Грегор Мендель: відкриття великі, але непомічені

Отже, до кінця XIX ст. вчені були як ніколи близькі до того щоб відкрити всі таємниці спадковості: були виділені і описані практично всі елементи клітини, предположена зв’язок хромосом з передачею ознак від батьків потомству Але закономірності в прояві тих чи інших ознак як і раніше не проглядалися. Принаймні, офіційно. Цікавий історичний казус: коли Август Вейсман, Вальтер Флеммінг і Генріх Вальдейер проводили свої дослідження і намагалися знайти відповіді на питання, пов’язані з спадковістю, августинському монах Ґреґор Мендель у місті Брюнне (в той час Австрійська імперія; у даний час – місто Брно, Чехія) давно вже вивів головні правила спадкування різноманітних ознак, застосувавши для встановлення закономірностей математичні методи. Але його відкриття, які стали містком від гіпотез XIX ст. до сучасної генетики, за життя дослідника розглянуті та оцінені не були… Втім, про все по порядку.

Грегор Мендель народився в 1822 р. у Моравії, походив з бідної селянської родини і при хрещенні отримав ім’я Йоганн. З раннього дитинства хлопчик виявляв здібності до навчання і інтерес до наук, але з-за важкого матеріального становища родини не зміг в юності завершити освіту і в 1843 р. постригся в ченці Августинского монастиря святого Фоми, взявши чернече ім’я Грегор. Тут він отримав можливість вивчати біологію, яку палко любив. Здавалося б, дивне заняття для ченця. Нічого дивного: августиніанці приділяли особливу увагу освіті та освіті – в першу чергу, звичайно, релігійною, але монастир в Брюнне йшов у ногу з часом. Там була чудова бібліотека, лабораторії, великі колекції наукових приладів і головне – прекрасні сади і оранжереї, в яких Мендель проводив більшу частину часу. Зацікавившись питаннями спадковості, він звернувся до робіт своїх попередників. Віддаючи належне працям, Грегор Мендель справедливо зауважував, що якихось закономірностей у схрещуванні і прояві у гібридів тих чи інших ознак вони так і не знайшли.

Чи є взагалі який-небудь загальний закон, що встановлює, якими саме будуть квіти у гібридних троянд або запашного горошку? Можна спрогнозувати, якої масті будуть кошенята від кота і кішки, що розрізняються за кольором і структурі вовни? Нарешті, можна математично прорахувати, в якому поколінні і з якою частотою виявиться той чи інший ознака?

Для дослідів Грегор Мендель за прикладом Ендрю Томаса Найта обрав самий звичайний садовий, або горох посівний (Pisum sativum). Це самозапильна рослина: у звичайних умовах пилок з тичинок квітки переноситься на маточку того ж квітки (на відміну від перехресного запилення, при якому пилок повинна переноситися з однієї рослини на інше).

В генетиці до самозапильних відносять рослини, у яких запилення відбувається між різними квітками одного і того ж екземпляра.

Дослідник вважав, що така особливість забезпечить чистоту досвіду, адже при самозапиленні насіння і плоди отримують певні ознаки тільки від однієї рослини. Отже, запилюючи горох штучно, переносячи пилок з одного примірника на інший, можна скоротити кількість непередбачених випадковостей і цілеспрямовано використовувати тільки ті рослини, які цікавлять нас як піддослідні. Крім того, горох володіє набором різноманітних і добре відомих ознак: колір насіння, форма стручка, висота стебла. Взаємно запилюючи горох з різко відмінними ознаками, Мендель мав намір, отримавши гібридні зразки, вивести закономірності успадкування. Він почав з того, що розподілив обрані ним рослини за такими ознаками:

• по довжині (висоті) стебла: високі або низькорослі;

• по розташуванню квіток: уздовж стебла або в основному на його верхівці;

• за кольором стручків (жовті або зелені);

• за формою насіння (гладенька або зморшкувата);

• за кольором насіння (жовтий або зелений) і так далі.

Потім були вісім років дослідів, кілька десятків тисяч вихідних рослин і гібридів, складні обчислення і статистичні таблиці. Грегор Мендель схрещував рослини з різко розрізняються ознаками: наприклад, вибирав батьків, у одного з яких насіння були гладкі, а в іншого – зморшкуваті.

В першу чергу він звернув увагу на те, що в першому поколінні гібриди виявляли в тій чи іншій своїй частині ознаки тільки одного з батьків. При схрещуванні рослин з жовтим насінням і рослини з зеленими насінням у гібрида не було жовто-зелених або строкатих насіння – їх колір повністю дістався у спадок від батька. Таким чином, Мендель збагатив лексикон майбутніх генетиків важливими термінами: ознаки, які проявлялися в першому гібридному поколінні, він назвав домінантним; а ті, які відійшли на другий план і не відбилися в першому поколінні гібридів, – рецесивними.

 

 

Грегор Мендель (фото 1884 р.)

 

Цікавих результатів він домігся при схрещуванні високих і низькорослих рослин гороху. Потомство у першому поколінні було суцільно високим. Але коли ці рослини самоопылялись і давали насіння, наступне покоління вже поділяються таким чином: одне низька рослина на три високих. Зовнішній вид наступних поколінь і співвідношення високих і низьких примірників теж можна було математично спрогнозувати. Таке ж співвідношення спостерігалося і в поєднаннях інших ознак.

Більшість сучасних генетиків переконані, що Грегор Мендель випередив поняття гена. Лише через багато років ген отримає визначення – ділянка ДНК, що відповідає за спадковість. Але не будемо забігати наперед: розмова про ДНК нам ще належить. А Мендель не використовував поняття «ген», цей термін з’явиться багато пізніше. Він писав про «факторах», або «задатки», стверджуючи, що той чи інший ознака (колір, розмір, форма) рослин визначається двома факторами, один з яких міститься в чоловічій, і в жіночій статевій клітині. Рослини, що з’явилися в результаті злиття клітин, що несуть в собі однакові «задатки», дослідник іменував константними (згодом їх назвуть гомозиготними).

Для спрощення роботи Грегор Мендель позначав домінантні ознаки в парі рослин прописними літерами (А, В, С), а рецесивні – малими (a, b, з). Отже, при описі гібридів можна було скласти прості формули, що наочно демонструють поєднання ознак і їх «проявляемость». Менделю співслужило добру службу те, що деякий час він захоплювався математикою і викладав її в школі. Схильність до систематизації і впевнене поводження з цифровими та літерними позначеннями допомогли йому зробити те, що до нього дослідникам було недоступне: виявити і описати закономірності спадковості. Зараз ці закономірності відомі як закони Менделя.

1. Закон одноманітності гібридів першого покоління (закон домінування ознак) свідчить, що при схрещенні двох константных (або, як сказали б зараз, гомозиготних) рослин все перше покоління гібридів буде повністю подібно одному з батьків – на перший план вийдуть домінантні ознаки. Правда, відомі випадки неповного домінування: коли домінантний ознака не може повністю придушити більш слабкий, рецесивний. Пам’ятаєте, раніше ми описували припущення ряду вчених XVIII–XIX ст., які стверджували, що за логікою речей гібрид завжди повинен представляти собою щось середнє між батьківськими примірниками? У ряді випадків це можливо, наприклад, у деяких видів кольорів при схрещуванні рослин з червоними і білими квітами в першому поколінні гібридів квіти будуть рожевими. Тобто домінантний червоний колір пелюсток не зміг повністю придушити рецесивний білий. Можуть бути й інші приватні особливості в законі однаковості, але наше завдання – дати читачеві загальні відомості про генетику та її історії.

2. Закон розщеплення ознак: якщо схрещувати між собою гібриди першого покоління, то в другому поколінні ознаки обох батьківських форм проявляться в певному співвідношенні.

3. Закон незалежного успадкування ознак: якщо схрещуються дві особини, які відрізняються один від одного двома парами ознак, фактори та пов’язані з ними ознаки будуть успадковуватись і комбінуватися незалежно один від одного. Так, Мендель схрестив горох з гладкими жовтими зернами і горох з зморшкуватими зеленими зернами. При цьому жовтий колір і гладкість зерен були домінантними ознаками. Перше покоління гібридів було повністю представлено рослинами з домінантними ознаками – у гороху були жовті гладкі зерна. Після самозапилення гібридів були отримані нові рослини: у дев’яти були жовті гладкі зерна, у трьох – жовті зморшкуваті, у трьох – зелені гладкі і одна рослина мало зеленим зморшкуватим зернами.

Звичайно, згодом закони Менделя уточнювалися у відповідності з новими науковими даними. Наприклад, стало відомо, що якщо за той чи інший ознакою рослини або організму не відповідає один ген, а кілька, то форми спадкування будуть більш складними і складовими. Але все ж Грегор Мендель був першопрохідцем в області закономірностей успадкування, і в його честь вчення про спадковість пізніше було названо менделизмом.

Чому ж його дослідження за життя не отримали визнання? Відомо, що у 1865 р. Грегор Мендель виступив з доповіддю в Суспільстві природознавців і опублікував статтю «Досліди по гібридизації рослин», не заслужила особливого успіху в науковому середовищі. Швидше за все, відкриття брюннского ченця не отримали розвитку в першу чергу тому, що він сам незабаром розчарувався в їх результатах. Мендель приступив до схрещування деяких видів рослин, спочатку мали особливості в способах розмноження. Таким чином, закономірності, які він вивів під час роботи з горохом, не отримали підтвердження – неприємний підсумок майже десятка років напруженої роботи! Незабаром Грегор Мендель став абатом, і нові обов’язки змусили його повністю закинути біологічні дослідження. Про його роботах згадали тільки на початку XX ст., коли кілька вчених «відкрили» закони Менделя і підтвердили його розробки. Сам біолог-августинец помер у 1884 р., задовго до тріумфального повернення його ідей в наукове середовище…

����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������°����¯�¿�½������³����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������·����¯�¿�½������º����¯�¿�½������°...
ПОДІЛИТИСЯ: