Οι νόμοι της κληρονομιάς του Γκρέγκορ Μέντελ:Νόμος του διαχωρισμού, κυριαρχία, ανεξάρτητη ποικιλία

Οι νόμοι της κληρονομικότητας του Mendel είναι ο νόμος του διαχωρισμού, ο νόμος της κυριαρχίας και ο νόμος της ανεξάρτητης ποικιλίας. Αυτοί οι νόμοι ορίζουν ότι τα αλληλόμορφα θα διαχωρίζονται κατά τη διάρκεια του σχηματισμού των γαμετών, το ένα αλληλόμορφο θα καλύπτει την επίδραση του άλλου και τα αλληλόμορφα ενός χαρακτήρα θα διαχωρίζονται ανεξάρτητα από τον άλλο χαρακτήρα.

Η γενετική είναι ίσως ένα από τα πιο ενδιαφέροντα κομμάτια της βιολογίας. Μπορεί να συνδεθεί με σχεδόν κάθε τομέα στις μελέτες ζώων και φυτών και είναι επίσης ένα εξαιρετικό πεδίο όσον αφορά το ερευνητικό του πεδίο. Είναι σχετικά νέο και ειλικρινά, τα βασικά είναι αρκετά εύκολα! Μπορώ να το πω με απόλυτη πεποίθηση γιατί αυτός που τα ξεκίνησε όλα ήταν μοναχός!

Πατέρας της Γενετικής – Γκρέγκορ Μέντελ

Ο Γκρέγκορ Γιόχαν Μέντελ είναι γνωστός ως ο Πατέρας της Γενετικής. Καταγόμενος από την Αυστρία, διέπρεψε στη φυσική και στα μαθηματικά και τελικά εγκαταστάθηκε σε ένα μοναστήρι για να αποφύγει την κατά τα άλλα επικείμενη μοίρα του να διευθύνει την οικογενειακή φάρμα. Ακόμη και ως μοναχός, δεν έχασε ποτέ το ενδιαφέρον του για την επιστήμη. Έκανε πειράματα σε φυτά μπιζελιού (Pisum sativum ) στον κήπο του μοναστηριού. Με βάση τις παρατηρήσεις του, πλαισίωνε 3 νόμους, γνωστούς ως νόμους κληρονομιάς του Mendel. Αυτοί οι νόμοι θέτουν τη βάση για όλες τις περαιτέρω μελέτες στη γενετική, αλλά προτού μπούμε σε αυτούς τους νόμους, ας κάνουμε τα βασικά μας σωστά.

Γκρέγκορ Μέντελ. (Πίστωση φωτογραφίας:δημόσιος τομέας / Wikimedia Commons)

Οι νόμοι της κληρονομιάς του Mendel

Χωρίς κανένα πλαίσιο, η κατανόηση αυτών των νόμων μπορεί να είναι πρόκληση, τουλάχιστον, αλλά ποιος καλύτερος τρόπος για να τους κατανοήσουμε από το να ακολουθήσουμε τα βήματα του Μέντελ, σωστά; Λοιπόν, ας ξεκινήσουμε από εκεί που έκανε!

Ο Μέντελ πραγματοποίησε τις μελέτες του χρησιμοποιώντας το φυτό μπιζελιού, το οποίο επέλεξε για διάφορους λόγους. Τα φυτά μπιζελιού μπορούν να ολοκληρώσουν έναν κύκλο ζωής αρκετά γρήγορα, επομένως ήταν το τέλειο φυτό για χρήση για την παρατήρηση πολλών γενεών. Ο Mendel παρατήρησε ορισμένα χαρακτηριστικά στα φυτά, όπως το γεγονός ότι τα μωβ άνθη ήταν πολύ πιο κοινά από τα λευκά, οι στρογγυλοί σπόροι ήταν πιο συνηθισμένοι παρά οι ζαρωμένοι κ.λπ. Για να κατανοήσει καλύτερα αυτά τα πράγματα, χρησιμοποίησε τη διασταύρωση.

Κυρίαρχα και υπολειπόμενα χαρακτηριστικά του φυτού του μπιζελιού

Ξεκίνησε παίρνοντας 2 φυτά που ήταν σχεδόν ίδια, αλλά διέφεραν σε ένα μόνο χαρακτηριστικό, για παράδειγμα, το χρώμα των λουλουδιών. Το ένα φυτό είχε μοβ άνθη και το άλλο λευκά άνθη. Όταν εκτρέφει αυτά τα 2 μαζί, όλα τα φυτά της 1ης γενιάς (που ονομάζεται F1) είχαν μοβ άνθη. Στη συνέχεια εκτράφηκε 2 φυτά από αυτή τη γενιά F1. Από τα τέσσερα φυτά που πήρε, 3 είχαν μοβ άνθη και 1 λευκά άνθη. Αυτό ονομάζεται γενιά F2.

Αυτός ο τύπος διασταύρωσης ή αναπαραγωγής ονομάζεται μονοϋβριδική διασταύρωση. Αυτό απλώς παρατηρεί το μοτίβο κληρονομικότητας ενός χαρακτήρα. Με βάση αυτόν τον σταυρό, ο Μέντελ κατέληξε σε ορισμένα συμπεράσματα. Συνειδητοποίησε ότι τα μωβ άνθη κυριαρχούσαν έναντι των λευκών λουλουδιών, πράγμα που σημαίνει ότι ακόμη και αν υπήρχε ένα γονίδιο για τα μοβ άνθη στο φυτό, όπως συμβαίνει στην πρώτη γενιά, τα άνθη ήταν μοβ. Ουσιαστικά συγκάλυπτε την επίδραση του γονιδίου για τα λευκά άνθη. Αυτά τα γονίδια είναι γνωστά ως αλληλόμορφα. Και οι δύο αποφασίζουν το χρώμα του λουλουδιού, αλλά θα δώσουν διαφορετικά χρώματα στο φυτό. Επομένως, το "P" αντιπροσωπεύει το κυρίαρχο αλληλόμορφο και το "p" το υπολειπόμενο αλληλόμορφο.

Μια άλλη παρατήρηση που έκανε ο Mendel ήταν ότι σε κάθε στάδιο, η επίδραση των P και p μεμονωμένα παρέμεινε η ίδια. Το P έδωσε ακόμα ένα λευκό χρώμα στο λουλούδι, ενώ το P έδωσε ένα μωβ. Δεν υπήρξε ανάμειξη στα αποτελέσματά τους.

Μονοϋβριδικός σταυρός.

Τώρα, ας πάμε ένα βήμα παραπέρα. Νωρίτερα, εξετάσαμε 2 φυτά που διαφέρουν σε έναν μόνο χαρακτήρα. Τώρα, ας πάρουμε 2 φυτά που διαφέρουν σε 2 χαρακτήρες. Αυτό ονομάζεται διυβριδικός σταυρός, γιατί σε ποιον δεν αρέσει η πρόκληση, έτσι;;

Οι 2 χαρακτήρες είναι το σχήμα του σπόρου και το χρώμα του σπόρου. Το ένα φυτό είχε στρογγυλούς κίτρινους σπόρους, ενώ το άλλο είχε τσαλακωμένους πράσινους σπόρους. Όταν γέννησε αυτούς τους 2 μαζί, η πρώτη γενιά του έδωσε στρογγυλούς κίτρινους σπόρους. Στη συνέχεια εκτρέφει 2 φυτά αυτής της γενιάς μεταξύ τους. Η 2η γενιά είχε 16 φυτά. 9 είχαν στρογγυλούς κίτρινους σπόρους, 3 είχαν στρογγυλούς πράσινους σπόρους, 3 είχαν τσαλακωμένους κίτρινους σπόρους και μόνο ένα φυτό είχε τσαλακωμένους πράσινους σπόρους.

Μαζί με όλες τις προηγούμενες παρατηρήσεις του, παρατήρησε κάτι νέο. Η κληρονομικότητα του χρώματος των σπόρων και του σχήματος των σπόρων δεν εξαρτιόταν το ένα από το άλλο. Η συχνότητα των στρογγυλών και των κίτρινων σπόρων ήταν υψηλότερη αφού και οι δύο ήταν κυρίαρχα χαρακτηριστικά, ενώ η ρυτιδωτή και η πράσινη συχνότητα ήταν η χαμηλότερη, αφού και τα δύο ήταν υπολειπόμενα χαρακτηριστικά. Ωστόσο, η συχνότητα των στρογγυλών πράσινων σπόρων και των τσαλακωμένων κίτρινων σπόρων ήταν η ίδια.

Διυβριδικός σταυρός (Πιστοποίηση φωτογραφίας:CNX OpenStax / Wikimedia Commons)

Με βάση αυτά τα πειράματα και τις παρατηρήσεις τους, ο Μέντελ επινόησε τους ακόλουθους 3 νόμους.

Νόμος κυριαρχίας

Αυτός είναι ο πρώτος νόμος. Δηλώνει ότι όταν υπάρχουν 2 διαφορετικά αλληλόμορφα σε ένα κύτταρο, το ένα θα κρύψει την επίδραση του άλλου. Αυτό είναι το κυρίαρχο γονίδιο, ενώ το γονίδιο του οποίου η επίδραση καλύπτεται είναι γνωστό ως υπολειπόμενο γονίδιο. Στη γενιά F1 του μονουβριδικού σταυρού, τα φυτά είχαν αλληλόμορφα Pp, αλλά εξακολουθούσαν να έχουν μοβ χρώμα. Τα χαρακτηριστικά απεικονίζονται αλφαβητικά από το πρώτο γράμμα του κυρίαρχου αλληλόμορφου.

Νόμος του διαχωρισμού

Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του γαμετή ή του αναπαραγωγικού κυττάρου, τα γονίδια θα διαχωριστούν, χωρίς καμία ανάμειξη ή ανάμειξη των επιπτώσεών τους. Αυτό βασίστηκε στη δεύτερη παρατήρηση του Mendel. Σε όλες τις γενιές, δεν υπήρχε ανάμειξη των χρωμάτων των λουλουδιών. ήταν είτε λευκά είτε μωβ.

Δίκαιο της ανεξάρτητης ποικιλίας

Αυτός ο νόμος ορίζει ότι κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του γαμετή, τα αλληλόμορφα ενός χαρακτήρα θα διαχωρίζονται ανεξάρτητα από τον άλλο χαρακτήρα. Επομένως, το χρώμα και το σχήμα των σπόρων δεν εξαρτώνται το ένα από το άλλο.

Αυτοί είναι οι 3 βασικοί νόμοι της Κληρονομιάς. Μπορούν να εφαρμοστούν όχι μόνο σε φυτά, αλλά σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Αυτοί οι νόμοι μας προετοιμάζουν να κάνουμε προβλέψεις σχετικά με τη μεταφορά και την κληρονομικότητα διαφόρων χαρακτηριστικών, ασθενειών κ.λπ. Υπάρχουν ορισμένα χαρακτηριστικά, όπως η ομάδα αίματος, που δεν συμμορφώνονται με αυτούς τους νόμους, αλλά έχουν τη δική τους επιστημονική εξήγηση. Αν και υπάρχουν εξαιρέσεις, αυτοί οι νόμοι εξακολουθούν να αποτελούν τη βάση των γενετικών μελετών και αποτελούν ουσιαστικό μέρος του Genetics 101.