Почему мендель выбрал горох

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 21.09.2024

Почему Г. Мендель выбрал для исследования наследственности конкретно горох?

Бордаченкова Маргарита
Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ
2019-11-09 18:47:02
0
1

Проводя свои традиционные опыты, Мендель следовал нескольким правилам. Во-первых, он использовал растения, которые отличались друг от друга малым количеством признаков. Во-вторых, ученый работал только с растениями незапятнанных линий. Так, у растений одной полосы зёрна всегда были зелеными, а у иной желтоватыми. Незапятнанные полосы Мендель вывел за ранее, методом самоопыления растений гороха.
Мендель ставил опыты сразу с несколькими родительскими парами гороха; растения каждой пары принадлежали к двум различным незапятнанным чертам. Это позволило ему получить больше экспериментального материала.
При обработке приобретенных данных Мендель использовал количественные методы, точно подсчитывая, сколько растений с данным признаком (к примеру, зёрен с желтоватой и зеленоватой окраской) появилось в потомстве.
Нужно добавить, что Мендель очень успешно избрал объект для собственных опытов. Горох просто выращивать в условиях Чехии он плодится несколько раз в год, сорта гороха отличаются друг от друга рядом превосходно различимых признаков, и, наконец, в природе горох самоопыляем, но в опыте самоопыление легко предотвратить, и исследователь может опылить растение пыльцой с иного растения.
Исследуя закономерности наследования признаков, Г. Мендель использовал в опытах 22 незапятнанные линии садового гороха. Растения этих линий имели очень выраженные отличия друг от друга: форма зёрен (круглые-морщинистые); расцветка зёрен (желтоватые зеленоватые); форма бобов (гладкие морщинистые); расположение цветков на стебле (пазушные верхушечные); высота растения (обычные - карликовые).

Жахнул перед этим горохового супчика, а когда изучал метеоризм в своём кишечнике после него, заинтересовался и горохом.

Первое, на что Мендель обратил внимание, – это выбор объекта. Для своих исследований Мендель выбрал удобный объект – чистые линии (сорта) гороха посевного (Pisum sativum L.), различающиеся по одному или немногим признакам. Горох как модельный объект генетических исследований характеризуется следующими особенностями:

1. Это широко распространенное однолетнее растение из семейства Бобовые (Мотыльковые) с относительно коротким жизненным циклом, выращивание которого не вызывает затруднений.

2. Горох – строгий самоопылитель, что снижает вероятность заноса нежелательной посторонней пыльцы. Цветки у гороха мотылькового типа (с парусом, веслами и лодочкой) ; в то же время строение цветка гороха таково, что техника скрещивание растений относительно проста.

3. Существует множество сортов гороха, различающихся по одному, двум, трем и четырем наследуемым признакам.

Давно известно, что внутри клеток находится ДНК, которая содержит всю информацию для правильного развития и функционирования организма. Кроме того, это наследственный материал, который означает, что он передается от отцов и матерей сыновьям и дочерям. Что теперь можно объяснить, давно не было ответа.

На протяжении всей истории появлялись разные теории, некоторые из которых были более точными, чем другие, пытаясь найти логические ответы на природные явления. В этом случае Почему сын имеет часть черт матери, но также и часть отца? Или, почему у сына есть некоторая характеристика его бабушки и дедушки? Тайна наследства имела свое значение для фермеров и фермеров, которые стремились получить более продуктивных потомков животных и растений.

Удивительно то, что эти сомнения были разрешены священником, Грегор Мендель, который предусмотрел законы Менделя и это в настоящее время признано отцом генетики. В этой статье мы увидим, что представляет из себя эта теория, которая наряду с вкладами Чарльза Дарвина заложила основы биологии, какими мы ее знаем.

Открывая основы генетики

Этот австро-венгерский священник при жизни в монастыре Брно заинтересовался горохом, увидев возможную закономерность у своих отпрысков. Так он начал проводить разные эксперименты. , который состоял из скрещивания разных видов гороха и наблюдения за результатом их потомства.

В 1865 году он представил свои работы Обществу естествознания в Брно, но они быстро отклонили его предложение, поэтому его выводы не были опубликованы. Потребовалось тридцать лет, чтобы эти эксперименты были признаны и чтобы сегодня были установлены так называемые законы Менделя.

3 закона Менделя

Отец генетики, благодаря его работе, пришел к выводу, что есть три закона, чтобы объяснить, как работает генетическое наследование , В некоторых библиографиях их две, так как первые две присоединяются к ним в третьей. Однако имейте в виду, что многие термины, которые я буду использовать здесь, были неизвестны Менделю, такие как гены, варианты одного и того же гена (аллеля) или доминирование генов.

В попытке сделать объяснение более интересным, гены и их аллели будут представлены буквами (A / a). И помните, потомок получает аллель от каждого родителя.

1. Принцип единообразия

Чтобы объяснить этот первый закон, Мендель сделал кресты между горохом желтый (АА) с другим редким видом зеленого горошка (аа). В результате у потомства преобладает желтый цвет (Aa), без присутствия какого-либо зеленого горошка.

По словам этого исследователя, объяснение того, что произошло в этом первом законе Менделя, заключается в том, что аллель желтого цвета доминирует на аллеле зеленого цвета Нужно только, чтобы в одном образе жизни один из двух аллелей был желтым, чтобы выразить себя. Следует добавить, что фундаментально, что родители должны быть чистыми расами, то есть, чтобы их генетика была однородной (AA или AA), чтобы это было выполнено. Как следствие, их потомки становятся на 100% гетерозиготными (Аа).

2. Принцип сегрегации

Мендель продолжал скрещивать виды гороха, на этот раз результаты его предыдущего эксперимента, то есть гетерозиготного желтого гороха (Aa). Результат его удивил, так как 25% потомков были зелеными, хотя их родители были желтыми.

Во втором законе Менделя объясняется, что если родители гетерозиготны по гену (Aa), его распространение в потомстве будет на 50% гомозиготным (AA и aa) и другая гетерозиготная половина (Aa). Этот принцип объясняет, как у ребенка могут быть зеленые глаза, как у его бабушки, если у их родителей карие.

3. Принцип независимого разделения характера

Этот последний закон Менделя является чем-то более сложным. Чтобы прийти к такому выводу, Мендель скрестил гладкий вид желтого гороха (AA BB) с другими грубыми зелеными горохами (aa bb). Поскольку вышеупомянутые принципы выполнены, получающееся потомство является гетерозиготным (Aa Bb), который переплел его.

Результатом двух гладких желтых горохов (Aa Bb) были 9 гладких желтых горохов (A_ B_), 3 гладких зеленых гороха (aa B_), 3 грубых желтых гороха (A_ bb) и 1 грубый зеленый горошек (aa bb).

Этот третий закон Менделя, который он намерен продемонстрировать, состоит в том, что черты распределяются независимо и они не мешают друг другу.

Менделевское наследство

Это правда, что с помощью этих трех законов Мендель может объяснить большую часть случаев генетического наследования, но сумел уловить всю сложность механизмов наследования. Есть много типов наследства, которые не следуют этим рекомендациям, которые известны как не менделевские наследства. Например, наследование связано с полом, который зависит от X и Y хромосом; или множественные аллели, то, что экспрессия гена зависит от других генов, не может быть объяснено законами Менделя.

Желтую горошину – в горшок, зеленую – в плетеную миску, снова желтую – в горшок. Нет, это не Золушка по заданию мачехи перебирает семена, чтобы, окончив работу, пойти на бал. Это монах и ученый Грегор Мендель в саду Августинского монастыря в чешском городе Брно собирает урожай с выращенных особым способом гороховых кустов, чтобы определить, как наследуется цвет у гороха.

Попытки скрещивать растения и изучать полученное потомство предпринимались исследователями и раньше. Но определенные выводы ученые сделать не смогли из-за большого разнообразия признаков среди потомков. И, поскольку, основы гибридологического анализа отсутствовали, а статистику для исследования наследственности никто не применял, ни один из исследователей не смог определить точные формулы наследования.

Для своих опытов Мендель выбрал горох не случайно:

Это неприхотливое растение легко выращивать, и в условиях теплой погоды в Чехии за один год можно получить несколько поколений.
Потомство одного семени довольно многочисленно: вспомните, сколько стручков на растении, выросшем из одной горошины.
Сорта гороха разнообразны в своих фенотипических проявлениях, а отличительные признаки наследуются.
Горох — самоопыляющееся растение. Это значит, что опыление происходит внутри одного цветка. Пыльца с другого растения в дикой природе попасть в другой цветок не может, поскольку органы размножения гороха защищены от проникновения пыльцы с других растений.
И вместе с тем, у исследователя есть возможность после удаления тычинок материнского растения искусственно перенести пыльцу с другого растения с помощью инструментов для получения растений-гибридов.
Гибриды, полученные в результате искусственного оплодотворения, способны давать свое потомство, что важно для прослеживания наследования признаков в поколениях.

Для того, чтобы оценить масштабы проделанной ученым работы, представьте, что на всех семеноводческих хозяйствах Чехии ученый заказал сорта выращиваемого там гороха. В результате ему прислали 34 образца, из которых для исследований он отобрал 22 варианта.

Исследуемый Менделем горох отличался по следующим признакам:

цвет семян (желтый или зеленый);
вид кожуры семян (гладкая или сморщенная);
высота стебля (высокое растение или низкое);
оттенок цветков (белые или розовые);
форма бобов (простые или членистые);
расположение цветов (верхушечные или пазушные).

Биология. Общая биология. 10-11 класс. Базовый уровень. Рабочая тетрадь. С тестовыми заданиями ЕГЭ. Вертикаль. ФГОС

Тетрадь содержит различные репродуктивные и творческие вопросы и задания, в том числе в виде лабораторных работ, познавательных задач, таблиц, схем и рисунков. В тетрадь включены также тестовые задания, которые помогут ученикам подготовиться к успешной сдаче ЕГЭ. Специальными знаками отмечены задания, направленные на формирование метапредметных умений (планировать деятельность, выделять различные признаки, сравнивать, классифицировать и др.) и личностных качеств учеников.

В своих опытах Мендель учел ошибки предшественников, которые пытались сравнивать растения одновременно по разным признакам и потерпели фиаско.

Исследователь решил начать с изучения наследования лишь одного признака — цвета горошин. Именно благодаря тому, что ученый сознательно сузил задачу, его ждал успех и он смог четко установить определенные закономерности наследования.

Мендель вручную оплодотворил растения, семена которых имели желтый цвет кожуры, пыльцой с растений с зеленой кожурой. Когда ученый собрал урожай высаженных растений, то обнаружил, что кожура у всех потомков желтая.

Повторив эксперименты с морщинистыми и гладкими горошинами, с кустами гороха разной высоты, растениями с разной окраской цветков и стручков и т.д., Мендель отметил, что все потомки в первом поколении унаследовали признак одного из родительских организмов, т.е. по фенотипу не отличаются друг от друга.

Ведущее свойство, характерное для всех семян, полученных в первом поколении, Мендель обозначил как доминантное. Свойство другого родителя, которое не проявилось у гибридов первого поколения, ученый определил как рецессивное. Закономерность получила название первого закона Менделя, или закона единообразия гибридов I-го поколения, или закона доминирования.

Все выращенные образцы нужно было собрать, сосчитать и выделить определенные закономерности. Одним из первых Мендель использовал и применил конкретные количественные методы для обработки данных. Зная о теории вероятности, он понимал необходимость исследования большого числа семян гороха, полученных в результате скрещиваний, чтобы избежать статистической ошибки из-за случайных отклонений.

Для выведения законов наследования Мендель изучил более двадцати тысяч семян — гибридов второго поколения. Согласитесь, для обычного монаха, который жил в конце XIX века, без доступа к современным исследовательским инструментам, с лупой и микроскопом, в перерывах между молитвами и проповедями — это ли не подвиг!

Горох – самоопыляющееся растение, поэтому в следующем поколении ученый предоставил работу по опылению матушке-природе, чем облегчил себе задачу исследовательскую, но не статистическую. Учитывая, что способ размножения гороха – половой, неопыленные цветки просто-напросто не дадут потомство, и случайные отклонения не искажали итоги экспериментов с растениями.

Мендель продолжил опыты с одинаково желтыми гибридами первого поколения. И для исследователя было большим сюрпризом увидеть примерно треть зеленых горошин в корзинке семян с новым урожаем.

Когда ученый проанализировал результаты экспериментов с гибридами второго поколения, он увидел следующую закономерность: гибриды разделились на два различных по внешнему виду, т.е. фенотипу, класса. Бо´льшая часть унаследовала доминантные признаки, меньшая — рецессивные.

Далее ученый начал проводить опыты с растениями, у которых отличались две пары признаков, и использовал гомозиготные семена гороха, отличающиеся цветом и формой семян. Такой тип скрещивания ученый назвал дигибридным. Для определения гомозиготности растений он использовал анализирующее скрещивание

У потомков во втором поколении треть горошин имеет проявления доминантного фенотипа, однако при этом отличается по генотипу (Аа и АА). И чтобы определить генотип, Мендель использовал семена с проявлениями рецессивного признака. Поскольку рецессивные свойства проявляются только в гомозиготном состоянии генов (аа), потомки, в зависимости от генотипа исходной особи, будут иметь единый фенотип, если родительская особь гомозиготна, согласно 1 закону Менделя, либо произойдет расщепление в соотношении 1:1.

В результате искусственного опыления гладких (B) и желтых (A) растений с морщинистыми (b) и зелеными(a), в первом поколении все растения дали потомство с желтыми гладкими горошинами, что подтвердило первый закон Менделя о единообразии гибридов первого поколения при дигибридном скрещивании.

Замеченные Менделем закономерности о наследовании генов подтвердились при анализе итогов экспериментов со всеми семью парами признаков. В ходе анализа результатов ученый пришел к выводу об универсальности закономерностей наследования и вывел Третий закон Менделя, или закон независимого распределения признаков.

Под этим подразумевается, что каждый ген одной аллельной пары может оказаться в гамете с любым другим геном из другой аллельной пары. В опытах по скрещиванию организмов с гомозиготным набором генов, при анализе по двум и более парам отличающихся качеств, у гибридов в третьем поколении (получены при скрещивании гибридов второго поколения) наблюдается независимое комбинирование свойств и кодирующих их генов разных аллельных пар.

Опыты ученого, проведенные с тысячами гороховых зерен в монастырском саду, и тщательная статистическая работа по анализу признаков, проявившихся у потомков, позволили ученому доложить на заседании Общества естествоиспытателей в г. Брно в 1865 году о своих выводах.

Мендель утверждал, что:

Из-за неудачи с другими растениями и пчелами сам Мендель разочаровался в своем открытии. А с 1868 года, после того, как получил сан аббата монастыря, биологией больше не занимался.

И только в начале XX века, благодаря пересмотру законов Менделя, генетика смогла сделать огромный шаг вперед.

Читайте также: