Йохан Грегор Мендел (1822-1884), известен още като "бащата на генетиката", е учител и учен. Мендел работи при тежки условия, докато прави някои от най-важните открития в биологията. През 1856 г. Мендел започва проект, в който ще изследва моделите на унаследяване. Въпреки че започва изследванията си с мишки, по-късно той преминава към медоносните пчели и растенията, като накрая решава да използва граха като основен моделен организъм.
Мендел изследва унаследяването на седем различни признака при граха, включително размер, цвят на цветовете, цвят на семената и форма на семената. За да направи това, той първо класифицира граховите кълнове с две различни характеристики, например висок и нисък ръст. Той развъждал тези грахови кълнове в продължение на поколения, докато не получил чисто потомство (винаги произвеждащо потомство, подобно на родителя), и след това кръстосал тези чисти потомства едно с друго, за да проучи как се унаследяват признаците.
Всеки път в първото поколение след кръстосването той виждал, че една форма на една черта превъзхожда другата, например дължина и нисък ръст. Мендел нарича явната форма доминантен признак, а латентната форма - рецесивен признак.
През 1865 г. Мендел споделя резултатите от експериментите си върху около 30 000 грахови растения с Обществото по естествена история. Въз основа на наблюдаваните от него закономерности, събраните данни и математическия анализ на резултатите Мендел предлага модел на унаследяване, който включва:
- Характеристики като цвят на цветовете, височина на растенията и форма на семената се контролират от двойни фактори, които са в различни версии и могат да се предават на бъдещите поколения.
- Едната версия на фактора (доминантна форма) може да скрие наличието на другата версия (рецесивна форма).
- Двойните фактори се разделят по време на производството на гамети, така че всяка гамета (сперматозоид или яйцеклетка) получава само един фактор на случаен принцип.
- Факторите, контролиращи различни признаци, се унаследяват независимо един от друг.
Менделеевият експеримент с грах е важен експеримент за учениците, за да разграничат фенотип и генотип, да разберат концепцията за монохибрид и генетичната теория. В реалния живот обаче генетичният анализ на следващите поколения отнема месеци. Поради тази причина не е възможно учениците да го направят в учебно време.
От друга страна, Мендел и неговият експеримент с грах могат да бъдат направени за няколко минути във виртуална лаборатория. Учениците могат за кратко време да направят генетичен експеримент за различни признаци като цвят и форма.
Ученикът може да наблюдава коя функция е доминираща над коя, като избере желания грах. След като опрашат граховете, те вземат откъснатите извори и ги германизират. По този начин учениците могат да научат понятията фенотип и генотип.
Резултатите от експеримента на Мендел и неговия грах показват, че честотата на даден признак във второто поколение винаги е предсказуема, ако знаем честотите в първото поколение, въпреки че не можем да обясним защо се случва това явление. В същото време учениците могат да имат свои собствени интерпретации за всеки случай, което означава, че има много възможности за развиване на уменията им за критично мислене. Пред този технологичен образователен инструмент учениците трябва не само да бъдат непредубедени, но и да се доверят на това, че сами правят научни експерименти и интерпретират въз основа на логика. Чрез VRLab Academy учениците могат да придобият практически опит с виртуална растителна лаборатория във VRLab Academy, която показва какво представляват експериментите с грах по Мендел. Те могат да се учат по същия начин, по който е учил Грегор Мендел, като използват основни научни принципи, за да извършват истинска генетична работа. Могат да правят един и същ експеримент няколко пъти или да изпробват различни варианти. По този начин ще получат нов опит и ще придобият нови знания. Това е експеримент, който променя света за учениците!
Разгледайте всички експерименти в VRLab Academy и увеличете силата на преподаването си с нас.
Защо откритията на Мендел първоначално са били пренебрегнати от научната общност?
Първоначално научната общност пренебрегва новаторските открития на Мендел най-вече защото те са далеч по-напред от преобладаващите по негово време идеи за наследствеността и вариациите. Като се има предвид, че Мендел провежда експериментите си и публикува работата си през 1866 г., неговите концепции и заключения са революционни и противоречат на общоприетите убеждения от онази епоха. Непосредствено след публикуването на "Произход на видовете" от Чарлз Дарвин през 1859 г. наследствеността и еволюцията са обект на сериозни спорове.
Липсата на признание от страна на научната общност може да се обясни с комбинация от фактори, включително липсата на осведоменост относно значението на неговите изследвания и съпротивата на научната общност да приеме нови, непознати идеи. Едва в началото на 1900 г., няколко десетилетия след смъртта на Мендел през 1884 г., работата му най-накрая получава заслуженото признание. С напредването на биологията и започването на повече учени да изследват принципите на наследствеността трима растителни биолози независимо един от друг преоткриват работата на Мендел и признават нейното значение.
Как Мендел продължава опитите си с грах?
След като първоначално кръстосва различни сортове грах, Мендел не спира дотук. В продължение на няколко години той се занимава с непрекъснат процес на самоопрашване на граховите растения. Това включвало оставянето на растенията да се възпроизвеждат без външна намеса, което им позволявало да се оплодят по естествен начин. През целия този период Мендел старателно наблюдавал и записвал различните характеристики, които се проявявали в потомството. Смята се, че за да осигури изчерпателен и надежден набор от данни, той е отглеждал голям брой грахови растения, вероятно до 30 000, като последователно е посвещавал на експериментите си продължителен период от 7 години.
Какви експерименти провежда Мендел в манастира?
Мендел провежда серия от експерименти в манастира, за да изследва механизмите на унаследяване в различните поколения. Той се фокусира върху изучаването на признаците, които се предават от едно поколение на друго. За да проведе експериментите си, Мендел избира грах (Pisum sativum) като избран от него растителен вид. Причината за този избор е, че грахът е бил използван преди това за подобни изследвания и е притежавал няколко изгодни за експериментиране характеристики. Основните предимства на използването на грах са лесното му отглеждане и възможността да се засява всяка година. Друга важна характеристика на граховите растения е, че цветовете им притежават както мъжки, така и женски части, известни като тичинки и стигми. Цветовете на граха имат способността да се самоопрашват, което означава, че растението може да създаде потомство само от един индивид. Самоопрашването настъпва още преди отварянето на цветовете, което увеличава възможността за получаване на потомство от едно растение. В допълнение към самоопрашването Мендел изследва и потенциала на кръстосаното опрашване при граха. Чрез ръчно отваряне на цветните пъпки и отстраняване на произвеждащата прашец тичинка той предотвратява самоопрашването. След това разпръсква прашеца от едно грахово растение върху стигмата на друго растение, като по този начин ефективно улеснява кръстосаното опрашване. Този подход позволил на Мендел да изследва моделите на наследяване, получени в резултат на кръстосването на различни грахови растения със специфични признаци. Чрез тези експерименти Мендел прави революционни открития за унаследяването и поставя основите на генетиката.
Как Мендел става "баща на съвременната генетика"?
Мендел си спечелва титлата "баща на съвременната генетика" благодарение на новаторския си принос в областта на наследяването и задълбоченото си изследване на грахови растения. Като монах и учител Мендел проявява жив интерес към астрономията и размножаването на растенията, което го кара да се присъедини към манастир в Брън и да започне поредица от експерименти, насочени към разбиране на начина, по който признаците се предават от едно поколение на друго. Вдъхновен от предишни изследвания, в които грахът е използван за подобни цели, и от неговите предимства - лесно отглеждане и едногодишна сеитба, Мендел го избира за основен обект на изследването си. Чрез щателни експерименти той прави важното откритие, че признаците се унаследяват независимо, и класифицира всеки вариант на даден признак като доминантен или рецесивен. Въпреки първоначалното си непризнаване, работата на Мендел поставя основите на съвременната генетика. Неговото задълбочено изследване и систематичен подход към изясняването на принципите на унаследяване дават безценни сведения за механизмите, управляващи предаването на признаците от родителите на потомството. Като демонстрира независимия асортимент на признаците и въвежда концепцията за доминантно и рецесивно унаследяване, Мендел променя разбирането ни за генетичните модели. Значението на приноса на Мендел става наистина очевидно, след като работата му е преоткрита и доразвита от следващите учени. Днес неговите открития са в основата на генетичните изследвания и проправят пътя за безброй пробиви и постижения в тази област. Непоколебимата отдаденост на Мендел към експериментите му и уменията му за наблюдение несъмнено са му донесли заслуженото звание "баща на съвременната генетика".
Препратки:
https://cnx.org/contents/N23wBdBB@1.1:FYmHBZ4Q@1/Mendelian-Genetics-Probability-GPC
Gasking, E. B. (1959 г.). Защо трудът на Мендел е бил игнориран? Journal of the History of Ideas, 20(1), 60-84. https://doi.org/10.2307/2707967