Anmerkungen zu Gregor Mendels Experiment

Lesen Sie diesen Artikel, um mehr über Gregor Johann Mendel, seinen Wok, die Gründe für den Erfolg, sein Experiment und seine Ergebnisse zu erfahren!

Gregor Johann Mendel (1822-1884) ist als Vater der Genetik bekannt, weil er als erster den Mechanismus der Übertragung von Charakteren von einer Generation auf die andere demonstrierte. Er gab auch Verallgemeinerungen an, von denen einige später zu den Grundsätzen oder Erbgesetzen erhoben wurden.

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Sie bilden die Grundlagen der Genetik. Mendel wurde am 22. Juli 1822 in Silisian, einem Dorf in Heinzendorf (Österreich; heute Teil der Tschechischen Republik), als Sohn einer Bauernfamilie geboren. Er war ein brillanter Student und studierte mehrere Jahre Philosophie. Nach seiner Schulzeit trat Mendel 1843 im Alter von 21 Jahren in einem Augustinerkloster St. Thomas in Brunn (damals in Österreich; jetzt Brünn in der Tschechoslowakei) bei.

Im Alter von 25 Jahren (1847) wurde er im Kloster Priester. 1851 wurde Mendel zum Studium der Botanik und Physik an die Universität Wien geschickt. Er kehrte als Lehrer für Physik und Naturwissenschaften nach Brunn zurück. Mendel diente 14 Jahre als Lehrer. Später wurde er Abt des Klosters gemacht. Gregor wurde zu seinem Namen hinzugefügt, als er sich dem Kloster in Brunn anschloss. Im Jahr 1856 beobachtete Mendel das Vorkommen zweier Arten von Samen in Erbsenpflanzen, die in seinem Kloster wachsen.

Dabei interessierte er sich für sie. Mendel führte zwischen 1856 und 1863 Hybridisierungsversuche an Gartenerbsen durch. Er bestätigte die Reinheit seiner experimentellen Materialien durch Inzucht. Zunächst nahm er 34 Sortenpaare von Erbsenpflanzen, dann 22, aber letztendlich nur mit 7 Sortenpaaren.

Letztere unterschied sich in Merkmalen wie Blütenfarbe, Blütenposition, Höhe, Schalenform, Schotenfarbe, Samenform, Samenfarbe usw. Alle ausgewählten Sorten waren reine Linien oder echte Zucht, das heißt, sie waren rein und gezüchtet oder gab Nachkommen, die den Eltern ähnelten. Mendel führte verschiedene Arten der Kreuzung durch und ließ die Nachkommen sich selbst züchten.

Seine Experimente hatten eine große Probengröße, etwa 10000 Erbsenpflanzen. Dies verleiht seinen Daten mehr Glaubwürdigkeit. Er war der erste, der statistische Analysen und mathematische Logik zur Lösung biologischer Probleme einsetzte. Er formulierte Verallgemeinerungen, die 1865 bei zwei Treffen der Natural History Society von Brunn vorgelesen wurden. Seine Arbeit über Experimente zur Pflanzenhybridisierung wurde 1866 in der „Proceedings of Brunn Natural Science Society“ veröffentlicht. Mendel starb 1884 ohne Anerkennung für seine Arbeit.

Mendels Werk blieb 34 Jahre lang unbemerkt und wurde nicht geschätzt, weil

(i) begrenzte Auflage der "Proceedings of Brunn Natural Science Society", in der sie veröffentlicht wurde,

(ii) Er konnte sich nicht davon überzeugen, dass seine Schlussfolgerungen universell sind, da Mendel die Ergebnisse auf Hawkweed (Hieracium), die auf Vorschlag von Naegeli unternommen wurden, nicht reproduzierte. Es war wegen der Nichtverfügbarkeit von reinen Leitungen,

(iii) mangelnde Aggressivität in seiner Persönlichkeit,

(iv) Die wissenschaftliche Welt wurde zu dieser Zeit von Darwins Evolutionstheorie (Origin of Species, 1859) erschüttert.

(v) Mendels Konzept von stabilen, sich nicht vermischenden, diskreten Einheiten oder Faktoren für verschiedene Merkmale wurde von den Zeitgenossen nicht akzeptiert,

(vi) Mendels Schlussfolgerungen über die Vererbung waren seiner Zeit voraus. Er verwendete statistische Methoden und mathematische Logik, die andere Biologen damals nicht kannten.

(vii) Es gab keinen physischen Beweis für das Vorhandensein von Faktoren oder des Materials, aus dem sie gemacht wurden.

Wiederentdeckung von Mendels Werk:

Mendel starb 1884, lange bevor sein Werk anerkannt wurde. Es war im Jahr 1900, als drei Arbeiter unabhängig voneinander die von Mendel erarbeiteten Prinzipien der Vererbung wiederentdeckten. Es waren Hugo de Vries aus Holland, Carl Correns aus Deutschland und Erich von Tschermak-Seysenegg aus Österreich.

Correns hat den Status von zwei von Mendels Verallgemeinerungen auf das Niveau der Vererbungsgesetze erhoben - das Gesetz der Segregation und das Gesetz des unabhängigen Sortiments. Die anderen sind variable Prinzipien. Hugo de Vries fand auch die Zeitung von Mendel heraus und ließ sie 1901 in 'Flora' veröffentlichen. Bateson, Punnet und andere spätere Arbeiter fanden Mendels Arbeit als universell einsetzbar, einschließlich Tieren.

Gründe für Mendels Erfolg:

1. Mendel wählte für seine Versuche nur reine Zuchtsorten von Peaum (Pisum sativum) aus. Er brauchte zwei Jahre (1857-1859), um zu überprüfen, ob seine experimentellen Materialien reine Züchtung sind.

2. Mendel nahm für seine Studien nur die Merkmale in Anspruch, die keine Verbindung, Interaktion oder unvollständige Dominanz zeigten.

3. Die von Mendel ausgewählten Charaktere hatten charakteristische kontrastierende Züge wie Groß und Klein oder Grün und Gelb.

4. Mendel nahm ein oder zwei Charaktere gleichzeitig für seine Zuchtversuche, während seine Vorgänger oft alle Merkmale gleichzeitig untersuchten.

5. Mendel studierte das Erbe einer Figur für drei oder mehr Generationen.

6. Er führte wechselseitige Kreuze und brachte große Nachkommen auf.

7. Mendels Versuchspflanze Erbse (Pisutn sativum) ist ideal für die kontrollierte Zucht. Es wird manuell gekreuzt, während es normalerweise selbst gezüchtet wird.

8. Er achtete darauf, eine Kontamination durch fremde Pollenkörner zu vermeiden, die von Insekten mitgebracht wurden.

9. Mendel führte eine vollständige Aufzeichnung aller Kreuzungen, der nachfolgenden Selbstzucht und der Anzahl der erzeugten Samen.

10. Mendel experimentierte an einer Reihe von Pflanzen für dasselbe Merkmal und erhielt Hunderte Nachkommen. Eine große Stichprobengröße gab seinen Ergebnissen Glaubwürdigkeit.

11. Er formulierte theoretische Erklärungen zur Interpretation seiner Ergebnisse. Seine Erklärungen wurden von ihm weiter auf ihre Gültigkeit geprüft.

12. Mendel verwendete statistische Methoden und ein Wahrscheinlichkeitsgesetz zur Analyse seiner Ergebnisse.

13. Mendel hatte das Glück, diese Merkmale auszuwählen, deren Gene nicht miteinander interagieren. Sie waren entweder auf verschiedenen Chromosomen vorhanden oder zeigten eine vollständige Rekombination. Er kombinierte die Hülsenform und Pflanzenhöhe in keinem seiner Dihybridkreuze, deren Gene auf Chromosom 4 nahe beieinander liegen und keine häufige Rekombination zeigen.

14. Er versuchte nicht, alle in seinen Ergebnissen gefundenen Variationen zu erklären, sondern ließ sie als solche, z. B. die Verbindung von Blüten- und Samenfarbe.

Mendels Experimente:

Mendels experimentelles Material:

Mendel wählte für seine Experimente Gartenerbse (= Essbare Erbse, Pisum sativum; 2n = 14).

Vorteile der Auswahl der Erbsenpflanze:

(i) Es waren reine Erbsenarten erhältlich. (ii) Erbsenpflanzen wiesen eine Reihe leicht erkennbarer kontrastierender Merkmale auf. (iii) Die Blütenstruktur der Erbse ist so, dass eine kontrollierte Zucht möglich ist. Die Pflanze ist zwar selbstbestäubt, kann aber manuell gekreuzt werden. (Iv) Die Erbsenblume bleibt normalerweise geschlossen und wird selbstbestäubt. (v) Es handelt sich um eine einjährige Pflanze mit kurzer Lebensdauer und liefert Ergebnisse innerhalb von 3 Monaten. (vi) Pro Pflanze wird eine große Anzahl von Samen produziert. (vii) Die Pflanze wächst leicht und erfordert keine Nachsorge, außer am Zum Zeitpunkt der Bestäubung sind (viii) F ₁ -Hybride fruchtbar.

Mendels Experimente wurden in drei Stufen durchgeführt: (i) Selektion reiner oder echter Zuchteltern, (ii) Hybridisierung und Gewinnung von F _1- Pflanzengeneration, (iii) Selbstbestäubung von Hybridpflanzen und Aufzucht nachfolgender Generationen wie F ₂, F ₃, F ₄ usw.

(a) Auswahl der Eltern:

Mendel wählte 7 Paare reiner oder echter Erbsensorten als Ausgangsmaterial für seine Experimente. Bei Selbstbestäubung oder Selbstzucht führt eine reine Sorte zu Nachkommen mit ähnlichen Merkmalen, z. B. große Sorte mit hohem Nachwuchs, eine rotblütige Sorte mit rotblütigem Nachwuchs usw.

Alle Merkmale ausgewählter Sorten wiesen leicht unterscheidbare alternative Merkmale auf, z. B. Größe und Zwergwuchs, Voilet oder rote Blüten und weiße Blüten (Tabelle 5.1). Mendel überzeugte sich davon, dass die Sorte durch Selbstbestäubung wirklich züchtend ist. Alle Nachkommen, die nicht der Form des Merkmals entsprechen, wurden eliminiert. Dann wurden echte Zuchtpflanzen für den nächsten Schritt verwendet. Sie bildeten die Elterngeneration (P).

Tabelle 5.1 Von Mendel abgeholte Charaktere der Gartenerbse

(b) Hybridisierung für die Erzeugung von F ₁ :

Mendel führte wechselseitige Kreuze zwischen Pflanzen mit unterschiedlichen Charaktereigenschaften aus: Groß und Zwerg, Rotblüte und Weißblüte. Bei reziproken (R) -Kreuzen wurden Pollen einer Form über das Stigma der anderen Form gestäubt und umgekehrt, z. B. Pollen von Blüten großer Pflanzen bis zu entsteinten Blüten von Zwergpflanzen und Pollen von Blüten von Zwergpflanzen bis zu entsteinten Blüten .

Die von Hand bestäubten Blüten wurden mit Papiertüten bedeckt (Einsackung), um eine Kontamination durch Fremdpollen zu vermeiden. Das Kreuz, bei dem nur zwei alternative Formen eines einzelnen Zeichens berücksichtigt werden, wird als Monohybridkreuz bezeichnet. Mendel führte auch Kreuzungen mit zwei Charakteren auf. Sie werden Dihybridkreuze genannt. Es wurden auch Trihybrid- und Polyhybridkreuze durchgeführt.

Die Samen der Kreuze wurden im nächsten Jahr gesammelt und ausgesät. Die Hybridnachkommenschaft einschließlich der Samen bildet die nächste Generation, die als erste Filial- oder F1-Generation bezeichnet wird.

(c) Selbstzucht für die Generationen F ₂ und F ₃ :

Die Pflanzen der F _1- Generation durften sich selbst bestäuben (Sibircrossing oder Selfing). Um eine Kontamination durch fremde Pollen zu vermeiden, wurden die Blüten von Anfang an mit Papiertüten bedeckt. Mendel sammelte die Samen und züchtete eine neue Pflanzengeneration. Die Samen und Pflanzen, die aus ihnen gezogen wurden, bilden die zweite Generation von Fialien oder F ₂ . Weitere Eigenbestäubung erzeugte F ₃ oder dritte Filialgeneration. Mendel zeichnete jede Generation auf und beobachtete Folgendes:

Ergebnisse der Versuche:

1. F1-Pflanzen reziproker Kreuze waren ähnlich.

2. F1-Pflanzen befanden sich nicht zwischen den beiden alternativen Merkmalen eines Charakters. Sie ähnelten eher einem Elternteil, da sie eine einzige alternative Eigenschaft des Charakters hatten. In einer Kreuzung zwischen hohen und zwergartigen Pflanzen waren die Hybriden alle groß (Abb. 5.2). In ähnlicher Weise waren die F-Samen bei einer Kreuzung zwischen gelben und grünen Elternsamen gelb gefärbt (Tabelle 5.2).

3. In der F2-Generation werden beide elterlichen Merkmale des Charakters ausgedrückt.

4. Ein Merkmal des Charakters, das nicht in der Generation F ₁ vorkam, muss darin versteckt oder nicht vorhanden sein.

5. Der Organismus sollte zwei Faktoren oder Determinanten jedes Charakters besitzen (Prinzip der gepaarten Faktoren). Die beiden Faktoren sind bei den Organismen ähnlich, die wahr sind. Sie sind in Organismen verschieden, die von einem Kreuz erhalten werden.

6. Von den zwei Faktoren oder Allelen, die die alternativen Eigenschaften eines Charakters darstellen, ist einer der dominanten Faktoren und drückt sich in der Hybrid- oder F1-Generation aus. Der andere Faktor oder Allel ist rezessiv und zeigt nicht seine Wirkung (Dominanzprinzip).

Tabelle 5.2. Mendels Monohybridkreuze in Pisum sativum:

7. Es gibt keine Vermischung der beiden Faktoren im Hybrid.

8. Zum Zeitpunkt der Gametenbildung trennen sich die beiden Faktoren oder gehen in verschiedene Gameten über. Ein Gamete hat einen Faktor von einem Paar. So prognostizierte Mendel das Auftreten einer Meiose lange vor ihrer Entdeckung. Während der Befruchtung verschmelzen die Gameten zufällig, so dass Faktoren in der neuen Generation zusammenkommen und sich frei ausdrücken.

9. Die zwei Charakterzüge des Charakters erscheinen in der F ₂ -Eigenschaft im Verhältnis von drei dominant zu einem rezessiven, 3: 1. Es wird auch Monohybridverhältnis genannt (Tabelle 5.2). Zum Beispiel erhielt Mendel im Zeichen der Höhe (Kreuz hoch x Zwerg) 787 große und 277 Zwergpflanzen (Verhältnis 2, 84: 1). Ein ähnliches Ergebnis für die Blütenfarbe war 705 Rot bis 224 Weiß (Verhältnis 3, 15: 1).

10. In der Generation F _{3 produzieren} rezessive (z. B. zwergartige oder weißblütige) Pflanzen ähnliche Arten. Ein Drittel der verbleibenden oder dominanten Eltern (F2-Pflanzen) züchtet, während sich zwei Drittel wie Pflanzen der F1-Generation verhalten (Abb. 5.2). Dies ist nur möglich, wenn die beiden Faktoren eines Charakters während der Gametenbildung voneinander getrennt werden (Prinzip der Segregation) und sich nach dem Gesetz oder dem Wahrscheinlichkeitsprinzip zufällig in der Nachkommenschaft befinden.

11. Bei einem Dihybridkreuz (unter Berücksichtigung zweier Merkmale) werden in der Generation F ₂ vier Arten von Pflanzen gebildet, zwei elterliche und zwei rekombinante. Das Verhältnis ist 9 (beide dominant): 3 (ein dominanter zweiter rezessiv): 3 (ein rezessiver zweiter Dominant): 1 (beide rezessiv). Es ist als Di-Hybrid-Verhältnis bekannt.

12. Die Bildung von vier Arten von Individuen in der F2-Generation eines Di-Hybrid-Kreuzes zeigt, dass sich die Faktoren oder Allele der beiden Charaktere unabhängig voneinander sortieren (Prinzip des unabhängigen Sortiments).

13. Mendel verwendete das Gesetz der Wahrscheinlichkeit und statistische Methoden zur Analyse seiner Ergebnisse. Durch das Bündeln und Vergleichen der Ergebnisse gelangte er zu bestimmten Schlussfolgerungen, die Mendels Postulate genannt wurden.

14. Die Formulierung von Postulaten durch Mendel beinhaltete die Entwicklung einer Arbeitshypothese und deren experimentelle Erprobung.

15. Mendels Postulate erhielten von Correns den Status von Gesetzen.