Грегор Мендель - основоположник генетики

 

 

 

 

 

Научный реферат по биологии

Мендель - основоположник генетики

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЛАН

1. Природа

 

2. Детство и юность Менделя  .............................................. ............................. 3

 

3. Августинских монастырь  ................................................ .................................. 4

 

4. Исследования Менделя: ............................................... .................................... 6

- Наследование при  моногибридном скрещивании и  закон расщепления; ....... 9

- Поворотное, анализирующее скрещивание; ............................................ ................. 10

- Дигибридное скрещивание  и закон независимого распределения; ............................ 11

- Краткое изложение сути гипотез  Менделя; ........................................... ............... 12

 

6. Открытие

 

7. Последние годы жизни Менделя  и его признание .......................................... 14

 

8. Список использованной  литературы ............................................... ................... 16

 

 

  

Генетика по праву  может считаться одним из важнейших  разделов биологии. На протяжении тысячелетий  человек пользовался генетическими  методами для улучшения домашних животных и возделываемых растений, не имея представления о механизмах, лежащих в основе этих методов. Судя по разнообразным археологическим данным, уже 6000 лет назад люди понимали, что некоторые физические признаки могут передаваться от одного поколения другому. Отбирая определенные организмы из природных популяций и скрещивая их между собой, человек создавал улучшенные сорта растений и породы животных, обладавшие нужными ему свойствами.

Но закономерности, по которым те или иные признаки передаются потомству, оставались "тайной за семью  печатями".

Среди ученых до середины XIX в. прочно утвердилось мнение: "Закон наследственности заключается только в том, что никакого закона наследственности нет".

Однако лишь в начале XX в. ученые стали осознавать в полной мере важность законов наследственности и ее механизмов. Хотя успехи микроскопии  позволили установить, что наследственные признаки передаются из поколения в поколение через сперматозоиды и яйцеклетки, оставалось неясным, каким образом мельчайшие частицы протоплазмы могут нести в себе «задатки» того огромного множества признаков, из которых слагается каждый отдельный организм.

Природа генов

Изучение  наследственности уже давно было связано с представлением о ее корпускулярной природе. В 1866 г. Мендель  высказал предположение, что признаки организмов определяются наследуемыми единицами, которые он назвал "элементами". Позднее их стали называть "факторами" и, наконец, генами; было показано, что гены находятся в хромосомах, с которыми они и передаются от одного поколения к другому.

Несмотря  на то, что уже многое известно о  хромосомах и структуре ДНК, дать определение гена очень трудно, пока удалось сформулировать только три возможных определения гена:

а) ген как единица рекомбинации.

 

 На основе своих работ по построению хромосомных  карт дрозофилы Морган постулировал, что ген - это наименьший участок хромосомы, может быть отделена от примыкающих к нему, в результате кроссинговера. Согласно этому определению, ген представляет собой крупную единицу, специфическую область хромосомы, определяющую тот или иной признак организма;

б) ген как единица мутирування.

 

 В результате изучения природы мутаций было установлено, что изменения признаков возникают  вследствие случайных спонтанных изменений  в структуре хромосомы, в последовательности оснований или даже в одном  основании. В этом смысле можно было сказать, что ген - это одна пара комплиментарных оснований в нуклеотидной последовательности ДНК, т.е. наименьший участок хромосомы, способный претерпеть мутацию.

в) ген как единица функции.

 

 Поскольку было известно, что от генов зависят  структурные, физиологические и биохимические признаки организмов, было предложено определять ген как наименьший участок хромосомы, обусловливающий синтез определенного продукта.

Грегор  Иоганн Мендель стал основоположником учения о наследственности, создателем новой науки - генетики. Но он настолько опередил свое время, что в течение жизни Менделя, хотя его работы были опубликованы, никто не понял значения его открытий. Лишь через 16 лет после его смерти ученые заново прочли и осмыслили написанное Менделем.

Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде дискретных (обособленных) единиц. Эти единицы, представленные в особях парами, остаются дискретными и передаются последующим поколениям в мужских и женских гаметах, каждая из которых содержит по одной единице из каждой пары. В 1909 г. датский ботаник Иогансен назвал эти единицы генами, а в 1912 г. американский генетик Морган показал, что они находятся в хромосомах. С тех пор генетика достигла больших успехов в объяснении природы наследственности и на уровне организма, и на уровне гена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Детство и юность

 

Родился Иоганн Мендель 22 июля 1822 в семье крестьянина  в небольшом селе Хинчина на территории современной Чехии, затем - Австрийской  империи.

Мальчик отличался незаурядными способностями, и оценки в школе ему выставлялись лишь превосходные, как "одному из первых в классе". Родители Иоганна мечтали вывести своего сына "в люди", дать ему хорошее образование. Препятствием этому служила крайняя нужда, с которой не могла выбиться семья Менделя.

И все-таки Иоганну удалось  закончить сначала гимназию, а  затем двухгодичные философские  курсы. Он пишет в краткой автобиографии, что "почувствовал, что не сможет дальше выдержать подобное напряжение, и увидел, что по завершении курса философского обучения ему придется изыскивать для себя положение, что освободило бы его от мучительных забот о хлебе насущном ..."

В 1843 году Мендель стал послушником в августинский монастырь  в Брюнне (ныне Брно). Сделать это  было совсем не просто, пришлось выдержать суровый конкурс (три кандидата на одно место).

И вот аббат - настоятель монастыря - произнес торжественную  фразу, обращаясь к распростертого на полу Менделя: "Сними с себя ветхого человека, созданная в  грехе! Стань новым человеком!" Он сорвал с Иоганна его мирскую одежду - старенький сюртук - и надел на него сутану. По обычаю, приняв монашеский сан, Иоганн Мендель получил свое второе имя - Грегор.

Став монахом, Мендель  наконец был избавлен от вечного  нужды и заботы о куске хлеба. Его не покидало желание продолжить обучение, и в 1851 году настоятель отправил его изучать естественные науки в Венский университет. Но здесь его ожидала неудача. Мендель, который войдет во все учебники биологии как создатель целой науки - генетики, провалился именно на экзамене по биологии. Мендель прекрасно разбирался в ботанике, но его знания о зоологию были явно слабоваты. Когда его попросили рассказать о классификации млекопитающих и их хозяйственное значение, он описал такие необычные группы, как "звери с лапами" и "кигтеноги". С "кигтеноги", куда Мендель зачислил собаку, волка и кошку, "хозяйственное значение имеет только кошка", потому что она "питается мышами" и "ее мягкая красивая кожа перерабатывается скорняками".

Провалившись на экзамене, расстроенный Мендель оставил мечты о получении диплома. Однако и не имея его, Мендель как помощник учителя преподавал физику и биологию в реальной школе в Брюнне.

Августинских монастырь

 

В монастыре он стал всерьез  заниматься садоводством и выпросил себе у настоятеля под садик небольшую огороженную забором участок - 35 х 7 метров.

Кто бы мог предположить, что на этой крохотном участке  будут установлены общие биологические  законы наследственности? Весной 1854 г. Мендель высадил здесь горох.

А еще раньше в его  монашеской келье появятся еж, лиса и множество мышей - серых и белых. Мендель скрещивал мышей, наблюдал, которое выходило потомство. Если бы судьба сложилась иначе, оппоненты позднее называли бы законы Менделя не "гороховыми", а "мышиными"? Но монастырское начальство навестила об опытах брата Грегора с мышами и распорядилось - мышей убрать, чтобы не бросать тень на репутацию монастыря.

Тогда Мендель перенес  свои опыты на горох, росший в монастырском саду. Позже он шутливо говорил  своим гостям:

- Не хотите ли посмотреть на моих детей?

Удивленные гости шли  вместе с ним в сад, где он показывал  им на грядки с горохом.

Однако настоятель мог  уже удостовериться, что урожай экспериментов, которые соберет здесь патер  Грегор, не пропадет даром, ведь еще  летом 1853-го в Вене на заседании зоолого-ботанического общества вновь принят в его состав преподобный студент Мендель уже сделал доклад о биологии вредителя редиса, репы и капусты - бабочки. Гусеницы этого племени опустошили в предыдущем году огороды Моравии. Несчастье поразило и Хейнцендорф и Брюнн, а к таким событиям потомственный крестьянин Мендель не мог оставаться равнодушным, и он решил разобраться в нем так, как подобало человеку из университетской лаборатории: взялся копаться в огородной земле, но не лопатой, а пинцетом, и нашел в корнеплодах гусениц. И конечно же, привез их в Вену в аккуратном деревянном ящичке. Прорезал в источенных гусеницами редисках окошка, чтобы наблюдать за поведением личинок, уже впавших в оцепенение. Наблюдал за ними всю зиму, вывел из них бабочек и описал их.

Вторая работа пошла  быстро. Пожалуй, Мендель сам даже не ожидал, что так получится. Насекомых-вредителей, в ту пору множество. Следуя законам, тогда еще неизвестным, насекомые  неожиданно бурно размножались, заполняли  посевы, и столь же неожиданно их нашествие вдруг прекращалось. В 1853 и 1854 годах пострадали не одни огороды, но еще и плантации гороха. Неприятель значился в энтомологических трудах под именем гороховой зерноедки. Мендель, конечно, понимал, что проведенные им наблюдения могут заинтересовать и Коллара и зоолого-ботаническое общество. Он, пожалуй, даже рассчитывал, что его пригласят в Вену сделать новый доклад, и - чтобы заинтересовать в этом учителя - послал Коллару письмо, начинавшееся так:

 

«Глубокоуважаемый господин Директор!

Позволю себе сообщить о  Преступника, серьезно опустошил за два последних года окрестности  Брюнна. Это гороховый зерноед. Этот зверь в истекшем году почти уничтожил  большую часть гороха еще в  поле, а собранный урожай сделал несъедобным для человека из-за того, что перезимовал в зернах. Бедствие достигло столь великих масштабов, что торговая инспекция зачастую не позволяла продавать на рынках привезенный на продажу горох.

В начале января я обследовал партию зараженного гороха и обнаружил  в большом количестве зерен жучков, их яйца, куколок и личинок. На виду горошины были гладки, но при тщательном наблюдении удавалось увидеть нечто подобное следам игольных уколов - на противоположной стороне этих зерен оказывались круглые темные пятна размером в 1/2 линии. При разламывании зерен легко обнаруживался путь, проделанный в них личинками, ибо зерна были ими проедены от точки укола до темного пятна. В области пятна выросшие из личинок жучки выходят на поверхность. Я следил в моем жилище за их развитием.

Мне не был известен факт зимовки жучка в горошинах. Взламывая зеленые бобы, я часто обнаруживал уже достаточно развитых личинок, лежавших рядом с объеденными зернами, и думал, что их окукливание происходит не в горошинах, а лишь внутри самого боба.

Теперь я придерживаюсь другого мнения, но должен признать, что эта манера зимовки не согласуется с предположением о том, что самка откладывает яйца только в цветок. Очень вероятно, что личинка вскоре после своего выхода из яйца проникает в зерно - об этом свидетельствует очень узкий канал, по которому она двигалась.

Если яйцо действительно  было отложено в цветок, то зернышко в тот момент, когда оно подвергается нападению личинки, должно быть очень  молодым, нежным и очень восприимчивым  к ранениям. Приходится в таком  случае удивляться тому, как стало возможным, чтобы оно развивалось столь же хорошо, как и другие здоровые зерна, ибо оно должно переносить травмы, не прекращается. У других растений в подобных случаях мы наблюдаем, как завязи заболевают и погибают. Точно так же в тех гороховых бобах, где личинка лежит свободно, одно или несколько зернышек оказывались совершенно деформированы - примерно те, что первыми были повреждены личинками.

В целом же все становится понятным, если предположить, что зернышко крепче или совсем созрело к моменту, когда в него проникла маленькая еще личинка. Из этого, правда, следуют выводы и предположения, что я не решаюсь высказать наобум. Во всяком случае, представляется желательным тщательно изучить способ существования этого животного, чтобы получить возможную ясность относительно его размножение и распространение, в противном случае есть основания опасаться, что мы избавимся одного из самых питательных земных плодов. Как я слышал, владельцы больших имений настроены уже следующим летом отказаться от разведения гороха.

Грегор Мендель ».

 

Мендель занимался опытами  в области ботаники, в частности - тогда он занимался опытами по направленному культивированию  растений, позже прекратились. Мендель  доставлял из дальних и ближних  окрестностей Брюнна растения, особенно интересовали его из-за своей атипичность, и приносил домой, чтобы культивировать в специально для него отведенной части монастырского сада при различных внешних условиях. Мендель очень был занят исследовательской работой. Весь тогдашний биологический мир считал, что под влиянием условий культивирования у растений и животных могут появляться новые, передающиеся по наследству признаки!

Он занимался кропотливыми метеонаблюдения.

Он замахнулся на кардинальный вопрос биологии - на проблему изменчивости, то есть наследственности.

Он ставил, наконец, эксперименты с горохом, что, начиная с 1854-го, ежегодно весной высевал в садике под окнами прелатуры.