Mendelio biografija ir atradimas. Mendel Gregor - biografija, faktai iš gyvenimo, nuotraukos, fonas

Neįtikėtina, bet tiesa: žmogus sugeba valdyti savo genus. Mes jau tiek daug pasiekėme genetikos srityje:

- žinome, kas lemia visus organizmo požymius;

– klonavimas tapo realybe;

– kai kuriuose moksluose genų keitimas tapo įprastas dalykas.

Kaip tai tapo įmanoma ir kas mūsų laukia ateityje? Ši knyga trumpai ir aiškiai pasakos apie genetikos istoriją, apie mokslininkus ir jų atradimus.

Sekite naujausius mokslo atradimus – vos per valandą!

Knyga:

2.1. Genetikos pradžia. Gregoras Mendelis: puikūs atradimai, bet nepastebėti

<<< Назад

Pirmyn >>>

2.1. Genetikos pradžia. Gregoras Mendelis: puikūs atradimai, bet nepastebėti

Taigi iki XIX amžiaus pabaigos. mokslininkai buvo kaip niekad arčiau visų paveldimumo paslapčių atradimo: buvo izoliuoti ir aprašyti beveik visi ląstelės elementai, manyta, kad chromosomų ryšys su požymių perdavimu iš tėvų palikuonims. nematomas. Bent jau oficialiai. Įdomus istorinis įvykis: kai Augustas Weismannas, Walteris Flemmingas ir Heinrichas Waldeyeris tyrinėjo ir ieškojo atsakymų į klausimus, susijusius su paveldimumu, Augustino vienuolis Gregoras Mendelis Brunn mieste (tuomet Austrijos imperija; dabar Brno miestas) , Čekija) seniai jis išvedė pagrindines įvairių požymių paveldėjimo taisykles, naudodamas matematinius metodus modeliams nustatyti. Tačiau jo atradimai, tapę tiltu nuo XIX a. į šiuolaikinę genetiką, per tyrėjo gyvenimą jos nebuvo svarstomos ir neįvertintos... Tačiau pirmiausiai.

Gregoras Mendelis gimė 1822 m. Moravijoje, kilęs iš neturtingos valstiečių šeimos ir per krikštą gavo Johano vardą. Nuo ankstyvos vaikystės berniukas rodė gebėjimą mokytis ir domėtis mokslais, tačiau dėl sunkios šeimos finansinės padėties jaunystėje negalėjo baigti mokslo ir 1843 m. davė vienuolio įžadus Augustinų vienuolyne. Šv. Tomas, pasivadinęs vienuoliniu vardu Gregoras. Čia jis gavo galimybę studijuoti biologiją, kurią aistringai mėgo. Atrodytų keistas vienuolio užsiėmimas. Nieko keisto: Augustiniečiai ypatingą dėmesį skyrė švietimui ir apšvietimui – pirmiausia, žinoma, religiniam, tačiau vienuolynas Brune žengė koja kojon su laiku. Čia buvo puiki biblioteka, laboratorijos, didžiulės mokslinių instrumentų kolekcijos ir, svarbiausia, gražūs sodai bei šiltnamiai, kuriuose Mendelis praleido didžiąją laiko dalį. Domėdamasis paveldimumo klausimais, jis kreipėsi į savo pirmtakų darbus. Gerbdamas jų darbą, Gregoras Mendelis teisingai pažymėjo, kad jie nerado jokių kryžminimo modelių ir tam tikrų ženklų pasireiškimo hibriduose.

Ar apskritai yra koks nors bendras dėsnis, kuris tiksliai nustato, kokias gėles išaugins hibridinė rožė ar saldieji žirniai? Ar galima nuspėti, kokios spalvos bus kačiukai iš katės ir katės, kurios skiriasi spalva ir kailio struktūra? Galiausiai, ar galima matematiškai suskaičiuoti, kurioje kartoje ir kokiu dažnumu atsiras tas ar kitas bruožas?

Eksperimentams Gregoras Mendelis, sekdamas Thomaso Andrew Knighto pavyzdžiu, pasirinko labiausiai paplitusią sodo arba sėklų žirnį (Pisum sativum). Tai savaime apdulkinantis augalas: įprastomis sąlygomis žiedadulkės iš žiedo kuokelių pernešamos į tos pačios gėlės piestelę (skirtingai nuo kryžminio apdulkinimo, kai žiedadulkės turi būti perneštos iš vieno augalo į kitą).

Genetikoje savidulkiai augalai yra augalai, kuriuose apdulkinama tarp skirtingų to paties egzemplioriaus gėlių.

Mokslininkė svarstė, kad tokia savybė užtikrintų eksperimento grynumą, nes savidulkinimo metu sėklos ir vaisiai tam tikras savybes įgauna tik iš vieno augalo. Todėl dirbtinai apdulkinus žirnius, pernešant žiedadulkes iš vieno egzemplioriaus į kitą, galima sumažinti nenumatytų nelaimingų atsitikimų skaičių ir tikslingai naudoti tik tuos augalus, kurie mus domina kaip eksperimentinius. Be to, žirniai turi aibę įvairių ir gerai atpažįstamų savybių: sėklos spalvą, ankšties formą, stiebo aukštį. Abipusiai apdulkindamas žirnius, turinčius ryškiai skirtingas savybes, Mendelis, gavęs hibridinius mėginius, ketino išvesti paveldėjimo modelius. Jis pradėjo išdėliodamas augalus, kuriuos pasirinko pagal šiuos kriterijus:

Pagal stiebo ilgį (aukštį): aukštas arba trumpas;

Pagal žiedų vietą: išilgai stiebo arba daugiausia jo viršūnėje;

Pagal ankščių spalvą (geltona arba žalia);

Pagal sėklų formą (glotni arba raukšlėta);

Pagal sėklų spalvą (geltona arba žalia) ir pan.

Tada buvo aštuonerius metus trukę eksperimentai, kelios dešimtys tūkstančių originalių augalų ir hibridų, sudėtingi skaičiavimai ir statistinės lentelės. Gregoras Mendelis kryžmino augalus, pasižyminčius ryškiai skirtingomis savybėmis: pavyzdžiui, jis pasirinko tėvus, kurių vienas turėjo lygias, o kitas – raukšlėtas sėklas.

Pirmiausia jis atkreipė dėmesį į tai, kad pirmoje kartoje hibridai vienoje ar kitoje jų dalyje pasižymėjo tik vieno tėvo požymiais. Kryžminant augalą su geltonomis sėklomis ir augalą su žaliomis sėklomis, hibridas neturėjo geltonai žalių ar margų sėklų – jų spalva buvo visiškai paveldėta iš vieno iš tėvų. Taip Mendelis praturtino būsimųjų genetikų žodyną svarbiais terminais: pirmoje hibridinėje kartoje pasirodžiusius požymius jis pavadino dominuojančiais; o tie, kurie išnyko į antrą planą ir neatsispindėjo pirmosios kartos hibriduose, yra recesyviniai.

Įdomių rezultatų pasiekė kryžminant aukštus ir žemus žirnių augalus. Pirmosios kartos palikuonys buvo visiškai aukšti. Bet kai šie augalai apsidulkino ir išaugino sėklas, sekanti karta jau buvo padalinta taip: vienas žemas augalas į tris aukštus. Vėlesnių kartų atsiradimą ir aukštų bei žemų egzempliorių santykį taip pat buvo galima numatyti matematiškai. Tas pats santykis pastebėtas ir kitų požymių deriniuose.

Dauguma šiuolaikinių genetikų yra įsitikinę, kad Gregoras Mendelis numatė geno koncepciją. Tik po daugelio metų genas gaus apibrėžimą – už paveldimumą atsakinga DNR dalis. Tačiau neaplenkkime savęs: vis tiek turime kalbėti apie DNR. O Mendelis nevartojo „geno“ sąvokos, šis terminas atsiras daug vėliau. Jis rašė apie „veiksnius“, arba „polinkius“, teigdamas, kad vieną ar kitą augalo požymį (spalvą, dydį, formą) lemia du veiksniai, kurių vienas yra vyriškoje, o kitas – moteriškoje reprodukcinėje ląstelėje. . Augalus, atsiradusius susiliejus ląstelėms, turinčioms vienodus „polinkius“, tyrėjas vadino pastoviais (vėliau jie bus pavadinti homozigotiniais).

Norėdamas supaprastinti darbą, Gregoras Mendelis augalų poroje dominuojančius simbolius žymėjo didžiosiomis raidėmis (A, B, C), o recesyvinius – mažosiomis raidėmis (a, b, c). Vadinasi, aprašant hibridus buvo galima sudaryti paprastas formules, kurios aiškiai parodo savybių derinius ir jų „pasireiškimą“. Mendelis pasitarnavo tuo, kad kurį laiką mėgo matematiką ir dėstė ją mokykloje. Polinkis sisteminti ir pasitikintis skaitinių ir abėcėlinių žymenų valdymas padėjo jam padaryti tai, ko tyrinėtojai negalėjo padaryti iki jo: nustatyti ir apibūdinti paveldimumo dėsningumus. Šie modeliai dabar žinomi kaip Mendelio dėsniai. Pažvelkime į juos atidžiau.

genetika. Gregoras Mendelis: puikūs atradimai, bet nepastebėti" class="img-responsive img-thumbnail">

Pirmas ir antroji hibridinė karta Mendelio eksperimentuose su žemais ir aukštais žirniais

1. Pirmosios kartos hibridų vienodumo dėsnis (dar žinomas kaip požymių dominavimo dėsnis) teigia, kad sukryžminus du pastovius (arba, kaip dabar sakoma, homozigotinius) augalus, visa pirmoji hibridų karta bus visiškai panašus į vieną iš tėvų – išryškės dominuojantys bruožai. Tiesa, žinomi nepilno dominavimo atvejai: kai dominuojantis bruožas negali visiškai nuslopinti silpnesnio, recesyvinio. Prisiminkite, anksčiau aprašėme daugelio XVIII–XIX amžiaus mokslininkų prielaidą, kurie teigė, kad logiškai mąstant, hibridas visada turėtų būti kažkas tarp pirminių egzempliorių? Kai kuriais atvejais tai įmanoma, pavyzdžiui, kai kurių rūšių gėlių kryžminant augalus su raudonais ir baltais žiedais, pirmosios hibridų kartos žiedai bus rausvi. Tai yra, dominuojanti raudona žiedlapių spalva negalėjo visiškai nuslopinti recesyvinės baltos spalvos. Gali būti ir kitų vienodumo dėsnio ypatumų, tačiau mūsų užduotis yra suteikti skaitytojui pačią bendriausią informaciją apie genetiką ir jos istoriją.

2. Požymių skilimo dėsnis: jei pirmosios kartos hibridai bus sukryžminti tarpusavyje, tai antroje kartoje abiejų tėvų formų požymiai atsiras tam tikru santykiu.

3. Savarankiško požymių paveldėjimo dėsnis: sukryžminus du individus, kurie skiriasi vienas nuo kito dviem požymių poromis, veiksniai ir su jais susiję požymiai bus paveldimi ir derinami vienas nuo kito nepriklausomai. Taigi, Mendelis sukryžmino žirnius su lygiais geltonais grūdeliais ir žirnius su raukšlėtais žaliais grūdeliais. Tuo pačiu metu vyravo geltona spalva ir grūdelių lygumas. Pirmajai hibridų kartai pilnai atstovavo augalai, turintys dominuojančių savybių – žirniai buvo geltonais lygiais grūdeliais. Po hibridų savaiminio apdulkinimo buvo gauti nauji augalai: devyni geltoni lygiagrūdžiai, trys – geltonai susiraukšlėję, trys – žaliais lygiagrūdžiais, vienas augalas – žaliais raukšlėtais grūdais.

Žinoma, vėliau Mendelio dėsniai buvo patobulinti pagal naujus mokslinius duomenis. Pavyzdžiui, tapo žinoma, kad jei už vieną ar kitą augalo ar organizmo požymį yra atsakingas daugiau nei vienas genas, bet keli, tai paveldėjimo formos bus sudėtingesnės ir sudėtinės. Nepaisant to, Gregoras Mendelis buvo pradininkas paveldėjimo įstatymų srityje, o jo garbei paveldimumo doktrina vėliau buvo pavadinta mendelizmu.

Kodėl jo tyrimai nebuvo pripažinti per jo gyvenimą? Yra žinoma, kad 1865 metais Gregoras Mendelis skaitė pranešimą Gamtininkų draugijoje ir paskelbė straipsnį „Augalų hibridizacijos eksperimentai“, kuris mokslinėje bendruomenėje nesulaukė didelio pasisekimo. Greičiausiai Brunnijos vienuolio atradimai iš pradžių nebuvo sukurti, nes jis pats netrukus nusivylė jų rezultatais. Mendelis pradėjo kryžminti kai kurias augalų rūšis, kurios iš pradžių turėjo dauginimosi metodų ypatumų. Taigi modeliai, kuriuos jis išvedė dirbdamas su žirniais, nepasitvirtino - nemalonus beveik keliolikos metų sunkaus darbo rezultatas! Netrukus Gregoras Mendelis tapo abatu, o naujos pareigos privertė jį visiškai atsisakyti biologinių tyrimų. Jo darbai buvo prisiminti tik XX amžiaus pradžioje, kai keli mokslininkai „atrado“ Mendelio dėsnius ir patvirtino jo raidą. Pats Augustino biologas mirė 1884 m., gerokai prieš pergalingą jo idėjų sugrįžimą į mokslo bendruomenę...

<<< Назад

Pirmyn >>>

Nuo 1856 m. Gregoras Mendelis vienuolyno sode atliko eksperimentus su žirniais.

Savo eksperimentuose kryžminant žirnius Gregoras Mendelis tai parodė paveldimos savybės perduodamos atskiromis dalelėmis (kurios šiandien vadinamos genais).

Norint suprasti šią išvadą, reikia atsižvelgti į tai, kad to meto dvasia paveldimumas buvo laikomas tęstiniu, o ne diskretišku, dėl ko, kaip buvo tikima, palikuonių protėvių ženklai „vidutiniškai susiformavo“. .

1865 m. jis padarė ataskaitą apie savo eksperimentus Bruno (dabar Brno miestas Čekijoje) gamtininkų draugijoje. Susitikime jam nebuvo užduotas nė vienas klausimas. Po metų šios draugijos veikloje buvo išspausdintas Mendelio straipsnis „Augalų hibridų eksperimentai“. Tomas išsiųstas į 120 universitetų bibliotekos. Be to, straipsnio autorius užsisakė papildomų 40 atskirus savo darbų spaudinius, kuriuos beveik visus išsiuntė jam žinomiems botanikams. Atsakymų taip pat nebuvo...

Tikriausiai pats mokslininkas prarado tikėjimą savo eksperimentais, nes atliko eilę naujų eksperimentų kryžminant vanagą (astrinių šeimos augalą), o vėliau kryžminant bičių veisles. Rezultatai, kuriuos jis anksčiau gavo dėl žirnių, nebuvo patvirtinti (šiuolaikiniai genetikai išsiaiškino šios nesėkmės priežastis). Ir 1868 m Gregoras Mendelis buvo išrinktas vienuolyno abatu ir nebegrįžo prie biologinių tyrimų.

„Mendelio atradimas apie pagrindinius genetikos principus buvo ignoruojamas trisdešimt penkerius metus po to, kai buvo ne tik pristatytas mokslo draugijos susirinkime, bet net paskelbti jo rezultatai. Anot R. Fisherio, kiekviena paskesnė karta pirminiame Mendelio straipsnyje linkusi pastebėti tik tai, ką tikisi jame rasti, nekreipdama dėmesio į visa kita. Mendelio amžininkai šiame straipsnyje matė tik gerai žinomų hibridizacijos eksperimentų pakartojimą. Kita karta suprato jo išvadų, susijusių su paveldimumo mechanizmu, svarbą, bet nesugebėjo jų iki galo įvertinti, nes atrodė, kad šios išvados prieštarauja evoliucijos teorijai, kuri tuo metu buvo ypač karštai diskutuojama. Beje, leiskite pridurti, kad garsus statistas Fisheris dar kartą patikrino rezultatus mendel ir pareiškė, kad apdorojant šiuolaikiniais statistiniais metodais, genetikos tėvo išvados rodo aiškų šališkumą laukiamų rezultatų naudai.

Ką atrado Gregoras Mendelis?

Dvidešimtasis amžius biologijai prasidėjo nuo sensacingo atradimo. Tuo pačiu metu trys botanikai – olandas Hugo de Vries, vokietis K. Corrensas ir austras K. Cermakas – pranešė, kad prieš 35 metus nežinomas čekų mokslininkas Gregoras Johanas Mendelis (1822-1884) atrado pagrindinius paveldėjimo dėsnius. individualių bruožų. 1900-ieji – Mendelio dėsnių iš naujo atradimo metai – dabar paprastai laikomi paveldimumo mokslo – genetikos – gimimo metais.

Išoriškai Mendelio gyvenimas buvo ramus ir nepastebimas. Gimė valstiečio sodininko šeimoje. Berniukas aistringai siekė žinių. Tėvai neturėjo galimybių auklėti sūnų. Didelių pastangų ir nepriteklių kaina Johanas baigė gimnaziją, tačiau universitetas jam buvo nepasiekiamas.

Būdamas dvidešimties Mendelis peržengė Augustinų vienuolyno slenkstį ramiame Bohemijos miestelyje Brune (dabar Brno Čekoslovakijoje). Galima manyti, kad jo likimas buvo nulemtas: kartu su naujoko laipsniu jis gavo naują vardą - Gregoras ir pradėjo studijuoti Šventąjį Raštą. Praėjo ketveri metai, ir Mendelis tapo kunigu. Tačiau užuot skaitęs pamokslus, priėmęs komuniją ir išpažintis, jis paliko šventąjį vienuolyną. Gamtos mokslai, tikslieji mokslai jį traukė kaip ir anksčiau. Vienuolyno lėšomis Mendelis keliauja į Vieną ir bando įstoti į universitetą, kad galėtų nuodugniai studijuoti fiziką ir matematiką. Nepavykus, jis grįžta į Bruną.

Čia kunigas Mendelis pradeda dėstyti fiziką, matematiką ir kitus gamtos mokslus tikroje mokykloje ir vienuolyno sode išpjauna mažytį žemės sklypą, kad pradėtų eksperimentus, kurie šimtmečius turėjo šlovinti jo vardą.

1865 metais jis paskelbė savo darbo rezultatus, padėdamas mokslinius genetikos pagrindus. Pagrindinis Mendelio siektas tikslas buvo išsiaiškinti dėsnius, lemiančius palikuonių vystymąsi iš kryžminių tėvų, kurie skyrėsi savo paveldimomis savybėmis. Į jų lytines ląsteles buvo įtrauktos visos tiek tėvo, tiek motinos organizmams būdingos savybės, o iš susiliejusių lytinių ląstelių (motinos kiaušinėlio ir tėvo spermos) susiformavęs organizmas turėjo turėti ir tėvo, ir motinos požymius.

Tačiau kaip, pagal kokius įstatymus šie ženklai derinami palikuoniuose, Mendelio pirmtakams nepavyko išsiaiškinti. Šių mokslininkų klaida buvo ta, kad jie bandė atsekti daugelio bruožų likimą vienoje kirtimo metu, o kartu pasirinko netinkamas poras kirtimui ir viskas buvo beviltiškai supainioti. Reikėjo supaprastinti užduotį, nesistengti iš karto išspręsti visų problemų, tačiau tai pasirodė sunkiausia.

Mendeliui padėjo polinkis į tiksliuosius mokslus. Pirmas dalykas, kurį jis pastebėjo, buvo ženklų, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį, skaičius. Kryžminimui buvo svarbu parinkti tokias poras, kad sukryžminti organizmai vienas nuo kito niekuo nesiskirtų, išskyrus vieną ženklą. Išsprendę pirmojo laipsnio lygtį, galite pereiti prie sudėtingesnių problemų. Kad ir kokia paprasta buvo ši Mendelio mintis, tai buvo didelis žingsnis į priekį.

Bet kokius organizmus pasiimti kryžminant? Čia Mendelis nusprendė eiti maksimalaus problemos supaprastinimo keliu. Jis sutelkė dėmesį į augalus ir tuos, kuriuos apdulkina jų pačių žiedadulkės. Ant kryžmadulkių augalų vėjas gali netyčia pernešti kitų augalų žiedadulkes, o tada visa patirtis nukris į kanalizaciją. Iš savidulkių jis pasirinko žirnius.

Mendelis ištyrė 34 žirnių veisles ir eksperimentams paliko tik 7 veislių poras. Kiekvienos poros veislės skyrėsi tik vienu požymiu. Vienos veislės sėklos buvo lygios, kitos – raukšlėtos; vienos veislės stiebas buvo aukštas, iki 2 m, kitos vos siekė 60 cm; vienos veislės žirnių žiedo vainiko spalva buvo violetinė, kitos - balta.

Trejus metus Mendelis kruopščiai sėjo atrinktus augalus ir įsitikino, kad tai grynos veislės, be priemaišų. Tada Mendelis pradėjo kryžminti. Iš augalo su purpuriniu vainikėliu jis pašalino kuokelius su dulkiniais ir baltais žiedais turinčio augalo žiedadulkes pernešė į piestelės stigmą. Suėjo terminas, augalas davė vaisių, o rudenį hibrido sėklos buvo mokslininko rankose. Kai Mendelis pavasarį pasėjo hibrido sėklas į dirvą ir laukė, kol išsiskleis pumpurai, jis išsiaiškino, kad visi hibridinių augalų žiedai turi tokią pat violetinę spalvą kaip ir vienas iš tėvų (motininis augalas).

Kas nutiko? Gal baltažiedžio augalo žiedadulkės pasirodė neveiksmingos? Bet tokiu atveju vaisiai nebūtų susiformavę, nes paties motininio augalo žiedadulkės buvo pašalintos dar kuokeliuose. Galbūt eksperimentui sutrukdė atsitiktinai iš raudonžiedžio augalo atneštos pašalinės žiedadulkės? Tačiau žirniai yra griežti savidulkės, todėl pašalinių žiedadulkių įvežimo galimybė yra atmesta. Bet svarbiausia, kad kituose kryžminiuose (veislėse, kurios skyrėsi kitomis savybėmis) Mendelis gavo iš esmės tą patį rezultatą. Visais atvejais pirmojo kryžminimo palikuonys pasižymėjo tik vieno iš tėvų bruožu. Vienas iš ženklų buvo toks stiprus, kad visiškai nuslopino kito ženklo pasireiškimą. Mendelis pavadino tai dominuojančia. Neišreikštas, silpnas bruožas vadinamas „recesiniu“. Taigi Mendelis atrado pirmąją paveldimumo taisyklę, arba dėsnį: pirmosios kartos hibriduose nėra abipusio bruožų ištirpimo, bet yra vyrauja, dominuoja vienas (stiprias) bruožas prieš kitą (silpną) bruožą.

Tą pačią vasarą Mendelis atliko antrąją eksperimento dalį. Šį kartą jis sukryžiavo purpuriškai raudonus brolius ir seseris, gautus po pirmosios hibridizacijos. Sėklas iš naujojo kryžminimo jis pasėjo kitą pavasarį. O štai daigai lysvėse sužaliavo. Kokios bus gėlės? Atrodė, kad eksperimento baigtį galima nuspėti neklystamai. Koks palikuonis gali būti sukryžminus juodą šunį su juodu? Akivaizdu, kad juodas šuo. O nuo raudonžiedžių žirnių kryžminimo su raudonžiedžiais? Akivaizdu, kad tik žirniai raudonais žiedais. Tačiau kai pumpurai atsiskleidė, Mendelis atrado, kad ketvirtadalis augalų turi baltus vainikėlius. „Anūkuose“ vėl atsirado baltos spalvos ženklas, kuris po pirmo kirtimo tarsi dingo. Tai, kas atsitiko, buvo tai, ką Mendelis taikliai pavadino savybių padalijimu.

Pasirodo, sujungus baltažiedžių ir raudonžiedžių augalų užuomazgas, baltų žiedų paveldimieji veiksniai neišnyko, neišnyko, o tik laikinai buvo nuslopinti stiprių dominuojančių raudonžiedžių veiksnių. Tokių hibridų išvaizda buvo apgaulinga. Hibridinė prigimtis atsiskleidė tik po antrojo kirtimo. Kai vieno hibridinio augalo nuslopintas baltųjų žiedų faktorius susitiko su antrojo hibridinio augalo nuslopintu faktoriumi, jų palikuonims išsivystė balti žiedai. 1900 metais Hugo de Vries antrosios kartos palikuonims būdingų požymių, slopintų pirmosios kartos hibriduose, atsiradimo dėsningumą pavadino antruoju Mendelio dėsniu arba skilimo dėsniu.

Kai Mendelis išanalizavo, kiek antrosios kartos hibridų turi dominuojančių ir recesyvinių bruožų, jis visais atvejais rado tą patį skaitinį modelį. Sukryžminus žirnius su lygiomis ir raukšlėtomis sėklomis, Mendelis gavo 253 sėklas. Visi jie buvo lygūs. Sukryžminus lygiųjų sėklų hibridus tarpusavyje, kitoje kartoje įvyko skilimas. Susidarė 7324 sėklos: 5474 lygios ir 1850 raukšlėtos. Lygiosios (dominuojantis požymis) ir raukšlėtosios (recesinis požymis) santykis buvo 2,96:1. Kitame eksperimente, kuriame buvo stebimas sėklų spalvos paveldėjimas, iš 8023 sėklų, gautų po antrojo kryžminimo, 6022 buvo geltonos, o 2001 – žalios. . Geltonų ir žalumynų santykis buvo 3,01: 1. Mendelis atliko panašius skaičiavimus visoms septynioms veislių poroms. Rezultatas visur buvo vienodas. Dominuojančių ir recesyvinių požymių padalijimas buvo vidutiniškai 3: 1. Mendelis suprato, kad jo atrastas modelis negali būti tikras vienam augalui, jis pasireiškė tik sukryžminus daug organizmų.

Mokslininkas neapsiribojo monohibridiniu kryžminimu, t.y. tokiu, kai organizmai skiriasi tik vienu požymiu. Remdamasis atvirais modeliais, jis iš pradžių apskaičiavo, o paskui patirtimi įrodė, kaip bet kuriuo atveju vyksta ženklų suskaidymas. Mendelis išbandė savo išvadas eksperimentuodamas su augalais, kurie skyrėsi dviem, o paskui trimis ženklais. To pakako įsitikinti, kad sudėtingesniais atvejais jo formulės yra teisingos.

Taigi, Mendelis pirmiausia ištyrė paveldimą žirnių veislių atsparumą, tada atrado dominavimo, vėliau skilimo taisyklę, tada išanalizavo organizmų, kurie skiriasi viena, dviem ir trimis ženklais, kiekybinius skilimo modelius ir galiausiai pateikė bet kokių kryžių formules. Komplikuodamas ir apsunkindamas savo darbą, jis žingsnis po žingsnio kopė į savo teorijos viršūnę – genetinės medžiagos sandaros principų numatymą.

Ir būtent su šia prognoze jis beveik puse amžiaus aplenkė šiuolaikinį mokslą. Mendelio laikais nieko nebuvo žinoma apie materialius paveldimumo nešiklius – genus, jų savybes jis apibūdino taip pat, kaip astronomai prognozavo dar neatrastų planetų egzistavimą. Mendelis argumentavo taip: kadangi egzistuoja dominavimas ir recesyvumas, kuris pasireiškia kryžminimo metu, tai reiškia, kad lytinės ląstelės turi paveldimų faktorių, iš kurių vienas lemia dominavimo savybę, kitas – recesyvumą. Taigi jis numatė veiksnių, vėliau vadinamų genais, egzistavimą, kurių kiekvienas yra atsakingas už tam tikros savybės savybę.

Kadangi šie lytiniai veiksniai yra sujungti hibridinio organizmo ląstelėse, visos jo ląstelės turi du tos pačios savybės veiksnius. Priklausomai nuo šių veiksnių pobūdžio, organizme bus tie patys veiksniai (tokie organizmai vadinami homozigotiniais) arba skirtingi veiksniai (organizmas, kuris yra heterozigotinis pagal tam tikrą požymį). Tai paaiškino, kodėl kryžminant organizmus, kurie išoriškai yra visiškai panašūs vienas į kitą, palikuoniuose staiga atsiranda individai, kurie išoriškai skiriasi nuo jų tiesioginių tėvų, bet panašūs į „senelį“ ar „močiutę“.

Galiausiai Mendelis pateikia pasiūlymą, kuris pagrįstai laikomas vienu svarbiausių jo įstatymų. Jis daro išvadą, kad lytinės ląstelės (gametos) turi tik vieną kiekvieno požymio sankaupą ir yra laisvos (grynos) nuo kitų to paties požymio nuosėdų. Šis dėsnis vadinamas „lytinių ląstelių grynumo dėsniu“.

Po aštuonerių metų darbo Mendelis pranešė apie savo rezultatus. Jo darbai buvo paskelbti Brünno gamtininkų draugijos žurnale. Šis provincijos leidimas buvo mažai žinomas tarp mokslininkų, buvo išleistas nedideliu tiražu, ir nenuostabu, kad Mendelio straipsnis nesukėlė jokio poveikio mokslo pasaulyje.

Po 1868 metų Mendelis visiškai atsisakė savo eksperimentų. Tuo pačiu metu jis pradėjo apakti. Nežmoniška įtampa, su kuria jis daugiau nei 10 metų tyrinėjo ir rūšiavo dešimtis tūkstančių augalų, gėlių, stiebų, lapų, sėklų, turėjo įtakos. 1884 m., nesulaukęs pripažinimo, mirė didysis čekų mokslininkas Gregoras Johanas Mendelis.

O po 16 metų visas mokslo pasaulis sužinojo apie Mendelio atradimus. Šimtai mokslininkų visame pasaulyje pradėjo tęsti jo tyrimus; vėliau Mendelio dėsniai buvo paaiškinti chromosomų elgesiu (žr. straipsnį „Paveldimumas“). Jau šiandien genai buvo tiriami molekuliniu lygmeniu, o materialūs paveldimumo nešėjai, kurių egzistavimą numatė Mendelis, pradėti tirti biologijos, fizikos, chemijos ir matematikos metodais.

Mendelis buvo vienuolis ir labai su malonumu dėstė matematiką bei fiziką netoliese esančioje mokykloje. Tačiau jam nepavyko išlaikyti valstybinio mokytojo atestato. Mačiau jo potraukį žinioms ir labai aukštus intelekto gebėjimus. Jis išsiuntė jį į Vienos universitetą aukštojo mokslo. Ten Gregoras Mendelis mokėsi dvejus metus. Lankė gamtos mokslų, matematikos pamokas. Tai jam padėjo toliau suformuluoti paveldėjimo dėsnius.

Sunkūs mokslo metai

Gregoras Mendelis buvo antras vaikas valstiečių šeimoje, turinčioje vokiškas ir slaviškas šaknis. 1840 m. berniukas baigė šešias gimnazijos klases, o kitais metais įstojo į filosofijos klasę. Tačiau tais metais šeimos finansinė būklė pablogėjo, o 16-metis Mendelis turėjo pačiam pasirūpinti maistu. Buvo labai sunku. Todėl, baigęs mokslus filosofijos pamokose, vienuolyne tapo naujoku.

Beje, vardas, duotas jam gimus, yra Johanas. Jau vienuolyne jie pradėjo vadinti jį Gregoru. Jis čia atvyko ne veltui, nes gavo globą, taip pat finansinę paramą, kuri leidžia tęsti mokslus. 1847 metais įšventintas į kunigus. Šiuo laikotarpiu jis mokėsi teologijos mokykloje. Buvo turtinga biblioteka, kuri turėjo teigiamos įtakos mokymuisi.

vienuolis ir mokytojas

Gregoras, kuris dar nežinojo, kad yra būsimas genetikos įkūrėjas, vedė pamokas mokykloje ir, negavęs atestacijos, įstojo į universitetą. Baigęs studijas, Mendelis grįžo į Bruno miestą ir toliau dėstė gamtos istoriją bei fiziką. Jis dar kartą bandė išlaikyti mokytojo atestatą, tačiau antrasis bandymas taip pat buvo nesėkmingas.

Eksperimentai su žirneliais

Kodėl Mendelis laikomas genetikos įkūrėju? Nuo 1856 m. vienuolyno sode jis pradėjo vykdyti išsamius ir kruopščiai apgalvotus eksperimentus, susijusius su augalų kryžminimu. Žirnių pavyzdžiu jis atskleidė hibridinių augalų palikuonių įvairių savybių paveldėjimo dėsningumus. Po septynerių metų eksperimentai buvo baigti. O po poros metų, 1865 m., Bruno gamtininkų draugijos susirinkimuose jis parengė ataskaitą apie nuveiktus darbus. Po metų buvo paskelbtas jo straipsnis apie eksperimentus su augalų hibridais. Jos dėka jie buvo sukurti kaip nepriklausoma mokslo disciplina. Dėl šios priežasties Mendelis yra genetikos įkūrėjas.

Jei anksčiau mokslininkai negalėjo visko sujungti ir suformuoti principų, tai Gregorui pavyko. Jis sukūrė mokslines hibridų, taip pat jų palikuonių, tyrimo ir aprašymo taisykles. Buvo sukurta ir pritaikyta simbolinė sistema ženklams žymėti. Mendelis suformulavo du principus, kuriais remiantis galima prognozuoti paveldimumą.

Vėlyvas pripažinimas

Nepaisant jo straipsnio paskelbimo, darbas turėjo tik vieną teigiamą atsiliepimą. Vokiečių mokslininkas Negeli, taip pat tyrinėjęs hibridizaciją, palankiai reagavo į Mendelio darbus. Tačiau jam kilo abejonių ir dėl to, kad dėsniai, kurie buvo atskleisti tik apie žirnius, gali būti universalūs. Jis patarė genetikos įkūrėjui Mendeliui pakartoti eksperimentus su kitomis augalų rūšimis. Gregoras pagarbiai sutiko su tuo.

Jis bandė pakartoti eksperimentus su vanagu, tačiau rezultatai buvo nesėkmingi. Ir tik po daugelio metų paaiškėjo, kodėl taip atsitiko. Faktas buvo tas, kad šiame augale sėklos susidaro be lytinio dauginimosi. Taip pat buvo ir kitų principų, kuriuos išvedė genetikos įkūrėjas, išimčių. Nuo 1900 m. paskelbus garsių botanikų straipsnius, patvirtinančius Mendelio tyrimus, jo darbas buvo pripažintas. Dėl šios priežasties šio mokslo gimimo metais laikomi 1900 m.

Viskas, ką Mendelis atrado, įtikino jį, kad jo aprašyti dėsniai su žirnių pagalba yra universalūs. Tereikia tuo įtikinti kitus mokslininkus. Tačiau užduotis buvo tokia pat sunki, kaip ir pats mokslinis atradimas. Ir viskas todėl, kad žinoti faktus ir juos suprasti yra visiškai skirtingi dalykai. Genetikos atradimo likimas, tai yra 35 metų delsa tarp paties atradimo ir jo viešo pripažinimo, visai nėra paradoksas. Moksle tai yra visiškai normalu. Praėjus šimtmečiui po Mendelio, kai genetika jau klestėjo, toks pat likimas ištiko ir McClintocko atradimus, kurie nebuvo pripažinti 25 metus.

Paveldas

1868 metais mokslininkas, genetikos pradininkas Mendelis, tapo vienuolyno abatu. Jis beveik visiškai nustojo užsiimti mokslu. Jo archyvuose rasta kalbotyros, bičių veisimo, meteorologijos užrašų. Šio vienuolyno vietoje šiuo metu yra Gregoro Mendelio muziejus. Jo garbei pavadintas ir specialus mokslinis žurnalas.

(1822-1884) Austrų gamtininkas, paveldimumo teorijos pradininkas

Gregoras Johannas Mendelis gimė 1822 m. liepos 22 d. Hinchitsy kaime šiuolaikinės Čekijos Respublikos teritorijoje valstiečių šeimoje. Tėvas įskiepijo jam meilę darbui sode, o Johanas šią meilę išlaikė visą likusį gyvenimą.

Būsimasis mokslininkas užaugo kaip protingas ir žingeidus berniukas. Pradinių klasių mokytojas, pastebėjęs išskirtinius savo mokinio sugebėjimus, dažnai sakydavo tėvui, kad Johanas turėtų tęsti mokslus.

Tačiau Mendelių šeima gyveno skurde, todėl nebuvo lengva atsisakyti Johanno pagalbos. Be to, berniukas, padėdamas tėvui tvarkyti buitį, anksti išmoko prižiūrėti vaismedžius, augalus, be to, puikiai išmanė gėles. Ir vis dėlto tėvas norėjo duoti sūnui išsilavinimą. O vienuolikmetis Johanas, išėjęs iš namų, tęsė mokslus iš pradžių Lipniko mokykloje, o paskui Opavos gimnazijoje. Tačiau nelaimė, regis, persekiojo Mendelių šeimą. Praėjo ketveri metai, ir Johanno tėvai nebegalėjo apmokėti sūnaus mokymosi išlaidų. Jis turėjo užsidirbti pragyvenimui vesdamas privačias pamokas. Tačiau Johanas Mendelis studijų nemetė. Jo baigimo atestate, gautame 1840 m. gimnazijos pabaigoje, beveik iš visų dalykų buvo „puikiai“. Mendelis išvyksta studijuoti į Olomouco universitetą, kurio baigti nepavyko, nes šeimai neužteko pinigų ne tik susimokėti už sūnaus mokslą, bet ir pragyventi. O Mendelis sutinka su matematikos mokytojo pasiūlymu prisidengti vienuolyno Brno mieste vienuoliu.

1843 metais Mendelis davė vienuolijos įžadus ir Augustinų vienuolyne Brno gavo naują vardą – Gregoras. Tapęs vienuoliu, Mendelis pagaliau išsivadavo iš poreikio ir nuolatinio rūpesčio dėl duonos gabalėlio. Be to, jaunuolis turėjo galimybę užsiimti gamtos mokslais. 1851 m., gavęs vienuolyno abato leidimą, Mendelis persikėlė į Vieną ir universitete pradėjo studijuoti gamtos mokslus, didžiąją laiko dalį skirdamas fizikai ir matematikai. Tačiau jam vis tiek nepavyko gauti diplomo. Net įstojęs į vienuolyną jis gavo nedidelį sklypą, kuriame užsiėmė botanika, selekcija ir atliko savo garsiuosius žirnių veislių hibridizacijos eksperimentus. Mendelis sukūrė keletą daržovių ir gėlių veislių, tokių kaip fuksija, kuri buvo plačiai žinoma to meto sodininkų tarpe.

Jis atliko žirnių veislių kryžminimo eksperimentus 1856–1863 m. Jos prasidėjo prieš pasirodant Ch.Darwino knygai „Rūšių kilmė“ ir baigėsi praėjus 4 metams po jos išleidimo. Mendelis atidžiai išstudijavo šį darbą.

Mąstydamas, visiškai suprasdamas užduotį, savo eksperimentų objektu pasirinko žirnius. Šis augalas, būdamas savaiminis apdulkintojas, visų pirma yra atstovaujamas daugybės grynos linijos veislių; antra, gėlės yra apsaugotos nuo pašalinių žiedadulkių įsiskverbimo, todėl buvo galima griežtai kontroliuoti dauginimosi procesus; trečia, hibridai, gauti sukryžminus žirnių veisles, yra gana vaisingi, todėl buvo galima stebėti savybių paveldėjimo eigą keliose kartose. Siekdamas maksimalaus eksperimentų aiškumo, Mendelis analizei pasirinko septynias aiškiai skirtingų savybių poras. Šie skirtumai buvo tokie: lygios apvalios arba raukšlėtos ir netaisyklingos formos sėklos, raudona arba balta žiedų spalva, aukštas arba žemas augalas, išgaubta arba raištinė ankšties forma ir kt.

Su atkaklumu ir sąžiningumu, kurio gali pavydėti daugelis tyrinėtojų, aštuonerius metus Mendelis sėjo žirnius, prižiūrėjo juos, pernešė žiedadulkes iš žiedo į žiedą ir, svarbiausia, nuolat skaičiavo, kiek raudonų ir baltų žiedų, apvalių ir pailgų, geltonų ir žalių žirnių.

Hibridų tyrimas atskleidė aiškiai apibrėžtą modelį. Paaiškėjo, kad hibriduose atsiranda tik vienas iš poros kontrastingų požymių, nepriklausomai nuo to, ar ši savybė kilusi iš motinos, ar iš tėvo. Mendelis juos vadina dominuojančiais. Be to, jis atrado tarpines savybių apraiškas. Taigi, pavyzdžiui, raudonžiedžius žirnius kryžminus su baltažiedžiais, gaudavome hibridus su rausvais žiedais. Tačiau tarpinis pasireiškimas skilimo dėsniuose nieko nekeičia. Tyrinėdamas hibridų palikuonis, Mendelis nustatė, kad kartu su dominuojančiomis savybėmis kai kurie augalai pasižymėjo kito pirminio tėvo bruožais, kurie hibriduose neišnyksta, o pereina į latentinę būseną. Šiuos bruožus jis pavadino recesyviniais. Paveldimų savybių recesyvumo idėja ir pats terminas „recesyvumas“, taip pat terminas „dominavimas“ įėjo į genetiką amžinai.

Ištyręs kiekvieną požymį atskirai, mokslininkas sugebėjo tiksliai apskaičiuoti, kuri palikuonių dalis gaus, pavyzdžiui, lygiąsias sėklas, o kuri susiraukšlėjusi, ir nustatė kiekvieno požymio skaitinį santykį. Jis pateikė klasikinį matematikos vaidmens biologijoje pavyzdį. Mokslininko gautas skaitinis santykis pasirodė gana netikėtas. Kiekvienam augalui su baltais žiedais buvo trys augalai su raudonais žiedais. Tuo pačiu metu, pavyzdžiui, raudona ar balta žiedų spalva neturėjo įtakos vaisiaus spalvai, stiebo aukščiui ir pan. Kiekvieną požymį augalas paveldi nepriklausomai nuo kito.

Mendelio išvados gerokai pralenkė savo laiką. Jis nežinojo, kad paveldimumas susitelkęs ląstelių branduoliuose, tiksliau – ląstelių chromosomose. Termino „chromosoma“ tada net nebuvo. Jis nežinojo, kas yra genas. Tačiau žinių apie paveldimumą tuštumos nesutrukdė mokslininkui pateikti jiems puikų paaiškinimą. 1865 m. vasario 8 d. Gamtininkų draugijos posėdyje Brno mieste mokslininkas skaitė pranešimą apie augalų hibridizaciją. Pranešimas buvo sutiktas suglumusi tyla. Publika neuždavė nė vieno klausimo, atrodė, kad nieko nesupranta šioje išmintingoje matematikoje.

Pagal tuomet galiojusią tvarką Mendelio ataskaita buvo išsiųsta į Vieną, Romą, Sankt Peterburgą, Krokuvą ir kitus miestus. Niekas į jį nekreipė dėmesio. Matematikos ir botanikos mišinys prieštaravo visoms tuo metu egzistavusioms sąvokoms. Žinoma, Mendelis suprato, kad jo atradimas prieštarauja kitų mokslininkų požiūriui į paveldimumą, kuris tuo metu vyravo. Tačiau buvo ir kita priežastis, nustūmusi jo atradimą į antrą planą. Faktas yra tas, kad per šiuos metus Charleso Darwino evoliucijos teorija pergalingai žygiavo visame pasaulyje. O mokslininkai nepasižymėjo žirnių palikuonių keistenybėmis ir pedantiška austrų gamtininko algebra.

Mendelis netrukus atsisakė žirnių tyrimų. Žymus biologas Naegelis jam patarė eksperimentuoti su vanago augalu. Šie eksperimentai davė keistų ir netikėtų rezultatų. Mendelis veltui kovojo dėl mažyčių gelsvų ir rausvų gėlių. Jam nepavyko patvirtinti su žirniais gautų rezultatų. Vanago klastingumas slypėjo tame, kad jo sėklos išsivystė be apvaisinimo, ir to nežinojo nei G. Mendelis, nei Nagelis.

Net karštuoju aistros eksperimentams su žirniais ir vanagu sezonu jis nepamiršo savo vienuolinių ir pasaulietinių reikalų. Šioje srityje jo atkaklumas ir užsispyrimas buvo apdovanoti. 1868 metais Mendelis buvo išrinktas į aukštas vienuolyno abato pareigas, kurias ėjo iki savo gyvenimo pabaigos. Ir nors iškilus mokslininkas gyveno nelengvą gyvenimą, jis su dėkingumu prisipažino, kad jame buvo daug daugiau džiaugsmingų ir šviesių akimirkų. Anot jo, jo atliktas mokslinis darbas teikė jam didelį pasitenkinimą. Jis buvo įsitikinęs, kad artimiausiu metu tai bus pripažinta visame pasaulyje. Tačiau taip atsitiko po jo mirties.

Gregoras Johannas Mendelis mirė 1884 m. sausio 6 d. Nekrologe tarp daugybės mokslininko titulų ir nuopelnų nebuvo paminėta, kad jis buvo paveldimumo dėsnio atradėjas.

Mendelis neklydo pranašystėje prieš mirtį. Po 16 metų, ant XX amžiaus slenksčio, visą biologijos mokslą sujaudino žinia apie naujai atrastus Mendelio dėsnius. 1900 metais G. de Vriesas Olandijoje, E. Cermakas Australijoje ir Carlas Corrensas Vokietijoje savarankiškai iš naujo atrado Mendelio įstatymus ir pripažino jo prioritetą.

Iš naujo atradus šiuos dėsnius, sparčiai vystėsi organizmų paveldimumo ir kintamumo mokslas – genetika.