Genetika -znanost o zakonima nasljeđivanja i varijabilnosti. Glavni zadatak genetike je proučavanje sljedećih problema:

1. Pohranjivanje nasljednih informacija.

2. Mehanizam prijenosa genetske informacije s generacije na generaciju stanica ili organizama.

3. Implementacija genetske informacije.

Promjene genetske informacije (proučavanje vrsta, uzroka i mehanizama varijabilnosti).

Razvoj metoda za dobivanje visokoučinkovitih proizvođača različitih biološki aktivnih spojeva korištenjem genetskog inženjeringa, au budućnosti i uvođenje tih metoda u genetiku biljaka, životinja pa i čovjeka. Metode koje se koriste u genetici su različite, ali glavna je hibridološka analiza, odnosno križanje nakon čega slijedi genetska analiza potomstva. Koristi se na molekularnoj, staničnoj (hibridizacija somatskih stanica) i razini organizma. Osim toga, ovisno o razini istraživanja (molekularna, stanična, organska, populacijska), objektu koji se proučava (bakterije, biljke, životinje, ljudi) i drugim čimbenicima, širok raspon metoda moderne biologije, kemije, fizike i koristi se matematika. No, koje god metode bile, one su uvijek pomoćne glavnoj metodi - genetskoj analizi. Godine 1865. redovnik Gregor Mendel (koji je proučavao hibridizaciju biljaka u augustinskom samostanu u Brunnu (Brno), sada u Češkoj) objavio je na sastanku lokalnog društva prirodoslovaca rezultate istraživanja o nasljeđivanju svojstava pri križanju graška. (raditi Pokusi na biljnim hibridima objavljen je u zborniku društva 1866). Mendel je pokazao da se neke nasljedne sklonosti ne miješaju, već se prenose s roditelja na potomke u obliku diskretnih (odvojenih) jedinica. Zakoni nasljeđivanja koje je formulirao kasnije su nazvani Mendelovi zakoni. Za života je njegov rad bio malo poznat i doživljavan kritički (rezultati pokusa na drugoj biljci, noćna ljepota, na prvi pogled, nije potvrdio uočene obrasce, što su kritičari njegovih zapažanja vrlo rado iskoristili).

Ulaznica br. 7

1. Glavne komponente stanice, njihove funkcije.

Ćelija - elementarna jedinica strukture i vitalne aktivnosti svih organizama (osim virusa, o kojima se često govori kao o nestaničnim oblicima života), koja ima vlastiti metabolizam, sposobna za neovisno postojanje, samoreprodukciju i razvoj.

Svi stanični oblici života na Zemlji mogu se podijeliti u dva kraljevstva na temelju strukture njihovih sastavnih stanica:

Prokarioti(pre-nuklearni) - jednostavniji u strukturi i nastao je ranije u procesu evolucije;

Eukarioti(nuklearni) - složeniji, nastao je kasnije. Stanice koje čine ljudsko tijelo su eukariotske.

Glavni elementi eukariotskih stanica su:plazma membrana , koji okružuje svaku stanicu, određuje njezinu veličinu i osigurava održavanje značajnih razlika između staničnog sadržaja i okoline.

Membrana služi kao visoko selektivni filter koji održava razliku u koncentracijama iona s obje strane membrane i omogućuje hranjivim tvarima da prodru u stanicu i otpadnim tvarima da izađu. Citoplazma - sadržaj stanice koji ne uključuje jezgru, uključuje citosol i organele, a ograničen je staničnom membranom. Cytosol - ovo je dio citoplazme koji zauzima prostor između membranskih organela. Obično čini oko polovicu ukupnog volumena stanice. Citosol sadrži mnoge enzime srednjeg metabolizma i ribosome. Oko polovice svih proteina proizvedenih na ribosomima ostaju u citosolu kao njegove trajne komponente. Jezgra sadrži najveći dio genoma i glavno je mjesto sinteze DNA i RNA.

Citoplazma koja okružuje jezgru sastoji se od citosola i citoplazmatskih organela smještenih u njemu. Golgijev aparat sastoji se od pravilnih hrpa spljoštenih membranskih vrećica tzv Golgijeve cisterne ; prima proteine ​​i lipide iz ER-a i šalje te molekule na različite točke unutar stanice, istovremeno ih podvrgavajući kovalentnim modifikacijama. Mitohondriji proizvode većinu ATP-a koji se koristi u biosintetskim reakcijama koje zahtijevaju slobodnu energiju. Lizosomi sadrže probavne enzime koji uništavaju otpadne organele, kao i čestice i molekule koje stanica apsorbira izvana kroz endocitozu. Na putu do lizosoma, progutane molekule i čestice moraju proći kroz niz organela koji se nazivaju endosomi.

(1822-1884) Austrijski prirodoslovac, utemeljitelj učenja o nasljeđu

Gregor Johann Mendel rođen je 22. srpnja 1822. u selu Hinchitsy na području moderne Češke u seljačkoj obitelji. Otac mu je usadio ljubav prema vrtlarstvu, a Johann je tu ljubav zadržao kroz cijeli život.

Budući znanstvenik odrastao je kao pametan i radoznao dječak. Učitelj u osnovnoj školi, primijetivši izvanredne sposobnosti svog učenika, često je govorio njegovom ocu da bi Johann trebao nastaviti studij.

Međutim, Mendelova obitelj živjela je slabo, pa nije bilo lako odbiti Johannovu pomoć. Osim toga, dječak je, pomažući ocu u vođenju kućanstva, rano naučio njegovati voćke i biljke, a osim toga, odlično se razumio u cvijeće. Pa ipak, otac je želio sinu dati obrazovanje. I jedanaestogodišnji Johann, odlazeći od kuće, nastavio je školovanje, najprije u školi u Lipniku, a zatim u gimnaziji u Opavi. No činilo se da obitelj Mendel prati nesreća. Prošle su četiri godine, a Johannovi roditelji više nisu mogli plaćati troškove školovanja svog sina. Bio je prisiljen zarađivati ​​za život dajući privatne sate. Međutim, Johann Mendel nije odustao od studija. Njegova maturalna svjedodžba, koju je dobio 1840. godine na kraju gimnazije, pokazala je "odličan" iz gotovo svih predmeta. Mendel odlazi studirati na Sveučilište u Olomouc, na kojem nije uspio diplomirati, jer obitelj nije imala dovoljno novca ne samo za plaćanje školovanja njegova sina, već ni za život. I Mendel se slaže s prijedlogom profesora matematike da postane redovnik u samostanu u gradu Brnu.

Godine 1843. Mendel se zamonašio i u augustinskom samostanu u Brnu dobio novo ime - Gregor. Postavši redovnikom, Mendel se konačno oslobodio potrebe i stalne brige za komadom kruha. Osim toga, mladić je imao priliku studirati prirodne znanosti. Godine 1851., uz dopuštenje opata samostana, Mendel se preselio u Beč i započeo studij prirodnih znanosti na sveučilištu, posvećujući najviše vremena fizici i matematici. Ali ipak nije uspio steći diplomu. Već pri ulasku u samostan dobio je malu parcelu na kojoj se bavio botanikom, selekcijom i provodio svoje poznate pokuse na hibridizaciji sorti graška. Mendel je razvio nekoliko sorti povrća i cvijeća, poput fuksije, koja je bila nadaleko poznata među vrtlarima tog vremena.

Proveo je pokuse križanja sorti graška u razdoblju 1856.-1863. Počeli su prije pojave knjige Charlesa Darwina "Podrijetlo vrsta" i završili 4 godine nakon njezina objavljivanja. Mendel je pažljivo proučavao ovo djelo.

Namjerno, s punim razumijevanjem zadatka koji je pred sobom, odabrao je grašak kao predmet svojih pokusa. Ova biljka, kao samooprašivač, prvo je predstavljena brojnim sortama čiste linije; drugo, cvijeće je zaštićeno od prodiranja stranog peluda, što omogućuje strogu kontrolu procesa reprodukcije; treće, hibridi dobiveni križanjem sorti graška vrlo su plodni, što je omogućilo praćenje tijeka nasljeđivanja svojstava kroz više generacija. Postigavši ​​maksimalnu jasnoću pokusa, Mendel je za analizu odabrao sedam parova jasno prepoznatljivih karakteristika. Te su razlike bile sljedeće: glatko okruglo ili naborano i nepravilno oblikovano sjeme, crvena ili bijela boja cvijeta, visoka ili niska biljka, konveksan oblik mahune ili čipkasta zrna itd.

Ustrajnošću i savjesnošću, na kojoj mu mogu pozavidjeti mnogi istraživači, Mendel je osam godina sijao grašak, njegovao ga, prenosio pelud s cvijeta na cvijet i, što je najvažnije, neprestano brojao koliko je crvenih i bijelih, okruglih i duguljastih, žutih cvjetova nastalo. i zeleni grašak.

Proučavanje hibrida otkrilo je vrlo jasan obrazac. Pokazalo se da se kod hibrida od para suprotnih osobina pojavljuje samo jedna, bez obzira dolazi li ta osobina od majke ili od oca. Mendel ih označava kao dominantne. Osim toga, otkrio je posredne manifestacije svojstava. Na primjer, križanjem graška s crvenim cvjetovima i graškom s bijelim cvjetovima dobiveni su hibridi s ružičastim cvjetovima. Međutim, posredna manifestacija ne mijenja ništa u zakonima cijepanja. Proučavajući potomke hibrida, Mendel je otkrio da neke biljke uz dominantna svojstva pokazuju i svojstva drugog izvornog roditelja, koja kod hibrida ne nestaju, već prelaze u latentno stanje. On je takve osobine nazvao recesivnim. Ideja o recesivnosti nasljednih svojstava i sam pojam "recesivnost", kao i pojam "dominacija", zauvijek su ušli u genetiku.

Nakon što je ispitao svaku osobinu zasebno, znanstvenik je uspio točno izračunati koji će dio potomaka dobiti, na primjer, glatke sjemenke, a koji - naborane, te je utvrdio brojčani omjer za svaku osobinu. Dao je klasičan primjer uloge matematike u biologiji. Brojčani omjer koji je dobio znanstvenik pokazao se prilično neočekivanim. Na svaku biljku s bijelim cvjetovima dolazile su tri biljke s crvenim cvjetovima. Pritom crvena ili bijela boja cvjetova, primjerice, ni na koji način nije utjecala na boju ploda, visinu stabljike itd. Svaku osobinu biljka nasljeđuje neovisno o drugoj.

Zaključci do kojih je Mendel došao bili su daleko ispred njegovog vremena. Nije znao da je naslijeđe koncentrirano u jezgrama stanica, odnosno u kromosomima stanica. U to vrijeme pojam "kromosom" još nije postojao. Nije znao što je gen. Međutim, praznine u znanju o nasljeđivanju nisu spriječile znanstvenika da im da briljantno objašnjenje. Dana 8. veljače 1865., na sastanku Društva prirodoslovaca u Brnu, znanstvenik je napravio izvješće o hibridizaciji biljaka. Izvješće je dočekano zbunjenom šutnjom. Slušatelji nisu postavili niti jedno pitanje, činilo se da ništa ne razumiju u ovoj mudroj matematici.

U skladu s tada postojećim procedurama, Mendelov izvještaj poslan je u Beč, Rim, Sankt Peterburg, Krakov i druge gradove. Nitko nije obraćao pažnju na njega. Mješavina matematike i botanike bila je u suprotnosti sa svim prevladavajućim konceptima tog vremena. Naravno, Mendel je shvatio da je njegovo otkriće u suprotnosti sa stajalištima drugih znanstvenika o nasljeđivanju koja su u to vrijeme bila dominantna. Ali postojao je još jedan razlog koji je njegovo otkriće potisnuo u drugi plan. Činjenica je da je tijekom tih godina evolucijska teorija Charlesa Darwina napravila svoj pobjednički marš svijetom. A znanstvenici nisu imali vremena za hirove potomaka graška i pedantne algebre austrijskog prirodoslovca.

Mendel je ubrzo napustio svoje istraživanje graška. Poznati biolog Nägeli savjetovao mu je da eksperimentira s biljkom hawkweed. Ti su pokusi dali čudne i neočekivane rezultate. Mendel se uzalud mučio oko sitnih žućkastih i crvenkastih cvjetića. Nije uspio potvrditi rezultate dobivene na grašku. Lukavost hajdučke trave bila je u tome što se razvoj njenog sjemena odvijao bez oplodnje, a to nisu znali ni G. Mendel ni Nägeli.

Čak i tijekom užurbanog razdoblja svoje strasti za pokusima s graškom i hawkweedom, nije zaboravio na svoje samostanske i svjetovne poslove. Na tom polju njegova upornost i ustrajnost bili su nagrađeni. Godine 1868. Mendel je izabran na visoku dužnost opata samostana koju je obnašao do kraja života. I iako je izvanredni znanstvenik živio težak život, sa zahvalnošću je priznao da je u njemu bilo mnogo radosnijih i svijetlijih trenutaka. Prema njegovim riječima, znanstveni rad kojim se bavio donosio mu je veliko zadovoljstvo. Bio je uvjeren da će u bliskoj budućnosti biti prepoznat u cijelom svijetu. I tako se ipak dogodilo nakon njegove smrti.

Gregor Johann Mendel umro je 6. siječnja 1884. U osmrtnici, među brojnim titulama i zaslugama znanstvenika, nije spomenuta činjenica da je on bio otkrivač zakona nasljedstva.

Mendel nije pogriješio u svom proročanstvu izrečenom prije smrti. 16 godina kasnije, na pragu 20. stoljeća, cijelu biološku znanost uzbudila je poruka o novootkrivenim Mendelovim zakonima. Godine 1900. G. de Vries u Nizozemskoj, E. Čermak u Australiji i Karl Correns u Njemačkoj neovisno su ponovno otkrili Mendelove zakone i priznali mu prioritet.

Ponovno otkriće tih zakona uzrokovalo je brz razvoj znanosti o nasljeđivanju i varijabilnosti organizama – genetike.

Osnovne zakone nasljeđivanja opisao je češki redovnik Gregor Mendel prije više od jednog stoljeća, kada je predavao fiziku i prirodopis u srednjoj školi u Brünnu (Brno).

Mendel se bavio oplemenjivanjem graška, a upravo grašku dugujemo znanstvenoj sreći i strogosti Mendelovih eksperimenata otkriće osnovnih zakona nasljeđivanja: zakona uniformnosti hibrida prve generacije, zakona segregacije i zakona neovisna kombinacija.

Neki istraživači razlikuju ne tri, već dva Mendelova zakona. Pritom neki znanstvenici spajaju prvi i drugi zakon, smatrajući da je prvi zakon dio drugog i opisuje genotipove i fenotipove potomaka prve generacije (F 1). Drugi istraživači spajaju drugi i treći zakon u jedan, vjerujući da je “zakon neovisne kombinacije” u biti “zakon neovisnosti segregacije” koja se pojavljuje istovremeno u različitim parovima alela. Međutim, u ruskoj literaturi govorimo o tri Mendelova zakona.

G. Mendel nije bio pionir u području proučavanja rezultata križanja biljaka. Takvi su pokusi vršeni i prije njega, s jedinom razlikom što su križane biljke različitih vrsta. Potomci takvog križanja (generacija F 1) bili su sterilni, pa stoga nije došlo do oplodnje i razvoja hibrida druge generacije (pri opisu pokusa uzgoja druga generacija je označena kao F 2). Još jedna značajka Domendelovog rada bila je da je većina osobina proučavanih u različitim eksperimentima križanja bila složena i u smislu vrste nasljeđivanja i u smislu njihovog fenotipskog izražavanja. Mendelov genij leži u činjenici da u svojim pokusima nije ponavljao pogreške svojih prethodnika. Kako je napisao engleski istraživač S. Auerbach, “uspjeh Mendelovog rada u usporedbi s istraživanjima njegovih prethodnika objašnjava se činjenicom da je on posjedovao dvije bitne kvalitete potrebne za znanstvenika: sposobnost da prirodi postavi pravo pitanje i sposobnost ispravno protumačiti odgovor prirode.” Prvo, Mendel je koristio različite sorte ukrasnog graška unutar istog roda Pisum kao pokusne biljke. Stoga su biljke koje su se razvile kao rezultat takvih križanja bile sposobne za razmnožavanje. Drugo, kao eksperimentalna svojstva, Mendel je odabrao jednostavna kvalitativna svojstva tipa "ili/ili" (na primjer, koža graška može biti ili glatka ili naborana), koja su, kako se kasnije pokazalo, kontrolirana jednim genom . Treće, Mendelov pravi uspjeh bio je u tome što su osobine koje je odabrao kontrolirali geni koji su sadržavali doista dominantne alele. I na kraju, intuicija je nagnala Mendela da sve kategorije sjemena svih generacija hibrida treba točno prebrojati, do posljednjeg zrna graška, ne ograničavajući se na općenite izjave koje sažimaju samo najkarakterističnije rezultate (recimo, ima više tih i takvih sjemenki nego takav i takav).

Mendel je eksperimentirao s 22 sorte graška koje su se međusobno razlikovale u 7 karakteristika (boja, tekstura sjemena itd.). Mendel je svoj rad obavljao osam godina i proučavao 20.000 biljaka graška. Svi oblici graška koje je ispitivao bili su predstavnici čistih linija; rezultati međusobnog križanja takvih biljaka uvijek su bili isti. Mendel je rezultate svog rada predstavio u članku 1865. godine, koji je postao kamen temeljac genetike. Teško je reći što kod njega i njegovog rada zaslužuje više divljenja - strogost njegovih eksperimenata, jasnoća prezentacije rezultata, savršeno poznavanje eksperimentalnog materijala ili poznavanje radova njegovih prethodnika.

Godine 1863. Mendel je dovršio svoje pokuse i 1865. na dva sastanka Brunnskog društva prirodnih znanstvenika izvijestio je o rezultatima svog rada. Godine 1866. u zborniku društva objavljen je njegov članak “Pokusi na biljnim hibridima” koji je postavio temelje genetici kao samostalnoj znanosti. Ovo je rijedak slučaj u povijesti znanja da jedan članak označi rođenje nove znanstvene discipline. Zašto se to tako smatra?

Rad na hibridizaciji biljaka i proučavanju nasljeđivanja svojstava u potomstvu hibrida provodili su desetljećima prije Mendela u različitim zemljama i uzgajivači i botaničari. Uočene su i opisane činjenice dominacije, cijepanja i kombinacije svojstava, posebice u pokusima francuskog botaničara C. Nodina. Čak je i Darwin, križajući sorte snapdragon-a koje su se razlikovale u strukturi cvijeta, dobio u drugoj generaciji omjer oblika blizak dobro poznatoj Mendelskoj podjeli od 3:1, ali je u tome vidio samo „hirovitu igru ​​sila nasljeđa. ” Raznolikost biljnih vrsta i oblika uzetih u pokuse povećala je broj tvrdnji, ali smanjila njihovu valjanost. Značenje ili "duša činjenica" (izraz Henrija Poincaréa) ostalo je nejasno sve do Mendela.

Posve drugačije posljedice proizašle su iz Mendelovog sedmogodišnjeg rada, koji s pravom čini temelj genetike. Najprije je stvorio znanstvene principe za opis i proučavanje hibrida i njihovih potomaka (koje oblike križati, kako provoditi analizu u prvoj i drugoj generaciji). Mendel je razvio i primijenio algebarski sustav simbola i znakovnih oznaka, što je predstavljalo važnu konceptualnu inovaciju. Drugo, Mendel je formulirao dva osnovna načela, ili zakona nasljeđivanja osobina kroz generacije, koji omogućuju predviđanje. Naposljetku, Mendel je implicitno izrazio ideju o diskretnosti i binarnosti nasljednih sklonosti: svaku osobinu kontrolira majčinski i očevi par sklonosti (ili gena, kako su se kasnije nazvali), koji se prenose na hibride roditeljskim reproduktivnim putem. stanice i ne nestaju nigdje. Tvorbe znakova ne utječu jedna na druge, već se razilaze tijekom formiranja zametnih stanica i zatim se slobodno kombiniraju u potomcima (zakoni cijepanja i kombiniranja svojstava). Sparivanje sklonosti, sparivanje kromosoma, dvostruka spirala DNA - to je logična posljedica i glavni put razvoja genetike dvadesetog stoljeća temeljen na idejama Mendela.

Ime nove znanosti - genetika (latinski "koji se odnosi na podrijetlo, rođenje") - predložio je 1906. engleski znanstvenik W. Bateson. Danac V. Johannsen 1909. godine u biološkoj je literaturi uspostavio takve fundamentalno važne pojmove kao što su gen (grčki "rod, rođenje, podrijetlo"), genotip i fenotip. U ovoj fazi povijesti genetike prihvaćen je i dalje razvijen mendelovski, u biti spekulativni, koncept gena kao materijalne jedinice nasljeđa, odgovorne za prijenos individualnih karakteristika u nizu generacija organizama. Istodobno je nizozemski znanstvenik G. de Vries (1901.) iznio teoriju varijabilnosti koja se temelji na ideji naglih promjena nasljednih svojstava kao rezultat mutacija.

Djela T.G. Morgan i njegova škola u SAD-u (A. Sturtevant, G. Meller, K. Bridges), provedena 1910.-1925., stvorili su kromosomsku teoriju nasljeđa, prema kojoj su geni diskretni elementi nitastih struktura stanice. jezgra – kromosomi. Sastavljene su prve genetske karte kromosoma vinske mušice, koja je do tada postala glavni predmet genetike. Kromosomska teorija nasljeđivanja bila je čvrsto utemeljena ne samo na genetskim podacima, već i na opažanjima o ponašanju kromosoma u mitozi i mejozi, te o ulozi jezgre u nasljeđivanju. Uspjesi genetike uvelike su određeni činjenicom da se oslanja na vlastitu metodu - hibridološku analizu, čije je temelje postavio Mendel.

Mendelska teorija nasljeđa, tj. Skup ideja o nasljednim determinantama i prirodi njihova prijenosa s roditelja na potomke, po svom je značenju izravno suprotan Domendelovim teorijama, posebice teoriji pangeneze koju je predložio Darwin. Prema ovoj teoriji, osobine roditelja su izravne, tj. iz svih dijelova tijela prenose se na potomstvo. Stoga priroda osobine potomka mora izravno ovisiti o svojstvima roditelja. To je potpuno u suprotnosti s Mendelovim zaključcima: odrednice nasljeđa, t.j. geni su prisutni u tijelu relativno neovisno o samom tijelu. Priroda svojstava (fenotip) određena je njihovom slučajnom kombinacijom. Nisu modificirani niti jednim dijelom tijela i u dominantno-recesivnom su odnosu. Dakle, Mendelska teorija nasljeđivanja suprotstavlja se ideji nasljeđivanja osobina stečenih tijekom individualnog razvoja.

Mendelovi pokusi poslužili su kao osnova za razvoj moderne genetike - znanosti koja proučava dva osnovna svojstva tijela - nasljednost i varijabilnost. Uspio je identificirati obrasce nasljeđivanja zahvaljujući temeljno novim metodološkim pristupima:

1) Mendel je dobro odabrao predmet svog proučavanja;

2) analizirao je nasljeđivanje pojedinih svojstava u potomcima križanih biljaka koje su se razlikovale u jednom, dva i tri para suprotnih alternativnih svojstava. U svakoj generaciji, zapisi su vođeni zasebno za svaki par ovih karakteristika;

3) ne samo da je bilježio dobivene rezultate, već je proveo i njihovu matematičku obradu.

Navedene jednostavne tehnike istraživanja činile su temeljno novu, hibridološku metodu proučavanja nasljeđa, koja je postala temelj daljnjih istraživanja u genetici.

Gregor Johann Mendel postao je utemeljitelj doktrine nasljeđa, tvorac nove znanosti - genetike. Ali bio je toliko ispred svog vremena da za vrijeme Mendelovog života, iako su njegova djela bila objavljena, nitko nije shvaćao značaj njegovih otkrića. Samo 16 godina nakon njegove smrti, znanstvenici su ponovno pročitali i shvatili što je Mendel napisao.

Johann Mendel rođen je 22. srpnja 1822. u seljačkoj obitelji u malom selu Hinchitsy na području moderne Češke Republike, a zatim Austrijskog Carstva.

Dječak se odlikovao izvanrednim sposobnostima, au školi su mu davali samo odlične ocjene, kao “prvom od onih koji su se istaknuli u razredu”. Johannovi roditelji sanjali su da svog sina dovedu "u ljude" i daju mu dobro obrazovanje. Tome je smetala krajnja potreba, od koje Mendelova obitelj nije mogla pobjeći.

Ipak, Johann je uspio završiti prvo gimnaziju, a potom i dvogodišnje filozofske tečajeve. U svojoj kratkoj autobiografiji piše da je “osjećao da više ne može izdržati toliku napetost i uvidio je da će nakon završenog studija filozofije morati pronaći mjesto za sebe koje će ga osloboditi bolnih briga oko kruha svagdašnjeg. ...”

Godine 1843. Mendel je stupio u augustinski samostan kao novak u Brünnu (danas Brno), što nije bilo nimalo lako učiniti;

izdržati oštru konkurenciju (tri osobe za jedno mjesto).

I tako je opat - opat samostana - izgovorio svečanu rečenicu, obraćajući se Mendelu prostrtom na podu: “Odbacite starca koji je stvoren u grijehu! Postanite nova osoba! Svukao je s Johanna svjetovnu odjeću - stari frak - i obukao mu mantiju. Prema običaju, nakon stupanja u monaštvo, Johann Mendel je dobio srednje ime - Gregor.

Postavši redovnikom, Mendel se konačno oslobodio vječne potrebe i brige za komadom kruha. Imao je želju nastaviti školovanje te ga je opat 1851. godine poslao na studij prirodnih znanosti na Sveučilište u Beču. Ali ovdje ga je čekao neuspjeh. Mendel, koji će ući u sve udžbenike biologije kao tvorac cijele jedne znanosti – genetike, pao je na ispitu iz biologije. Mendel je bio odličan u botanici, ali je njegovo poznavanje zoologije bilo očito slabo. Kad su ga zamolili da govori o klasifikaciji sisavaca i njihovoj ekonomskoj važnosti, opisao je neobične skupine kao što su "zvijeri sa šapama" i "životinje s pandžama". Od "životinja s pandžama", gdje je Mendel uključio samo psa, vuka i mačku, "samo je mačka od ekonomske važnosti", jer se "hrani miševima" i "njenu meku, lijepu kožu obrađuju krznari".

Nakon što je pao na ispitu, uznemireni Meidel napustio je svoje snove o stjecanju diplome. No i bez toga Mendel je kao pomoćni učitelj predavao fiziku i biologiju na realki u Brünnu.

U samostanu se počeo ozbiljno baviti vrtlarstvom i od igumana je zamolio malo ograđeno zemljište - 35x7 metara - za svoj vrt. Tko bi mogao zamisliti da će se na ovom malom području uspostaviti univerzalni biološki zakoni nasljeđa? U proljeće 1854. godine Mendel je ovdje zasadio grašak.

A još prije će se u njegovoj samostanskoj ćeliji pojaviti jež, lisica i mnogi miševi - sivi i bijeli. Mendel je križao miševe i promatrao kakvo su potomstvo dobili. Možda bi, da se sudbina okrenula drugačije, protivnici kasnije Mendelove zakone nazvali ne "zakonima graška", već "mišjim zakonima"? Ali samostanske vlasti doznale su za pokuse brata Gregora s miševima i naredile da se miševi uklone kako ne bi bacili sjenu na ugled samostana.

Tada je Mendel svoje pokuse prenio na grašak koji raste u samostanskom vrtu. Kasnije je svojim gostima u šali rekao:

Želite li vidjeti moju djecu?

Iznenađeni gosti ušetali su s njim u vrt, gdje im je pokazao gredice s graškom.

Znanstvena savjesnost natjerala je Mendela da svoje eksperimente produži na dugih osam godina. Što su oni bili? Mendel je želio otkriti kako se različite osobine nasljeđuju iz generacije u generaciju. Kod graška je identificirao nekoliko (ukupno sedam) jasnih karakteristika: glatko ili naborano sjeme, crvena ili bijela boja cvijeta, zelena ili žuta boja sjemena i boba, visoka ili niska biljka itd.

Grašak je u njegovom vrtu cvao osam puta. Za svaki grm graška Mendel je ispunio posebnu karticu (10 000 kartica!), koja je sadržavala detaljne karakteristike biljke na ovih sedam točaka. Koliko je tisuća puta Mendel pincetom prenio pelud jednog cvijeta na stigmu drugog! Dvije godine Mendel je pažljivo provjeravao čistoću linija graška. Iz naraštaja u naraštaj u njima su se trebali pojavljivati ​​samo isti znakovi. Zatim je počeo križati biljke s različitim karakteristikama kako bi dobio hibride (križanja).

Što je otkrio?

Ako je jedna od roditeljskih biljaka imala zeleni grašak, a druga žuti, tada će svi grašak njihovih potomaka u prvoj generaciji biti žuti.

Par biljaka s visokom i niskom stabljikom dat će prve generacije potomaka samo s visokom stabljikom.

Par biljaka s crvenim i bijelim cvjetovima dat će prve generacije potomaka samo s crvenim cvjetovima. I tako dalje.

Možda je stvar u tome od koga su točno - "oca" ili "majke" - potomci dobili svoje

znakovi? Ništa slično ovome. Začudo, to nije bilo nimalo važno.

Dakle, Mendel je precizno utvrdio da se karakteristike "roditelja" ne "stapaju" zajedno (crveni i bijeli cvjetovi ne postaju ružičasti kod potomaka ovih biljaka). Ovo je bilo važno znanstveno otkriće. Charles Darwin je, primjerice, mislio drugačije.

Mendel je dominantnu osobinu u prvoj generaciji (na primjer, crveno cvijeće) nazvao dominantnom, a osobinu koja se "povlači" (bijelo cvijeće) - recesivnom.

Što će se dogoditi u sljedećoj generaciji? Ispostavilo se da će "unuci" ponovno "izroniti" potisnute, recesivne osobine svojih "baka i djedova". Na prvi pogled nastat će nezamisliva zbrka. Na primjer, boja sjemena će biti "djed", boja cvjetova će biti "baka", a visina stabljike će opet biti "djed". I svaka je biljka drugačija. Kako sve to shvatiti? I je li to uopće zamislivo?

Mendel je i sam priznao da je za rješavanje ovog problema “potrebna određena količina hrabrosti”.

Gregor Johann Mendel.

Mendelovo briljantno otkriće bilo je to što nije proučavao hirovite kombinacije svojstava, već je svaku osobinu ispitivao zasebno.

Odlučio je točno izračunati koji će dio potomaka dobiti, primjerice, crveno cvijeće, a koji – bijelo, te utvrditi brojčani omjer za svaku osobinu. Bio je to potpuno novi pristup botanici. Toliko nov da je bio ispred razvoja znanosti za čak tri i pol desetljeća. A on je cijelo to vrijeme ostao neshvatljiv.

Brojčani odnos koji je uspostavio Mendel bio je prilično neočekivan. Na svaku biljku s bijelim cvjetovima dolazile su u prosjeku tri biljke s crvenim cvjetovima. Gotovo točno - tri prema jedan!

Istodobno, crvena ili bijela boja cvjetova, na primjer, ni na koji način ne utječe na žutu ili zelenu boju graška. Svaka se osobina nasljeđuje neovisno o drugoj.

Ali Mendel nije samo utvrdio te činjenice. Dao im je briljantno objašnjenje. Od svakog od roditelja, spolna stanica nasljeđuje jednu "nasljednu sklonost" (kasnije će se nazvati geni). Svaka od sklonosti određuje neku karakteristiku - na primjer, crvenu boju cvijeća. Ako inklinacije koje određuju crvenu i bijelu obojenost uđu u ćeliju istodobno, tada se pojavljuje samo jedna od njih. Drugi ostaje skriven. Da bi se bijela boja ponovno pojavila potreban je “susret” dva nagiba bijele boje. Prema teoriji vjerojatnosti, to će se dogoditi u sljedećoj generaciji

Opatski grb Gregora Mendela.

Na jednom od polja štita grba nalazi se cvijet graška.

jednom za svake četiri kombinacije. Otuda omjer 3 prema 1.

I na kraju, Mendel je zaključio da zakoni koje je otkrio vrijede za sva živa bića, jer je "jedinstvo plana za razvoj organskog života izvan sumnje."

Godine 1863. na njemačkom je objavljena poznata Darwinova knjiga O podrijetlu vrsta. Mendel je pažljivo proučavao ovo djelo s olovkom u rukama. I izrazio je rezultat svojih misli svom kolegi iz Društva prirodoslovaca Brunn, Gustavu Nisslu:

To nije sve, još nešto nedostaje!

Nissl je bio zaprepašten takvom ocjenom Darwinova “heretičkog” djela, nevjerojatnom iz usta pobožnog redovnika.

Mendel je tada skromno prešutio da je, po njegovom mišljenju, već otkrio tu “stvar koja nedostaje”. Sada znamo da je to bilo tako, da su zakoni koje je otkrio Mendel omogućili rasvjetljavanje mnogih mračnih mjesta u teoriji evolucije (vidi članak “Evolucija”). Mendel je savršeno shvaćao značaj svojih otkrića. Bio je uvjeren u trijumf svoje teorije i pripremao ju je s nevjerojatnom suzdržanošću. Punih osam godina šutio je o svojim pokusima, sve dok se nije uvjerio u pouzdanost dobivenih rezultata.

I konačno, došao je odlučujući dan - 8. veljače 1865. Na današnji dan Mendel je napravio izvještaj o svojim otkrićima u Društvu prirodoslovaca Brunn. Mendelove kolege su zadivljeno slušale njegovo izvješće, začinjeno izračunima koji su uvijek potvrđivali omjer "3 prema 1".

Kakve veze sva ova matematika ima s botanikom? Govornik očito nema botanički um.

I onda taj uporno ponavljani omjer "tri prema jedan". Kakvi su to čudni "magični brojevi"? Pokušava li ovaj augustinski redovnik, skrivajući se iza botaničke terminologije, u znanost prokrijumčariti nešto poput dogme o Svetom Trojstvu?

Mendelov izvještaj dočekan je zbunjenom šutnjom. Nije mu postavljeno niti jedno pitanje. Mendel je vjerojatno bio spreman na bilo kakvu reakciju na svoj osmogodišnji rad: iznenađenje, nevjericu. Namjeravao je pozvati svoje kolege da još jednom provjere svoje eksperimente. Ali nije mogao predvidjeti tako dosadan nesporazum! Zaista, imalo se zbog čega očajavati.

Godinu dana kasnije objavljen je sljedeći svezak “Proceedings of the Society of Naturalists in Brünn” gdje je Mendelov izvještaj objavljen u skraćenom obliku pod skromnim naslovom “Eksperimenti na biljnim hibridima”.

Mendelov rad uvršten je u 120 znanstvenih knjižnica u Europi i Americi. Ali u samo tri od njih u sljedećih 35 godina nečija je ruka otvorila prašnjave sveske. Mendelov rad kratko je spomenut tri puta u raznim znanstvenim djelima.

Osim toga, sam Mendel poslao je 40 reprinta svog djela nekim istaknutim botaničarima. Samo je jedan od njih, slavni biolog iz Münchena Karl Nägeli, poslao odgovor Mendelu. Nägeli je svoje pismo započeo rečenicom da "eksperimenti s graškom nisu dovršeni" i da ih "treba započeti ispočetka". Ponovno započeti kolosalan posao na koji je Mendel potrošio osam godina svog života!

Nägeli je savjetovao Mendelu da eksperimentira s hawkweedom. Hawkweed je bila Naegelijeva omiljena biljka, čak je o njoj napisao i posebno djelo - "Hawkwipes of Central Europe". Sada, ako uspijemo potvrditi rezultate dobivene na grašku korištenjem hajdučke trave, onda...

Mendel je prihvatio hawkweed, biljku sa sitnim cvjetovima, s kojom mu je zbog kratkovidnosti bilo tako teško raditi! A što je najneugodnije, zakonitosti utvrđene u pokusima s graškom (a potvrđene na fuksiji i kukuruzu, zvončićima i skobama) nisu potvrđene na jastrebici. Danas možemo dodati: i nije se moglo potvrditi. Uostalom, razvoj sjemena u hawkweedu događa se bez oplodnje, što ni Naegeli ni Mendel nisu znali.

Biolozi su kasnije rekli da je Naegelijev savjet odgodio razvoj genetike za 40 godina.

Godine 1868. Mendel je napustio svoje eksperimente u uzgoju hibrida. Tada je izabran za

visoki položaj opata samostana, koji je obnašao do kraja života. Neposredno prije smrti (1. listopada

1883), kao da sažima svoj život, rekao je:

“Ako sam morao proći kroz gorke sate, imao sam mnogo više divnih, dobrih sati. Moji znanstveni radovi pričinili su mi veliko zadovoljstvo i uvjeren sam da će uskoro cijeli svijet prepoznati rezultate tih radova.”

Na sprovod mu se okupilo pola grada. Održani su govori u kojima su navedene zasluge pok. No, začudo, o nama poznatom biologu Mendelu nije rečeno ni riječi.

Svi papiri preostali nakon Mendelove smrti - pisma, neobjavljeni članci, dnevnici promatranja - bačeni su u pećnicu.

Ali Mendel nije pogriješio u svom proročanstvu, izrečenom 3 mjeseca prije njegove smrti. A 16 godina kasnije, kada je ime Mendela prepoznao cijeli civilizirani svijet, potomci su požurili tražiti pojedine stranice njegovih bilješki koje su slučajno preživjele plamen. Iz tih bilješki rekreirali su život Gregora Johanna Mendela i nevjerojatnu sudbinu njegova otkrića koje smo opisali.

Mendel Gregor Johann (22.7.1822., Heinzendorf - 6.1.1884., Brünn), austrijski biolog, utemeljitelj genetike. Učio je u školama Heinzendorf i Lipnik, zatim u okružnoj gimnaziji u Troppau. Godine 1843. diplomirao je filozofiju na sveučilištu u Olmutzu i postao redovnik u augustinskom samostanu sv. Tome u Brunnu (danas Brno, Češka). Služio je kao pomoćni župnik i predavao prirodoslovlje i fiziku u školi. Godine 1851.-53. bio je student volonter na Sveučilištu u Beču, gdje je studirao fiziku, kemiju, matematiku, zoologiju, botaniku i paleontologiju. Po povratku u Brunn radio je kao pomoćni učitelj u srednjoj školi do 1868., kada je postao opat samostana.

Godine 1856. Mendel je započeo svoje pokuse križanja različitih sorti graška koje su se razlikovale po pojedinim, strogo određenim karakteristikama (na primjer, obliku i boji sjemena). Precizno kvantitativno računovodstvo svih vrsta hibrida i statistička obrada rezultata eksperimenata koje je provodio 10 godina omogućili su mu da formulira osnovne zakone nasljeđivanja - cijepanje i kombinaciju nasljednih "faktora". Mendel je pokazao da su ti faktori odvojeni i da se ne spajaju niti nestaju kada se križaju. Iako kada se križaju dva organizma s suprotnim osobinama (na primjer, sjemenke su žute ili zelene), samo se jedan od njih pojavljuje u sljedećoj generaciji hibrida (Mendel ga je nazvao "dominantnim"), "nestali" ("recesivni") osobina se ponovno pojavljuje u sljedećim generacijama. Danas se Mendelovi nasljedni "faktori" nazivaju geni.

Mendel je izvijestio o rezultatima svojih eksperimenata Društvu prirodoslovaca Brunn u proljeće 1865.; godinu dana kasnije njegov je članak objavljen u zborniku ovoga društva. Na skupu nije postavljeno niti jedno pitanje, niti je na članak odgovoreno. Mendel je poslao primjerak članka K. Nägeliju, poznatom botaničaru i autoritativnom stručnjaku za probleme nasljeđa, ali ni Nägeli nije uvažio njegovo značenje. I tek 1900. Mendelov zaboravljeni rad privukao je svačiju pozornost: trojica znanstvenika odjednom, H. de Vries (Nizozemska), K. Correns (Njemačka) i E. Chermak (Austrija), izvodeći vlastite pokuse gotovo istovremeno, postali su uvjereni da valjanosti Mendelovih zaključaka. Zakon neovisne segregacije karaktera, danas poznat kao Mendelov zakon, postavio je temelje novom pravcu u biologiji - mendelizmu, koji je postao temelj genetike.

Sam Mendel je, nakon neuspjelih pokušaja da križanjem drugih biljaka dobije slične rezultate, prestao s eksperimentima i do kraja života bavio se pčelarstvom, vrtlarstvom i meteorološkim motrenjima.

Među djelima znanstvenika je “Autobiografija” (Gregorii Mendel autobiographia iuvenilis, 1850.) i niz članaka, uključujući “Eksperimente hibridizacije biljaka” (Versuche uber Pflanzenhybriden, u “Proceedings of the Brunn Society of Naturalists,” sv. 4, 1866).