Gregor Mendel anses vara den moderna genetikens fader. Han var en österrikisk munk som arbetade med ärtväxter för att förklara hur barn ärver egenskaper från sina föräldrar. Hans arbete blev grunden för hur forskare förstår ärftlighet, och han anses allmänt vara en pionjär inom genetikområdet.
Ärtväxter och mendelsk genetik
I Mendels berömda ärtväxtexperiment korspollinerade han medvetet ärtväxter med uppenbart olika egenskaper för att upptäcka några viktiga saker om hur avkommor ärver egenskaper från sina föräldrar.
Experimenten
Mendel mätte sju specifika egenskaper hos ärtväxter:
- Släta eller skrynkliga mogna frö
- Gult eller grönt fröalbum
- Lila eller vit blomma
- Uppblåst eller sammandragen mogen balja
- Gröna eller gula omogna baljor
- Axiell eller terminal position för blommor
- Längd eller dvärgskaft
Vad han upptäckte
Mellan 1856 och 1863 experimenterade Mendel med arten Pisum sativum, eller ärtväxt. Hans experiment fick honom att göra tre generaliseringar:
- Avkommor får en ärftlig faktor från varje förälder. Detta är känt som segregationens lag.
- Olika egenskaper har lika möjligheter att uppträda tillsammans. Detta är känt som lagen om oberoende sortiment, och dagens vetenskapsmän förstår att detta till stor del är felaktigt. Vissa gener är faktiskt sammanlänkade och förekommer oftare tillsammans.
- Avkommor kommer att ärva den dominerande egenskapen och kan bara ärva den recessiva egenskapen om han ärver båda recessiva faktorerna. Detta är känt som dominanslagen.
De flesta vetenskapsmän på hans tid förkastade Mendels arbete. Det var inte allmänt accepterat förrän efter att han dog. Under hans livstid trodde de flesta forskare att avkommor ärvde egenskaper genom att blandas, det vill säga att avkomman ärvde ett "genomsnitt" av föräldrarnas egenskaper.
Demonstrera Mendelsk genetik
Mendel sägs ha testat över 28 000 växter för att komma fram till sin slutsats. Även om omfattningen av hans projekt förmodligen inte är realistisk för dig att återskapa, kan du studera genetik med hjälp av växter.
Vem är fadern?
Vem är fadern är ett experiment där eleverna kommer att experimentera på växter för att förutsäga observerbara egenskaper. Du kan återskapa experimentet med Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) - som är utformade speciellt så att eleverna kan använda dem för att studera genetik. De växer också snabbare – en komplett livscykel tar 28-30 dagar. Detta experiment kommer att ta cirka sex veckors dagliga observationer att slutföra. Den är bäst lämpad för äldre elever i mellanstadiet eller gymnasiet som studerar genetik.
Material
- Wisconsin Fast Plants® Seed, icke-lila stjälk, hårlös (förpackning med 200)
- Wisconsin Fast Plants® Seed, gulgröna blad (förpackning med 200)
- Wisconsin Fast Plants®-frö, icke-lila stjälk, gulgröna blad (förpackning med 200)
- krukmix
- Gödselpellets med långsam frisättning
- Hemgjort lysrörsbelysningssystem eller köpt belysningssystem
- Hemgjort odlingssystem (alternativt kan du köpa ett bevattningssystem)
- Etiketter för växter
- Insatser och band
- Q-tips, eller bipinnar (du behöver bara några)
Instruktioner
- Konstruera dina belysnings- och bevattningssystem först. Wisconsin Fast Plants® behöver kontinuerligt fluorescerande ljus och en kontinuerlig tillförsel av gödningsmedel och vatten. Du kan antingen bygga hemgjorda versioner av dessa, eller så kan du köpa färdiga kit genom Carolina Biological. Båda alternativen är länkade ovan i materiallistan.
- Plantera fröna (du behöver inte använda alla) enligt odlingsanvisningarna. Du bör börja med att plantera de icke-lila, gulgröna lövfröna (detta kommer att kallas första generationens avkomma, eller O1.) Plantera också de icke-lila stjälken, hårlösa fröna. (Dessa frön är moderfrön, kallade P1). Se till att du märker vilken som är vilken!
- Om cirka fyra till sju dagar bör dina växter växa. Observera stjälk- och bladfärgerna på båda uppsättningarna av växter och registrera dina observationer i din labb-anteckningsbok. Det bästa sättet att kvantifiera dina observationer är att räkna fenotyperna (räkna antalet växter som har icke-lila stjälkar, antalet växter som har gulgröna blad, etc.)
- Kassera moderplantorna, men behåll avkomplantorna.
- Skriv en hypotes om hur avkommans växter ärvde sina observerbara genetiska egenskaper. Till exempel, om du observerar att de flesta av dina avkommor har icke-lila stjälkar men gula löv, kan du tilldela dessa som dominerande egenskaper. Om du ser att några av dina avkommor har lila stjälkar och gröna blad, kan du anta att det är recessiva egenskaper. Skapa en testbar hypotes baserat på dina observationer. Du kommer att vilja försöka gissa faderplantans stam- och bladfärger baserat på din hypotes.
- Kombinera växterna med hjälp av en bipinne eller Q-tip. För att göra detta, byt försiktigt ut bipinnen på en planta, se till att plantan har pollen och dela den sedan med en annan planta. Gör detta flera gånger för att se till att varje växt får pollen från flera andra växter, både med liknande och olik observerbara egenskaper. Gör detta en gång om dagen i tre dagar.
- När de tre dagarna är över, skär av alla blomknoppar som inte pollinerats.
- Sluta vattna växterna och låt dem torka ut.
- Skörda fröna och plantera om dem, börja i princip igen. Dessa frön är andra generationens avkommor, eller O2.
- Gör observationer om stam- och bladfärgen på nästa generations växter. Tror du att din hypotes var korrekt?
- Plantera de gulgröna bladfröna. Dessa kommer att kallas "fadern" eller P2.
- Efter några dagar, observera stam- och bladfärgerna på P2-växterna. Stöder dina observationer din hypotes?
Videoanvisningar
Denna video visar hur man gör genetiklabb och hjälper dig att ta itu med proceduren för att studera genetiken hos dina växter.
Online Labs
Det är värt att notera att om att odla ärtor och göra hemgjorda apparater är lite mer än vad du förhandlade om, så finns det några fantastiska interaktiva labb online.
Mendels ärter
Det här onlinelabbet är en kopia av Mendels ärtexperiment. Labbet har en praktisk meny så att du faktiskt kan utforska labbet innan du gör något. Labbet tar dig igenom olika steg, inklusive att plantera ärtorna, observera deras egenskaper och sedan korspollinera de första plantorna du odlade. Detta är precis vad Mendel gjorde så att eleverna kan få en känsla för den tråkiga process han gick igenom för att komma med sina observationer.
Ärtsoppa
Även om det grafiskt inte är lika spännande, är ärtsoppa ett annat online alternativ som hjälper elever att observera två egenskaper hos ärtväxter. För att komma igång klickar du på knappen "börja experiment". Sedan kommer du till en sida där du kan välja att 'para' två olika ärtor. Deras genotyper är skrivna för dig. Sedan kommer sidan att visa dig alla tillgängliga alternativ för de "föräldrar" du v alt. Sidan rör sig snabbt och du kan missa den om du inte skriver ner allt.
MIT's STAR Genetics
MITs STAR Genetics-labb är ett nedladdningsbart "spel" där eleverna kan blanda och matcha genotyper av en mängd olika arter, inklusive ärtväxter, fruktflugor och till och med kor. Programmet lämpar sig bäst för gymnasieelever som har en stark förståelse för biologi.
Genetik är roligt
Oavsett om du studerar ärtväxter eller fruktflugor, eller helt enkelt går hem och observerar dina föräldrars egenskaper och försöker ta reda på hur du fick dina egna, kan det vara väldigt roligt att studera genetik. Medan modern genetik identifierar några saker som Mendel har fel, gäller hans teorier fortfarande där egenskaper inte är kopplade till eller påverkas av andra faktorer.