Gregor Mendel betragtes som faderen til moderne genetik. Han var en østrigsk munk, der arbejdede med ærteplanter for at forklare, hvordan børn arver træk fra deres forældre. Hans arbejde blev grundlaget for, hvordan videnskabsmænd forstår arvelighed, og han betragtes bredt som en pioner inden for genetik.
Ærteplanter og Mendelsk genetik
I Mendels berømte ærteplanteforsøg krydsbestøvede han bevidst ærteplanter med åbenlyst forskellige egenskaber for at opdage nogle vigtige ting om, hvordan afkom arver egenskaber fra deres forældre.
Eksperimenterne
Mendel målte syv specifikke karakteristika for ærteplanter:
- Glatte eller rynkede modne frø
- Gult eller grønt frøalbumin
- Lilla eller hvid blomst
- Opustet eller indsnævret moden bælg
- Grønne eller gule umodne bælg
- Aksial eller terminal position af blomster
- Høj eller dværg stængelængde
Hvad han opdagede
Mellem 1856 og 1863 eksperimenterede Mendel med arten Pisum sativum, eller ærteplanten. Hans eksperimenter fik ham til at lave tre generaliseringer:
- Afkom får en arvelig faktor fra hver forælder. Dette er kendt som loven om adskillelse.
- Forskellige træk har lige muligheder for at optræde sammen. Dette er kendt som loven om uafhængigt sortiment, og nutidens videnskabsmænd forstår, at dette stort set er unøjagtigt. Nogle gener er faktisk knyttet sammen og vises oftere sammen.
- Afkom vil arve den dominerende egenskab, og kan kun arve den recessive egenskab, hvis han arver begge recessive faktorer. Dette er kendt som dominansloven.
De fleste videnskabsmænd på hans tid afviste Mendels arbejde. Det blev ikke bredt accepteret, før han døde. I løbet af hans levetid troede de fleste videnskabsmænd, at afkom nedarvede egenskaber ved at blande, det vil sige, at afkom arvede et 'gennemsnit' af forældrenes egenskaber.
Demonstrerer Mendelsk genetik
Mendel siges at have testet over 28.000 planter for at komme til sin konklusion. Selvom omfanget af hans projekt sandsynligvis ikke er realistisk for dig at genskabe, kan du studere genetik ved hjælp af planter.
Hvem er faderen?
Who's the Father er et eksperiment, hvor eleverne vil eksperimentere med planter for at forudsige observerbare træk. Du kan genskabe eksperimentet ved hjælp af Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) - som er designet specifikt, så eleverne kan bruge dem til at studere genetik. De vokser også hurtigere – en komplet livscyklus tager 28-30 dage. Dette eksperiment vil tage cirka seks ugers daglige observationer at gennemføre. Det er bedst egnet til ældre elever i mellemskolen eller gymnasiet, som studerer genetik.
Materials
- Wisconsin Fast Plants® frø, ikke-lilla stilk, hårløs (pakke med 200)
- Wisconsin Fast Plants® frø, gul-grønne blade (pakke med 200)
- Wisconsin Fast Plants® frø, ikke-lilla stængel, gul-grønne blade (pakke med 200)
- potteblanding
- Gødningspiller med langsom frigivelse
- Hjemmelavet fluorescerende belysningssystem eller købt belysningssystem
- Hjemmelavet dyrkningssystem (alternativt kan du købe et vandingssystem)
- Etiketter til planter
- Indsats og bånd
- Q-tips, eller bi-pinde (du skal bare bruge et par stykker)
Instruktioner
- Konstruer dine belysnings- og vandingssystemer først. Wisconsin Fast Plants® har brug for kontinuerligt fluorescerende lys og en kontinuerlig tilførsel af gødning og vand. Du kan enten bygge hjemmelavede versioner af disse, eller du kan købe færdiglavede sæt gennem Carolina Biological. Begge muligheder er linket ovenfor i materialelisten.
- Plant frøene (du behøver ikke at bruge dem alle sammen) i henhold til dyrkningsinstruktionerne. Du vil gerne starte med at plante de ikke-lilla, gulgrønne bladfrø (dette vil blive omt alt som den første generation af afkom eller O1). Plant også de ikke-lilla stilke, hårløse frø. (Disse frø er moderfrøene, omt alt som P1). Sørg for at mærke, hvilken der er hvilken!
- Om cirka fire til syv dage bør dine planter vokse. Observer stilk- og bladfarverne på begge sæt planter, og noter dine observationer i din laboratorie-notesbog. Den bedste måde at kvantificere dine observationer på er at tælle fænotyperne (tæl antallet af planter, der har ikke-lilla stængler, antallet af planter, der har gulgrønne blade osv.)
- Kassessér moderplanterne, men bevar afkomplanterne.
- Skriv en hypotese om, hvordan afkomplanterne arvede deres observerbare genetiske egenskaber. For eksempel, hvis du observerer, at de fleste af dine afkomsplanter har ikke-lilla stængler, men gule blade, kan du tildele disse som dominerende træk. Hvis du observerer, at nogle af dine afkomsplanter har lilla stængler og grønne blade, kan du antage, at det er recessive træk. Baseret på dine observationer, lav en testbar hypotese. Du vil prøve at gætte faderplantens stilk- og bladfarver baseret på din hypotese.
- Bland planterne sammen med en bipind eller Q-tip. For at gøre dette skal du forsigtigt bytte bi-pinden på en plante, sikre, at planten har pollen, og derefter dele den med en anden plante. Gør dette flere gange for at sikre, at hver plante modtager pollen fra flere andre planter, både med lignende og ulig observerbare egenskaber. Gør dette en gang om dagen i tre dage.
- Når de tre dage er omme, skal du skære eventuelle blomsterknopper af, der ikke er bestøvet.
- Stop med at vande planterne og lad dem tørre ud.
- Høst frøene og genplant dem, og start processen igen. Disse frø er anden generation af afkom, eller O2.
- Foretag observationer om stilken og bladfarven på den næste generation af planter. Tror du, at din hypotese var korrekt?
- Plant de gulgrønne bladfrø. Disse vil blive kendt som 'faderen' eller P2.
- Efter et par dage skal du observere stilk- og bladfarverne på P2-planterne. Understøtter dine observationer din hypotese?
Videovejledning
Denne video viser, hvordan man laver genetiske laboratorier og vil hjælpe dig med at tackle proceduren for at studere genetik af dine planter.
Online Labs
Det er værd at bemærke, at hvis dyrkning af ærter og fremstilling af hjemmelavede apparater er lidt mere, end du havde forhandlet om, er der et par fantastiske interaktive laboratorier online.
Mendels ærter
Dette online-laboratorium er en kopi af Mendels ærteeksperimenter. Laboratoriet har en praktisk menu, så du faktisk kan udforske laboratoriet, før du gør noget. Laboratoriet tager dig gennem forskellige trin, herunder plantning af ærter, observation af deres egenskaber og krydsbestøvning af de første planter, du dyrkede. Det er præcis, hvad Mendel gjorde, så eleverne kan få en fornemmelse af den kedelige proces, han gik igennem for at komme med sine observationer.
Ærtesuppe
Selv om det grafisk set ikke er så spændende, er Ærtesuppe en anden onlinemulighed, der hjælper elever med at observere to egenskaber hos ærteplanter. For at komme i gang skal du klikke på knappen 'begynd eksperimentet'. Så bliver du bragt til en side, hvor du kan vælge at 'parre' to forskellige ærter. Deres genotyper er skrevet til dig. Derefter vil siden vise dig alle de tilgængelige muligheder for de 'forældre', du har valgt. Siden bevæger sig hurtigt, og du kan gå glip af den, hvis du ikke skriver alt ned.
MIT's STAR Genetik
MIT's STAR Genetics-laboratorium er et slags 'spil', der kan downloades, hvor eleverne kan blande og matche genotyper af en række arter, herunder ærteplanter, frugtfluer og endda køer. Programmet er bedst egnet til gymnasieelever, der har en stærk forståelse af biologi.
Genetik er sjovt
Uanset om du studerer ærteplanter eller frugtfluer, eller bare går hjem og observerer dine forældres træk og prøver at finde ud af, hvordan du fik dine egne, kan det være meget sjovt at studere genetik. Mens moderne genetik identificerer nogle få ting, som Mendel tog fejl, gælder hans teorier stadig, hvor egenskaber ikke er forbundet eller påvirket af andre faktorer.