Основоположником какой научной сферы стал грегор мендель. Великий вклад грегора иоганна менделя в развитие экспериментальной генетики. Гены и поведение

Цели:

1. Охарактеризовать генетику как науку, её развитие и значение.
2. Ввести понятие о гибридологическом методе изучения наследственности, основных генетических терминах и символике.
3. Развивать через поэтапную работу мыслительную деятельность учащихся и навыки работы с генетической терминологией.
4. Воспитывать у учащихся интерес к получению генетических знаний.

Оборудование: портрет Г.Менделя, модель-аппликация: "Ход моногибридного скрещивания", сюжетный рисунок, словесные плакаты: задачи урока и раздела, стихотворение С. Михалкова, раздаточный поурочный материал: тест, статья: "Как работал Мендель".

Тип урока: вводная лекция.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент (5 –7 мин.)

1. Проверка посещаемости урока.
2. Концентрация внимания учащихся.

II. Основная часть урока (60 мин.)

1. Вступительное слово учителя. Уважаемые ребята и гости урока, мы сегодня открываем страницу наиболее интересной науки биологического цикла – генетики. Генетика является наукой, где требуется понимание и знание многих сложных вопросов. Я прошу быть внимательным в течение всего занятия.

Учитель знакомит учащихся с темами изучаемого раздела и с конкретными задачами данного урока.

Темы изучаемого раздела (на отдельном плакате) :

1. Генетика – как наука о наследственности и изменчивости.
2. Г. Мендель – основоположник генетической науки.
3. Новости генетической науки.
4. Основные генетические термины и символика.
5. Гибридологический метод изучения наследственности.
6. Основные наследственные закономерности, открытые Г. Менделем: I и II Законы чистоты гамет.

Учитель вводит занимательный элемент развивающего обучения. На отдельном плакате – сюжетный рисунок. Вопрос учащимся: какую наследственную ошибку допустил художник в данном рисунке? Ответ: он забыл о наследственности и перепутал детей животных.

2. Работа по опережающим заданиям

Выступления учащихся о новостях генетической науки.

Проект: "Геном человека"

Международный проект был начат в 1988 г. В проекте работает несколько тысяч из более чем 20 стран. С 1989 г. в нём участвует и Россия. Все хромосомы поделены между странами – участницами, и России для исследования достались 3, 13, 19 хромосомы.
Основная цель проекта – определить локализацию всех генов в молекуле ДНК.
Что представляет собой основной предмет проекта – геном человека?
Известно, что в ядре клетки 46 хромосом (соматических). Каждая хромосома представлена одной молекулой ДНК. Суммарная длина всех 46 молекул ДНК в одной клетке ~2 м, они содержат около 3,2 млрд. пар нуклеотидов. Общая длина ДНК во всех клетках человеческого тела (их примерно 5 х 10 13) составляет 10 11 км, что почти в тысячу больше расстояния от Земли до Солнца.
Как же помещаются в ядре такие длиннющиемолекулы? Оказывается, в ядре существует механизм ""насильственной укладки" ДНК. В самой молекуле гены повторяются много раз. Например, ген, кодирующий р ДНК повторяется около 2 тыс. раз.
К 1998 г. расшифрована примерно половина генетической информации человека.
В таблице приведены данные (известные на сегодня) по количеству генов, вовлечённых в развитие и функционирование некоторых органов и тканей человека.

Сегодня установлено, что предрасположенность к алкоголизму или наркомании тоже может иметь генетическую основу. Открыто уже 7 генов, повреждения которых связаны с возникновением с зависимости от химических веществ. Из тканей больных алкоголизмом был выделен мутантный ген, который приводит к дефектам клеточных рецепторов дофамина – вещества, играющего ключевую роль в работе центров удовольствия мозга Недостаток дофамина или дефекты его рецепторов напрямую связаны с развитием алкоголизма.
Сегодня можно на основе генов узнать человека по следовым количествам крови, чешуйкам кожи, и т.п.
В настоящее время интенсивно изучается проблема зависимости способностей и талантов человека от его генов.
Главная задача будущих исследований – выявление различий между людьми на генетическом уровне. Это позволит создавать генные портреты людей и эффективнее лечить болезни, оценивать способности и возможности каждого человека, оценивать степень приспособленности конкретного человека к той или иной экологической обстановке
Необходимо упомянуть об опасности распространения генетической информации о конкретных людях. В некоторых странах уже приняты законы, запрещающие распространение такой информации.

Гены и поведение

Уже сотни лет ведётся спор о том, что влияет на характер и темперамент, интеллект и творчество – наследственность или воспитание.
Английский биолог Френсис Гальтон в 1865г. (двоюродный брат Ч.Дарвина) исследовал родословные выдающихся людей и пришёл к выводу о наследственной природе таланта.
В настоящее время генетикам удалось найти гены, которые определяют некоторые психологические характеристики человека. Было установлено, что чтение связано с одним из участков хромосомы 15. Многие гены участвуют в развитии умственных способностей.
Голландский генетик Гансу Бруннеру исследовал семью, в 3 х поколениях которой 14 мужчин – дядей, братьев, племянников – проявляли нарушение поведения (агрессивность, умственную отсталость и т.д.) Он установил, что это не просто нарушения, а заболевание, связанное с X – хромосомой. Оно передавалось через женщин (которые сами были здоровыми) и проявлялось только у мужчин. У всех обследованных мужчин была мутация в гене.
Американский генетик Кен Кендлер определил, что тревожность и депрессия на 33–46 % определяются наследственностью. Однако, как гены влияют на человека, ещё неразрешенная проблема.

Анализ генома человека завершён?

В Вашингтоне 6 апреля 2000 г. состоялось заседание комитета по науке Конгресса США, на котором было заявлено о завершении расшифровки нуклеотидных последовательностей всех необходимых фрагментах генома человека. Ожидается, что предварительная работа по составлению последовательностей всех генов (их около 80 тыс. и они содержат примерно 3 млрд. "букв") ДНК будет завершена через 3–6 недель. Окончательная расшифровка генома человека будет завершена в 2003 году.
На вопрос, не станет ли теперь реальностью целенаправленное изменение человеческой расы, главный специалист компании ответил, что для полного определения функций всех генов может потребоваться около 100 лет, а до тех пор о целенаправленных изменениях говорить не приходится.
В декабре 1999 г. исследователи Великобритании и Японии объявили об установлении структуры 22 хромосомы. Она содержит 33 млн. пар оснований и в её структуре нерасшифрованными остались 11 участков. Для этой хромосомы установлены функции примерно половины генов. Установлено, с дефектом этой хромосомы связано 27 различных заболеваний, например – шизофрения, лейкемия.

Преподаватель: В основу современной науки – генетики легли закономерности наследования признаков, обнаруженные Г. Менделем. Познакомимся кратко с его биографией.

Выступление студента.

Биография Грегора Менделя

Грегор Иоганн Мендель стал основоположником учения о наследственности, т. е. науки – генетики.
Родился Иоганн Мендель 22 июля 1822 г. в бедной семье крестьянина в небольшой деревушке в Австрийской империи (сегодня это территория Чехии). Благодаря своим незаурядным способностям ему удалось закончить сначала гимназию, а затем двухгодичные философские курсы.
В 1843 г. Мендель поступил в августинский монастырь г. Брно. По обычаю, приняв монашеский сан, Иоганн Мендель получил своё второе имя – Грегор.
Став монахом, Мендель наконец-то был избавлен от вечной нужды и заботы о куске хлеба.
В монастыре он стал всерьёз заниматься садоводством и выпросил под садик небольшой огороженный забором участок.
Кто бы мог предположить, что на этом крохотном участке будут установлены всеобщие биологические законы наследственности. Весной 1845 г. Мендель высадит здесь горох.
А ещё раньше, в его монашеской келье, появятся ёж, лисица и множество мышей. Мендель скрещивал их, наблюдал, какое получалось потомство. Но монастырское начальство проведало о его опытах с мышами и распорядилось убрать мышей, чтобы не бросать тень на репутацию монастыря.
Тогда Мендель перенёс свои опыты на горох, росший в монастырском садике.
Позднее он шутливо говорил своим гостям:
– Не хотите ли посмотреть на моих детей?
Удивлённые гости шли вместе с ним в сад, где он указывал им на грядки с горохом.

3. Самостоятельная работа студентов с источником научной информации

Раздаточный материал на столах студентов – статья "Как работал Мендель". Задание для студентов по статье: докажите, что выбор растения горох для опытов было у Менделя удачным.

Как работал Г. Мендель

Г. Мендель проводил свои опыты, используя горох. Выбор объекта для экспериментов был удачным:

• Bo времена, когда жил Г. Мендель уже существовало много сортов гороха, различающихся между собой по многим признакам.
• Растение горох легко выращивать.
• Растение самоопыляемое (т. е., когда пыльца попадает на рыльце пестика того же самого цветка, и такой цветок размножается в чистоте, без влияния факторов окружающей среды).
• Данное растение можно искусственно опылять, что и делал Г. Мендель. (Для этого пыльцу из пыльника одного сорта гороха с помощью кисточки он наносил на рыльце пестика другого сорта гороха. Затем надевал на искусственно опылённые цветки маленькие колпачки, чтобы сюда случайно не попала чужая пыльца).
• Г. Мендель работал лишь с небольшим количеством признаков, это были:
  • Высота стебля;
  • Форма семян;
  • Окраска семян;
  • Форма плодов;
  • Окраска плодов;
  • Расположение цветков;
  • Окраска лепестков.
• Над своими опытами Г. Мендель работал в течении 2 – 3 лет и всегда использовал контрольные растения, а так же вёл точный количественный учёт потомства, которое всегда в его опытах было многочисленным.

4. Объяснение нового материала

Сущность гибридологического метода изучения наследственности. I закон Г. Менделя

В его основе лежит X (т. е. гибридизация) организмов, отличающихся между собой по одному или нескольким признакам, а так же в детальном анализе потомства, (т. е. гибридов) от названия которых и метод стал называться гибридологический.

Моногибридное скрещивание – это скрещивание, в котором родительские формы отличаются по одной паре признаков.

Основные генетические символы:

X – гибридизация или скрещивание;
Р – родительские формы;
– женский организм (символ планеты Венера – зеркало Венеры);
– мужской организм (символ планеты Марс – щит и копьё);
F 1 или F 2 и т.д. (от лат. filis – дети) потомки или гибриды.

Преподаватель: Вычерчиваем схему (цветным мелом) моногибридного скрещивания, проводим X по одной паре признаков (цвет семян гороха). Все гибриды первого поколения получились единообразны по цвету семян. Так была сформулирована первая закономерность наследственности, которая в науке звучит как I-й закон Менделя . Он гласит:

• Доминантный признак: это признак преобладающий, который проявляется сразу в первом поколении.
• Рецессивный признак: отступающий признак и он начинает проявляться только с F2 поколения.

Установление 2 й наследственной закономерности, открытой Г. Менделем. II закон Г. Менделя

Преподаватель: Г. Мендель поставил задачу: выяснить, как будет наследоваться признак (цвет семян) у гибридов F 2 ?

Полученную закономерность в F 2 Г. Мендель назвал Законом расщепления признаков. Он гласит:

Фенотип – это совокупность внешних и внутренних признаков организма.

В доме восемь дробь один
У заставы Ильича
Жил высокий гражданин
По прозванью Каланча,
По фамилии – Степанов
И по имени – Степан,
Из районных великанов
Самый главный великан.

У Степана сын родился
Малыша зовут Егор
Возле мамы на кровати
На виду у прочих мам
Спит ребёнок небывалый
Не малыш, а целый малый,
Весит он пять килограмм.
Богатырь, а не ребёнок,
Как не верить чудесам,
Вырастает из пелёнок
Не по дням, а по часам.

Закон чистоты гамет, установленный Г. Менделем

Преподаватель: Г. Мендель пытался объяснить наследственную природу признака. Он установил, что признаки организмов определяются отдельными факторами наследственности. В настоящее время эти наследственные факторы называют генами. Давайте вспомним знания о гене.

5. Фронтальный опрос по домашнему заданию.

1. Что такое хромосомы и где они расположены?
2. Что такое ген?
3. Какой набор хромосом называется диплоидным?
4. Какой набор хромосом называется гаплоидным?
5. Что такое гамета?
6. Что такое зигота?

Закон чистоты гамет:

Преподаватель: Г. Мендель ввёл буквенную символику наследственных факторов (т. е. генов). А, В, С – гены, отвечающие за доминантный признак; а, в, с – гены, отвечающие за рецессивный признак. Генотип – совокупность генов, полученная от родителей. Повторно составляем схему моногибридного скрещивания, но по генотипу. (Плакат на доске)
Любой организм содержит 2 гена, отвечающих за развитие одного признака, один от отца, другой от матери. При образовании гамет из каждой пары генов, в гамету попадает только один. Составляем ход моногибридного скрещивания. На доске модель-аппликация:

Гомозигота – это зигота, содержащая одинаковые гены АА или аа ;
Гетерозигота – это зигота, содержащая разные гены Аа.

6. Самостоятельная работа учащихся

Задание:

1. Какие типы гамет образуются в следующих генотипах:

2. Какова окраска семян при следующих генотипах: АА; Аа; аа?

III. Закрепление урока

Индивидуальная работа учащихся по тесту.

Вариант 1

1. Исследованием закономерностей наследственности и изменчивости занимается наука:

A. Селекция;
B. Физиология;
C. Экология;
D. Генетика.

2. Свойство родительских организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству называют:

A. Изменчивостью;
B. Наследственностью;
C. Приспособленностью;
D. Выживаемостью.

3. Признак, который проявляется сразу же в первом поколении и подавляет проявление противоположного признака, называют:

A. Доминантным;
B. Рецессивным;
C. Промежуточным;
D. Ненаследственным.

4. Совокупность генов, полученных потомством от родителей, называют:

A. Фенотипом;
B. Гомозиготой;
C. Гетерозиготой;
D. Генотипом.

5. Материальной основой наследственности являются:

A. Гены, расположенные в молекуле ДНК;
B. Молекулы АТФ;
C. Молекулы белка;
D. Хлоропласты и митохондрии.

6. "Гибриды первого поколения при дальнейшем размножении дают расщепление, примерно 4 ю часть потомства составляют особи с рецессивными признаками" – это формулировка:

A. Закона Моргана;
B. Первого закона Менделя;
C. Второго закона Менделя;
D. Правила Менделя.

Вариант 2

1. Генетика занимается изучением:

A. Процессов жизнедеятельности организмов;
B. Классификацией организмов;
C. Закономерностей наследственности и изменчивости организмов;
D. Взаимосвязей организмов и среды обитания.

2. Наследственность – это свойство организмов:

А. Взаимодействовать со средой обитания;
B. Реагировать на изменение окружающей среды;
С. Передавать свои признаки и особенности развития потомству;
D. Приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития.

3. Гены, расположенные в молекуле ДНК, представляют собой:

А. Вещество, содержащее богатые энергией связи;
В. Материальные основы наследственности;
C. Вещества, которые ускоряют химические реакции в клетке;
D. Полипептидную цепь, выполняющую многие функции в клетке.

4. Генотип – это совокупность:

А. Генов, полученная потомством от родителей;
В. Внешних признаков организма;
С. Внутренних признаков организма;
D. Реакций организма на воздействие среды.

5. Скрещивание особей, отличающихся по одной паре признаков, называют:

А. Полигибридным;
В. Анализирующим;
С. Дигибридным;
D. Моногибридным.

6. Признак, который у особи внешне не проявляется, называют:

А. Рецессивным;
В.Доминантным;
С Промежуточным;
D.Модификацией.

Ответы:

IV. Подведение итогов

Объяснение выполнения домашнего задания.

Основоположником науки о наследственности — генетики по праву считается австро-венгерский ученый Грегор Мендель. Работа исследователя, «переоткрытая» только в 1900 году, принесла посмертную славу Менделю и послужила началом новой науки, которую несколько позже назвали генетикой. До конца семидесятых годов XX века генетика в основном двигалась по пути, проложенному Менделем, и только когда учёные научились читать последовательность нуклеиновых оснований в молекулах ДНК, наследственность стали изучать не с помощью анализа результатов гибридизации, а опираясь на физико-химические методы.

Грегор Иоганн Мендель родился в Гейзендорфе, что в Силезии, 22 июля 1822 года в семье крестьянина. В начальной школе он обнаружил выдающиеся математические способности и по настоянию учителей продолжил образование в гимназии небольшого, находящегося поблизости городка Опава. Однако на дальнейшее обучение Менделя денег в семье недоставало. С большим трудом их удалось наскрести на завершение гимназического курса. Выручила младшая сестра Тереза: она пожертвовала скопленным для нее приданым. На эти средства Мендель смог проучиться еще некоторое время на курсах по подготовке в университет. После этого средства семьи иссякли окончательно.

Выход предложил профессор математики Франц. Он посоветовал Менделю вступить в августинский монастырь города Брно. Его возглавлял в то время аббат Кирилл Напп — человек широких взглядов, поощрявший занятия наукой. В 1843 году Мендель поступил в этот монастырь и получил имя Грегор (при рождении ему было дано имя Иоганн). Через
четыре года монастырь направил двадцатипятилетнего монаха Менделя учителем в среднюю школу. Затем с 1851 по 1853 год он изучал естественные науки, особенно физику, в Венском университете, после чего стал преподавателем физики и естествознания в реальном училище города Брно.

Его педагогическую деятельность, продолжавшуюся четырнадцать лет, высоко ценили и руководство училища, и ученики. По воспоминаниям последних, он считался одним из любимейших учителей. Последние пятнадцать лет жизни Мендель был настоятелем монастыря.

С юности Грегор интересовался естествознанием. Будучи скорее любителем, чем профессиональным учёным-биологом, Мендель постоянно экспериментировал с различными растениями и пчёлами. В 1856 году он начал классическую работу по гибридизации и анализу наследования признаков у гороха.

Мендель трудился в крохотном, менее двух с половиною соток гектара, монастырском садике. Он высевал горох на протяжении восьми лет, манипулируя двумя десятками разновидностей этого растения, различных по окраске цветков и по виду семян. Он проделал десять тысяч опытов. Своим усердием и терпением он приводил в немалое изумление помогавших ему в нужных случаях партнеров — Винкельмейера и Лиленталя, а также садовника Мареша, весьма склонного к выпивке. Если Мендель и
давал пояснения своим помощникам, то вряд ли они могли его понять.

Неторопливо текла жизнь в монастыре Святого Томаша. Нетороплив был и Грегор Мендель. Настойчив, наблюдателен и весьма терпелив. Изучая форму семян у растений, полученных в результате скрещиваний, он ради уяснения закономерностей передачи лишь одного признака («гладкие — морщинистые») подверг анализу 7324 горошины. Каждое семя он рассматривал в лупу, сравнивая их форму и делая записи.

С опытов Менделя начался другой отсчет времени, главной отличительной чертой которого стал опять же введенный Менделем гибридологический анализ наследственности отдельных признаков родителей в потомстве. Трудно сказать, что именно заставило естествоиспытателя обратиться к абстрактному мышлению, отвлечься от голых цифр и многочисленных экспериментов. Но именно оно позволило скромному преподавателю монастырской школы увидеть целостную картину исследования; увидеть ее лишь после того, как пришлось пренебречь десятыми и сотыми долями, обусловленными неизбежными статистическими вариациями. Только тогда буквенно «помеченные» исследователем альтернативные признаки открыли ему нечто сенсационное: определенные типы скрещивания в разном потомстве дают соотношение 3:1, 1:1, или 1:2:1.

Мендель обратился к работам своих предшественников за подтверждением мелькнувшей у него догадки. Те, кого исследователь почитал за авторитеты, пришли в разное время и каждый по-своему к общему заключению: гены могут обладать доминирующими (подавляющими) или рецессивными (подавляемыми) свойствами. А раз так, делает вывод Мендель, то комбинация неоднородных генов и дает то самое расщепление признаков, что наблюдается в его собственных опытах. И в тех самых соотношениях, что были вычислены с помощью его статистического анализа. «Проверяя алгеброй гармонию» происходящих изменений в полученных поколениях гороха, ученый даже ввел буквенные обозначения, отметив заглавной буквой доминантное, а строчной — рецессивное состояние одного и того же гена.

Мендель доказал, что каждый признак организма определяется наследственными факторами, задатками (впоследствии их назвали генами), передающимися от родителей потомкам с половыми клетками. В результате скрещивания могут появиться новые сочетания наследственных признаков. И частоту появления каждого такого сочетания можно предсказать.

Обобщенно результаты работы ученого выглядят так:

— все гибридные растения первого поколения одинаковы и проявляют признак одного из родителей;

— среди гибридов второго поколения появляются растения как с доминантными, так и с рецессивными признаками в соотношении 3:1;

— два признака в потомстве ведут себя независимо и во втором поколении встречаются во всех возможных сочетаниях;

— необходимо различать признаки и их наследственные задатки (растения, проявляющие доминантные признаки, могут в скрытом виде нести
задатки рецессивных);

— объединение мужских и женских гамет случайно в отношении того, задатки каких признаков несут эти гаметы.

В феврале и марте 1865 года в двух докладах на заседаниях провинциального научного кружка, носившего название Общества естествоиспытателей города Брю, один из рядовых его членов, Грегор Мендель, сообщил о результатах своих многолетних исследований, завершенных в 1863 году.

Несмотря на то что его доклады были довольно холодно встречены членами кружка, он решился опубликовать свою работу. Она увидела свет в 1866 году в трудах общества под названием «Опыты над растительными гибридами».

Современники не поняли Менделя и не оценили его труд. Для многих ученых опровержение вывода Менделя означало бы ни много ни мало, как утверждение собственной концепции, гласившей, что приобретенный признак можно «втиснуть» в хромосому и обратить в наследуемый. Как только не сокрушали «крамольный» вывод скромного настоятеля монастыря из Брно маститые ученые, каких только эпитетов не придумывали, дабы унизить, высмеять. Но время решило по-своему.

Да, Грегор Мендель не был признан современниками. Слишком уж простой, бесхитростной представилась им схема, в которую без нажима и скрипа укладывались сложные явления, составляющие в представлении человечества основание незыблемой пирамиды эволюции. К тому же в концепции Менделя были и уязвимые места. Так, по крайней мере, представлялось это его оппонентам. И самому исследователю тоже, поскольку он не мог развеять их сомнений. Одной из «виновниц» его неудач была
ястребинка.

Ботаник Карл фон Негели, профессор Мюнхенского университета, прочитав работу Менделя, предложил автору проверить обнаруженные им законы на ястребинке. Это маленькое растение было излюбленным объектом Негели. И Мендель согласился. Он потратил много сил на новые опыты. Ястребинка — чрезвычайно неудобное для искусственного скрещивания растение. Очень мелкое. Приходилось напрягать зрение, а оно стало все больше и больше ухудшаться. Потомство, полученное от скрещивания ястребинки, не подчинялось закону, как он считал, правильному для всех. Лишь спустя годы после того, как биологи установили факт иного, не полового размножения ястребинки, возражения профессора Негели, главного оппонента Менделя, были сняты с повестки дня. Но ни Менделя, ни самого Негели уже, увы, не было в живых.

Очень образно о судьбе работы Менделя сказал крупнейший советский генетик академик Б.Л. Астауров, первый президент Всесоюзного общества генетиков и селекционеров имени Н.И. Вавилова: «Судьба классической работы Менделя превратна и не чужда драматизма. Хотя им были обнаружены, ясно показаны и в значительной мере поняты весьма общие закономерности наследственности, биология того времени еще не доросла до осознания их фундаментальности. Сам Мендель с удивительной проницательностью предвидел общезначимость обнаруженных на горохе закономерностей и получил некоторые доказательства их применимости к некоторым другим растениям (трем видам фасоли, двум видам левкоя, кукурузе и ночной красавице). Однако его настойчивые и утомительные попытки приложить найденные закономерности к скрещиванию многочисленных разновидностей и видов ястребинки не оправдали надежд и потерпели полное фиаско. Насколько счастлив был выбор первого объекта (гороха), настолько же неудачен второй. Только много позднее, уже в нашем веке, стало понятно, что своеобразные картины наследования признаков у ястребинки являются исключением, лишь подтверждающим правило. Во времена Менделя никто не мог подозревать, что предпринятые им скрещивания разновидностей ястребинки фактически не происходили, так как это растение размножается без опыления и оплодотворения, девственным путем, посредством так называемой апогамии. Неудача кропотливых и напряженных опытов, вызвавших почти полную потерю зрения, свалившиеся на Менделя обременительные обязанности прелата и преклонные годы вынудили его прекратить любимые исследования.

Прошло еще несколько лет, и Грегор Мендель ушел из жизни, не предчувствуя, какие страсти будут бушевать вокруг его имени и какой славой оно, в конце концов, будет покрыто. Да, слава и почет придут к Менделю уже после смерти. Он же покинет жизнь, так и не разгадав тайны ястребинки, не «уложившейся» в выведенные им законы единообразия гибридов первого поколения и расщепления признаков в потомстве».

Менделю было бы значительно легче, знай он о работах другого ученого Адамса, опубликовавшего к тому времени пионерскую работу о наследовании признаков у человека. Но Мендель не был знаком с этой работой. А ведь Адаме на основе эмпирических наблюдений за семьями с наследственными заболеваниями фактически сформулировал понятие наследственных задатков, подметив доминантное и рецессивное наследование признаков у человека. Но ботаники не слышали о работе врача, а тому, вероятно, выпало на долю столько практической лечебной работы, что на абстрактные размышления просто не хватало времени. В общем, так или иначе, но генетики узнали о наблюдениях Адамса, только приступив всерьез к изучению истории генетики человека.

Не повезло и Менделю. Слишком рано великий исследователь сообщил о своих открытиях научному миру. Последний был к этому еще не готов. Лишь в 1900 году, переоткрыв законы Менделя, мир поразился красоте логики эксперимента исследователя и изящной точности его расчетов. И хотя ген продолжал оставаться гипотетической единицей наследственности, сомнения в его материальности окончательно развеялись.

Мендель был современником Чарлза Дарвина. Но статья брюннского монаха не попалась на глаза автору «Происхождения видов». Остается лишь гадать, как бы оценил Дарвин открытие Менделя, если бы ознакомился с ним. Между тем великий английский натуралист проявлял немалый интерес к гибридизации растений. Скрещивая разные формы львиного зева, он по поводу расщепления гибридов во втором поколении писал: «Почему это так. Бог знает...»

Умер Мендель 6 января 1884 года, настоятелем того монастыря, где вел свои опыты с горохом. Не замеченный современниками, Мендель, тем не менее, нисколько не поколебался в своей правоте. Он говорил: «Мое время еще придет». Эти слова начертаны на его памятнике, установленном перед монастырским садиком, где он ставил свои опыты.

Знаменитый физик Эрвин Шрёдингер считал, что применение законов Менделя равнозначно внедрению квантового начала в биологии.

Революционизирующая роль менделизма в биологии становилась все более очевидной. К началу тридцатых годов нашего столетия генетика и лежащие в ее основе законы Менделя стали признанным фундаментом современного дарвинизма. Менделизм сделался теоретической основой для выведения новых высокоурожайных сортов культурных растений, более продуктивных пород домашнего скота, полезных видов микроорганизмов. Менделизм дал толчок развитию медицинской генетики...

В августинском монастыре на окраине Брно сейчас поставлена мемориальная доска, а рядом с палисадником воздвигнут прекрасный мраморный памятник Менделю. Комнаты бывшего монастыря, выходящие окнами в палисадник, где Мендель вел свои опыты, превращены теперь в музей его имени. Здесь собраны рукописи (к сожалению, часть их погибла во время войны), документы, рисунки и портреты, относящиеся к жизни ученого, принадлежавшие ему книги с его пометками на полях, микроскоп и другие инструменты, которыми он пользовался, а также изданные в разных странах книги, посвященные ему и его открытию.

Грегор Иоганн Мендель – выдающийся австрийский ботаник, который открыл учение о наследственности, впоследствии названное «менделизмом» в честь ученого. Его также считают основоположником современной генетики, так как выявленные им закономерности наследственных факторов, стали фундаментом для появления этой науки.

Иоганн Мендель родился 20 июля 1822 года в австрийском Хейцендорфе. Интерес к природе проявлял в раннем возрасте, когда подрабатывал садовником. Имя Грегор появилось не случайно. В 1843 году ученый поступил в монахи в Августинский монастырь Святого Фомы в Чехии. Там ему было присвоено имя Грегор. На следующий год он поступил в Брюннский богословский институт, по окончании которого стал священником. Ему давались многие науки. Так, например, он с легкостью мог заменять отсутствующих преподавателей по математике или греческому языку. Однако больше всего его интересовали биология и геология. По совету настоятеля гимназии, в которой он преподавал, в 1851 году Мендель поступил в Венский университет на факультет естественной истории. Здесь он обучался под руководством одного из первых цитологов в мире – Унгера.

В период пребывания в Вене, он живо начал интересоваться проблемой гибридизации растений. В 1850-е годы он проводил немало опытов над растениями, в том числе над горохами в монастырском саду. Именно благодаря этим опытам он смог объяснить законы механизма наследования, которые были позже переименованы в «Законы Менделя». Вскоре вышли в свет его труды под названием «Опыты над растительными гибридами». Сам ученый был уверен, что совершил величайшее открытие. Однако когда его открытие не сработало в опытах с некоторыми животными, он разочаровался в науке и перестал заниматься биологическими исследованиями.

Подумайте!

1. Какое значение в эволюции человека имело удлинение дорепродуктивного периода?

2. Для каких организмов понятия «клеточный цикл» и «онтогенез» совпадают?

§-3.10. Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости.

■ Предмет и основные понятия генетики. На протяжении всей истории своего существования человечество всегда интересовал вопрос о причинах сходства детей и родителей. Почему подобное рождает подобное? «Как он похож на своего отца!» - восклицают родственники, придя на день рождения и глядя на выросшего юношу. «У него абсолютный музыкальный слух!» - с гордостью сообщает его мать, обладающая таким же качеством. В голубых глазах родителей светится гордость за подрастающее поколение, а виновник торжества, невинно моргая такими же голубыми глазами, незаметно съедает приготовленные для гостей конфеты.

Мы наследуем от своих родителей не только цвет глаз и волос, форму носа и группу крови. Мы наследуем черты темперамента и особенности движений, склонность к изучению языков и способность к математике. Мы рождаемся на свет, имея свой уникальный наследственный материал, ту программу, на основе которой под влиянием факторов внешней среды мы станем такими, какие мы есть - неповторимые и в то же время похожие на предыдущие поколения.

Наследственность и изменчивость - два свойства живых организмов, неразрывно связанные друг с другом как две стороны одной медали. Закономерности наследственности и изменчивости изучает одна из самых важных областей биологии - генетика.

Наследственность - это способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующему поколению. Наследственность обеспечивает материальную и функциональную преемственность между поколениями, сохраняя определенный порядок в природе. Некоторые виды могут оставаться относительно неизменными на протяжении сотен миллионов лет. Например, многие современные акулы мало чем отличаются от акул, живших в раннем меловом периоде более 130 млн лет тому назад.

Клетки организмов не содержат готовых признаков взрослой особи, наследование признаков происходит на молекулярном уровне. Основными структурами, которые обеспечивают материальную основу наследственности, являются хромосомы. Строго говоря, мы наследуем не свойства, а генетическую информацию. Элементарной структурной единицей наследственности является ген - участок ДНК, содержащий информацию о структуре одного белка. Генотип - это сумма всех генов организма, т. е. совокупность всех наследственных задатков.

Изменчивость - свойство, противоположное наследственности. Оно заключается в способности живых организмов существовать в различных Формах, т. е. приобретать в процессе индивидуального развития признаки, отличные от качеств других особей того же вида.

Совокупность свойств и признаков организма, которые являются результатом взаимодействия генотипа особи и окружающей среды, называют фенотипом . Мы рождаемся с определенным цветом кожи, но стоит нам летом съездить в более южные края, как наша кожа приобретает смуглый оттенок. С возрастом светлеет радужка глаз и седеют волосы. Перенесение в детстве болезни могут нарушить рост или развитие каких-то органов. Реализация наследственной информации находится под постоянным Явлением факторов окружающей среды. Однако следует отметить, что существуют признаки, проявление которых не зависит от влияния внешней среды. Где бы мы ни жили: на севере или на юге, как бы нас ни кормили в детстве и какими бы болезнями мы ни болели, группа крови, с которой мы родились, останется неизменной на протяжении всей жизни.

■ У истоков генетики. Основные закономерности наследования признаков впервые были описаны во второй половине XIX в. австрийским ученым Грегором Менделем (1822-1884). Мендель не был первым ученым, который пытался ответить на вопрос: как передаются из поколения в поколение свойства и признаки? Многие исследователи до него скрещивали разнообразные организмы, стараясь увидеть какую-то систему в получаемых результатах. Стремясь добиться успеха как можно быстрее, исследователи скрещивали разные виды, получая при этом бесплодное потомство, брали для изучения сложные, трудно определяемые признаки, не вели точных математических подсчетов. Объясняя, почему именно Мендель смог обнаружить закономерности в передаче признаков от поколения к поколению, английский генетик Шарлотта Ауэрбах сказала: «Успех работы Менделя по сравнению с исследованиями его предшественников объясняется тем, что он обладал двумя существенными качествами, необходимыми для ученого; способностью задавать природе нужный вопрос и способностью правильно истолковывать ответ природы».

Рассмотрим основные особенности работы Менделя, которые позволили ему добиться успеха:

В качестве экспериментальных растений Мендель использовал разные сорта посевного гороха, поэтому потомство, получаемое в таких внутривидовых скрещиваниях, было плодовито;

Горох - самоопыляющееся растение, т. е. цветок защищен от случайного попадания посторонней пыльцы; при постановке нужного скрещивания Мендель удалял тычинки, чтобы исключить возможность самоопыления, а затем кисточкой переносил на пестик пыльцу другого родительского растения;

Горох неприхотлив и имеет высокую плодовитость;

В качестве экспериментальных признаков Мендель выбрал простые качественные альтернативные признаки по типу «или-или» (цветки пурпурные или белые, семена желтые или зеленые); сейчас трудно сказать, что здесь сыграло основную роль - удача или гениальное предвидение, но оказалось, что каждая пара выбранных Менделем признаков контролировалась одним геном, что значительно упрощало трактовку результатов скрещивания;

При обработке получаемых данных Мендель вел строгий математический учет фенотипов всех растений и семян.

В течение восьми лет Мендель экспериментировал с 22 сортами гороха, которые отличались друг от друга по семи признакам. За это время он изучил в общей сложности более 10 тыс. растений. Скрещивая различные организмы и исследуя получаемое потомство, Мендель, по сути, разработал основной и специфический метод генетики Гибридологический метод - это система скрещиваний в ряду поколений, дающая возможность при половом размножении анализировать наследование отдельных свойств и признаков организмов, а также обнаруживать возникновение наследственных изменений.

Результаты своих экспериментов Г. Мендель представил в 1865 г на заседании Общества естествоиспытателей г. Брюнна (современный город Брно) и изложил в статье «Опыты над растительными гибридами». Но современники Менделя работы не оценили, и за оставшиеся 35 лет 19 века в его статью процитировали всего 5 раз.

Работа Менделя значительно опередила уровень развития науки того времени. Лишь когда в 1900 г. сразу в трех лабораториях открыли заново закономерности наследования, ученый мир вспомнил, что 35 лет тому назад они уже были сформулированы. 1900 год считается годом рождения генетики, но закономерности, установленные в свое время Грегором Менделем, справедливо носят его имя.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определения понятий «наследственность» и «изменчивость».

2.Кто впервые открыл закономерности наследования признаков?

3.На каких растениях проводил опыты Г. Мендель?

4.Благодаря каким особенностям организации работы Г. Менделю удалось открыть законы наследования признаков?

Мендель (Mendel) Грегор Иоганн (22.07.1822, Хейнцендорф - 06.01.1884, Брюнне), австрийский биолог, основоположник генетики. Учился в школах Хейнцендорфа и Липника, затем в окружной гимназии в Троппау. В 1843 окончил философские классы при университете в Ольмюце и постригся в монахи Августинского монастыря св. Фомы в Брюнне (ныне Брно, Чехия). Служил помощником пастора, преподавал естественную историю и физику в школе. В 1851-53 был вольнослушателем в Венском университете, где изучал физику, химию, математику, зоологию, ботанику и палеонтологию. По возвращении в Брюнн работал помощником учителя в средней школе до 1868, когда стал настоятелем монастыря.

В 1856 Мендель начал свои эксперименты по скрещиванию разных сортов гороха, различающихся по единичным, строго определённым признакам (например, по форме и окраске семян). Точный количественный учёт всех типов гибридов и статистическая обработка результатов опытов, которые он проводил в течение 10 лет, позволили ему сформулировать основные закономерности наследственности - расщепление и комбинирование наследственных «факторов». Мендель показал, что эти факторы разделены и при скрещивании не сливаются и не исчезают. Хотя при скрещивании двух организмов с контрастирующими признаками (например, семена жёлтые или зелёные) в ближайшем поколении гибридов проявляется лишь один из них (Мендель назвал его «доминирующим»), «исчезнувший» («рецессивный») признак вновь возникает в следующих поколениях. Сегодня наследственные «факторы» Менделя называются генами.

О результатах своих экспериментов Мендель сообщил Брюннскому обществу естествоиспытателей весной 1865; год спустя его статья была опубликована в трудах этого общества. На заседании не было задано ни одного вопроса, а статья не получила откликов. Мендель послал копию статьи К. Негели, известному ботанику, авторитетному специалисту по проблемам наследственности, но Негели также не сумел оценить её значения. И только в 1900 забытая работа Менделя привлекла к себе всеобщее внимание: сразу три учёных, Х. де Фриз (Голландия), К. Корренс (Германия) и Э. Чермак (Австрия), проведя почти одновременно собственные опыты, убедились в справедливости выводов Менделя. Закон независимого расщепления признаков, известный теперь как закон Менделя, положил начало новому направлению в биологии - менделизму, ставшему фундаментом генетики.

Сам Мендель, после неудачных попыток получить аналогичные результаты при скрещивании других растений, прекратил опыты и до конца жизни занимался пчеловодством, садоводством и метеорологическими наблюдениями.

Среди трудов учёного - «Автобиография» (Gregorii Mendel autobiographia iuvenilis, 1850) и ряд статей, включая «Эксперименты по гибридизации растений» (Versuche uber Pflanzenhybriden, в «Трудах Брюннского общества естествоиспытателей», т. 4, 1866).