Munca lui Mendel a fost realizată folosind mazăre de grădină, Pisum sativum, pentru a studia moștenirea. Această specie în mod natural se auto-fertilizează, adică polenul întâlnește ovule în cadrul aceleiași flori. Petalele florilor rămân sigilate strâns până la finalizarea polenizării pentru a preveni polenizarea altor plante. Rezultatul este plantele de mazăre foarte consangvinizate sau „cu adevărat-reproducătoare”. Acestea sunt plante care produc întotdeauna descendenți care arată ca părintele. Experimentând cu plante de mazăre cu reproducere adevărată, Mendel a evitat apariția unor trăsături neașteptate la descendenți care ar putea apărea dacă plantele nu ar fi o reproducere adevărată. Mazărea de grădină crește, de asemenea, până la maturitate într-un sezon, ceea ce înseamnă că mai multe generații ar putea fi evaluate într-un timp relativ scurt. În cele din urmă, cantități mari de mazăre de grădină ar putea fi cultivate simultan, permițându-i lui Mendel să concluzioneze că rezultatele sale nu au apărut pur și simplu întâmplător.

Mendel a efectuat hibridizări, care implică împerecherea a doi indivizi cu reproducere adevărată care au trăsături diferite. În mazăre, care se autopolenizează în mod natural, acest lucru se realizează prin transferul manual de polen din antera unei plante de mazăre maturi dintr-un soi în stigmatul unei plante de mazăre mature separate din al doilea soi.

Plantele folosite în cruci de primă generație au fost numite P, sau generația părintească, plante (Figura 8.3). Mendel a colectat semințele produse de plantele P care au rezultat din fiecare cruce și le-au crescut în sezonul următor. Acești urmași au fost numiți generația F1 sau prima filială (filială = fiică sau fiu). Odată ce Mendel a examinat caracteristicile din Generația F1 de plante, le-a permis să se autofertilizeze în mod natural. Apoi a colectat și a crescut semințele din plantele F1 pentru a produce generația F2, sau a doua filială. Experimentele lui Mendel s-au extins dincolo de Generatia F2 la generația F3, generația F4 și așa mai departe, dar raportul caracteristicilor din generațiile P, F1 și F2 a fost cel mai interesant și a devenit baza postulatelor lui Mendel.

crucile
Figura 8.3 Procesul Mendel pentru efectuarea încrucișărilor a inclus examinarea culorii florilor.

În publicația sa din 1865, Mendel a raportat rezultatele încrucișărilor sale care implică șapte caracteristici diferite, fiecare cu două trăsături contrastante. O trăsătură este definită ca o variație a aspectului fizic al unei caracteristici ereditare. Caracteristicile includ înălțimea plantei, textura semințelor, culoarea semințelor, culoarea florii, dimensiunea bobului de mazăre, culoarea bobului de mazăre și poziția florii. Pentru caracteristica culorii florilor, de exemplu, cele două trăsături contrastante au fost alb versus violet. Pentru a examina pe deplin fiecare caracteristică, Mendel a generat un număr mare de plante F1 și F2 și a raportat rezultate de la mii de plante F2.

Ce rezultate a găsit Mendel în crucile sale pentru culoarea florilor? În primul rând, Mendel a confirmat că folosește plante care au crescut pentru culoarea albă sau violetă a florilor. Indiferent de numărul de generații examinate de Mendel, toți descendenții auto-încrucișați ai părinților cu flori albe aveau flori albe, iar toți descendenții auto-încrucișați ai părinților cu flori violete aveau flori violete. În plus, Mendel a confirmat că, în afară de culoarea florilor, plantele de mazăre erau identice fizic. Aceasta a fost o verificare importantă pentru a ne asigura că cele două soiuri de plante de mazăre diferă doar în ceea ce privește o trăsătură, culoarea florii.

Odată finalizate aceste validări, Mendel a aplicat polenul de la o plantă cu flori violete la stigmatul unei plante cu flori albe. După ce a adunat și a semănat semințele care au rezultat din această cruce, Mendel a constatat asta 100% din F1 generația hibridă avea flori violete. Înțelepciunea convențională din acel moment ar fi prezis că florile hibride vor fi violet pal sau ca plantele hibride să aibă un număr egal de flori albe și violete. Cu alte cuvinte, se aștepta ca trăsăturile parentale contrastante să se amestece în descendenți. În schimb, rezultatele lui Mendel au demonstrat că trăsătura florii albe dispăruse complet în generația F1.

Important, Mendel nu și-a oprit experimentarea acolo. El a permis plantelor F1 să se autofertilizeze și a descoperit că 705 plante în F2 generația a avut flori violete și 224 au avut flori albe. Acesta a fost un raport de 3,15 flori violete la o floare albă sau aproximativ 3: 1. Când Mendel a transferat polenul de la o plantă cu flori violete la stigmatul unei plante cu flori albe și invers, a obținut aproximativ același raport, indiferent de părintele - bărbat sau femeie - care a contribuit la această trăsătură. Aceasta se numește a cruce reciprocă—O cruce împerecheată în care trăsăturile respective ale bărbatului și femelei dintr-o cruce devin trăsăturile respective ale femelei și masculului din cealaltă cruce. Pentru celelalte șase caracteristici examinate de Mendel, generațiile F1 și F2 s-au comportat în același mod în care s-au comportat pentru culoarea florilor. Una dintre cele două trăsături ar dispărea complet din generația F1, pentru a reapărea în generația F2 la un raport de aproximativ 3: 1 (Figura 8.4).

Figura 8.4 Mendel a identificat șapte caracteristici ale plantei de mazăre.

Conceptul în acțiune


Pentru o revizuire excelentă a experimentelor lui Mendel și pentru a-ți efectua propriile cruci și a identifica tiparele de moștenire, accesează laboratorul web Mendel’s Peas.

Lucrând cu plante de mazăre de grădină, Mendel a descoperit că încrucișările dintre părinți care difereau pentru o trăsătură au produs descendenți F1 care toți exprimau trăsăturile unui părinte. Trăsăturile vizibile în generația F1 sunt denumite dominante, iar trăsăturile care dispar în generația F1 sunt descrise ca recesive. Când plantele F1 din experimentul lui Mendel s-au auto-încrucișat, descendenții F2 au prezentat trăsătura dominantă sau trăsătura recesivă într-un raport 3: 1, confirmând că trăsătura recesivă a fost transmisă fidel de la părintele P original. Crucile reciproce au generat rapoarte identice ale descendenților F1 și F2. Prin examinarea dimensiunilor eșantionului, Mendel a arătat că trăsăturile au fost moștenite ca evenimente independente.

Exerciții

Imaginați-vă că efectuați o cruce care implică culoarea semințelor în plantele de mazăre de grădină. Ce trăsături v-ați aștepta să observați la descendenții F1 dacă traversați părinți cu reproducere adevărată cu semințe verzi și semințe galbene? Culoarea semințelor galbene este dominantă peste verde.

A) numai semințe galbene-verzi

B) numai semințe galbene

C) semințe galbene 1: 1: semințe verzi

D) 1: 3 semințe verzi: semințe galbene

Imaginați-vă că efectuați o cruce care implică textura semințelor în plantele de mazăre de grădină. Treci de părinți cu reproducere adevărată și părinți ridați pentru a obține descendenți F1. Care dintre următoarele rezultate experimentale în ceea ce privește numărul plantelor sunt cele mai apropiate de ceea ce vă așteptați în descendenții F2?

A) 810 semințe rotunde

B) 810 semințe ridate

C) 405: 395 semințe rotunde: semințe ridate

D) 610: 190 semințe rotunde: semințe ridate

Descrieți unul dintre motivele care au făcut din mazărea de grădină o alegere excelentă a modelului de sistem pentru studierea moștenirii.

Mazărea de grădină are flori care se închid strâns în timpul autopolenizării. Acest lucru ajută la prevenirea fertilizărilor accidentale sau neintenționate care ar fi putut diminua acuratețea datelor Mendel.

Glosar

variație continuă: o variație a unei caracteristici în care indivizii prezintă o serie de trăsături cu mici diferențe între ele

variație discontinuă: o variație a unei caracteristici în care indivizii prezintă două, sau câteva, trăsături cu diferențe mari între ele

dominant: descrie o trăsătură care maschează expresia unei alte trăsături atunci când ambele versiuni ale genei sunt prezente la un individ

F1: prima generație filială dintr-o cruce; descendenții generației părintești

F2:a doua generație filială produsă atunci când indivizii F1 sunt auto-încrucișați sau fertilizați între ei

hibridizare: procesul de împerechere a doi indivizi care diferă, cu scopul de a realiza o anumită caracteristică în urmașii lor

sistem de sistem: o specie sau un sistem biologic folosit pentru a studia un fenomen biologic specific pentru a obține înțelegere care va fi aplicat altor specii

P: generația părintească într-o cruce

recesiv: descrie o trăsătură a cărei expresie este mascată de o altă trăsătură atunci când alelele pentru ambele trăsături sunt prezente la un individ

cruce reciprocă: o cruce împerecheată în care trăsăturile respective ale bărbatului și femelei dintr-o cruce devin trăsăturile respective ale femelei și bărbaților din cealaltă cruce

trata: o variație a unei caracteristici moștenite