Gregor Mendel — ojciec genetyki: życie, odkrycia i dziedziczenie

Gregor Mendel — ojciec genetyki: życie i przełomowe odkrycia o dziedziczeniu (krzyżówki grochu). Poznaj zasady dominacji i recesji oraz ich wpływ na współczesną biologię.

Gregor Johann Mendel (Heinzendorf, Austria, 20 lipca 1822 - Brünn, Austro-Węgry, 6 stycznia 1884) był austriackim mnichem i botanikiem.

Stworzył genetykę dzięki swojej pracy nad krzyżowaniem roślin grochu. Odkrył cechy dominujące i recesywne (geny) na podstawie krzyżówek, które przeprowadził na roślinach w swojej szklarni. To, czego się nauczył, jest dziś znane jako dziedziczenie mendlowskie.

Jego praca nie została początkowo doceniona, ale w 1900 roku została "odkryta na nowo" przez Carla Corrensa i Hugo de Vriesa. Status Ericha von Tschermaka jako trzeciego odkrywcy jest już mniej przekonujący.

Życie i wykształcenie

Mendel urodził się w małej wiosce Heinzendorf (dziś Hynčice, na terenie Czech) i pochodził z rodziny chłopskiej. Po wstąpieniu do klasztoru augustianów w Brnie (Brünn) zyskał dostęp do biblioteki i szklarni klasztornej, co umożliwiło mu rozwój zainteresowań naukowych. Studiował fizykę i matematykę na Uniwersytecie Wiedeńskim (1851–1853), gdzie zapoznał się z ówczesnymi metodami statystycznymi i pracami botanicznymi, które później wykorzystał w swoich badaniach.

Eksperymenty nad grochem

Mendel prowadził starannie zaplanowane krzyżówki grochu (Pisum sativum). Wybrał odmiany „czyste” (true-breeding), różniące się wyraźnymi, dyskretnymi cechami, takimi jak: kształt nasion (gładkie/zmarszczone), kolor nasion (żółty/zielony), kształt strąków, wysokość roślin czy kolor kwiatów. Jego metoda obejmowała:

• uzyskanie czystych linii rodzicielskich,
• kontrolowane zapylenia (ręczne przenoszenie pyłku),
• prowadzenie dużych liczebnie serii potomstwa i dokładne liczenie fenotypów,
• stosowanie prostych rachunków i proporcji do analizy wyników.

Dzięki temu Mendel zauważył powtarzalne stosunki w fenotypach potomstwa: w krzyżówkach jednego genu pierwsze pokolenie (F1) wykazywało tylko cechy dominujące, zaś w następnym (F2) stosunek fenotypów dominujących do recesywnych wynosił około 3:1. W krzyżówkach dwucechowych Mendel obserwował znane dziś proporcje 9:3:3:1. Wyniki te doprowadziły go do sformułowania podstawowych zasad dziedziczenia.

Prawa Mendla

• Prawo segregacji — każdy organizm posiada dwie kopie (allele) genu, które podczas tworzenia gamet rozdzielają się tak, że każda gameta otrzymuje tylko jedną kopię.
• Prawo niezależnego dziedziczenia — allele różnych genów rozdzielają się niezależnie podczas formowania gamet (dotyczy to genów znajdujących się na różnych chromosomach lub występujących w dużej odległości na tym samym chromosomie).

Należy podkreślić, że sformułowane przez Mendla prawa dotyczą wzorców dziedziczenia prostych cech kontrolowanych przez pojedyncze geny z dominacją jednego allelu. Współczesna genetyka rozszerzyła te zasady o zjawiska takie jak: sprzężenie genów, allelizm wielokrotny, dominacja niepełna, kodominacja, epistaza oraz cechy wieloczynnikowe (poligeniczne) i wpływ środowiska.

Publikacja i metoda

Mendel opublikował swoje wyniki w 1866 roku w pracy zatytułowanej „Versuche über Pflanzenhybriden” w Roczniku Towarzystwa Przyrodniczego w Brnie (Verhandlungen des naturforschenden Vereins in Brünn). Jego podejście wyróżniało się rygorem eksperymentalnym i ilościową analizą wyników, co było rzadkością w botanice tamtych czasów.

Ponowne odkrycie i kontrowersje

Prace Mendla pozostały niemal niezauważone przez współczesnych mu biologów. Dopiero w 1900 roku trzy niezależne zespoły badawcze — Carl Correns, Hugo de Vries oraz (przypuszczalnie) Erich von Tschermak — w sposób niezależny doszły do podobnych wniosków, co doprowadziło do uznania Mendla za autora odkrycia zasad dziedziczenia. Rola Tschermaka jest dziś uważana za mniej zdecydowaną niż rola Corrensa i de Vriesa.

W XX wieku pojawiły się dyskusje i kontrowersje: Ronald Fisher w 1936 roku przeanalizował dane Mendla i zasugerował, że obserwowane wyniki były zbyt bliskie oczekiwanym proporcjom, co wzbudziło podejrzenia o niezamierzonym lub świadomym dopasowaniu danych. Wielu historyków i biologów uznaje dziś jednak, że wyjaśnienia takie jak nieświadome odrzucanie „odstających” wyników czy inne praktyki eksperymentalne epoki mogą wytłumaczyć tę rozbieżność i nie umniejszają wartości odkrycia Mendla.

Inne badania i późniejsze życie

Mendel prowadził też badania nad innymi roślinami (między innymi Hieracium, czyli nawłociowate) oraz nad pszczołami. Badania nad nawłociami przyniosły mu trudniejsze do interpretacji wyniki z powodu złożonych mechanizmów rozmnażania tych roślin (apomiksja), co później tłumaczyło rozbieżności z prostymi proporcjami. W 1868 Mendel został opatem klasztoru w Brnie, co znacznie ograniczyło jego czas na badania naukowe z powodu obowiązków administracyjnych.

Mendel zmarł 6 stycznia 1884 roku; przyczyną była prawdopodobnie przewlekła choroba nerek. Za życia nie otrzymał szerokiego uznania, ale po ponownym odkryciu jego pracy został uznany za ojca genetyki.

Znaczenie

Odkrycia Mendla położyły podstawy nowoczesnej genetyki. Jego zasady stały się kluczowe dla hodowli roślin i zwierząt, biologii ewolucyjnej, medycyny genetycznej oraz biologii molekularnej. Choć współczesna genetyka wykazała, że dziedziczenie jest często bardziej skomplikowane niż w modelu mendelistycznym, to metodyka i koncepcje Mendla — szczególnie idea jednostki dziedzicznej i ilościowa analiza dziedziczenia — pozostają fundamentem tej dziedziny nauki.

Pytania i odpowiedzi

P: Kim był Gregor Johann Mendel?

P: Czym zajmował się Mendel?

P: Czym jest dziedziczenie mendlowskie?

P: Czy praca Mendla została od razu doceniona?

P: Kto ponownie odkrył pracę Mendla?

P: Czy był jeszcze trzeci odkrywca?

P: Jakie jest znaczenie pracy Mendla?

Szukaj według litery