici mogu koristiti za proučavanje genetike. Oni takođe rastu brže - potpuni životni ciklus traje 28-30 dana. Za ovaj eksperiment će biti potrebno otprilike šest sedmica dnevnih posmatranja. Najprikladniji je za starije učenike srednje ili srednje škole koji studiraju genetiku.
Materijal
- Wisconsin Fast Plants® sjeme, neljubičasta stabljika, bez dlake (pakovanje od 200)
- Wisconsin Fast Plants® Seme, žuto-zeleni list (pakovanje od 200)
- Wisconsin Fast Plants® sjeme, ne-ljubičasta stabljika, žuto-zeleni list (pakovanje od 200)
- Mješavina za saksije
- Gubrivo sa sporim oslobađanjem
- Kućni sistem fluorescentne rasvjete ili kupljeni sistem rasvjete
- Sistem domaćeg uzgoja (alternativno, možete kupiti sistem za zalivanje)
- Etikete za biljke
- Kolci i vezice
- Q-savjeti, ili pčelinji štapići (treba vam samo nekoliko)
Upute
- Prvo napravite svoje sisteme osvetljenja i zalivanja. Wisconsin Fast Plants® treba kontinuirano fluorescentno svjetlo i kontinuirano snabdijevanje gnojivom i vodom. Možete napraviti njihove domaće verzije ili možete kupiti gotove komplete preko Carolina Biological. Obe opcije su povezane iznad na listi materijala.
- Posadite sjeme (ne morate koristiti sve) prema uputama za uzgoj. Željećete da počnete sa sadnjom neljubičastog, žuto-zelenog semena lista (ovo će se nazivati potomstvom prve generacije, ili O1.) Takođe posadite neljubičasto stabljiko, seme bez dlake. (Ova sjemena su matična sjemena, označena kao P1). Obavezno označite šta je šta!
- Za otprilike četiri do sedam dana vaše biljke bi trebale izrasti. Promatrajte boje stabljike i listova oba skupa biljaka i zabilježite svoja zapažanja u svoju laboratorijsku bilježnicu. Najbolji način da kvantificirate svoja zapažanja je prebrojavanje fenotipova (izbrojite broj biljaka koje imaju neljubičaste stabljike, broj biljaka koje imaju žuto-zeleno lišće, itd.)
- Odbacite matične biljke, ali sačuvajte biljke potomke.
- Napišite hipotezu o tome kako su biljke potomke naslijedile svoje uočljive genetske osobine. Na primjer, ako primijetite da većina vaših potomaka ima stabljike koje nisu ljubičaste, ali žute listove, možete ih dodijeliti kao dominantne osobine. Ako primijetite da neke od vaših potomaka imaju ljubičaste stabljike i zeleno lišće, mogli biste pretpostaviti da su to recesivne osobine. Na osnovu vaših zapažanja, napravite hipotezu koja se može provjeriti. Željećete da pokušate da pogodite stabljiku i boju listova biljke oca na osnovu vaše hipoteze.
- Posredujte biljke pomoću pčelinjeg štapa ili Q-tipka. Da biste to učinili, nježno zamijenite pčelinji štap na jednoj biljci, osiguravajući da biljka ima polen, a zatim ga podijelite s drugom biljkom. Učinite to nekoliko puta kako biste bili sigurni da svaka biljka prima pelud od nekoliko drugih biljaka, i sa sličnim i različitim uočljivim osobinama. Radite ovo jednom dnevno tri dana.
- Kada prođu tri dana, odrežite sve cvjetne pupoljke koji nisu bili oprašeni.
- Prestanite zalijevati biljke i ostavite ih da se osuše.
- Poberite seme i ponovo ga posadite, u suštini ponovo započinjući proces. Ovo sjeme je druga generacija potomaka, ili O2.
- Zapažajte stabljiku i boju listova sljedeće generacije biljaka. Mislite li da je vaša hipoteza bila tačna?
- Posadite žuto-zeleno sjeme lista. Oni će biti poznati kao 'otac' ili P2.
- Nakon nekoliko dana, posmatrajte boju stabljike i listova P2 biljaka. Da li vaša zapažanja podržavaju vašu hipotezu?
Video uputstva
Ovaj video pokazuje kako raditi genetičke laboratorije i pomoći će vam da se uhvatite u koštac sa procedurom proučavanja genetike vaših biljaka.
Online Labs
Vrijedi napomenuti da ako su uzgoj graška i pravljenje kućnih aparata nešto više nego što ste očekivali, postoji nekoliko sjajnih interaktivnih laboratorija na mreži.
Mendel's Peas
Ova onlajn laboratorija je replika Mendelovih eksperimenata sa graškom. Laboratorija ima praktičan meni tako da zapravo možete istražiti laboratoriju prije nego što bilo šta učinite. Laboratorija vas vodi kroz različite korake, uključujući sadnju graška, promatranje njegovih osobina, a zatim unakrsno oprašivanje prvih biljaka koje ste uzgojili. Mendel je upravo ovo uradio kako bi studenti mogli da osete zamorni proces kroz koji je prošao da bi došao do svojih zapažanja.
Supa od graška
Iako grafički nije tako uzbudljivo, supa od graška je još jedna online opcija koja pomaže učenicima da uoče dvije osobine biljaka graška. Da biste započeli, kliknite na dugme 'počni eksperiment'. Zatim ćete biti dovedeni na stranicu na kojoj možete odabrati da 'sparite' dva različita graška. Njihovi genotipovi su napisani za vas. Tada će vam stranica pokazati sve opcije dostupne za 'roditelje' koje ste odabrali. Stranica se brzo kreće i možete je propustiti ako ne zapišete sve.
MIT's STAR Genetics
MIT-ova STAR Genetics laboratorija je svojevrsna 'igra' koja se može preuzeti u kojoj studenti mogu miješati i upariti genotipove raznih vrsta uključujući biljke graška, voćne mušice, pa čak i krave. Program je najprikladniji za srednjoškolce koji dobro razumiju biologiju.
Genetika je zabavna
Bilo da proučavate biljke graška ili voćne mušice, ili jednostavno idete kući i posmatrate osobine svojih roditelja i pokušavate da shvatite kako ste stekli svoje, proučavanje genetike može biti veoma zabavno. Dok moderna genetika identifikuje nekoliko stvari koje je Mendel pogrešio, njegove teorije i dalje važe tamo gde osobine nisu povezane ili pod uticajem drugih faktora.
