Kandungan
- Memahami Warisan di Mid-1800s
- Ciri-ciri Loji Kacang Studied
- Penyelidikan Loji Pea
- Mendels First Experiment
- Penilaian Generasi Mendels: P, F1, F2
- Keputusan Mendels (Eksperimen Pertama)
- Mendels Theory of Heredity
- Keputusan Saluran Monohybrid Dijelaskan
- Mendels Second Experiment
- Gen Terkait pada Kromosom
- Mendelian Pusaka
Gregor Mendel adalah perintis genetik abad ke-19 yang kini diingati hampir sepenuhnya untuk dua perkara: menjadi biarawan dan tanpa henti mempelajari sifat-sifat tanaman kacang yang berlainan. Dilahirkan pada tahun 1822 di Austria, Mendel dibesarkan di ladang dan menghadiri Universiti Vienna di ibu kota Austria.
Di sana, dia belajar sains dan matematik, pasangan yang akan membuktikan tidak ternilai untuk usaha masa depannya, yang dilakukannya sepanjang tempoh lapan tahun sepenuhnya di biara di mana dia tinggal.
Selain secara formal mempelajari sains semulajadi di kolej, Mendel bekerja sebagai tukang kebun di masa mudanya dan menerbitkan kertas penyelidikan mengenai subjek kerosakan tanaman oleh serangga sebelum mengambil kerja yang sekarang terkenal dengan Pisum sativum, tumbuhan kacang tanah biasa. Beliau memelihara rumah hijau biara dan biasa dengan teknik persenyawaan buatan yang diperlukan untuk menghasilkan bilangan hibrid yang tidak terbatas.
Nota kaki sejarah yang menarik: Semasa percubaan Mendels dan ahli biologi yang berwawasan Charles Darwin kedua-duanya bertindih banyak, kedua-duanya tidak pernah belajar tentang eksperimen Mendels.
Darwin merumuskan idea-ideanya mengenai warisan tanpa pengetahuan tentang Mendels mengenai proposisi yang menyeluruh mengenai mekanisme yang terlibat. Cadangan tersebut terus memaklumkan bidang warisan biologi pada abad ke-21.
Memahami Warisan di Mid-1800s
Dari sudut pandangan kelayakan asas, Mendel diposisikan dengan sempurna untuk membuat terobosan besar dalam bidang genetik yang kemudian tidak dapat diselesaikan, dan dia diberkati dengan persekitaran dan kesabaran untuk menyelesaikan apa yang perlu dilakukannya. Mendel akan berkembang dan mempelajari hampir 29,000 tanaman kacang antara 1856 dan 1863.
Apabila Mendel mula bekerja dengan tumbuhan kacang, konsep ilmiah keturunan adalah berdasarkan konsep pewarisan campuran, yang menganggap bahawa ciri-ciri orang tua telah bercampur dengan anak-anak dengan cara cat yang berlainan, menghasilkan hasil yang tidak cukup ibu dan tidak ayah setiap kali, tetapi itu jelas menyerupai kedua-duanya.
Mendel secara intuitif menyedari dari pemerhatiannya yang tidak rasmi tentang tumbuhan bahawa jika terdapat sebarang merit untuk idea ini, pastinya tidak terpakai kepada dunia botani.
Mendel tidak berminat dengan kemunculan tanaman kacang beliau. Dia meneliti mereka untuk memahami ciri-ciri mana yang boleh diteruskan ke generasi masa depan dan bagaimana ia berlaku pada tahap fungsional, walaupun dia tidak mempunyai alat literal untuk melihat apa yang berlaku di peringkat molekul.
Ciri-ciri Loji Kacang Studied
Mendel memberi tumpuan kepada sifat-sifat yang berlainan, atau watak-watak, yang dia perhatikan tumbuhan kacang yang dipamerkan secara binari. Iaitu, tumbuhan individu boleh menunjukkan sama ada versi A dari sifat tertentu atau versi B sifat itu, tetapi tiada apa-apa di antara. Sebagai contoh, sesetengah tumbuh-tumbuhan telah "melambungkan" kacang polong, sementara yang lain kelihatan "mencubit," dengan tidak ada keraguan tentang kategori yang diberi tanaman buah.
Ketujuh ciri yang diiktiraf oleh Mendel sebagai berguna kepada tujuannya dan manifestasi yang berbeza adalah:
Penyelidikan Loji Pea
Tumbuhan kacang boleh menghasilkan pendebungaan sendiri tanpa bantuan orang. Sebagaimana berguna untuk tanaman, ia memperkenalkan komplikasi ke dalam kerja-kerja Mendels. Dia perlu menghalangnya daripada berlaku dan hanya membenarkan penyebaran silang (pendebungaan di antara tumbuhan yang berlainan), kerana pendebungaan sendiri dalam tumbuhan yang tidak berbeza untuk sifat tertentu tidak memberikan maklumat yang berguna.
Dalam erti kata lain, dia perlu mengawal apa ciri-ciri yang boleh muncul di tumbuh-tumbuhan yang dibesarkannya, walaupun dia tidak tahu dengan tepat dengan tepat mana yang akan menunjukkan diri mereka dan dalam perkadaran apa.
Mendels First Experiment
Apabila Mendel mula merumuskan idea-idea khusus tentang apa yang dia berharap untuk menguji dan mengenal pasti, dia bertanya kepada dirinya beberapa soalan asas. Sebagai contoh, apa yang akan berlaku apabila tumbuh-tumbuhan yang ada pembiakan benar untuk versi yang berbeza sifat yang sama adalah penyebaran silang?
"Pembiakan benar" bererti menghasilkan satu dan hanya satu jenis keturunan, seperti apabila semua tumbuhan anak perempuan adalah biji bulat atau bunga paksi. A garis sebenar tidak menunjukkan variasi sifat yang dipersoalkan sepanjang bilangan generasi yang tidak terhingga secara teori, dan juga apabila mana-mana dua tanaman terpilih dalam skema dibiakkan antara satu sama lain.
Sekiranya idea pewarisan campuran sah, penggabungan garis, katakanlah, tumbuhan bertenaga tinggi dengan garis tumbuhan pendek yang berpunca akan menghasilkan beberapa tumbuhan yang tinggi, beberapa tumbuhan dan tumbuhan yang pendek di sepanjang spektrum ketinggian di antara, seperti manusia . Namun, Mendel mengetahui bahawa ini tidak berlaku sama sekali. Ini adalah kedua-duanya membingungkan dan menarik.
Penilaian Generasi Mendels: P, F1, F2
Sebaik sahaja Mendel mempunyai dua set tumbuhan yang berbeza hanya dengan sifat tunggal, beliau melakukan penilaian multinasional dalam usaha untuk mengikuti jejak sifat melalui pelbagai generasi. Pertama, beberapa istilah:
Ini dipanggil a salib monohybrid: "mono" kerana hanya satu sifat yang berbeza-beza, dan "hibrid" kerana keturunan mewakili campuran, atau hibridasi, tumbuh-tumbuhan, sebagai salah satu orang tua mempunyai satu versi ciri sementara satu mempunyai versi lain.
Untuk contoh sekarang, sifat ini akan menjadi bentuk benih (pusingan vs berkedut). Satu juga boleh menggunakan warna bunga (putih vs purpl) atau warna benih (hijau atau kuning).
Keputusan Mendels (Eksperimen Pertama)
Mendel menilai salib genetik dari tiga generasi untuk menilai heritability ciri-ciri seluruh generasi. Apabila dia memandang setiap generasi, dia mendapati bahawa untuk semua tujuh sifat pilihannya, pola yang boleh diramal muncul.
Sebagai contoh, apabila dia membiak tumbuhan berbiji bulat sebenar (P1) dengan tumbuhan berbiji berpeluh (P2):
Ini membawa kepada konsep dominan ciri-ciri (di sini, biji bulat) dan resesif ciri-ciri (dalam kes ini, benih berkedut).
Ini menunjukkan bahawa tumbuh-tumbuhan fenotip (apa yang kelihatan seperti tumbuh-tumbuhan) bukanlah pantulan ketat mereka genotip (maklumat yang sebenarnya telah dikodkan ke dalam tumbuhan dan diluluskan kepada generasi berikutnya).
Mendel kemudian menghasilkan beberapa idea formal untuk menerangkan fenomena ini, kedua-dua mekanisme heritability dan nisbah matematik sifat dominan kepada sifat resesif dalam apa jua keadaan di mana komposisi pasangan alel diketahui.
Mendels Theory of Heredity
Mendel menghasilkan teori keturunan yang terdiri daripada empat hipotesis:
Yang terakhir ini mewakili undang pengasingan, yang menyatakan bahawa alel bagi setiap sifat berasingan secara rawak ke dalam gamet.
Hari ini, saintis menyedari bahawa tumbuhan P yang Mendel telah "dibiakkan benar" adalah homozygous untuk ciri yang dia sedang belajar: Mereka mempunyai dua salinan alel yang sama pada gen yang dipersoalkan.
Sejak pusingan jelas dominan lebih berkedut, ini boleh diwakili oleh RR dan rr, kerana huruf kapital menandakan dominasi dan huruf kecil menunjukkan sifat resesif. Apabila kedua alel hadir, sifat alel dominan ditunjukkan dalam fenotipnya.
Keputusan Saluran Monohybrid Dijelaskan
Berdasarkan yang tersebut di atas, tumbuhan yang mempunyai gen RR pada gen biji benih hanya boleh mempunyai biji bulat, dan ia sama dengan genotip Rr, kerana alel "r" bertopeng. Hanya tumbuh-tumbuhan dengan genotip rr yang boleh mempunyai benih berkedut.
Dan tentu saja, empat kemungkinan kombinasi genotip (RR, rR, Rr dan rr) menghasilkan nisbah fenotipik 3: 1, dengan kira-kira tiga tumbuhan dengan biji bulat untuk setiap tumbuhan dengan biji berkerut.
Kerana semua tumbuhan P adalah homozygous, RR untuk tumbuhan biji bulat dan rr untuk tanaman biji berkerut, semua tumbuhan F1 hanya boleh mempunyai gen RR. Ini bermakna bahawa walaupun mereka semua mempunyai biji bulat, mereka semua adalah pembawa alel resesif, yang oleh itu dapat muncul dalam generasi berikutnya berkat hukum pengasingan.
Inilah yang berlaku. Memandangkan tumbuhan F1 yang semuanya mempunyai genotip Rr, keturunan mereka (tumbuhan F2) boleh mempunyai mana-mana empat genotip yang disenaraikan di atas. Rasio tidak tepat 3: 1 disebabkan oleh rawak pasangan gamete dalam persenyawaan, tetapi lebih banyak anak yang dihasilkan, semakin hampir nisbahnya menjadi tepat 3: 1.
Mendels Second Experiment
Seterusnya, Mendel dibuat salib dihybrid, di mana dia melihat dua ciri sekaligus bukan sekadar satu. Ibu bapa masih benar-benar membiak untuk kedua-dua ciri, contohnya, benih bulat dengan polong hijau dan benih berkerut dengan polong kuning, dengan hijau dominan di atas kuning. Oleh itu genotip yang sepatutnya adalah RRGG dan rrgg.
Seperti dahulu, tumbuhan F1 semuanya kelihatan seperti ibu bapa dengan kedua-dua sifat dominan. Nisbah empat fenotip mungkin dalam generasi F2 (bulat-hijau, bulat-kuning, berkedut-hijau, berkedut-kuning) ternyata 9: 3: 3: 1
Ini menimbulkan syak wasangka Mendels bahawa ciri-ciri yang berbeza diwariskan secara berasingan antara satu sama lain, yang membawa dia untuk mengetepikan undang-undang pelbagai bebas. Prinsip ini menerangkan mengapa anda mungkin mempunyai warna mata yang sama seperti salah seorang saudara kandung anda, tetapi warna rambut yang berbeza; setiap sifat diberi ke dalam sistem dengan cara yang buta kepada semua yang lain.
Gen Terkait pada Kromosom
Hari ini, kita tahu gambaran sebenar adalah lebih rumit, kerana pada hakikatnya, gen yang berlaku secara fizikal di antara satu sama lain pada kromosom boleh diwarisi bersama kerana pertukaran kromosom semasa pembentukan gamet.
Di dunia nyata, jika anda melihat kawasan geografi yang terhad di AS, anda akan menjangkakan lebih banyak peminat New York Yankees dan Boston Red Sox dalam jarak dekat dari mana-mana peminat Yankees-Los Angeles Dodgers atau peminat Red Sox-Dodgers dalam kawasan, kerana Boston dan New York berdekatan dan kedua-duanya hampir 3,000 batu dari Los Angeles.
Mendelian Pusaka
Kerana ia berlaku, tidak semua sifat mematuhi pola warisan ini. Tetapi yang dilakukan adalah dipanggil Ciri Mendelian. Kembali ke silang disybrid yang disebutkan di atas, terdapat enam belas genotipe yang mungkin:
RRGG, RRgG, RRGg, RRgg, RrGG, RrgG, RrGg, Rrgg, rRGG, rRgG, rRGg, rRgg, rrGG, rrGg, rrgG, rrgg
Apabila anda mencuba fenotip, anda melihat nisbah kebarangkalian
bulat hijau, bulat kuning, berkedut hijau, kuning berkedut
ternyata 9: 3: 3: 1. Mendels sungguh-sungguh mengira jenis tumbuhan yang berbeza mendedahkan bahawa nisbah adalah cukup dekat untuk ramalan ini baginya untuk membuat kesimpulan bahawa hipotesisnya adalah betul.