Честь открытия количественных закономерностей, сопровождающих формирование гибридов, принадлежит чешскому монаху, ботанику-любителю Иоганну Грегору Менделю (1822-1884). В его работах, выполнявшихся с 1856 по 1863 гг. были раскрыты основы законов наследственности. В 1865 г. он отсылает в общество естествоиспытателей статью под названием «Опыты над растительными гибридами».
Г.Мендель впервые четко сформулировал понятие дискретного наследственного задатка («ген» - 1903 г., Иогансен). Фундаментальный закон Менделя – закон чистоты гамет.
1902 г. – У.Бэтсон формулирует положение о том, что одинаковые задатки – гомозиготные, разные – гетерозиготные.
Но! Экспериментальные исследования и теоретический анализ результатов скрещиваний, выполненные Менделем, опередили развитие науки более чем на четверть века.
О материальных носителях наследственности, механизмах хранения и передачи генетической информации и внутреннем содержании процесса оплодотворения тогда почти ничего еще не было известно. Даже умозрительные гипотезы о природе наследственности (Ч.Дарвин и др.) были сформулированы позже.
Этим объясняется то, что работа Г.Менделя не получила в свое время никакого признания и осталась неизвестной вплоть до переоткрытия законов Менделя.
В 1900 г. – независимо друг от друга три ботаника –
К. Корренс (Германия) (кукуруза)
Г.де Фриз (Голландия) (мак, дурман)
Э.Чермак (Австрия) (горох)
Обнаружили в своих опытах открытые ранее Менделем закономерности, и, натолкнувшись на его работу, вновь опубликовали ее в 1901 г.
Был установлен (1902 г.) факт, что именно хромосомы несут наследственную информацию (В. Сэттон, Т.Бовери). Это положило начало новому направлению генетики – хромосомной теории наследственности. В 1906 г. У.Бэтсон вводит понятия «генетика», «генотип», «фенотип».
Обоснование хромосомной теории наследственности
В 1901 г. Томас Гент (Хант) Морган (1866-1945) впервые стал проводить опыты на животных моделях – объектом его исследований стала плодовая мушка – Drosophila melanogaster . Особенности мушки:
Неприхотливость (разведение на питательных средах при температуре 21-25С)
Плодовитость (за 1 год – 30 поколений; одна самка – 1000 особей; цикл развития – 12 суток: через 20 ч-яйцо, 4 дня – личинка, еще 4 дня – куколка);
Половой диморфизм: самки крупнее, брюшко заостренное; самцы мельче, брюшко округлое, последний сегмент – черный)
Большой спектр признаков
Маленькие размеры (ок.3 мм.)
1910 Г. – т. Морган - Хромосомная теория наследственности:
Наследственность обладает дискретной природой. Ген – единица наследственности и жизни.
Хромосомы сохраняют структурную и генетическую индивидуальность в течение всего онтогенеза.
В R! Гомологичные хромосомы попарно конъюгируют, а затем расходятся, попадая в разные зародышевые клетки.
В возникших из зиготы соматических клетках набор хромосом состоит из 2-х гомологичных групп (жен., муж.).
Каждая хромосома играет специфическую роль. Гены расположены линейно и образуют одну группу сцепления.
1911 г. – закон сцепленного наследования признаков (генов) (гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются сцеплено).
Таким образом, в развитии генетики выделяется два важных этапа:
1 – открытия Менделя, базирующиеся на гибридологических исследованиях – установление количественных закономерностей в расщеплении признаков при скрещивании.
2 – доказательство того, что носителями наследственных факторов являются хромосомы. Морган сформулировал и экспериментально доказал положение о сцеплении генов в хромосомах.
(1822-1884) австрийский естествоиспытатель, основоположник учения о наследственности
Родился Грегор Иоганн Мендель 22 июля 1822 г. в деревушке Хинчицы на территории современной Чехии в семье крестьянина. Отец привил ему любовь к работе в саду, и эту любовь Иоганн сохранил на всю жизнь.
Будущий ученый рос смышленым и любознательным мальчиком. Учитель начальной школы, заметив незаурядные способности своего ученика, нередко говорил его отцу о том, что Иоганн должен продолжить учебу.
Однако семья Менделя жила бедно, и поэтому нелегко было отказаться от помощи Иоганна. К тому же мальчик, помогая отцу вести хозяйство, рано научился ухаживать за фруктовыми деревьями, растениями, а кроме того, прекрасно разбирался в цветах. И все же отец хотел дать сыну образование. И одиннадцатилетний Иоганн, оставив дом, продолжил учебу сначала в школе в Липнике, а затем в гимназии в Опаве. Но несчастья, казалось, преследовали семью Менделей. Прошло четыре года, и родители Иоганна не смогли больше оплачивать расходы по образованию сына. Он вынужден был сам зарабатывать себе на жизнь, давая частные уроки. Однако учебу Иоганн Мендель не бросил. В его выпускном аттестате, полученном в 1840 г. по окончании гимназии, почти по всем предметам стояло «отлично». Мендель поступает учиться в Оломоуцкий университет, закончить который ему не удалось, так как у семьи не хватало средств не только на оплату обучения сына, но и на жизнь. И Мендель соглашается с предложением преподавателя математики постричься в монахи монастыря в городе Брно.
В 1843 г. Мендель постригся в монахи и в августинском монастыре Брно получил новое имя - Грегор. Став монахом, Мендель наконец-то был избавлен от нужды и постоянной заботы о куске хлеба. Кроме того, у молодого человека появилась возможность заниматься естественными науками. В 1851 г. по разрешению настоятеля монастыря Мендель переезжает в Вену и начинает изучать в университете естественные науки, большую часть времени посвящая физике и математике. Но получить диплом ему все-таки не удалось. Еще при поступлении в монастырь он получил небольшой участок земли, на котором занимался ботаникой, селекцией и проводил свои знаменитые опыты по гибридизации сортов гороха. Мендель вывел несколько сортов овощей и цветов, например фуксию, которая была широко известна среди садоводов того времени.
Опыты по скрещиванию сортов гороха он провел в период 1856-1863 гг. Они начались до появления книги Ч. Дарвина «Происхождение видов» и закончились через 4 года после ее появления. Мендель внимательно изучал этот труд.
Обдуманно, с полным пониманием поставленной задачи, он избрал объектом своих опытов горох. Это растение, являясь самоопылителем, во-первых, представлено целым рядом чистолинейных сортов; во-вторых, цветки защищены от проникновения чужой пыльцы, что позволило строго контролировать процессы размножения; в-третьих, гибриды, получившиеся от скрещивания сортов гороха, вполне плодовиты, а это позволило проследить за ходом наследования признаков в ряду поколений. Добиваясь максимальной ясности опытов, Мендель избрал для анализа семь пар четко различающихся признаков. Эти различия были таковы: гладкие круглые или морщинистые и неправильной формы семена, красная или белая окраска цветка, высокое или низкое растение, форма стручков выпуклая или перешнурованная но зернам и т. д.
С настойчивостью и добросовестностью, которым могут позавидовать многие исследователи, в течение восьми лет Мендель высевал горох, ухаживал за ним, переносил пыльцу с цветка на цветок и, самое главное, постоянно подсчитывал, сколько же получается красных и белых цветков, круглых и продолговатых, желтых и зеленых горошин.
Изучение гибридов выявило вполне определенную закономерность. Оказалось, что в гибридах из пары контрастирующих признаков проявляется только один, независимо от того, идет ли данный признак от матери или от отца. Мендель обозначает их как доминантные. Кроме того, он открыл и промежуточные проявления свойств. Так, например, скрещивание красноцветкового гороха с белоцветковым давало гибриды с розовыми цветками. Однако промежуточное проявление ничего не меняет в законах расщепления. Исследуя потомство гибридов, Мендель установил, что наряду с доминантными признаками, у части растений проявлялись признаки другого исходного родителя, которые в гибридах не исчезают, а переходят в скрытое состояние. Такие признаки он назвал рецессивными. Идея о рецессивности наследственных свойств и сам термин «рецессивность», так же как и термин «доминантность», навсегда вошли в генетику.
Рассмотрев каждый признак в отдельности, ученый сумел точно подсчитать, какая часть потомков получит, например, гладкие семена, а какая - морщинистые, и установил числовое соотношение по каждому признаку. Он дал классический пример роли математики в биологии. Числовое соотношение, полученное ученым, оказалось довольно неожиданным. На каждое растение с белыми цветками приходилось по три растения с красными. При этом красная или белая окраска цветков, например, никак не влияла на цвет плода, высоту стебля и т. д. Каждый признак наследуется растением независимо от другого.
Выводы, к которым пришел Мендель, намного опережали его век. Он не знал, что наследственность сосредоточена в ядрах клеток, а вернее - в хромосомах клеток. Тогда еще не существовало и термина «хромосома». Он не знал, что такое ген. Однако пустоты в знаниях о наследственности не помешали ученому дать им блестящее объяснение. 8 февраля 1865 г. на заседании общества естествоиспытателей в Брно ученый выступил с докладом о гибридизации растений. Доклад был встречен недоуменным молчанием. Слушатели не задали ни одного вопроса, казалось, они ничего не поняли в этой премудрой математике.
В соответствии с существовавшими тогда порядками, отчет Менделя был переслан в Вену, Рим, Петербург, Краков и другие города. Никто не обратил на него внимания. Смесь математики с ботаникой противоречила всем бытовавшим тогда понятиям. Конечно, Мендель понимал, что его открытие идет вразрез со взглядами других ученых на наследственность, господствовавшими в то время. Но имелась еще одна причина, отодвинувшая его открытие на второй план. Дело в том, что в эти годы эволюционная теория Ч. Дарвина совершала свое победоносное шествие по миру. И ученым было не до причуд горохового потомства и педантичной алгебры австрийского естествоиспытателя.
Вскоре Мендель оставил свои исследования гороха. Известный биолог Нэгели посоветовал ему заняться опытами с растением ястребинкой. Эти опыты давали странные и неожиданные результаты. Тщетно бился Мендель над крошечными желтоватыми и красноватыми цветками. Подтвердить результаты, полученные на горохе, ему не удалось. Коварство ястребинки заключалось в том, что развитие ее семян происходило без оплодотворения, а этого не знали ни Г. Мендель, ни Нэгели.
Даже в горячую пору увлечения опытами с горохом и ястребинкой он не забывал о своих монашеских и мирских делах. На этом поприще его настойчивость и упорство были вознаграждены. В 1868 г. Менделя выбирают на высокий пост настоятеля монастыря, который он занимал до конца жизни. И хотя выдающийся ученый прожил нелегкую жизнь, он с благодарностью признавал, что радостных и светлых минут в ней было намного больше. По его словам, научная работа, которой он занимался, принесла ему огромное удовлетворение. Он был убежден, что в скором будущем ее признают во всем мире. Так оно и случилось, правда, уже после его смерти.
Грегор Иоганн Мендель умер 6 января 1884 г. В некрологе среди многочисленных званий и заслуг ученого не было упоминания о том, что он является открывателем закона наследственности.
Мендель не ошибся в своем пророчестве, сделанном перед смертью. Через 16 лет, на пороге XX века, вся биологическая наука была взбудоражена сообщением о вторично открытых законах Менделя. В 1900 г. Г. де Фриз в Голландии, Э. Чермак в Австралии и Карл Корренс в Германии независимо друг от друга переоткрыли законы Менделя и признали его приоритет.
Переоткрытие этих законов вызвало стремительное развитие науки о наследственности и изменчивости организмов - генетики.
Основоположником науки о наследственности - генетики по праву считается австро-венгерский ученый Грегор Мендель. Работа исследователя, «переоткрытая» только в 1900 году, принесла посмертную славу Менделю и послужила началом новой науки, которую несколько позже назвали генетикой. До конца семидесятых годов XX века генетика в основном двигалась по пути, проложенному Менделем, и только когда учёные научились читать последовательность нуклеиновых оснований в молекулах ДНК, наследственность стали изучать не с помощью анализа результатов гибридизации, а опираясь на физико-химические методы.
Грегор Иоганн Мендель родился в Гейзендорфе, что в Силезии, 22 июля 1822 года в семье крестьянина. В начальной школе он обнаружил выдающиеся математические способности и по настоянию учителей продолжил образование в гимназии небольшого, находящегося поблизости городка Опава. Однако на дальнейшее обучение Менделя денег в семье недоставало. С большим трудом их удалось наскрести на завершение гимназического курса. Выручила младшая сестра Тереза: она пожертвовала скопленным для нее приданым. На эти средства Мендель смог проучиться еще некоторое время на курсах по подготовке в университет. После этого средства семьи иссякли окончательно.
Выход предложил профессор математики Франц. Он посоветовал Менделю вступить в августинский монастырь города Брно. Его возглавлял в то время аббат Кирилл Напп - человек широких взглядов, поощрявший занятия наукой. В 1843 году Мендель поступил в этот монастырь и получил имя Грегор (при рождении ему было дано имя Иоганн). Через
четыре года монастырь направил двадцатипятилетнего монаха Менделя учителем в среднюю школу. Затем с 1851 по 1853 год он изучал естественные науки, особенно физику, в Венском университете, после чего стал преподавателем физики и естествознания в реальном училище города Брно.
Его педагогическую деятельность, продолжавшуюся четырнадцать лет, высоко ценили и руководство училища, и ученики. По воспоминаниям последних, он считался одним из любимейших учителей. Последние пятнадцать лет жизни Мендель был настоятелем монастыря.
С юности Грегор интересовался естествознанием. Будучи скорее любителем, чем профессиональным учёным-биологом, Мендель постоянно экспериментировал с различными растениями и пчёлами. В 1856 году он начал классическую работу по гибридизации и анализу наследования признаков у гороха.
Мендель трудился в крохотном, менее двух с половиною соток гектара, монастырском садике. Он высевал горох на протяжении восьми лет, манипулируя двумя десятками разновидностей этого растения, различных по окраске цветков и по виду семян. Он проделал десять тысяч опытов. Своим усердием и терпением он приводил в немалое изумление помогавших ему в нужных случаях партнеров - Винкельмейера и Лиленталя, а также садовника Мареша, весьма склонного к выпивке. Если Мендель и
давал пояснения своим помощникам, то вряд ли они могли его понять.
Неторопливо текла жизнь в монастыре Святого Томаша. Нетороплив был и Грегор Мендель. Настойчив, наблюдателен и весьма терпелив. Изучая форму семян у растений, полученных в результате скрещиваний, он ради уяснения закономерностей передачи лишь одного признака («гладкие - морщинистые») подверг анализу 7324 горошины. Каждое семя он рассматривал в лупу, сравнивая их форму и делая записи.
С опытов Менделя начался другой отсчет времени, главной отличительной чертой которого стал опять же введенный Менделем гибридологический анализ наследственности отдельных признаков родителей в потомстве. Трудно сказать, что именно заставило естествоиспытателя обратиться к абстрактному мышлению, отвлечься от голых цифр и многочисленных экспериментов. Но именно оно позволило скромному преподавателю монастырской школы увидеть целостную картину исследования; увидеть ее лишь после того, как пришлось пренебречь десятыми и сотыми долями, обусловленными неизбежными статистическими вариациями. Только тогда буквенно «помеченные» исследователем альтернативные признаки открыли ему нечто сенсационное: определенные типы скрещивания в разном потомстве дают соотношение 3:1, 1:1, или 1:2:1.
Мендель обратился к работам своих предшественников за подтверждением мелькнувшей у него догадки. Те, кого исследователь почитал за авторитеты, пришли в разное время и каждый по-своему к общему заключению: гены могут обладать доминирующими (подавляющими) или рецессивными (подавляемыми) свойствами. А раз так, делает вывод Мендель, то комбинация неоднородных генов и дает то самое расщепление признаков, что наблюдается в его собственных опытах. И в тех самых соотношениях, что были вычислены с помощью его статистического анализа. «Проверяя алгеброй гармонию» происходящих изменений в полученных поколениях гороха, ученый даже ввел буквенные обозначения, отметив заглавной буквой доминантное, а строчной - рецессивное состояние одного и того же гена.
Мендель доказал, что каждый признак организма определяется наследственными факторами, задатками (впоследствии их назвали генами), передающимися от родителей потомкам с половыми клетками. В результате скрещивания могут появиться новые сочетания наследственных признаков. И частоту появления каждого такого сочетания можно предсказать.
Обобщенно результаты работы ученого выглядят так:
Все гибридные растения первого поколения одинаковы и проявляют признак одного из родителей;
Среди гибридов второго поколения появляются растения как с доминантными, так и с рецессивными признаками в соотношении 3:1;
Два признака в потомстве ведут себя независимо и во втором поколении встречаются во всех возможных сочетаниях;
Необходимо различать признаки и их наследственные задатки (растения, проявляющие доминантные признаки, могут в скрытом виде нести
задатки рецессивных);
Объединение мужских и женских гамет случайно в отношении того, задатки каких признаков несут эти гаметы.
В феврале и марте 1865 года в двух докладах на заседаниях провинциального научного кружка, носившего название Общества естествоиспытателей города Брю, один из рядовых его членов, Грегор Мендель, сообщил о результатах своих многолетних исследований, завершенных в 1863 году.
Несмотря на то что его доклады были довольно холодно встречены членами кружка, он решился опубликовать свою работу. Она увидела свет в 1866 году в трудах общества под названием «Опыты над растительными гибридами».
Современники не поняли Менделя и не оценили его труд. Для многих ученых опровержение вывода Менделя означало бы ни много ни мало, как утверждение собственной концепции, гласившей, что приобретенный признак можно «втиснуть» в хромосому и обратить в наследуемый. Как только не сокрушали «крамольный» вывод скромного настоятеля монастыря из Брно маститые ученые, каких только эпитетов не придумывали, дабы унизить, высмеять. Но время решило по-своему.
Да, Грегор Мендель не был признан современниками. Слишком уж простой, бесхитростной представилась им схема, в которую без нажима и скрипа укладывались сложные явления, составляющие в представлении человечества основание незыблемой пирамиды эволюции. К тому же в концепции Менделя были и уязвимые места. Так, по крайней мере, представлялось это его оппонентам. И самому исследователю тоже, поскольку он не мог развеять их сомнений. Одной из «виновниц» его неудач была
ястребинка.
Ботаник Карл фон Негели, профессор Мюнхенского университета, прочитав работу Менделя, предложил автору проверить обнаруженные им законы на ястребинке. Это маленькое растение было излюбленным объектом Негели. И Мендель согласился. Он потратил много сил на новые опыты. Ястребинка - чрезвычайно неудобное для искусственного скрещивания растение. Очень мелкое. Приходилось напрягать зрение, а оно стало все больше и больше ухудшаться. Потомство, полученное от скрещивания ястребинки, не подчинялось закону, как он считал, правильному для всех. Лишь спустя годы после того, как биологи установили факт иного, не полового размножения ястребинки, возражения профессора Негели, главного оппонента Менделя, были сняты с повестки дня. Но ни Менделя, ни самого Негели уже, увы, не было в живых.
Очень образно о судьбе работы Менделя сказал крупнейший советский генетик академик Б.Л. Астауров, первый президент Всесоюзного общества генетиков и селекционеров имени Н.И. Вавилова: «Судьба классической работы Менделя превратна и не чужда драматизма. Хотя им были обнаружены, ясно показаны и в значительной мере поняты весьма общие закономерности наследственности, биология того времени еще не доросла до осознания их фундаментальности. Сам Мендель с удивительной проницательностью предвидел общезначимость обнаруженных на горохе закономерностей и получил некоторые доказательства их применимости к некоторым другим растениям (трем видам фасоли, двум видам левкоя, кукурузе и ночной красавице). Однако его настойчивые и утомительные попытки приложить найденные закономерности к скрещиванию многочисленных разновидностей и видов ястребинки не оправдали надежд и потерпели полное фиаско. Насколько счастлив был выбор первого объекта (гороха), настолько же неудачен второй. Только много позднее, уже в нашем веке, стало понятно, что своеобразные картины наследования признаков у ястребинки являются исключением, лишь подтверждающим правило. Во времена Менделя никто не мог подозревать, что предпринятые им скрещивания разновидностей ястребинки фактически не происходили, так как это растение размножается без опыления и оплодотворения, девственным путем, посредством так называемой апогамии. Неудача кропотливых и напряженных опытов, вызвавших почти полную потерю зрения, свалившиеся на Менделя обременительные обязанности прелата и преклонные годы вынудили его прекратить любимые исследования.
Прошло еще несколько лет, и Грегор Мендель ушел из жизни, не предчувствуя, какие страсти будут бушевать вокруг его имени и какой славой оно, в конце концов, будет покрыто. Да, слава и почет придут к Менделю уже после смерти. Он же покинет жизнь, так и не разгадав тайны ястребинки, не «уложившейся» в выведенные им законы единообразия гибридов первого поколения и расщепления признаков в потомстве».
Менделю было бы значительно легче, знай он о работах другого ученого Адамса, опубликовавшего к тому времени пионерскую работу о наследовании признаков у человека. Но Мендель не был знаком с этой работой. А ведь Адаме на основе эмпирических наблюдений за семьями с наследственными заболеваниями фактически сформулировал понятие наследственных задатков, подметив доминантное и рецессивное наследование признаков у человека. Но ботаники не слышали о работе врача, а тому, вероятно, выпало на долю столько практической лечебной работы, что на абстрактные размышления просто не хватало времени. В общем, так или иначе, но генетики узнали о наблюдениях Адамса, только приступив всерьез к изучению истории генетики человека.
Не повезло и Менделю. Слишком рано великий исследователь сообщил о своих открытиях научному миру. Последний был к этому еще не готов. Лишь в 1900 году, переоткрыв законы Менделя, мир поразился красоте логики эксперимента исследователя и изящной точности его расчетов. И хотя ген продолжал оставаться гипотетической единицей наследственности, сомнения в его материальности окончательно развеялись.
Мендель был современником Чарлза Дарвина. Но статья брюннского монаха не попалась на глаза автору «Происхождения видов». Остается лишь гадать, как бы оценил Дарвин открытие Менделя, если бы ознакомился с ним. Между тем великий английский натуралист проявлял немалый интерес к гибридизации растений. Скрещивая разные формы львиного зева, он по поводу расщепления гибридов во втором поколении писал: «Почему это так. Бог знает...»
Умер Мендель 6 января 1884 года, настоятелем того монастыря, где вел свои опыты с горохом. Не замеченный современниками, Мендель, тем не менее, нисколько не поколебался в своей правоте. Он говорил: «Мое время еще придет». Эти слова начертаны на его памятнике, установленном перед монастырским садиком, где он ставил свои опыты.
Знаменитый физик Эрвин Шрёдингер считал, что применение законов Менделя равнозначно внедрению квантового начала в биологии.
Революционизирующая роль менделизма в биологии становилась все более очевидной. К началу тридцатых годов нашего столетия генетика и лежащие в ее основе законы Менделя стали признанным фундаментом современного дарвинизма. Менделизм сделался теоретической основой для выведения новых высокоурожайных сортов культурных растений, более продуктивных пород домашнего скота, полезных видов микроорганизмов. Менделизм дал толчок развитию медицинской генетики...
В августинском монастыре на окраине Брно сейчас поставлена мемориальная доска, а рядом с палисадником воздвигнут прекрасный мраморный памятник Менделю. Комнаты бывшего монастыря, выходящие окнами в палисадник, где Мендель вел свои опыты, превращены теперь в музей его имени. Здесь собраны рукописи (к сожалению, часть их погибла во время войны), документы, рисунки и портреты, относящиеся к жизни ученого, принадлежавшие ему книги с его пометками на полях, микроскоп и другие инструменты, которыми он пользовался, а также изданные в разных странах книги, посвященные ему и его открытию.
В вашем браузере отключен Javascript.Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!
Мендель был монахом и с огромным удовольствием проводил занятия по математике и физике в школе, находившейся неподалеку. Но ему не удалось пройти государственную аттестацию на должность учителя. видел его тягу к знаниям и очень высокие способности интеллекта. Он послал его в Венский университет для получений высшего образования. Там Грегор Мендель проучился два года. Он посещал занятия по естественным наукам, математике. Это помогло ему в дальнейшем сформулировать законы наследования.
Сложные учебные годы
Грегор Мендель был вторым ребенком в семье крестьян, имеющих немецкие и славянские корни. В 1840 году мальчик окончил шесть классов обучения в гимназии, а уже на следующий год поступил в философский класс. Но в те годы финансовое состояние семьи ухудшилось, и 16-летний Мендель должен был самостоятельно заботиться о собственном пропитании. Это было очень трудно. Поэтому по окончании обучения в философских классах он стал послушником в монастыре.
Кстати, имя, данное ему при рождении, - Иоганн. Уже в монастыре его стали именовать Грегором. Поступил он сюда не зря, так как получил покровительство, а также финансовую поддержку, дающую возможность продолжать обучение. В 1847-м его посвятили в сан священника. В этот период он обучался в теологической школе. Здесь имелась богатая библиотека, что оказывало положительное влияние на обучение.
Монах и преподаватель
Грегор, который еще не знал, что он - будущий основоположник генетики, вел занятия в школе и после провала аттестации попал в университет. После его окончания Мендель вернулся в город Брюнн и продолжил преподавать природоведение и физику. Он вновь попытался пройти аттестацию на должность педагога, но вторая попытка тоже оказалась провальной.
Опыты с горохом
Почему Менделя считают основоположником генетики? С 1856 года он в монастырском саду начал проводить обширные и тщательно продуманные опыты, связанные со скрещиванием растений. На примере гороха он выявлял закономерности наследования различных признаков в потомстве гибридных растений. Спустя семь лет эксперименты были закончены. А еще через пару лет, в 1865 году, на заседаниях общества естествоиспытателей Брюнна он выступил с докладом о проделанной работе. Через год вышла его статья об опытах над растительными гибридами. Именно благодаря ей были заложены как самостоятельной научной дисциплины. Благодаря этому, Мендель - основоположник генетики.
Если раньше ученые не могли все собрать воедино и сформировать принципы, то Грегору это удалось. Им были созданы научные правила исследования и описания гибридов, а также их потомков. Была разработана и применена символьная система для обозначения признаков. Менделем были сформулированы два принципа, благодаря которым можно делать предсказания о наследовании.
Позднее признание
Несмотря на публикацию его статьи, работа имела только один положительный отзыв. Благосклонно отнесся к трудам Менделя немецкий ученый Негели, который тоже изучал гибридизацию. Но и у него были сомнения насчет того, что законы, которые выявлены лишь на горохе, могут иметь всеобщий характер. Он посоветовал, чтобы Мендель, основоположник генетики, повторил опыты и на других видах растений. Грегор с этим почтительно согласился.
Он попытался повторить опыты на ястребинке, но результаты были неудачными. И только спустя много лет стало понятно, почему так произошло. Дело было в том, что у этого растения семена образуются без полового размножения. Также были и другие исключения из тех принципов, которые вывел основоположник генетики. После публикации статей известных ботаников, которые подтвердили исследования Менделя, начиная с 1900 года, произошло признание его работ. По этой причине именно 1900 год считается годом рождения этой науки.
Все, что открыл Мендель, убеждало его в том, что законы, описанные им при помощи гороха, имеют всеобщий характер. Нужно было только убедить в этом других ученых. Но задача являлась такой же трудной, как и само научное открытие. А все потому, что знание фактов и их понимание - это совершенно разные вещи. Судьба открытия генетика, то есть 35-летняя задержка между самим открытием и его общественным признанием, - это совсем не парадокс. В науке это вполне нормально. Спустя век после Менделя, когда генетика уже расцветала, такая же участь постигла и открытия Мак-Клинток, которые не признавались 25 лет.
Наследие
В 1868 году ученый, основоположник генетики Мендель, стал настоятелем в монастыре. Он почти полностью перестал заниматься наукой. В его архивах были найдены заметки по лингвистике, разведению пчел, а также метеорологии. На месте этого монастыря в настоящее время находится музей имени Грегора Менделя. Также в его честь назван специальный научный журнал.
Невероятно, но факт: человек способен управлять своими генами. Уже сейчас мы добились столь многого в области генетики:
– нам известно, чем определяются все признаки организма;
– клонирование стало реальностью;
– изменение генов стало обыденностью в определенных науках.
Как это стало возможным и что ждет нас в будущем? Эта книга кратко и понятно расскажет об истории генетики, об ученых и их открытиях.
Будьте в курсе научных открытий – всего за час!
Книга:
2.1. Начало генетики. Грегор Мендель: открытия великие, но незамеченные
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
2.1. Начало генетики . Грегор Мендель: открытия великие, но незамеченные
Итак, к концу XIX в. ученые были как никогда близки к тому чтобы открыть все тайны наследственности: были выделены и описаны практически все элементы клетки, предположена связь хромосом с передачей признаков от родителей потомству Но закономерности в проявлении тех или иных признаков по-прежнему не просматривались. По крайней мере, официально. Интересный исторический казус: когда Август Вейсман, Вальтер Флемминг и Генрих Вальдейер проводили свои исследования и пытались найти ответы на вопросы, связанные с наследственностью, августинский монах Грегор Мендель в городе Брюнне (в то время Австрийская империя; в настоящее время – город Брно, Чехия) давно уже вывел главные правила наследования разнообразных признаков, применив для установления закономерностей математические методы. Но его открытия, ставшие мостиком от гипотез XIX в. к современной генетике , при жизни исследователя рассмотрены и оценены не были… Впрочем, обо всем по порядку.
Грегор Мендель родился в 1822 г. в Моравии, происходил из бедной крестьянской семьи и при крещении получил имя Иоганн. С раннего детства мальчик проявлял способности к обучению и интерес к наукам, но из-за тяжелого материального положения семейства не смог в юности завершить образование и в 1843 г. постригся в монахи Августинского монастыря святого Фомы, взяв монашеское имя Грегор. Здесь он получил возможность изучать биологию, которую страстно любил. Казалось бы, странное занятие для монаха. Ничего удивительного: августинцы уделяли особое внимание образованию и просвещению – в первую очередь, конечно, религиозному, но монастырь в Брюнне шел в ногу со временем. Там была великолепная библиотека, лаборатории, обширные коллекции научных приборов и главное – прекрасные сады и оранжереи, в которых Мендель проводил большую часть времени. Заинтересовавшись вопросами наследственности, он обратился к работам своих предшественников. Отдавая должное их трудам, Грегор Мендель справедливо замечал, что каких-либо закономерностей в скрещивании и проявлении у гибридов тех или иных признаков они так и не нашли.
Есть ли вообще какой-либо общий закон, устанавливающий, какими именно будут цветы у гибридных роз или душистого горошка? Можно ли спрогнозировать, какой масти будут котята от кота и кошки, различающихся по цвету и структуре шерсти? Наконец, можно ли математически просчитать, в каком поколении и с какой частотой проявится тот или иной признак?
Для опытов Грегор Мендель по примеру Томаса Эндрю Найта избрал самый обычный садовый, или посевной горох (Pisum sativum). Это самоопыляемое растение: в обычных условиях пыльца с тычинок цветка переносится на пестик того же цветка (в отличие от перекрестного опыления, при котором пыльца должна переноситься с одного растения на другое).
В генетике к самоопыляемым относят растения, у которых опыление происходит между разными цветками одного и того же экземпляра.
Исследователь счел, что такая особенность обеспечит чистоту опыта, ведь при самоопылении семена и плоды получают определенные признаки только от одного растения. Следовательно, опыляя горох искусственно, перенося пыльцу с одного экземпляра на другой, можно сократить число непредвиденных случайностей и целенаправленно использовать только те растения, которые интересуют нас как подопытные. Кроме того, горох обладает набором разнообразных и хорошо узнаваемых признаков: цвет семян, форма стручка, высота стебля. Взаимно опыляя горох с резко отличающимися признаками, Мендель намеревался, получив гибридные образцы, вывести закономерности наследования. Он начал с того, что распределил выбранные им растения по следующим признакам:
По длине (высоте) стебля: высокие либо низкорослые;
По расположению цветков: вдоль стебля или в основном на его верхушке;
По цвету стручков (желтые или зеленые);
По форме семян (гладкая либо морщинистая);
По цвету семян (желтый или зеленый) и так далее.
Затем были восемь лет опытов, несколько десятков тысяч исходных растений и гибридов, сложные вычисления и статистические таблицы. Грегор Мендель скрещивал растения с резко различающимися признаками: например, выбирал родителей, у одного из которых семена были гладкие, а у другого – морщинистые.
В первую очередь он обратил внимание на то, что в первом поколении гибриды проявляли в той или иной своей части признаки только одного родителя. При скрещивании растения с желтыми семенами и растения с зелеными семенами у гибрида не было желто-зеленых либо пестрых семян – их цвет полностью наследовался от одного родителя. Таким образом, Мендель обогатил лексикон будущих генетиков важными терминами: признаки, которые проявлялись в первом гибридном поколении, он назвал доминантными; а те, которые отошли на второй план и не отразились в первом поколении гибридов, – рецессивными.
Интересных результатов он добился при скрещивании высоких и низкорослых растений гороха. Потомство в первом поколении было сплошь высоким. Но когда эти растения самоопылялись и давали семена, следующее поколение уже делилось таким образом: одно низкое растение на три высоких. Внешний вид последующих поколений и соотношение высоких и низких экземпляров тоже можно было математически спрогнозировать. Такое же соотношение наблюдалось и в сочетаниях прочих признаков.
Большинство современных генетиков убеждены, что Грегор Мендель предвосхитил понятие гена. Лишь спустя много лет ген получит определение – участок ДНК, отвечающий за наследственность. Но не будем забегать наперед: разговор о ДНК нам еще предстоит. А Мендель не использовал понятие «ген», этот термин появится много позже. Он писал о «факторах», или «задатках», утверждая, что тот или иной признак (цвет, размер, форма) растения определяется двумя факторами, один из которых содержится в мужской, а другой – в женской половой клетке. Растения, появившиеся в результате слияния клеток, несущих в себе одинаковые «задатки», исследователь именовал константными (впоследствии их назовут гомозиготными).
Для упрощения работы Грегор Мендель обозначал доминантные признаки в паре растений прописными буквами (А, В, С), а рецессивные – строчными (а, b, с). Следовательно, при описании гибридов можно было составить простые формулы, наглядно демонстрирующие сочетания признаков и их «проявляемость». Менделю сослужило добрую службу то, что некоторое время он увлекался математикой и преподавал ее в школе. Склонность к систематизации и уверенное обращение с цифровыми и буквенными обозначениями помогли ему сделать то, что до него исследователям было недоступно: выявить и описать закономерности наследственности. Сейчас эти закономерности известны как законы Менделя. Давайте ознакомимся с ними подробнее.
генетики . Грегор Мендель: открытия великие, но незамеченные" class="img-responsive img-thumbnail">
Первое и второе гибридные поколения в опытах Менделя с низким и высокорослым горохом
1. Закон единообразия гибридов первого поколения (он же закон доминирования признаков) гласит, что при скрещении двух константных (или, как сказали бы сейчас, гомозиготных) растений все первое поколение гибридов будет полностью подобно одному из родителей – на первый план выйдут доминантные признаки. Правда, известны случаи неполного доминирования: когда доминантный признак не может полностью подавить более слабый, рецессивный. Помните, ранее мы описывали предположение ряда ученых XVIII–XIX вв., которые утверждали, что по логике вещей гибрид всегда должен представлять собой нечто среднее между родительскими экземплярами? В ряде случаев это возможно, например, у некоторых видов цветов при скрещивании растений с красными и белыми цветами в первом поколении гибридов цветы будут розовыми. То есть доминантный красный цвет лепестков не смог полностью подавить рецессивный белый. Могут быть и другие частные особенности в законе единообразия, но наша задача – дать читателю самые общие сведения о генетике и ее истории.
2. Закон расщепления признаков: если скрещивать между собой гибриды первого поколения, то во втором поколении признаки обеих родительских форм проявятся в определенном соотношении.
3. Закон независимого наследования признаков: если скрещиваются две особи, которые отличаются друг от друга двумя парами признаков, факторы и связанные с ними признаки будут наследоваться и комбинироваться независимо друг от друга. Так, Мендель скрестил горох с гладкими желтыми зернами и горох с морщинистыми зелеными зернами. При этом желтый цвет и гладкость зерен были доминантными признаками. Первое поколение гибридов было полностью представлено растениями с доминантными признаками – у гороха были желтые гладкие зерна. После самоопыления гибридов были получены новые растения: у девяти были желтые гладкие зерна, у трех – желтые морщинистые, у трех – зеленые гладкие и одно растение обладало зелеными морщинистыми зернами.
Конечно, впоследствии законы Менделя уточнялись в соответствии с новыми научными данными. Например, стало известно, что если за тот или иной признаку растения или организма отвечает не один ген, а несколько, то формы наследования будут более сложными и составными. Но все же Грегор Мендель был первопроходцем в области закономерностей наследования, и в его честь учение о наследственности позже было названо менделизмом.
Почему же его исследования при жизни не получили признания? Известно, что в 1865 г. Грегор Мендель выступил с докладом в Обществе естествоиспытателей и опубликовал статью «Опыты по гибридизации растений», не снискавшую особого успеха в научной среде. Скорее всего, открытия брюннского монаха не получили развития в первую очередь потому, что он сам вскоре разочаровался в их результатах. Мендель приступил к скрещиванию некоторых видов растений, изначально имевших особенности в способах размножения. Таким образом, закономерности, которые он вывел во время работы с горохом, не получили подтверждения – неприятный итог почти десятка лет напряженной работы! Вскоре Грегор Мендель стал аббатом, и новые обязанности заставили его полностью забросить биологические исследования. О его работах вспомнили только в начале XX в., когда несколько ученых «открыли» законы Менделя и подтвердили его разработки. Сам биолог-августинец скончался в 1884 г., задолго до триумфального возвращения его идей в научную среду…
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|