გრეგორ მენდელი ითვლება თანამედროვე გენეტიკის მამად. ის იყო ავსტრიელი ბერი, რომელიც ბარდის მცენარეებთან მუშაობდა, რათა აეხსნა, თუ როგორ იღებენ ბავშვებს მშობლებისგან თვისებები. მისი ნამუშევარი გახდა საფუძველი იმისა, თუ როგორ ესმით მეცნიერები მემკვიდრეობითობას და ის ფართოდ ითვლება პიონერად გენეტიკის დარგში.
ბარდის მცენარეები და მენდელიის გენეტიკა
მენდელის ცნობილ ბარდის მცენარეულ ექსპერიმენტებში, მან განზრახ დაამტვერა ბარდის მცენარეები აშკარად განსხვავებული თვისებებით, რათა აღმოეჩინა რამდენიმე მნიშვნელოვანი რამ იმის შესახებ, თუ როგორ მემკვიდრეობით იღებენ შთამომავლები მშობლებისგან.
ექსპერიმენტები
მენდელმა გაზომა ბარდის მცენარის შვიდი სპეციფიკური მახასიათებელი:
- გლუვი ან დანაოჭებული მწიფე თესლი
- ყვითელი ან მწვანე თესლის ალბუმი
- იისფერი ან თეთრი ყვავილი
- გაბერილი ან შეკუმშული მწიფე წიპწა
- მწვანე ან ყვითელი მოუმწიფებელი წიპწები
- ყვავილების ღერძული ან ბოლო პოზიცია
- სიმაღლე ან ჯუჯა ღეროს სიგრძე
რა აღმოაჩინა
1856 და 1863 წლებში მენდელმა ექსპერიმენტი ჩაატარა Pisum sativum, ანუ ბარდის მცენარეზე. მისმა ექსპერიმენტებმა მიიყვანა სამი განზოგადებამდე:
- შთამომავლობა იძენს თითო მემკვიდრეობით ფაქტორს თითოეული მშობლისგან. ეს ცნობილია როგორც სეგრეგაციის კანონი.
- სხვადასხვა ნიშან-თვისებებს აქვთ თანაბარი შესაძლებლობა, რომ მოხდეს ერთად. ეს ცნობილია როგორც დამოუკიდებელი ასორტიმენტის კანონი და დღევანდელი მეცნიერები ამას დიდწილად არაზუსტად ხვდებიან. ზოგიერთი გენი ფაქტობრივად, ერთმანეთთან არის დაკავშირებული და უფრო ხშირად ერთად ჩნდება.
- შთამომავლობა დაიმკვიდრებს დომინანტურ თვისებას და შეუძლია დაიმკვიდროს რეცესიული თვისება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ის მემკვიდრეობით მიიღებს ორივე რეცესიულ ფაქტორს. ეს ცნობილია როგორც დომინირების კანონი.
მისი დროის მეცნიერთა უმეტესობამ უარყო მენდელის ნაშრომი. ეს არ იყო ფართოდ მიღებული მანამ, სანამ ის გარდაიცვალა. მისი სიცოცხლის განმავლობაში, მეცნიერთა უმეტესობას სჯეროდა, რომ შთამომავლები მემკვიდრეობით იღებენ თვისებებს შერევით, ანუ შთამომავლობამ მემკვიდრეობით მიიღო მშობლების თვისებების "საშუალო".
მენდელიური გენეტიკის დემონსტრირება
როგორც ამბობენ, მენდელმა გამოსცადა 28000-ზე მეტი მცენარე, რათა დასკვნა გამოსულიყო. მიუხედავად იმისა, რომ მისი პროექტის ფარგლები, ალბათ, არ არის რეალისტური, რომ ხელახლა შექმნათ, შეგიძლიათ გენეტიკა შეისწავლოთ მცენარეების გამოყენებით.
ვინ არის მამა?
ვინ არის მამა არის ექსპერიმენტი, რომელშიც მოსწავლეები ჩაატარებენ ექსპერიმენტებს მცენარეებზე დაკვირვებადი თვისებების პროგნოზირებისთვის. თქვენ შეგიძლიათ ხელახლა შექმნათ ექსპერიმენტი Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) გამოყენებით - რომლებიც სპეციალურად შექმნილია იმისთვის, რომ სტუდენტებმა შეძლონ მათი გამოყენება გენეტიკის შესასწავლად.ისინი ასევე უფრო სწრაფად იზრდებიან - სრულ სასიცოცხლო ციკლს 28-30 დღე სჭირდება. ამ ექსპერიმენტს დასჭირდება დაახლოებით ექვსი კვირის ყოველდღიური დაკვირვება. ის საუკეთესოდ შეეფერება საშუალო სკოლის ან საშუალო სკოლის უფროსი ასაკის მოსწავლეებს, რომლებიც სწავლობენ გენეტიკას.
მასალები
- Wisconsin Fast Plants® თესლი, არამეწამული ღერო, უბეწვო (შეფუთვა 200)
- Wisconsin Fast Plants® თესლი, ყვითელი-მწვანე ფოთოლი (200 ცალი)
- Wisconsin Fast Plants® თესლი, არამეწამული ღერო, ყვითელი-მწვანე ფოთოლი (შეფუთვა 200 ცალი)
- პოტინგის მიქსი
- ნელი გამოშვების სასუქის მარცვლები
- ხელნაკეთი ფლუორესცენტური განათების სისტემა ან შეძენილი განათების სისტემა
- ხელნაკეთი მოყვანის სისტემა (ალტერნატიულად, შეგიძლიათ შეიძინოთ სარწყავი სისტემა)
- ეტიკეტები მცენარეებისთვის
- ფსონები და კავშირები
- Q-რჩევები, ან ფუტკრის ჩხირები (თქვენ მხოლოდ რამდენიმე გჭირდებათ)
ინსტრუქცია
- პირველ რიგში ააშენეთ თქვენი განათების და მორწყვის სისტემები. Wisconsin Fast Plants® სჭირდება უწყვეტი ფლუორესცენტური განათება და სასუქის და წყლის უწყვეტი მიწოდება. თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ მათი ხელნაკეთი ვერსიები, ან შეგიძლიათ შეიძინოთ წინასწარ დამზადებული კომპლექტები Carolina Biological-ის საშუალებით. ორივე ვარიანტი დაკავშირებულია ზემოთ მასალების სიაში.
- თესლები დარგეთ (ყველა მათგანის გამოყენება არ გჭირდებათ) მოყვანის ინსტრუქციის მიხედვით. თქვენ გსურთ დაიწყოთ არამეწამული, ყვითელ-მწვანე ფოთლის თესლის დარგვით (ამას მოიხსენიებენ როგორც პირველი თაობის შთამომავლობას, ან O1.) ასევე დარგეთ არამეწამული ღერო, უბეწვო თესლი. (ეს თესლები არის დედა თესლი, მოხსენიებული როგორც P1). დარწმუნდით, რომ მიუთითეთ რომელია!
- დაახლოებით ოთხიდან შვიდ დღეში თქვენი მცენარეები უნდა გაიზარდოს. დააკვირდით მცენარეთა ორივე ნაკრების ღეროსა და ფოთლის ფერს და ჩაწერეთ თქვენი დაკვირვებები თქვენს ლაბორატორიულ რვეულში. თქვენი დაკვირვებების რაოდენობრივად განსაზღვრის საუკეთესო გზაა ფენოტიპების დათვლა (მცენარეთა რიცხვის დათვლა, რომლებსაც აქვთ არამეწამული ღეროები, მცენარეების რაოდენობა, რომლებსაც აქვთ ყვითელი-მწვანე ფოთლები და ა.შ.)
- გადააგდეთ დედა მცენარეები, მაგრამ შეინახეთ შთამომავლები.
- დაწერეთ ჰიპოთეზა იმის შესახებ, თუ როგორ მემკვიდრეობით მიიღეს შთამომავლებმა თავიანთი გენეტიკური თვისებები. მაგალითად, თუ შეამჩნევთ, რომ თქვენი შთამომავლობის მცენარეების უმეტესობას აქვს არამეწამული ღეროები, მაგრამ ყვითელი ფოთლები, თქვენ შეგიძლიათ მივანიჭოთ ისინი დომინანტურ თვისებად. თუ დააკვირდებით, რომ ზოგიერთ თქვენს შთამომავალ მცენარეს აქვს მეწამული ღერო და მწვანე ფოთლები, შეიძლება ჩათვალოთ, რომ ეს რეცესიული თვისებებია. თქვენი დაკვირვების საფუძველზე შექმენით შესამოწმებელი ჰიპოთეზა. თქვენ უნდა სცადოთ გამოიცნოთ მამამცენარის ღეროსა და ფოთლების ფერები თქვენი ჰიპოთეზის საფუძველზე.
- შეაერთეთ მცენარეები ფუტკრის ჯოხის ან Q-წვერის გამოყენებით. ამისათვის ნაზად შეცვალეთ ფუტკრის ჯოხი ერთ მცენარეზე, დარწმუნდით, რომ მცენარეს მტვერი აქვს და შემდეგ გაუზიარეთ იგი სხვა მცენარეს. გააკეთეთ ეს რამდენჯერმე, რათა დარწმუნდეთ, რომ თითოეული მცენარე მიიღებს მტვერს რამდენიმე სხვა მცენარისგან, როგორც მსგავსი, ასევე განსხვავებული დაკვირვებადი თვისებებით. გააკეთეთ ეს დღეში ერთხელ სამი დღის განმავლობაში.
- სამი დღის გასვლის შემდეგ, მოწყვიტეთ ყვავილის კვირტები, რომლებიც არ იყო დამბინძურებელი.
- შეწყვიტეთ მცენარეების მორწყვა და გამოშრეს.
- მოკრიფეთ თესლი და გადარგეთ ისინი, არსებითად დაიწყეთ პროცესი თავიდან. ეს თესლები მეორე თაობის შთამომავლობაა, ანუ O2.
- გააკეთეთ დაკვირვება მომავალი თაობის მცენარეების ღეროსა და ფოთლის ფერზე. როგორ ფიქრობთ, თქვენი ჰიპოთეზა სწორი იყო?
- დარგეთ ყვითელ-მწვანე ფოთლის თესლი. ეს იქნება ცნობილი როგორც "მამა" ან P2.
- რამდენიმე დღის შემდეგ დააკვირდით P2 მცენარეების ღეროსა და ფოთლის ფერს. თქვენი დაკვირვებები მხარს უჭერს თქვენს ჰიპოთეზას?
ვიდეო მიმართულებები
ეს ვიდეო გვიჩვენებს, თუ როგორ უნდა გააკეთოთ გენეტიკის ლაბორატორიები და დაგეხმარებათ გაუმკლავდეთ თქვენი მცენარეების გენეტიკის შესწავლის პროცედურას.
ონლაინ ლაბორატორიები
აღსანიშნავია, რომ თუ ბარდას მოყვანა და ხელნაკეთი აპარატების დამზადება იმაზე მეტია, ვიდრე ვაჭრობდით, არსებობს რამდენიმე შესანიშნავი ინტერაქტიული ლაბორატორია ინტერნეტში.
მენდელის ბარდა
ეს ონლაინ ლაბორატორია არის მენდელის ბარდის ექსპერიმენტების ასლი. ლაბორატორიას აქვს მოსახერხებელი მენიუ, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ რეალურად შეისწავლოთ ლაბორატორია რაიმეს გაკეთებამდე. ლაბორატორია გადაგიყვანთ სხვადასხვა საფეხურზე, მათ შორის ბარდას დარგვას, მათ თვისებებზე დაკვირვებას და შემდეგ თქვენ მიერ გაზრდილი პირველი მცენარეების ჯვარედინი დამტვერვას. ეს არის ზუსტად ის, რაც მენდელმა გააკეთა, რათა სტუდენტებმა იგრძნონ ის შრომატევადი პროცესი, რომელიც მან გაიარა თავისი დაკვირვებების გასაკეთებლად.
ბარდის წვნიანი
მიუხედავად იმისა, რომ გრაფიკულად არც თუ ისე საინტერესოა, ბარდის წვნიანი არის კიდევ ერთი ონლაინ ვარიანტი, რომელიც ეხმარება სტუდენტებს დაიცვან ბარდის მცენარეების ორი თვისება. დასაწყებად დააჭირეთ ღილაკს „ექსპერიმენტის დაწყება“. შემდეგ მიგიყვანთ გვერდზე, სადაც შეგიძლიათ აირჩიოთ ორი განსხვავებული ბარდა „დაწყვილება“. მათი გენოტიპები თქვენთვისაა დაწერილი. შემდეგ გვერდი გაჩვენებთ თქვენს მიერ არჩეული „მშობლისთვის“არსებულ ყველა ვარიანტს. გვერდი სწრაფად მოძრაობს და შეგიძლიათ გამოტოვოთ, თუ ყველაფერს არ ჩამოწერთ.
MIT's STAR გენეტიკა
MIT-ის STAR Genetics ლაბორატორია არის ერთგვარი „თამაში“, სადაც სტუდენტებს შეუძლიათ შეურიონ და დააკავშირონ სხვადასხვა სახეობის გენოტიპები, მათ შორის ბარდის მცენარეები, ბუზები და ძროხებიც კი. პროგრამა საუკეთესოდ შეეფერება საშუალო სკოლის მოსწავლეებს, რომლებსაც კარგად ესმით ბიოლოგია.
გენეტიკა სახალისოა
მიუხედავად იმისა, სწავლობ ბარდის მცენარეებს თუ ბუზებს, თუ უბრალოდ მიდიხარ სახლში და დააკვირდები მშობლების თვისებებს და ცდილობ გაარკვიო, თუ როგორ მიიღო შენი საკუთარი, გენეტიკის შესწავლა შეიძლება ძალიან სახალისო იყოს. მიუხედავად იმისა, რომ თანამედროვე გენეტიკა განსაზღვრავს რამდენიმე საკითხს, რაც მენდელმა არასწორად დაუშვა, მისი თეორიები მაინც გამოიყენება იქ, სადაც ნიშან-თვისებები არ არის დაკავშირებული ან გავლენას არ ახდენს სხვა ფაქტორებზე.
