Menschen waren schon immer an Mustern der Vererbung von Merkmalen interessiert. Warum sehen Kinder aus wie ihre Eltern? Besteht die Gefahr der Übertragung von Erbkrankheiten? Diese und viele andere Fragen blieben bis ins 19. Jahrhundert unter einem Schleier der Geheimh altung. Damals gelang es Mendel, das gesamte gesammelte Wissen zu diesem Thema zu sammeln und durch komplexe analytische Experimente auch spezifische Muster zu ermitteln.
Mendels Beitrag zur Entwicklung der Genetik
Grundlegende Vererbungsmuster von Merkmalen sind die Prinzipien, nach denen bestimmte Merkmale von Elternorganismen auf Nachkommen übertragen werden. Ihre Entdeckung und klare Formulierung ist das Verdienst von Gregor Mendel, der zahlreiche Experimente zu diesem Thema durchführte.
Die Hauptleistung des Wissenschaftlers ist der Nachweis der diskreten Natur der Erbanlagen. Mit anderen Worten, für jedes Merkmal ist ein bestimmtes Gen verantwortlich. Die ersten Karten wurden für Mais und Drosophila erstellt. Letzteres ist ein klassisches Objekt für die Durchführung genetischer Experimente.
Mendels Verdienste, von denen auch russische Wissenschaftler sprechen, sind kaum zu überschätzen. So bemerkte der berühmte Genetiker Timofeev-Resovsky, dass Mendelwar der erste, der grundlegende Experimente durchführte und eine genaue Beschreibung der Phänomene gab, die zuvor auf der Ebene von Hypothesen existierten. Damit kann er als Pionier des mathematischen Denkens in den Bereichen Biologie und Genetik gelten.
Vorläufer
Es ist erwähnenswert, dass die Vererbungsmuster von Merkmalen nach Mendel nicht von Grund auf neu formuliert wurden. Seine Forschung basierte auf der Forschung seiner Vorgänger. Besonders hervorzuheben sind die folgenden Gelehrten:
- J. Goss führte Experimente an Erbsen durch und kreuzte Pflanzen mit Früchten unterschiedlicher Farbe. Dank dieser Studien wurden die Gesetze der Uniformität der ersten Generation von Hybriden sowie der unvollständigen Dominanz entdeckt. Mendel hat diese Hypothese nur konkretisiert und bestätigt.
- Augustin Sarger ist ein Züchter, der Kürbisse für seine Experimente ausgewählt hat. Er war der erste, der erbliche Merkmale nicht insgesamt, sondern getrennt untersuchte. Er besitzt die Behauptung, dass sich bestimmte Eigenschaften bei der Übertragung nicht miteinander vermischen. Somit ist die Vererbung konstant.
- Noden forschte an verschiedenen Arten von Pflanzen wie Datura. Nach der Analyse der Ergebnisse hielt er es für notwendig, über das Vorhandensein dominanter Merkmale zu sprechen, die in den meisten Fällen vorherrschen werden.
So waren bereits im 19. Jahrhundert Phänomene wie Dominanz, Uniformität der ersten Generation sowie Merkmalskombinatorik bei nachfolgenden Hybriden bekannt. Es wurden jedoch keine allgemeinen Muster entwickelt. Es ist die Analyse des BestehendenInformationen und die Entwicklung einer zuverlässigen Forschungsmethodik sind das Hauptverdienst von Mendel.
Mendels Arbeitsablauf
Die Vererbungsmuster von Merkmalen nach Mendel wurden als Ergebnis der Grundlagenforschung formuliert. Die Tätigkeit des Wissenschaftlers wurde wie folgt ausgeführt:
- Erbmerkmale wurden nicht aggregiert, sondern getrennt betrachtet;
- für die Analyse wurden nur alternative Merkmale ausgewählt, die einen signifikanten Unterschied zwischen den Sorten darstellen (dadurch konnten die Muster des Vererbungsprozesses am deutlichsten erklärt werden);
- Forschung war grundlegend (Mendel untersuchte eine große Anzahl von Erbsensorten, die sowohl rein als auch hybrid waren und dann "Nachkommen" kreuzten), was es ermöglichte, von der Objektivität der Ergebnisse zu sprechen;
- Einsatz präziser quantitativer Methoden im Zuge der Datenanalyse (Mendel reduzierte die Rate zufälliger Abweichungen mit Kenntnissen der Wahrscheinlichkeitstheorie).
Gesetz der Uniformität von Hybriden
In Anbetracht der Vererbungsmuster von Merkmalen lohnt es sich, der Einheitlichkeit der Hybriden der ersten Generation besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Es wurde durch ein Experiment entdeckt, bei dem Elternformen mit einem kontrastierenden Merkmal (Form, Farbe usw.) gekreuzt wurden.
Mendel beschloss, ein Experiment mit zwei Erbsensorten durchzuführen - mit roten und weißen Blüten. Als Ergebnis erhielten die Hybriden der ersten Generation violette Blütenstände. Es gab also Grund, über die Präsenz zu sprechendominante und rezessive Merkmale.
Es ist erwähnenswert, dass diese Erfahrung von Mendel nicht die einzige war. Er verwendete für Experimente Pflanzen mit anderen Blütenstandsschattierungen, mit anderen Fruchtformen, anderen Stängelhöhen und anderen Möglichkeiten. Er konnte empirisch nachweisen, dass alle Hybriden erster Ordnung einheitlich sind und sich durch ein dominantes Merkmal auszeichnen.
Unvollständige Beherrschung
Im Zuge der Untersuchung einer solchen Frage wie der Vererbungsmuster von Merkmalen wurden Experimente sowohl an Pflanzen als auch an lebenden Organismen durchgeführt. So konnte festgestellt werden, dass die Zeichen nicht immer in einem völligen Dominanz- und Verdrängungsverhältnis stehen. So war es beispielsweise bei der Kreuzung von Hühnern mit schwarzer und weißer Farbe möglich, graue Nachkommen zu bekommen. Es war auch bei einigen Pflanzen der Fall, bei denen Sorten mit violetten und weißen Blüten rosa Farbtöne hervorbrachten. Somit ist es möglich, das erste Prinzip zu korrigieren, was darauf hinweist, dass die erste Generation von Hybriden die gleichen Eigenschaften haben wird, während sie mittelmäßig sein können.
Funktionsaufteilung
Mendel untersuchte weiterhin die Vererbungsmuster von Merkmalen und fand es notwendig, zwei Nachkommen der ersten Generation (heterozygot) zu kreuzen. Als Ergebnis wurden Nachkommen gewonnen, von denen einige ein dominantes Merkmal und das andere ein rezessives Merkmal aufwiesen. Daraus können wir schließen, dass das sekundäre Merkmal in der ersten Generation von Hybriden überhaupt nicht verschwindet, sondern nur unterdrückt wird und bei nachfolgenden Nachkommen durchaus auftreten kann.
Selbstständige Erbschaft
Viele Fragen verursachenMuster der Vererbung von Merkmalen. Mendels Experimente berührten auch Individuen, die sich in mehrfacher Hinsicht gleichzeitig voneinander unterscheiden. Für jeden einzeln wurden die vorherigen Regelmäßigkeiten eingeh alten. Aber jetzt, in Anbetracht der Gesamtheit der Zeichen, war es nicht möglich, irgendwelche Muster zwischen ihren Kombinationen zu erkennen. Es gibt also Anlass, von der Unabhängigkeit der Vererbung zu sprechen.
Das Gesetz der Reinheit der Gameten
Einige von Mendel aufgestellte Vererbungsmuster von Merkmalen waren rein hypothetisch. Wir sprechen vom Gesetz der Gametenreinheit, was bedeutet, dass nur ein Allel eines Paares, das im Gen des Elternindividuums enth alten ist, in sie fällt.
Zu Mendels Zeiten gab es keine technischen Mittel, um diese Hypothese zu bestätigen. Dennoch gelang es dem Wissenschaftler, eine allgemeine Aussage zu formulieren. Sein Wesen liegt in der Tatsache, dass bei der Bildung von Hybriden erbliche Merkmale unverändert bleiben und sich nicht vermischen.
Grundlegende Begriffe
Genetik ist eine Wissenschaft, die die Muster der Vererbung von Merkmalen untersucht. Mendel hat maßgeblich zu seiner Entwicklung beigetragen, indem er grundlegende Bestimmungen zu diesem Thema entwickelt hat. Damit sie erfüllt werden, müssen jedoch die folgenden wesentlichen Bedingungen erfüllt sein:
- Ausgangsformen müssen homozygot sein;
- alternative Funktionen;
- gleiche Wahrscheinlichkeit der Bildung verschiedener Allele in einem Hybrid;
- gleiche Lebensfähigkeit der Gameten;
- wenn ein Gamet befruchtet wirdzufällig zugeordnet;
- Zygoten mit unterschiedlichen Genkombinationen sind gleichermaßen lebensfähig;
- die Anzahl der Individuen der zweiten Generation sollte ausreichen, um die erzielten Ergebnisse als natürlich zu betrachten;
- die Manifestation von Zeichen sollte nicht vom Einfluss äußerer Bedingungen abhängig sein.
Es ist erwähnenswert, dass die meisten lebenden Organismen, einschließlich Menschen, diesen Zeichen entsprechen.
Vererbungsmuster von Merkmalen beim Menschen
Obwohl genetische Prinzipien zunächst am Beispiel von Pflanzen untersucht wurden, gelten sie auch für Tiere und Menschen. Folgende Vererbungsarten sind zu beachten:
- Autosomal-dominant - Vererbung von dominanten Merkmalen, die durch Autosomen lokalisiert sind. Dabei kann der Phänotyp sowohl stark ausgeprägt als auch kaum wahrnehmbar sein. Bei dieser Art der Vererbung beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kind ein pathologisches Allel von einem Elternteil erhält, 50 %.
- Autosomal-rezessiv - Vererbung von Nebenmerkmalen, die mit Autosomen verbunden sind. Krankheiten manifestieren sich durch Homozygoten, und beide Allele sind betroffen.
- Dominanter X-chromosomaler Typ impliziert die Übertragung dominanter Merkmale durch deterministische Gene. Gleichzeitig treten Krankheiten bei Frauen doppelt so häufig auf wie bei Männern.
- Rezessiver X-chromosomaler Typ - Die Vererbung erfolgt gemäß einem schwächeren Merkmal. Die Krankheit oder ihre individuellen Anzeichen treten immer bei männlichen Nachkommen auf, und bei Frauen - nur im homozygoten Zustand.
EinfachKonzepte
Um zu verstehen, wie die Vererbungsmuster von Mendelschen Merkmalen und anderen genetischen Prozessen funktionieren, lohnt es sich, sich mit den grundlegenden Definitionen und Konzepten vertraut zu machen. Dazu gehören die folgenden:
- Dominantes Merkmal - das vorherrschende Merkmal, das als definierender Zustand des Gens fungiert und die Entwicklung rezessiver unterdrückt.
- Rezessives Merkmal - ein Merkmal, das vererbt wird, aber nicht bestimmend ist.
- Homozygot ist ein diploides Individuum oder eine Zelle, deren Chromosomen dieselben Zellen des angegebenen Gens enth alten.
- Heterozygot ist ein diploides Individuum oder eine diploide Zelle, die sich aufsp altet und verschiedene Allele innerhalb desselben Gens hat.
- Ein Allel ist eine der alternativen Formen eines Gens, das sich an einer bestimmten Stelle auf dem Chromosom befindet und durch eine einzigartige Nukleotidsequenz gekennzeichnet ist.
- Ein Allel ist ein Paar von Genen, die sich in denselben Zonen homologer Chromosomen befinden und die Entwicklung bestimmter Merkmale steuern.
- Nicht-allelische Gene befinden sich auf verschiedenen Teilen der Chromosomen und sind für die Manifestation verschiedener Merkmale verantwortlich.
Schlussfolgerung
Mendel hat die Grundmuster der Vererbung von Merkmalen formuliert und in der Praxis bewiesen. Ihre Beschreibung erfolgt am Beispiel von Pflanzen und ist leicht vereinfacht. Aber in der Praxis gilt es für alle lebenden Organismen.
