Note sull'esperimento di Gregor Mendel

Leggi questo articolo per conoscere Gregor Johann Mendel, il suo wok, le ragioni del successo, i suoi esperimenti e risultati!

Gregor Johann Mendel (1822-1884) è noto come padre della genetica, perché fu il primo a dimostrare il meccanismo di trasmissione dei personaggi da una generazione all'altra. Ha anche dato delle generalizzazioni, alcune delle quali sono state successivamente sollevate allo stato di principi o leggi dell'eredità.

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Costituiscono le basi della genetica. Mendel è nato a Silisian, un villaggio a Heinzendorf (Austria, ora parte della Repubblica Ceca) il 22 luglio, nel 1822, da una famiglia di contadini. Era uno studente brillante e ha studiato filosofia per diversi anni. Dopo la scuola, Mendel entrò in un monastero agostiniano di St. Thomas a Brunn (poi in Austria, ora a Brno in Cecoslovacchia) nel 1843 all'età di 21 anni.

All'età di 25 anni (1847) fu fatto sacerdote nel monastero. Nel 1851, Mendel fu inviato all'Università di Vienna per studiare Botanica e Fisica. Tornò a Brunn come insegnante di fisica e scienze naturali. Mendel è stato insegnante per 14 anni. Più tardi fu nominato abate del monastero. Gregor è stato aggiunto al suo nome quando è entrato nel monastero di Brunn. Nel 1856, Mendel osservò la presenza di due tipi di semi nelle piante di Pea che crescevano nel suo monastero.

In tal modo si è interessato a loro. Mendel effettuò esperimenti di ibridazione su Garden Pea per 7 anni dal 1856-1863. Ha confermato la purezza dei suoi materiali sperimentali attraverso la consanguineità. Inizialmente ha preso 34 coppie di varietà di piante di pisello, poi 22 ma alla fine ha lavorato con solo 7 coppie di varietà.

Quest'ultima differiva in caratteri come il colore del fiore, la posizione del fiore, l'altezza, la forma del baccello, il colore del baccello, la forma del seme, il colore del seme, ecc. Tutte le varietà selezionate erano linee pure o vero allevamento, cioè erano puri e allevati veri o ha dato una progenie simile ai genitori. Mendel eseguì vari tipi di incroci incrociati e quindi permise alla progenie di auto-riprodursi.

I suoi esperimenti avevano una grande dimensione di campionamento, circa 10000 piante di Pea. Questo dà maggiore credibilità ai suoi dati. Inoltre, fu il primo a usare l'analisi statistica e la logica matematica per risolvere problemi in biologia. Ha formulato delle generalizzazioni che sono state lette in due incontri della Natural History Society di Brunn nel 1865. Il suo documento "Experiments on Plant Ibridisation" è stato pubblicato nel "Proceedings of Brunn Natural Science Society" nel 1866. Mendel morì nel 1884 senza ottenere alcun riconoscimento per il suo lavoro.

Il lavoro di Mendel è rimasto inosservato e non apprezzato per circa 34 anni a causa di:

(i) Circolazione limitata dei "Proceedings of Brunn Natural Science Society" in cui è stata pubblicata,

(ii) Non riuscì a convincersi che le sue conclusioni fossero universali poiché Mendel non riuscì a riprodurre i risultati su Hawkweed (Hieracium) intrapreso su suggerimento di Naegeli. Era dovuto alla non disponibilità di linee pure,

(iii) Mancanza di aggressività nella sua personalità,

(iv) Il mondo scientifico era stato scosso in quel momento dalla teoria dell'evoluzione di Darwin (Origine delle specie, 1859).

(v) Il concetto di Mendel di unità o fattori stabili, disarmanti, discreti per vari tratti non trova accettazione dai contemporanei,

(vi) Le conclusioni di Mendel sull'ereditarietà erano in anticipo sui tempi. Ha usato metodi statistici e logica matematica che non erano familiari ad altri biologi in quel momento,

(vii) Non esistevano prove fisiche dell'esistenza di fattori o del materiale di cui erano fatti.

Riscoperta dell'opera di Mendel:

Mendel morì nel 1884 molto prima che il suo lavoro venisse riconosciuto. Fu nel 1900 che tre lavoratori riscoprirono autonomamente i principi di ereditarietà già elaborati da Mendel. Erano Hugo de Vries d'Olanda, Carl Correns di Germania ed Erich von Tschermak-Seysenegg d'Austria.

Correns ha sollevato lo status di due delle generalizzazioni di Mendel al livello delle leggi dell'ereditarietà della segregazione e della legge dell'assortimento indipendente. Gli altri sono principi variabili. Hugo de Vries ha anche scoperto il documento di Mendel e l'ha pubblicato su "Flora" nel 1901. Bateson, Punnet e altri lavoratori successivi hanno trovato il lavoro di Mendel come un'applicazione universale, compresi gli animali.

Motivi per il successo di Mendel:

1. Mendel selezionò solo le varietà riproduttive pure di Pisello (Pisum sativum) per i suoi esperimenti. Ci sono voluti due anni (1857-1859) per verificare che i suoi materiali sperimentali fossero pura riproduzione.

2. Mendel ha preso solo quei tratti per i suoi studi che non hanno mostrato collegamento, interazione o dominio incompleto.

3. I personaggi scelti da Mendel avevano tratti distintivi contrastanti come alto e nano o verde e giallo.

4. Mendel prese uno o due personaggi alla volta per i suoi esperimenti di riproduzione, mentre i suoi predecessori spesso studiavano tutti i tratti simultaneamente.

5. Mendel ha studiato l'eredità di un personaggio per tre o più generazioni.

6. Ha eseguito croci reciproche e cresciuto grandi progenie.

7. La pianta sperimentale di Mendel Pea (Pisutn sativum) è l'ideale per l'allevamento controllato. È cross-allevato manualmente mentre normalmente subisce l'autofecondazione.

8. Si è preso cura di evitare la contaminazione da granuli di polline stranieri portati dagli insetti.

9. Mendel conservò una registrazione completa di ogni croce, di una successiva auto-riproduzione e del numero di semi prodotti.

10. Mendel sperimentò su un certo numero di piante per lo stesso tratto e ottenne centinaia di figli. Una grande dimensione di campionamento ha dato credibilità ai suoi risultati.

11. Ha formulato spiegazioni teoriche per interpretare i suoi risultati. Le sue spiegazioni furono ulteriormente testate da lui sulla loro validità.

12. Mendel ha usato metodi statistici e legge di probabilità per analizzare i suoi risultati.

13. Mendel è stato fortunato nel selezionare quei tratti, i cui geni non interagivano. Erano presenti su diversi cromosomi o mostravano una completa ricombinazione. Non ha combinato la forma del baccello e l'altezza della pianta in nessuno dei suoi incroci diirici i cui geni sono vicini sul cromosoma 4 e non mostrano frequenti ricombinazioni.

14. Non ha cercato di spiegare tutte le variazioni trovate nei suoi risultati, ma li ha lasciati come tali, ad esempio, il collegamento di fiori e colore dei semi.

Esperimenti di Mendel:

Il materiale sperimentale di Mendel:

Mendel ha selezionato il pisello da giardino (= pisello commestibile, pisum sativum; 2n = 14) per i suoi esperimenti.

Vantaggi della selezione di Pea Plant:

(i) Sono disponibili pure varietà di pisello (ii) Le piante di pisello hanno mostrato un numero di caratteri contrastanti facilmente rilevabili, (iii) La struttura dei fiori del pisello è tale da consentire una riproduzione controllata. Sebbene la pianta sia auto-impollinata, ma può essere incrociata manualmente, (iv) il fiore di pisello rimane normalmente chiuso e subisce l'autoimpollinazione. (v) È una pianta annuale con una breve durata di vita e dà risultati entro 3 mesi, (vi) Un gran numero di semi sono prodotti per pianta, (vii) La pianta è cresciuta facilmente e non richiede cure successive eccetto che alla tempo di impollinazione, (viii) gli ibridi F ₁ sono fertili.

Gli esperimenti di Mendel sono stati condotti in tre fasi (i) Selezione di genitori riproduttori puri o veri, (ii) Ibridazione e ottenimento di F ₁ generazione di piante, (iii) Autoimpollinazione di piante ibride e innalzamento di generazioni successive come F ₂, F ₃, F ₄, ecc.

(a) Selezione dei genitori:

Mendel selezionò 7 paia di varietà di piselli puri o veri come materiale di partenza per i suoi esperimenti. Sull'autoimpollinazione o autofecondazione, una varietà pura dà origine a prole con caratteristiche simili, ad esempio, varietà alta con prole alta, una varietà a fiore rosso con prole a fiore rosso, ecc.

Tutti i personaggi delle varietà selezionate avevano tratti alternativi facilmente distinguibili, ad esempio, altezza e nana, voilet o fiori rossi e fiori bianchi (Tabella 5.1). Mendel si è accontentato della vera natura riproduttiva della varietà attraverso l'autoimpollinazione. Ogni discendenza non fedele alla forma del tratto è stata eliminata. I veri allevamenti vennero quindi usati per il passo successivo. Hanno formato la generazione genitore (P).

Tabella 5.1 Personaggi di Garden Pea raccolti da Mendel

(b) Ibridazione per F ₁ Generazione:

Mendel eseguiva croci reciproche tra piante che avevano forme alternative di un personaggio, alto e nano, a fiore rosso e fiore bianco. Nelle reciproche (R) croci di polline di una forma venivano spolverate sullo stigma dell'altra forma e viceversa, ad esempio, polline da fiori di piante alte a fiori evirati di piante nane e polline da fiori di piante nane a fiori evirati di piante alte .

I fiori impollinati a mano erano ricoperti di sacchetti di carta (sacchi) per evitare la contaminazione da pollini stranieri. La croce in cui vengono prese in considerazione solo due forme alternative di un singolo carattere è chiamata croce monohybrid. Mendel eseguì anche croci che coinvolgevano due personaggi. Sono chiamati croci ibridi. Sono state eseguite anche croci trihybrid e polyhybrid.

I semi della croce o delle croci sono stati raccolti e seminati l'anno prossimo. La progenie ibrida comprendente i semi costituisce la generazione successiva definita prima generazione filiale o F ₁ .

(c) Self Breeding per F ₂ e F ₃ Generazioni:

Le piante della generazione F ₁ sono state autorizzate a eseguire l'autoimpollinazione (sibcrossing o selfing). Al fine di evitare la contaminazione da pollini stranieri, i fiori sono stati coperti con sacchetti di carta fin dall'inizio. Mendel raccolse i semi e allevò una nuova generazione di piante. I semi e le piante da loro allevati costituiscono la seconda generazione filiale o F ₂ . Ulteriori autoimpollinazione hanno prodotto F ₃ o terza generazione filiale. Mendel ha tenuto un registro di ogni generazione e ha osservato quanto segue:

Risultati degli esperimenti:

1. Le piante F ₁ di croci reciproche erano simili.

2. Le piante F ₁ non erano intermedie tra i due tratti alternativi di un personaggio. Piuttosto, assomigliavano a un genitore in un singolo tratto alternativo del personaggio. Così in un incrocio tra piante alte e nane, gli ibridi erano tutti alti (Fig. 5.2). Allo stesso modo in un incrocio tra genitori con seme giallo e verde, i semi F erano tutti di colore giallo (Tabella 5.2).

3. Nella generazione F ₂ vengono espressi entrambi i tratti genitoriali del personaggio.

4. Una caratteristica del personaggio che non appare nella generazione F ₁ deve trovarsi nascosta o inespressa in essa.

5. L'organismo deve possedere due fattori o determinanti di ciascun carattere (principio dei fattori accoppiati). I due fattori sono simili in quegli organismi che si riproducono veri. Sono dissimili negli organismi ottenuti da una croce.

6. Tra i due fattori o alleli che rappresentano i tratti alternativi di un personaggio, uno è dominante e si esprime nella generazione ibrida o F ₁ . L'altro fattore o allele è recessivo e non mostra il suo effetto (principio di dominio).

Tabella 5.2. Le croci monocromatiche di Mendel in Pisum sativum:

7. Non vi è alcuna miscelazione dei due fattori nell'ibrido.

8. Al momento della formazione dei gameti, i due fattori si separano o si separano e passano in diversi gameti. Un gamete arriva ad avere un fattore di coppia. Così Mendel predisse l'occorrenza della meiosi molto prima che fosse scoperto. I gameti si fondono casualmente durante la fecondazione in modo che i fattori si uniscano in una nuova generazione e si esprimano liberamente.

9. I due tratti del personaggio appaiono nella generazione F ₂ in rapporto di tre dominanti ad uno recessivo, 3: 1. Viene anche chiamato rapporto monoibrido (Tabella 5.2). Ad esempio, nel carattere di altezza (croce alta x nana) Mendel ottenne 787 alte e 277 piante nane (rapporto 2, 84: 1). Un risultato simile per il colore del fiore era 705 rosso a 224 bianco (rapporto 3, 15: 1).

10. Nelle piante recessive di generazione F ₃ (ad esempio, nane oa fiore bianco) producono tipi simili. Dei genitori rimanenti o dominanti (piante F ₂ ), un terzo si riproduce vero mentre due terzi si comportano come piante di generazione F ₁ (Fig. 5.2). Questo è possibile solo quando i due fattori di un personaggio sono segregati durante la formazione dei gameti (principio di segregazione) e si uniscono nella prole a caso secondo la legge o il principio di probabilità.

11. In una croce diibrida (considerando due tratti insieme), nella generazione F ₂ si formano quattro tipi di piante, due parentali e due ricombinanti. Il rapporto è 9 (entrambi dominanti): 3 (uno dominante secondo recessivo): 3 (un secondo dominante recessivo): 1 (entrambi recessivi). È noto come rapporto di-ibrido.

12. La formazione di quattro tipi di individui nella generazione F ₂ di un incrocio di-ibrido mostra che i fattori o gli alleli dei due caratteri si differenziano indipendentemente (principio dell'assortimento indipendente).

13. Mendel ha usato la legge della probabilità e i metodi statistici per analizzare i suoi risultati. Il raggruppamento e il confronto dei risultati lo hanno portato ad arrivare a certe conclusioni chiamate postulati di Mendel.

14. La formulazione dei postulati di Mendel ha coinvolto il processo di sviluppo di un'ipotesi di lavoro e il suo test attraverso la sperimentazione.

15. I postulati di Mendel furono assegnati allo stato di leggi da Correns.