Опыты грегора менделя. Открытия менделя. По дисциплине «Концепции современного естествознания»

Кратко описывающую основные этапы «разоблачения» опытов Грегора Иоганна Менделя. Имя этого ученого присутствует во всех школьных учебниках биологии, так же как и иллюстрации его опытов по разведению гороха. Мендель по праву считается первооткрывателем законов наследственности, которые стали первым шагом на пути к современной генетике.

Схема наследования признаков, выведенная Менделем

Масштабный эксперимент, проведенный интересовавшимся естественными науками монахом-августинцем, длился с 1856 по 1863 год. За эти несколько лет Мендель отобрал 22 сорта гороха, которые четко отличались между собой по определенным признакам. После этого исследователь приступил к опытам по так называемому моногибридному скрещиванию: Мендель скрещивал сорта, которые отличались друг от друга только цветом семян (одни были желтые, другие — зеленые).

Выяснилось, что

при первом скрещивании семена зеленого цвета «исчезают» — это правило получило название «закон единообразия гибридов первого поколения». Зато во втором поколении зеленые семена появляются снова, причем в соотношении 3:1.

(Мендель получил 6022 желтых семени и 2001 зеленое.) Исследователь назвал «победивший» признак доминантным, а «проигравший» — рецессивным, а выявленная закономерность стала известна как «закон расщепления».

Это правило означает, что 75% гибридов второго поколения будут обладать внешними доминантными признаками, а 25% — рецессивными. Что касается генотипа, то здесь соотношение будет следующим: 25% растений будут наследовать доминантный признак и от отца, и от матери, гены 50% будут нести в себе оба признака (проявится при этом доминантный — желтые горошины), а оставшиеся 25% окажутся полностью рецессивными.

Третий закон Менделя — закон независимого комбинирования — был выведен исследователем в ходе скрещивания растений, которые отличались друг от друга несколькими признаками. В случае с горохом это был цвет горошин (желтый и зеленый) и их поверхность (гладкая или морщинистая). Доминантными признаками были желтый цвет и гладкая поверхность, рецессивными — зеленая окраска и морщинистая поверхность. Грегор Мендель выяснил, что между собой эти признаки будут комбинироваться независимо друг от друга. При этом легко подсчитать, что по фенотипу — внешним признакам — потомство будет делиться на четыре группы: 9 желтых гладких, 3 желтых морщинистых, 3 зеленых гладких и 1 зеленая морщинистая горошина.

Если учитывать результаты расщепления по каждой паре признаков в отдельности, то получится, что отношение числа желтых семян к числу зеленых и отношение гладких семян к морщинистым для каждой пары равно 3:1.

В 1866 году результаты работы Грегора Менделя были опубликованы в очередном томе «Трудов Общества естествоиспытателей» под названием «Опыты над растительными гибридами», но у современников его работа интереса не вызвала. В 1936 году генетик-теоретик и статистик из Кембриджского университета Рональд Фишер заявил, что полученные Менделем результаты «слишком хороши, чтобы быть правдой». Однако обвинять исследователя в подтасовке фактов начал не он — судя по всему, первым это сделал Уолтер Уэлдон, биолог из Оксфордского университета. В октябре 1900 года, спустя несколько месяцев после возобновления интереса к работам Менделя, ученый написал в личном послании своему коллеге, математику Карлу Пирсону, что он наткнулся на исследование «некоего Менделя», который занимался скрещиванием гороха. На протяжении последующего года Уэлдон исследовал работу монаха и все более убеждался в том, что полученные Менделем пропорции не были бы такими «чистыми» при использовании реально существующих в природе — а не искусственно выведенных — сортов гороха.

Кроме того, биолога смутило и то, что Мендель оперировал бинарными категориями: желтый — зеленый, гладкий — морщинистый. По мнению Уэлдона, такое четкое разделение признаков весьма далеко от реальности: так, к какой категории исследователь относил семена желто-зеленого, неопределенного цвета?

Скорее всего, классифицировались они так, чтобы вписаться в предложенную модель, утверждал биолог, которому приводимые Менделем цифры — 5474 горошины с доминантным признаком из 7324 выращенных семян (то есть 74,7%, тогда как теоретически их должно было оказаться 75%) — показались слишком «хорошими». «Он либо лжец, либо волшебник», — так писал Уэлдон в письме Пирсону в 1901 году.

Иллюстрация из статьи Уэлдона 1902 года. Изображения наглядно демонстрируют, что не все семена можно классифицировать как «желтые», «зеленые», «гладкие» или «морщинистые»

Впрочем, некоторые из тех, кто нашел результаты Менделя неправдоподобно хорошими, все же решили выступить в его защиту — одним из таких ученых стал и Рональд Фишер. Он заявил, что теоретическая модель наследования признаков должна была родиться непосредственно после начала экспериментов — а разработать ее мог только действительно выдающийся ум. Тщательно подготовленной иллюстрацией теории опыты, по мнению Фишера, стали позже, причем «подтасовывать» результаты разведения гороха мог не сам ученый, а ухаживавшие за растениями садовники, которые были знакомы с теоретическими выкладками исследователя.

К середине ХХ века дебаты вокруг вопроса о соблюдении Менделем научной этики несколько утихли — связано это было с тем, что генетика в то время находилась под сильным влиянием политических факторов, в частности, засилья «лысенковщины» в Советском Союзе.

В этих условиях западные ученые предпочитали не высказывать вслух сомнений в достоверности опытов Менделя, и тема была забыта, однако, по всей видимости, лишь на время.

Авторы статьи в Science еще раз утверждают, что приводимые им цифры слишком хороши, чтобы быть правдой, классификация признаков лишь по двум категориям не оправданна, а также соглашаются с тем, что монах мог считать желтые горошины как зеленые, если это лучше вписывалось в теорию. Тем не менее заслуги ученого это не умаляет: сформулированные им законы действительно работают, а их открытие стало первой ступенью развития современной генетики.

MENDEL, Johann Gregor (1822-1884). "Versuche ber Pflanzen-Hybriden". In: Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brunn 4 (1865), "Abhandlungen" pp. -47. Brunn: Im Verlage des Vereines; aus Georg Gastls Buchdruckerei, 1866. 8o (239x154 mm). Original printed gray wrappers (light foxing, cracks and some chipping to spine, minor chipping at edges of lower cover); morocco-backed folding case. PMM 356a.

Провенанс: 19th-century shelfmark label pasted to upper cover; Herbert McLean Evans (1882-1971), biologist, discoverer of Vitamin E and of the growth hormone of the pituitary gland, pioneer collector of science books (autograph card loosely inserted); Harrison D. Horblit (bookplate).

Уход: $51,750. Аукцион Christie"s. The Haskell F. Norman Library of Science and Medicine. Part III. 29 октября 1998 года. New York, Park Avenue. Лот № 1197.

FIRST EDITION OF "ONE OF THE MOST IMPORTANT PAPERS IN THE HISTORY OF BIOLOGY, AND THE FOUNDATION OF GENETIC STUDIES" (DSB). The son of an Austrian peasant, monk and later abbot of the Augustinian monastery in Brnn (now Brno), Mendel was a devotee of plant breeding, and set out in the mid 1850s to explore the effects of cross-fertilization in plants. His paper "reports the results of ten years of experimental work on artificial plant hybridization, during which he followed a program designed to test his working hypothesis that hereditary matter is discrete and particulate. Mendel bred and cultivated nearly thirty thousand pea plants, performing careful statistical analyses of the distribution of seven pairs of mutually exclusive seed and plant characteristics--a manageable number that allowed him to observe all possible combinations of traits" (Grolier Medicine). The surprising result of Mendel"s years of methodical research and systematic statistical analysis was his discovery of the "Mendelian ratios," a mathematical expression of the pattern of dominant and recessive hereditary traits, possibly "the most significant single achievement in the history of genetics" (Garrison-Morton). Related to this discovery was Mendel"s recognition of the independence of each set of traits in a hybrid from all other differences in the two parental plants (later known as Mendel"s law of independent assortment).

"Учение Менделя положило начало новой эпохе экспериментального овладения наследственностью организмов".

Н.И. Вавилов

Мендель, Грегор Иоганн - выдающийся чешский натуралист, основоположник учения о наследственности, названного в его честь менделизмом. Он родился 22 июля 1822 г. в деревне Хейнцендорф, в австрийской Моравии, в крестьянской семье. У его родителей было трое детей. Иоганн был средним ребенком и единственным мальчиком в семье. Отец с детства привил сыну любовь к сельскому хозяйству, и особенно к садоводству и пчеловодству. Он часто брал его в сад, чтобы научить его делать окулировки и прививки. Уже в деревенской школе обратили внимание на способности Иоганна, и он продолжил учебу в четырехклассном училище, а затем в гимназии. Однако к 1838 г. родители Менделя настолько обеднели, что оказались не в состоянии оплачивать обучение сына. Отсутствие средств и желание стать преподавателем побудили юношу после окончания старших классов поступить послушником в монастырь Св. Фомы Ордена августинцев в Брюнне (ныне Брно). Многие из послушников и духовенства монастыря, помимо религиозно-церковных обязанностей, имели разнообразные научные интересы, преподавали в учебных заведениях города. Среди них были и специалисты в области естественных наук - математики, физики, минералогии, ботаники. Они были знатоками местной фауны и флоры, собирали минералы и гербарии и создали при монастыре ботанический сад, в котором культивировали редкие растения. Активное участие они принимали и в собраниях Моравского общества сельского хозяйства, организованного в Брюнне, в «Трудах» которого публиковали свои работы. Здесь Мендель не только продолжил образование, но и занялся любимым делом. Его пристрастие к естествознанию становилось тем большим, чем большие возможности он получал с ним знакомиться.

Хотя он был в этих занятиях лишен всякого словесного руководства, а путь автодидакта в этой науке особенно затруднителен и ведет к цели медленно, все же ему столь полюбилось с того времени изучение природы, что он не жалел никаких усилий для заполнения имевшихся у него пробелов путем самообразования и благодаря практическим советам опытных людей. С 1845 по 1848 гг. Грегор обучался в богословском училище при монастыре, где преподавались богословские дисциплины и древневосточные языки. Однако когда он был возведен в 1847 г. в сан священника (каноника), то оказался непригодным для роли исповедника - общение с больными и умирающими действовало на Менделя так угнетающе, что вызывало депрессию. Он был освобожден от этих обязанностей и занялся преподаванием. В 1851 г. Мендель был послан в Венский университет для завершения образования. Однако получить диплом на звание преподавателя ему не удалось. Однако это не помешало Менделю преподавать в Брюннском реальном училище, правда, имея звание лишь «супплента» (и.о. учителя) по естественной истории и физике (1854- 1868). Свою работу он очень любил.

Обладая педагогическим талантом, Мендель отличался добросовестностью, добротой, справедливостью и пользовался любовью учеников. У него оставалось много свободного времени, которое он всецело посвящал научной работе. Мендель интересовался энтомологией, исследовал метеорологические явления, вел наблюдения за солнечными пятнами, высотой почвенных вод, занимался ономастикой (отдел языкознания, изучающий собственные имена), впервые применив вероятностно-статистический метод к изучению лингвистических явлений. Однако наибольшее значение имеют исследования Менделя в области явлений наследственности, которые и обессмертили его имя. Начиная с 1856 г., он в течение девяти лет провел свои классические эксперименты по гибридизации 22 сортов гороха в маленьком монастырском садике, получив более 10 ООО гибридов. Как он сам писал, «поводом к постановке обсуждаемых здесь опытов послужили искусственные оплодотворения, произведенные у декоративных растений с целью получить новые разновидности по окраске. Поразительная закономерность, с которой всегда повторялись одни и те же гибридные формы при оплодотворении между двумя одинаковыми видами, дала толчок к дальнейшим опытам, задачей которых было проследить развитие гибридов в их потомках». Результаты опытов Мендель доложил в 1865 г. в Брюннском обществе естествоиспытателей и опубликовал в «Записках» того же общества. Количественный учет всех типов полученных гибридов, а также вариационно-статистический подход позволили ему впервые обосновать и сформулировать закономерности свободного расхождения и комбинирования наследственных факторов. Эти закономерности легли в основу учения о наследственности и получили название законов Менделя. Главное в его открытии - установление дискретности (прерывности) наследственности, открытие ее детерминантов (материальных факторов), которые затем были названы генами.

Классическая работа Менделя «Опыты над растительными гибридами» вышла из печати в конце 1866 г. Раздав большинство из сорока ее оттисков друзьям, Мендель послал два экземпляра статьи видным ученым - немецкому ботанику К. Нэгели и австрийскому ботанику А. Кернеру. Однако Кернер даже не прочел работу Менделя, оставив оттиск неразрезанным. Нэгели принял результаты работы с большим скептицизмом. Он советовал Менделю продолжить работы на горохе и в то же время - проверить выводы на других объектах, в первую очередь на хорошо знакомых ему (Нэгели) ястребинках. Мендель согласился. Он стремился доказать правильность установленных им закономерностей на других растениях, добившись признания своего учения. Мендель начал опыты летом 1866 г. Мелкие цветки с трудом поддавались кастрации, и многочисленные опыты опыления давали сомнительные результаты. По сравнению с горохом, все происходило наоборот. Вместо единообразия первого поколения и разнообразия во втором, разнообразие часто наблюдалось уже в первом поколении и всегда постоянство последующих. Объяснить это удалось лишь через тридцать лет. На самом деле никакого противоречия не было. Просто ястребинки часто размножаются без оплодотворения, и попытки получения у них гибридов остаются безуспешными. Между тем в жизни ученого произошла серьезная перемена - 30 марта 1868 г. его избрали прелатом (настоятелем) монастыря. Новые обязанности отрывали его от любимых занятий. К тому же Мендель стал терять уверенность. Последнее обстоятельство побудило его доложить противоречивые результаты в Обществе естествоиспытателей 9 июня 1869 г.

«Из того немногого, что я здесь сообщил, - отмечал ученый, - видно, что работа еще только начата. Я, конечно, колебался, обсуждать ли здесь только лишь начатые опыты. Только убеждение, что проведение проектируемых опытов займет еще целый ряд лет, и неуверенность, удастся ли довести их до конца, побудили меня к сегодняшнему сообщению».

Вскоре у Менделя возникла болезнь глаз и он в течение года не мог работать. В 1871 г. ученый сделал последние попытки возобновить опыты, но скоро оставил их навсегда. Однако, прекратив работу по гибридизации растений, Мендель продолжил исследования в других областях науки. Следует отметить его работы по метеорологии: «Замечания к графическому, в таблицах, обзору метеорологических условий в Брюнне», «Метеорологические наблюдения в Моравии и Силезии за 1863-1866 гг.», «Вихрь 13 октября 1870 г.». Часть свободного времени он уделял озеленению, плодоводству и пчеловодству. Известно, что Мендель проводил опыты по гибридизации пчел, однако никаких данных об этих исследованиях не сохранилось, так как архив ученого после смерти был сожжен. Последние годы жизни Менделя были омрачены борьбой против крупного церковного налога с монастыря. В результате отказа Менделя платить его и многолетней судебной тяжбы монастырь подвергся частичному секвестру. Мендель умер 6 января 1884 г. Шестнадцать лет не дожил ученый до мировой славы. В 1900 г. X. Де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак почти одновременно на собственных опытах убедились в справедливости выводов, сделанных Менделем. Памятник Г. Менделю перед мемориальным музеем в Брно был сооружен в 1910 г. на средства, собранные учеными всего мира.

Москва-Петроград, Госиздат, 1923 год, тираж 5000 экз.

Все свои опыты Мендель проводил с двумя сортами гороха, обладающими желтыми и зелеными семенами соответственно. При скрещивании этих двух сортов все их потомство оказалось с желтыми семенами, причем данный результат не зависел от того, к какому сорту относились материнские и отцовские растения. Опыт показал, что оба родителя в равной степени способны передавать свои наследственные признаки детям.

Это подтвердилось и в другом опыте. Мендель скрестил горох с морщинистыми семенами с другим сортом, обладающий гладкими семенами. В итоге потомство оказалось с гладкими семенами. В каждом подобном эксперименте один признак оказывается превалирующим над другим. Его назвали доминантным. Именно он проявляется у потомства в первом поколении. Признак, который гасится доминантным, назвали рецессивным. В современной литературе используются другие названия: «доминантные аллели» и «рецессивные аллели». Задатки признаков называются генами. Мендель предложил обозначать их буквами латинского алфавита.

Второй закон Менделя или закон расщепления

Во втором поколении потомства наблюдались интересные закономерности распределения наследственных признаков. Для опытов брались семена из первого поколения (гетерозиготные особи). В случае семян гороха оказалось, что 75% из всех растений оказались с желтыми или гладкими семенами и 25% с зелеными и морщинистыми соответственно. Мендель поставил очень много опытов и убедился, что это соотношение точно выполняется. Рецессивные аллели проявляются лишь во втором поколении потомства. Расщепление происходит в соотношении 3 к 1.

Третий закон Менделя или закон независимого наследования признаков

Свой третий закон Мендель открыл, исследуя два признака, присущие семенам гороха (их морщинистость и цвет) во втором поколении. Скрещивая гомозиготные растения с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми, он обнаружил удивительное явление. В потомстве таких родителей появлялись особи, обладающие признаками, которые никогда не наблюдались у прошлых поколений. Это были растения с желтыми морщинистыми семенами и зелеными гладкими. Оказалось, что при гомозиготном скрещивании наблюдается независимое комбинирование и наследственность признаков. Комбинация происходит случайным образом. Гены, определяющие эти признаки, должны располагаться в разных хромосомах.

генетики . Объектом для экспериментов был выбран огородный горох, так как существует множество его сортов, чётко различающихся по ряду признаков; растения легко выращивать и скрещивать. Успех Менделя объясняется тщательным планированием и аккуратным проведением экспериментов, а также наличие большого количества опытов, позволявших получить статистически достоверные сведения.

Для своих первых опытов Мендель выбирал растения, чётко различающиеся по какой-либо паре признаков, например, по расположению цветов («пазушные» или «верхушечные»). Выращивая растения каждого типа на протяжении нескольких поколений, Мендель убедился в их пригодности для проведения эксперимента. Мендель проводил скрещивание – опылял растения одного типа пыльцой растений другого типа. Ряд предосторожностей (например, удаление тычинок у цветков, которые впоследствии опылялись, и надевание колпачков на цветы, чтобы избежать дополнительного опыления со стороны других растений) позволили получить достоверные результаты. Во всех случаях из семян, собранных с этих гибридов, вырастали растения с пазушными цветками. Признак «пазушные цветки», наблюдаемый у гибридов первого поколения, был назван доминантным , признак «верхушечные цветки» – рецессивным .

Далее растениям первого гибридного поколения была предоставлена возможность самоопылиться. Во втором гибридном поколении у части растений образовались пазушные цветки, а у другой части – верхушечные. Мендель предположил, что признак «верхушечные цветки» присутствовал и в первом поколении, но в скрытом виде. Во всех подобных опытах, проведённых с какой-либо парой признаков, примерно три четверти гибридов второго поколения обладали признаком, проявлявшимся и в первом поколении гибридов (его назвали доминантным ), а четверть потомства второго поколения обладала признаком, не проявившимся у гибридов первого поколения ( рецессивным ). Важно, что чем больше опытов было поставлено, тем ближе был полученный результат к отношению 3: 1.

На основании этой серии опытов были сделаны следующие выводы:

У родительских растений было по два одинаковых «фактора» (например, «пазушные цветки» либо «верхушечные цветки»).

Гибриды первого поколения получили по одному фактору от каждого родителя, причём эти факторы не слились, а сохранили свою индивидуальность.

Таким образом, был сформулирован закон расщепления ( первый закон Менделя ).

Итак, каждый признак организма контролируется парой вариантов гена (или, как говорят, порой аллелей ). Если в генотипе организма имеются аллели обоих типов, то один из них (доминантный) будет проявляться, полностью подавляя другой (рецессивный). При мейозе каждая пара аллелей расщепляется, и с каждой гаметой как дискретная, не изменяющаяся величина, может передаваться только один аллель. Передача генов потомкам находится в полном соответствии с теорией вероятности. Вероятность того, что гамета, полученная от гибрида первого поколения, будет нести доминантный аллель, равна 1/2. Вероятность каждой из четырёх комбинаций при оплодотворении составит 1/4; из них три комбинации будут содержать доминантный аллель и приведут к появлению особей с доминантным признаком. Первая из этих комбинаций содержит исключительно доминантные аллели – AA (говорят, что она гомозиготна по доминантному аллелю), а две другие содержат по одному доминантному и одному рецессивному аллелю – Aa (гетерозиготны). В четвёртой комбинации будут содержаться только рецессивные аллели; они будут соответствовать потомству с рецессивным признаком (то есть будут гомозиготны по рецессивному аллелю).

Гомозиготные особи при последующем самоопылении не расщепляются (дают единобразное потомство). В потомстве самоопыляющихся гетерозиготных особей наблюдается расщепление по внешним признакам в том же соотношении 3: 1.

Ген обычно обозначается первой буквой, с которой начинается название доминантного аллеля этого гена (например, A). При этом доминантный аллель обозначается прописной буквой (A), а рецессивный – строчной (a).

Гибрид первого поколения в описанных опытах гетерозиготен по своему генотипу, но обладает доминантным фенотипом (то есть имеет доминантный признак). Во втором поколении особи с доминантным фенотипом могут обладать как гомозиготным, так и гетерозиготным генотипом. Чтобы выяснить генотип гибрида второго поколения за одно скрещивание, необходимо произвести возвратное ( анализирующее ) скрещивание с особью, гомозиготной по рецессивному аллелю изучаемого гена. Если у всех потомков от этого скрещивания проявится доминантный фенотип, то особь с определяемым генотипом была гомозиготна по доминантному признаку. Если же появятся особи как с доминантными, так и рецессивными признаками (в примерном соотношении 1:1), то изучаемая особь была гетерозиготна.

В описанных опытах проводилось моногибридное скрещивание – брались особи, различавшиеся только по одному признаку. В дальнейшем Мендель перешёл к изучению дигибридного скрещивания , когда по той же методике ставились опыты над чистосортными (гомозиготными) особями, различающимися по двум признакам (например, жёлтые и зелёные семена, морщинистые и гладкие семена). В результате, во втором поколении могли получиться особи с семенами четырёх типов: жёлтые и гладкие, жёлтые и морщинистые, зелёные и гладкие, зелёные и морщинистые. Соотношение разных фенотипов во втором поколении составило примерно 9: 3: 3: 1. При этом для каждой пары признаков приближённо выполнялось соотношение 3: 1. На основании этого Мендель вывел принцип независимого распределения ( второй закон Менделя ).

Схему дигибридного скрещивания удобно записывать в специальной таблице – так называемой решётке Пеннета ; при этом количество возможных ошибок при определении генотипа потомства сводится к минимуму. Все генотипы мужских гамет вносятся в заголовки вертикальных столбцов, а все генотипы женских гамет – в заголовки горизонтальных. Если вернуться к примеру с семенами гороха, то можно выяснить, что вероятность появления во втором поколении особей с гладкими семенами (доминантный аллель) равняется 3/4, с морщинистыми семенами – 1/4 (рецессивный аллель), с жёлтыми семенами – 3/4 (доминантный аллель) и с зелёными семенами – 1/4 (рецессивный аллель). Таким образом, вероятности сочетания аллелей в генотипе равны.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»» Обнинский институт атомной энергетики – филиал НИЯУ МИФИ

Социально – экономический факультет
Кафедра экономики, экономико-математических методов и информатики

Реферат

По дисциплине «Концепции современного естествознания»

На тему: «Опыты Менделя и современное понимание наследственности»

Выполнила:

Студентка 2 курса группы ПИЭ-С10 Чурилина В.А.

Обнинск 2010

Генетика - область биологии, изучающая наследственность и изменчивость. Человек всегда стремился управлять живой природой: структурно-функциональной организацией живых существ, их индивидуальным развитием, адаптацией к окружающей среде, регуляцией численности и т. д. Генетика ближе всего подошла к решению этих задач, вскрыв многие закономерности наследственности и изменчивости живых организмов и поставив их на службу человеческому обществу. Этим объясняется ключевое положение генетики среди других биологических дисциплин.

То, что организмы передают признаки и свойства своим потомкам, люди на интуитивном уровне знали давно. Эти знания использовались в сельском хозяйстве, когда крестьянин, желая получить побольше зерна, старался оставить для посева самые крупные семена от самых урожайных растений. Естественно, понять закономерности наследования признаков люди долгое время не могли. Первые попытки объяснения того факта, что дети обычно походи на родителей предпринимал еще великий ученый и врач Древней Греции – Гиппократ. Он говорил, что семя мужчины и семя женщины, из которых при слиянии возникает ребенок, изготовляются во всех частях организма родителей и поэтому несут в себе информацию об этих частях. При слиянии семени происходит борьба между признаками отца и матери, и от того, кто победит, зависит пол ребенка и то, на кого он будет похож.

Первые идеи о механизме наследственности высказали еще древнегреческие ученые Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель. Автор первой научной теории эволюции Ж.-Б. Ламарк воспользовался идеями древнегреческих ученых для объяснения постулированного им на рубеже XVIII-XIX вв. принципа передачи приобретенных в течение жизни индивидуума новых признаков потомству. Чарльз Дарвин выдвинул теорию пангенезиса, объяснявшую наследование приобретенных признаков. Законы наследственности, открытые Г. Менделем, заложили основы становления генетики как самостоятельной науки. Метод искусственной гибридизации был разработан еще за 100 лет до классических генетических работ Менделя, затем было открыто доминирование признаков. Почему же создателем современной генетики считается Грегор Мендель?

Г. Мендель обладал важнейшими для настоящего ученого качествами. Во-первых, Г.Мендель сумел сформулировать конкретный вопрос, на который ему хотелось бы получить ответ, и, во-вторых, он умел правильно понимать и трактовать результаты опытов, т.е. был способен сделать корректные выводы из результатов своих экспериментов. Результаты многолетней работы Г.Мендель обобщил в публикации «Опыты над растительными гибридами», которая вышла в свет 8 февраля 1865г. В этой статье были изложены основные закономерности наследования признаков, которые легли в основу современной генетики. Таким образом, генетика – одна из немногих научных дисциплин, у которых есть точная дата рождения. Однако работы Г.Менделя опередили свое время; они были оценены по достоинству только через 35 лет.

В 1900г. Три исследователя (Гуго де Фриз, Карл Эрих Корренс, Эрих Чермак) независимо друг от друга на разных объектах переоткрыли законы Менделя. Результаты работ этих исследователей доказали правильность закономерностей, установленных в свое время Г.Менделем. Они честно признали его первенство в этом вопросе и присвоили этим закономерностям имя Менделя. 1900 год считается официальной датой рождения науки генетики.

Мендель поставил перед собой цель выяснить правила наследования отдельных признаков гороха. Эту работу исследователь вел в течение 8 лет, изучив за это время более 10 000 растений гороха.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ЕДИНОБРАЗИЯ ГИБРИДОВ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Данный закон утверждает, что скрещивание особей, различающихся по данному признаку (гомозиготных по разным аллелям), дает генетически однородное потомство (поколение F 1), все особи которого гетерозиготны. Все гибриды F 1 могут иметь при этом либо фенотип одного из родителей (полное доминирование), как в опытах Менделя, либо, как было обнаружено позднее, промежуточный фенотип (неполное доминирование). В дальнейшем выяснилось, что гибриды первого поколения F 1 , могут проявить признаки обоих родителей (кодоминирование). Этот закон основан на том, что при скрещивании двух гомозиготных по разным аллелям форм (АА и aа) все их потомки одинаковы по генотипу (гетерозиготны - Аа), а значит, и по фенотипу.

ТРЕТИЙ ЗАКОН НЕЗАВИСИМОГО КОМБИНИРОВАНИЯ (НАСЛЕДОВАНИЯ) ПРИЗНАКОВ
Этот закон говорит о том, что каждая пара альтернативных признаков ведет себя в ряду поколений независимо друг от друга, в результате чего среди потомков первого поколения (т.е. в поколении F 2) в определенном соотношении появляются особи с новыми (по сравнению с родительскими) комбинациями признаков. Например, в случае полного доминирования при скрещивании исходных форм, различающихся по двум признакам, в следующем поколении (F 2) выявляются особи с четырьмя фенотипами в соотношении 9:3:3:1. При этом два фенотипа имеют «родительские» сочетания признаков, а оставшиеся два - новые. Данный закон основан на независимом поведении (расщеплении) нескольких пар гомологичных хромосом. Так, при дигибридном скрещивании это приводит к образованию у гибридов первого поколения (F 1) 4 типов гамет (АВ, Ав, аВ, ав), а после образования зигот - к закономерному расщеплению по генотипу и, соответственно, по фенотипу в следующем поколении (F 2).
Парадоксально, но в современной науке огромное внимание уделяется не столько самому третьему закону Менделя в его исходной формулировке, сколько исключениям из него. Закон независимого комбинирования не соблюдается в том случае, если гены, контролирующие изучаемые признаки, сцеплены, т.е. располагаются по соседству друг с другом на одной и той же хромосоме и передаются по наследству как связанная пара элементов, а не как отдельные элементы. Научная интуиция Менделя подсказала ему, какие признаки должны быть выбраны для его дигибридных экспериментов, - он выбрал несцепленные признаки. Если бы он случайно выбрал признаки, контролируемые сцепленными генами, то его результаты были бы иными, поскольку сцепленные признаки наследуются не независимо друг от друга.

ЗНАЧЕНИЕ РАБОТ МЕНДЕЛЯ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ГЕНЕТИКИ

В 1863г. Мендель закончил эксперименты и в 1865 г. на двух заседаниях Брюннского общества естествоиспытателей доложил результаты своей работы. В 1866 г. в трудах общества вышла его статья «Опыты над растительными гибридами», которая заложила основы генетики как самостоятельной науки. Это редкий в истории знаний случай, когда одна статья знаменует собой рождение новой научной дисциплины. Почему принято так считать ?
Из семилетней работы Менделя, по праву составляющей фундамент генетики вытекали следующие следствия. Во-первых, он создал научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства (какие формы брать в скрещивание, как вести анализ в первом и втором поколении). Мендель разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков, что представляло собой важное концептуальное нововведение. Во-вторых, Мендель сформулировал два основных принципа, или закона наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания. Наконец, Мендель в неявной форме высказал идею дискретности и бинарности наследственных задатков: каждый признак контролируется материнской и отцовской парой задатков (или генов, как их потом стали называть), которые через родительские половые клетки передаются гибридам и никуда не исчезают. Задатки признаков не влияют друг на друга, но расходятся при образовании половых клеток и затем свободно комбинируются у потомков (законы расщепления и комбинирования признаков). Парность задатков, парность хромосом, двойная спираль ДНК - вот логическое следствие и магистральный путь развития генетики ХХ века на основе идей Менделя.

Вывод

Менделевская теория наследственности, т.е. совокупность представ-лений о наследственных детерминантах и характере их передачи от родителей к потомкам, по своему смыслу прямо противоположна доменделевским теориям, в частности теории пангенезиса, предложенной Дарвином. В соответствии с этой теорией признаки родителей прямо, т.е. от всех частей организма, передаются потомству. Поэтому характер признака потомка должен прямо зависеть от свойств родителя. Это полностью противоречит выводам, сделанным Менделем: детерминанты наследственности, т.е. гены, присутствуют в организме относительно независимо от него самого. Характер признаков (фенотип) определяется их случайным сочетанием. Они не модифицируются какими-либо частями организма и находятся в отношениях доминантности-рецессивности. Таким образом, менделевская теория наследственности противостоит идее наследования приобретенных в течение индивидуального развития признаков.

Опыты Менделя послужили основой для развития современной генетики - науки, изучающей два основных свойства организма - наследственность и изменчивость. Ему удалось выявить закономерности наследования благодаря принципиально новым методическим подходам:

1) Мендель удачно выбрал объект исследования;

2) он проводил анализ наследования отдельных признаков в потомстве скрещиваемых растений, отличающихся по одной, двум и трем парам контрастных альтернативных признаков. В каждом поколении велся учет отдельно по каждой паре этих признаков;

3) он не просто зафиксировал полученные результаты, но и провел их математическую обработку.

Перечисленные простые приемы исследования составили принципиально новый, гибридологический метод изучения наследования, ставший основой дальнейших исследований в генетике.