Žlutý hrášek – v květináči, zelený – v proutěné misce, opět žlutý – v květináči. Ne, tohle není Popelka, podle pokynů své nevlastní matky třídí semínka, aby po skončení práce mohla jít na ples. To je mnich a vědec Gregor Mendel v zahradě augustiniánského kláštera v Brně, který sklízí keře hrachu pěstované speciálním způsobem, aby určil, jak se u hrachu dědí barva.
19 2022 апреля
Sdílejte na sociálních sítích
Pokusy o křížení rostlin a studium výsledných potomků výzkumníci dělali již dříve. Ale vědci nebyli schopni vyvodit jednoznačné závěry kvůli široké škále vlastností mezi potomky. A protože neexistovaly žádné základy hybridologické analýzy a nikdo nepoužíval statistiky ke studiu dědičnosti, žádný z výzkumníků nebyl schopen určit přesné vzorce dědičnosti.
Nebylo náhodou, že si Mendel pro své experimenty vybral hrášek:
- Tato nenáročná rostlina je nenáročná na pěstování a v teplých podmínkách České republiky lze během jednoho roku získat několik generací.
- Potomstvo jednoho semene je poměrně početné: vzpomeňte si, kolik lusků je na rostlině vyrostlé z jednoho hrachu.
- Odrůdy hrachu jsou rozmanité ve svých fenotypových projevech a charakteristické vlastnosti se dědí.
- Hrách je samosprašná rostlina. To znamená, že k opylení dochází v rámci jednoho květu. Pyl z jiné rostliny ve volné přírodě nemůže vstoupit do jiné květiny, protože reprodukční orgány hrachu jsou chráněny před pronikáním pylu z jiných rostlin.
- A zároveň má badatel možnost po odstranění tyčinek mateřské rostliny uměle přenést pyl z jiné rostliny pomocí nástrojů k získání hybridních rostlin.
- Kříženci získaní jako výsledek umělé inseminace jsou schopni produkovat vlastní potomstvo, což je důležité pro sledování dědičnosti vlastností po generace.
Abyste ocenili rozsah vědcovy práce, představte si, že si vědec objednal odrůdy hrachu, které se tam pěstují, ze všech semenářských farem v České republice. Ve výsledku mu bylo zasláno 34 vzorků, z nichž vybral 22 možností pro výzkum.
Podmínkou výběru bylo, aby všechny rostliny vypěstované ze semen stejné odrůdy při samosprašování připomínaly rodičovské rostliny jako dva hrášky v lusku, tzn. nerozdělila se podle studovaných kvalit nebo patřila k „čistým liniím“.
Obrázek: Black seed fotografie vytvořená wirestockem – www.freepik.com
Hrách zkoumaný Mendelem se lišil v následujících charakteristikách:
- barva semen (žlutá nebo zelená);
- typ slupky semen (hladká nebo vrásčitá);
- výška stonku (vysoká rostlina nebo krátká);
- barva květů (bílá nebo růžová);
- tvar fazole (jednoduchý nebo segmentovaný);
- uspořádání květin (apikálních nebo axilárních).
Mendel při svých pokusech zohlednil chyby svých předchůdců, kteří se snažili porovnávat rostliny současně podle různých vlastností a neuspěli.
Výzkumník se rozhodl začít studiem dědičnosti pouze jednoho znaku – barvy hrášku. Právě proto, že vědec vědomě zúžil úkol, byl úspěšný a dokázal jasně stanovit určité vzorce dědičnosti.
Gregory Mendel začal svou analýzu křížením rodičů, kteří se lišili pouze v jednom páru rysů, typ křížení, který přírodovědec tzv. monohybridní.
Mendel ručně hnojil rostliny, které měly semena se žlutou slupkou, pylem rostlin se zelenou slupkou. Když vědec sklidil zasazené rostliny, zjistil, že slupka všech potomků byla žlutá.
Po opakovaných pokusech s hrachem vrásčitým a hladkým, s keři hrachu různé výšky, rostlinami s různými barvami květů a lusků atd. Mendel poznamenal, že všichni potomci v první generaci zdědili rys jednoho z rodičovských organismů, tj. z hlediska fenotypu se od sebe neliší.
Mendel označil za hlavní vlastnost charakteristickou pro všechna semena získaná v první generaci jako dominantní. Vědec definoval vlastnost druhého rodiče, která se neobjevila u hybridů první generace, jako recesivní. Vzor se nazývá První Mendelův zákonNebo zákon uniformity hybridů první generaceNebo zákon nadvlády.
Všechny vypěstované vzorky bylo nutné shromáždit, spočítat a identifikovat určité vzory. Mendel jako jeden z prvních použil a aplikoval specifické kvantitativní metody pro zpracování dat. Se znalostí teorie pravděpodobnosti pochopil, že je třeba studovat velké množství semen hrachu získaných z křížení, aby se zabránilo statistické chybě v důsledku náhodných odchylek.
Aby Mendel odvodil zákony dědičnosti, studoval více než dvacet tisíc semen – hybridů druhé generace. Souhlas, pro obyčejného mnicha, který žil na konci 19. století, bez přístupu k moderním výzkumným přístrojům, s lupou a mikroskopem, v přestávkách mezi modlitbami a kázáními – to není výkon!
Hrách je samosprašná rostlina, takže v další generaci přenechal vědec práci opylování matce přírodě, což mu usnadnilo výzkumný úkol, ale ne statistický. Vzhledem k tomu, že způsob reprodukce hrachu je pohlavní, neopylované květy jednoduše nebudou produkovat potomky a náhodné odchylky nezkreslují výsledky experimentů s rostlinami.
Mendel pokračoval ve svých pokusech se stejnými žlutými hybridy první generace. A pro výzkumníka bylo velkým překvapením, když v košíku se semeny z nové sklizně viděl asi třetinu zeleného hrášku.
Když vědec analyzoval výsledky experimentů s hybridy druhé generace, viděl následující vzorec: hybridy byly rozděleny na dva vzhledově odlišné, tzn. fenotyp, třída. Většina z nich zdědila dominantní vlastnosti, menší – recesivní.
Při přesném sčítání byl poměr mezi semeny hrachu s dominantními a recesivními znaky 3:1. Což Mendelovi umožnilo odvodit druhý Mendelův zákon neboli zákon segregace, který zní takto: „Při křížení dvou heterozygotních kříženců první generace dochází ve druhé generaci k segregaci v poměru 3:1 ve fenotypu a 1:2:1 v genotypu.”
Aby odpověděl na otázku, proč se postava rozděluje právě v tomto poměru, předložil Mendel hypotézu „čistoty gamety“, podle níž se alelické geny v potomkovi nemíchají, ale zůstávají nezměněny. A při reprodukci další generace ve fázi meiózy se do gamety dostane pouze jeden chromozom z dvojice homologních. Tito. gamety jsou podmíněně čisté vzhledem k jinému genu z alelického páru.
