Gregor Mendel regnes som faren til moderne genetikk. Han var en østerriksk munk som jobbet med erteplanter for å forklare hvordan barn arver trekk fra foreldrene sine. Arbeidet hans ble grunnlaget for hvordan forskere forstår arv, og han regnes som en pioner innen genetikk.
Erteplanter og mendelsk genetikk
I Mendels berømte erteplanteeksperimenter krysspollinerte han bevisst erteplanter med åpenbart forskjellige egenskaper for å oppdage noen viktige ting om hvordan avkom arver egenskaper fra foreldrene sine.
Eksperimentene
Mendel målte syv spesifikke egenskaper ved erteplanter:
- Glatt eller rynkete modne frø
- Gult eller grønt frøalbum
- Lilla eller hvit blomst
- Oppblåst eller innsnevret moden belg
- Grønne eller gule umodne belger
- Aksial eller terminal posisjon for blomster
- Høy eller dvergstilklengde
Hva han oppdaget
Mellom 1856 og 1863 eksperimenterte Mendel med arten Pisum sativum, eller erteplanten. Eksperimentene hans førte til at han gjorde tre generaliseringer:
- Avkom får en arvelig faktor fra hver forelder. Dette er kjent som loven om segregering.
- Ulike egenskaper har lik mulighet til å forekomme sammen. Dette er kjent som loven om uavhengig sortiment, og dagens forskere forstår at dette stort sett er unøyaktig. Noen gener er faktisk koblet sammen og vises oftere sammen.
- Avkom vil arve den dominerende egenskapen, og kan bare arve den recessive egenskapen hvis han arver begge de recessive faktorene. Dette er kjent som dominansloven.
De fleste vitenskapsmenn på hans tid avviste Mendels arbeid. Det ble ikke allment akseptert før etter at han døde. I løpet av hans levetid trodde de fleste forskere at avkom arvet egenskaper ved å blande, det vil si at avkom arvet et "gjennomsnitt" av egenskapene til foreldrene.
Demonstrerer Mendelsk genetikk
Mendel sies å ha testet over 28 000 planter for å komme til sin konklusjon. Selv om omfanget av prosjektet hans sannsynligvis ikke er realistisk for deg å gjenskape, kan du studere genetikk ved hjelp av planter.
Hvem er faren?
Who's the Father er et eksperiment der elevene skal eksperimentere på planter for å forutsi observerbare egenskaper. Du kan gjenskape eksperimentet ved å bruke Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) - som er designet spesielt slik at studentene kan bruke dem til å studere genetikk. De vokser også raskere – en komplett livssyklus tar 28-30 dager. Dette eksperimentet vil ta omtrent seks uker med daglige observasjoner å fullføre. Den passer best for eldre elever på ungdomsskolen eller videregående som studerer genetikk.
Materials
- Wisconsin Fast Plants® frø, ikke-lilla stilk, hårløs (pakke med 200)
- Wisconsin Fast Plants® frø, gulgrønne blad (pakke med 200)
- Wisconsin Fast Plants® frø, ikke-lilla stilk, gulgrønne blad (pakke med 200)
- Potting mix
- Gjødselpellets med sakte utslipp
- Hjemmelaget fluorescerende lyssystem eller kjøpt lyssystem
- Hjemmelaget dyrkingssystem (alternativt kan du kjøpe et vanningssystem)
- Etiketter for planter
- Innsats og bånd
- Q-tips, eller biepinner (du trenger bare noen få)
Instruksjoner
- Konstruer belysnings- og vanningssystemene først. Wisconsin Fast Plants® trenger kontinuerlig fluorescerende lys, og en kontinuerlig tilførsel av gjødsel og vann. Du kan enten bygge hjemmelagde versjoner av disse, eller du kan kjøpe ferdiglagde sett gjennom Carolina Biological. Begge alternativene er lenket ovenfor i materiallisten.
- Plant frøene (du trenger ikke bruke alle) i henhold til dyrkingsinstruksjonene. Du bør begynne med å plante de ikke-lilla, gulgrønne bladfrøene (dette vil bli referert til som førstegenerasjons avkom, eller O1.) Plant også de ikke-lilla stilkene, hårløse frøene. (Disse frøene er morfrøene, referert til som P1). Sørg for å merke hvilken som er hvilken!
- Plantene dine skal vokse om omtrent fire til syv dager. Observer stilken og bladfargene til begge plantesettene og noter observasjonene dine i laboratorienotisboken. Den beste måten å kvantifisere observasjonene på er å telle fenotypene (telle antall planter som har ikke-lilla stengler, antall planter som har gulgrønne blader, etc.)
- Kast morplantene, men behold avkomplantene.
- Skriv en hypotese om hvordan avkomplantene arvet sine observerbare genetiske egenskaper. Hvis du for eksempel ser at de fleste av avkomplantene dine har ikke-lilla stilker, men gule blader, kan du tilordne disse som dominerende egenskaper. Hvis du ser at noen av dine avkomplanter har lilla stilker og grønne blader, kan du anta at dette er recessive egenskaper. Lag en testbar hypotese basert på observasjonene dine. Du bør prøve å gjette farplantens stilk- og bladfarger basert på hypotesen din.
- Bland plantene sammen med en biepinne eller Q-tip. For å gjøre dette, bytt forsiktig biepinnen på en plante, og sørg for at planten har pollen, og deretter dele den med en annen plante. Gjør dette flere ganger for å sikre at hver plante mottar pollen fra flere andre planter, både med like og ulikt observerbare egenskaper. Gjør dette en gang om dagen i tre dager.
- Når de tre dagene er over, skjær av eventuelle blomsterknopper som ikke ble pollinert.
- Slutt å vanne plantene og la dem tørke ut.
- Høst frøene og plant dem på nytt, og start prosessen på nytt. Disse frøene er andre generasjon avkom, eller O2.
- Gjør observasjoner om stilken og bladfargen til neste generasjon planter. Tror du hypotesen din var riktig?
- Plant de gulgrønne bladfrøene. Disse vil bli kjent som "faren" eller P2.
- Etter noen dager, observer stilken og bladfargene til P2-plantene. Støtter observasjonene dine hypotesen din?
Videoveiledning
Denne videoen viser hvordan du utfører genetiske laboratorier og vil hjelpe deg med å takle prosedyren for å studere genetikken til plantene dine.
Online Labs
Det er verdt å merke seg at hvis det å dyrke erter og lage hjemmelagde apparater er litt mer enn du hadde forhandlet om, er det noen flotte interaktive laboratorier på nettet.
Mendels erter
Denne nettlaben er en kopi av Mendels erteeksperimenter. Laboratoriet har en praktisk meny slik at du faktisk kan utforske laboratoriet før du gjør noe. Laboratoriet tar deg gjennom ulike trinn, inkludert å plante ertene, observere egenskapene deres, og deretter krysspollinere de første plantene du dyrket. Dette er nøyaktig hva Mendel gjorde slik at elevene kan få en følelse av den kjedelige prosessen han gikk gjennom for å komme med sine observasjoner.
Ertesuppe
Selv om det grafisk sett ikke er like spennende, er ertesuppe et annet nett alternativ som hjelper elevene å observere to egenskaper hos erteplanter. For å komme i gang klikker du på 'begynn eksperimentet'-knappen. Deretter kommer du til en side hvor du kan velge å 'parre' to forskjellige erter. Genotypene deres er skrevet for deg. Deretter vil siden vise deg alle tilgjengelige alternativer for "foreldrene" du valgte. Siden beveger seg raskt, og du kan gå glipp av den hvis du ikke skriver ned alt.
MIT's STAR Genetics
MITs STAR Genetics-lab er et nedlastbart "spill" der elevene kan blande og matche genotyper av en rekke arter, inkludert erteplanter, fruktfluer og til og med kyr. Programmet passer best for elever på videregående skole som har en sterk forståelse av biologi.
Genetikk er gøy
Enten du studerer erteplanter eller fruktfluer, eller bare går hjem og observerer foreldrenes egenskaper og prøver å finne ut hvordan du har fått dine egne, kan det være veldig gøy å studere genetikk. Mens moderne genetikk identifiserer noen få ting som Mendel tok feil, gjelder teoriene hans fortsatt der egenskaper ikke er knyttet til eller påvirket av andre faktorer.