22 lutego 2015

"Badania nad mieszańcami roślin"

Gregor Mendel swoje największe dzieło pod tytułem Versuche über Pflanzen-Hybriden (pl. Badania nad mieszańcami roślin) opublikował w 1866 roku. Ta skromna praca stanowiła podwaliny pod naukę, którą później nazwano genetyką. Sam zakonnik pisał o swoich badaniach:
Wymaga pewnej śmiałości przystąpienie do pracy tak szeroko pomyślanej; jednak wydaje się, że jest to jedyna właściwa droga mogąca doprowadzić do rozwiązania zagadnienia, którego znaczenia dla ewolucji można nie doceniać.
Mendel planując swoje doświadczenie kierował się ciekawością. We wstępie swojej pracy stwierdza, że do pracy natchnęły go badania innych badaczy nad roślinami ozdobnymi w celu uzyskania nowych barw. Stwierdzenie prawidłowości w występowaniu tych samych form mieszańców skłoniło Mendla do przeprowadzenia doświadczeń. Sam autor pisze:
Kto zapozna się z dotychczasowymi pracami z tego zakresu, ten dojdzie do przekonania, że spośród wielu doświadczeń żadne nie zostało przeprowadzone w taki sposób, aby było możliwe: 1) wyodrębnienie wszystkich różnorodnych form, które występują w potomstwie mieszańców, 2) zestawienia wszystkich tych form w grupy odpowiadające poszczególnym pokoleniom i 3) ustalenie liczebności poszczególnych form.
Praca naukowa Mendla była syntezą kilkuletnich obserwacji dziedziczenia siedmiu cech u grochu (Pisum sativum), rośliny samopylnej. Cechy, które były analizowane miały po dwie , łatwo wyróżnialne formy:
  • rośliny wysokie lub karłowate;
  • kwiaty rozmieszczone wzdłuż łodyg lub zebrane w górnej części, tworzące rzekomy baldaszek;
  • barwa młodego strąka zielona lub żółta;
  • strąki normalnie spłaszczone lub pozwężane między nasionami;
  • barwa kwiatów czerwona lub biała;
  • barwa nasion żółta lub zielona;
  • nasiona gładkie lub pomarszczone.
Cechy grochu zwyczajnego badane przez Mendla
Dokonując krzyżowania pomiędzy ustalonymi formami groszku o przeciwstawnych cechach, zakonnika uzyskał pierwsze pokolenie mieszańców. Mieszańce rozmnażały się w sposób naturalny, przez samozapylenie, dając drugie pokolenie mieszańców. 

Skrupulatna analiza cach w obu pokoleniach stworzyła podstawy do sformułowania wniosków, dzisiaj znanych jako I i II prawo Mendla. Jednak spostrzeżenia te, znane dzisiaj prawie każdemu, nie były docenione przez ówcześnie żyjących badaczy. Uwaga biologów była skierowana w zupełnie innym kierunku, a wcześniej ukazane dzieło Darwina (1958) zdawało się rozwiązywać problemy związane z dziedziczeniem i zmiennością.  Darwin uważał, zgodnie z ówcześnie panującymi poglądami, że zmienność ma charakter ciągły. Mieszańce miały być pośrednie i w te cechy miały się utrzymywać w następnych pokoleniach. Operowano wtedy terminem "krew", który miał być rozcieńczalnym płynem. Z terminologii tamtych czasów utrzymały się do dzisiaj określenia typu rasa "pełnej krwi", "półkrwi" stosowane np. w hodowli koni . Idea rozcieńczenia wraz z poglądem, że zawiera mieszaninę składników, które raz złączone nie mogą być rozłączone, sprowadziło do wniosku, że dziedziczność opiera się nie na jakości, ale na ilości. Praca Mendla była traktowano jako opis nietypowego, mało znaczącego faktu, wyjątku od przyjętej powszechnie teorii.

Carl Erich Correns
Hugo Marie de Vries
Erich Tschermak
Jednak rozwój poglądów o nieciągłości, doprowadził w pewnym momencie do pytania: Co się stanie po skrzyżowaniu form o cechach stanowiących serię nieciągłą? Badacze spodziewali się wykazać w jakim stopniu cechy mogą się zlewać ze sobą, na ile mogą dane cechy utrzymywać oddzielność itp. Jednak prowadzone badania wykazały coś czego się nie spodziewano. W wyniku tych prac na początku XX wieku Carl Erich Correns, Hugo Marie de Vries oraz Erich Tschermak niezależnie, w odstępach kilkumiesięcznych, potwierdzili wyniki prac Mendla.  Correns oraz Tschermak pracowali podobnie jak Mendel na grochu, natomiast de Vries opisał zjawisko rozczepienia się cech u szeregu roślin, mianowicie: Agrostemma (rodzaj: kąkol), Chelidonium (glistnik), Coreopsis (nachyłek), Datura (bieluń), Hyoscyamus (lulek), Lychnis (firletka), Oenothera (wiesiołek), Solanum (psianka), Trifolium (koniczyna) i Veronica (przetacznik)
William Bateson
Rok później (1901), William Bateson, autor terminu genetyka, stwierdził występowanie zjawiska rozszczepienia także u zwierząt (obserwacje nad występowaniem grzebienia typu groszkowego i pojedynczego u drobiu). Wraz z kolejnymi obserwacjami stało się w końcu jasne, że Mendel opisał nie wyjątkowe , nic nie znaczące w szerszym znaczeniu obserwacje, ale regułę panującą wśród organizmów rozmnażających się płciowo. 

Dzieło Mendla zyskało należne mu uznanie już po śmierci autora.

16 lutego 2015

Ksiądz i jego ogród

Gregor Mendel - jedno z najwybitniejszych nazwisk w historii, zaliczany w poczet ojców nauk biologicznych. Prywatnie zdolny zakonnik, zajmujący się pogodą i grochem. W 1866 roku opublikował działo, które stanowi podwaliny pod współczesną genetykę. 
Gregor Mendel i jego groch

Kartki z kalendarza:
  1. Życie i czasy Mendla
  2. "Badania nad mieszańcami roślin"
Zielnik Linneusza:

15 maja 2014

Skrócone kalendarium z historii genetyki

Rok
Odkrycie/teoria
Związane nazwiska
1866 podstawowe prawa dziedziczenia G.J. Mendel
1868 jądro komórkowe jest strukturą odpowiedzialną za dziedziczenie E. Haeckel
1869 wykrycie kwasów nukleinowych J.F. Miescher
1879 pierwsza kontrolowana krzyżówka kukurydzy W. Beal
przed podziałem komórki każdy z jej chromosomów podwaja się W. Flemming
1887 każdy gatunek charakteryzuje się określoną liczbą chromosomów E.J.L. van Beneden
1900 ponowne odkrycie praw Mendla C. Correns, E. Tschermak, H. de Vries (niezależnie)
1901 allele tego samego genu powstają na skutek nagłych zmian (mutacji) H. de Vries
1902-1904 lokalizacja genów w chromosomach W.G. Sutton, T. H. Boveri
1905 termin: genetyka W. Bateson
1906-1912 potwierdzenie doświadczalne, że geny są zlokalizowane w chromosomach; dziedziczenie sprzężone z płcią T.H. Morgan i wsp.
1909 terminy: gen, genotyp, fenotyp W. Johannsen
1926 mapa genetyczna chromosomów Drosophila T.H. Morgan
1927 możliwe jest sztuczne wywołanie mutacji H.J. Muller
1928 doświadczenie z szczepami zjadliwych i niezjadliwych bakterii - czynnik przenoszący informacje o zjadliwości jest obecny w zabitych bakteriach F. Griffith
1944 informacja genetyczna jest zawarta w DNA O.T. Avery, C.M.McLeod, M. MacCarty
1953 model helisy DNA J.D. Watson, F.H.C. Crick
1957 informacja genetyczna biegnie jednokierunkowo: od DNA, poprzez RNA do białka F.H.C. Crick, G. Gamow
1966 rozszyfrowanie kodu genetycznego M.W. Nirenberg, R.W. Halley, H.G. Khorana
1966-1970 pierwsza fizyczna mapa chromosomu D. Nathans
1977 nieciągła struktura genów R.J. Roberts, P.A. Sharp
1981 pierwsze zwierzęta transgeniczne (myszy) - - -
1983 pierwsze rośliny transgeniczne (tytoń) - - -
1995 poznano pełny genom pałeczki grypy - - -
1996 poznano pełny genom drożdży - - -
sklonowanie pierwszego ssaka - owcy Dolly I. Wilmut i wsp.
1997 ustalenie pełnej sekwencji genomu pałeczki okrężnicy - - -
2003 ustalono sekwencje genomu ludzkiego - - -