8.1: Majaribio ya Mendel

Johann Gregor Mendel (1822—1884) (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)) alikuwa mwanafunzi wa maisha yote, mwalimu, mwanasayansi, na mtu wa imani. Akiwa kijana mzima, alijiunga na Abbey ya Augustinian ya St Thomas huko Brno katika kile ambacho sasa ni Jamhuri ya Czech. Akiungwa mkono na monasteri, alifundisha kozi za fizikia, botania, na sayansi ya asilia katika ngazi za sekondari na chuo Mnamo mwaka wa 1856, alianza kutafuta utafiti wa muongo uliohusisha mifumo ya urithi katika nyuki na mimea, hatimaye kukaa juu ya mimea ya pea kama mfumo wake wa msingi wa mfano (mfumo wenye sifa rahisi ambayo hutumiwa kujifunza uzushi maalum wa kibiolojia ili kupata ufahamu wa kutumika kwa wengine mifumo). Mwaka 1865, Mendel aliwasilisha matokeo ya majaribio yake na karibu mimea ya pea 30,000 kwa jamii ya ndani ya historia ya asili. Alionyesha kuwa sifa zinaambukizwa kwa uaminifu kutoka kwa wazazi hadi watoto katika mifumo maalum. Mwaka 1866, alichapisha kazi yake, Majaribio katika Uchanganyiko wa Plant, ¹ katika kesi za Asili Historia Society of Brünn.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Johann Gregor Mendel aliweka mfumo wa utafiti wa genetics.

Kazi ya Mendel ilikwenda karibu bila kutambuliwa na jumuiya ya kisayansi, ambayo kwa usahihi iliamini kwamba mchakato wa urithi ulihusisha kuchanganya sifa za wazazi ambazo zilizalisha kuonekana kati ya kimwili kwa watoto. Utaratibu huu wa nadharia ulionekana kuwa sahihi kwa sababu ya kile tunachokijua sasa kama tofauti inayoendelea. Tofauti inayoendelea ni tofauti ya tofauti ndogo tunayoona kati ya watu binafsi katika tabia kama urefu wa binadamu. Inaonekana kwamba watoto ni “mchanganyiko” wa sifa za wazazi wao tunapoangalia sifa zinazoonyesha tofauti inayoendelea. Mendel kazi badala na sifa zinazoonyesha tofauti discontinuous. Tofauti ya kuacha ni tofauti inayoonekana miongoni mwa watu binafsi wakati kila mtu anaonyesha mojawapo ya sifa mbili-au chache sana-zinazoweza kutofautishwa kwa urahisi, kama vile violet au maua nyeupe. Uchaguzi wa Mendel wa aina hizi za sifa ulimruhusu kuona majaribio ya kwamba sifa hizo hazikuchanganywa katika watoto kama ingekuwa zinavyotarajiwa wakati huo, lakini kwamba zilirithiwa kama sifa tofauti. Mwaka 1868, Mendel akawa aboti wa monasteri na kubadilishana shughuli zake za kisayansi kwa majukumu yake ya kichungaji. Hakutambuliwa kwa michango yake ya ajabu ya kisayansi wakati wa maisha yake; kwa kweli, haikuwa hadi 1900 kwamba kazi yake iligunduliwa upya, tena, na kuimarishwa na wanasayansi ukingoni mwa kugundua msingi wa chromosomal wa urithi.

Msalaba wa Mendel

Kazi ya seminal ya Mendel ilifanyika kwa kutumia pea ya bustani, Pisum sativum, kujifunza urithi. Aina hii kwa kawaida binafsi mbolea, maana yake ni kwamba poleni hukutana ova ndani ya ua huo. Petals ya maua hubakia muhuri kwa ukali mpaka pollination imekamilika ili kuzuia pollination ya mimea mingine. Matokeo yake ni inbred sana, au “kuzaliana kweli,” mimea ya pea. Hizi ni mimea ambayo huzalisha watoto ambao huonekana kama mzazi. Kwa kujaribu mimea ya kweli ya kuzaliana, Mendel aliepuka kuonekana kwa sifa zisizotarajiwa katika watoto ambazo zinaweza kutokea ikiwa mimea haikuwa ya kuzaliana kweli. Pea ya bustani pia inakua hadi ukomavu ndani ya msimu mmoja, maana yake ni kwamba vizazi kadhaa vinaweza kutathminiwa kwa muda mfupi. Hatimaye, kiasi kikubwa cha mbaazi za bustani zinaweza kulima wakati huo huo, kuruhusu Mendel kuhitimisha kuwa matokeo yake hayakuja tu kwa bahati.

Mendel alifanya mahuluti, ambayo yanahusisha kuunganisha watu wawili wa kweli wanaozalisha ambao wana sifa tofauti. Katika pea, ambayo ni ya kawaida ya pollinating, hii inafanywa kwa kuhamisha poleni kutoka kwa anther ya mmea wa kukomaa wa aina moja kwa unyanyapaa wa mmea tofauti wa pea wa aina ya pili.

Mimea iliyotumiwa katika misalaba ya kizazi cha kwanza iliitwa P, au kizazi cha wazazi, mimea (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Mendel alikusanya mbegu zilizotengenezwa na mimea ya P zilizotokana na kila msalaba na kuzikua msimu uliofuata. Watoto hawa waliitwa F ₁, au filial ya kwanza (filial = binti au mwana), kizazi. Mara baada ya Mendel kuchunguza sifa katika kizazi cha F ₁ cha mimea, aliwawezesha kujitegemea mbolea kwa kawaida. Kisha akakusanya na kukua mbegu kutoka kwenye mimea ya F ₁ ili kuzalisha kizazi cha F ₂, au cha pili cha filial, kizazi. Majaribio ya Mendel yalienea zaidi ya kizazi cha F ₂ hadi kizazi cha F ₃, kizazi cha F ₄, na kadhalika, lakini ilikuwa uwiano wa sifa katika vizazi vya P, F ₁, na F ₂ ambavyo vilikuwa vyema zaidi na vilikuwa msingi wa Mendel hudai.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Mchakato wa Mendel wa kufanya misalaba ni pamoja na kuchunguza rangi ya maua.

Garden Pea Tabia Yalifunua Misingi ya Heredity

Katika uchapishaji wake wa 1865, Mendel aliripoti matokeo ya misalaba yake iliyohusisha sifa saba tofauti, kila mmoja akiwa na sifa mbili tofauti. Tabia inaelezwa kama tofauti katika kuonekana kimwili kwa tabia ya kurithi. Tabia zilijumuisha urefu wa mmea, texture ya mbegu, rangi ya mbegu, rangi ya maua, ukubwa wa pea-poda, rangi ya pea-poda, na nafasi ya maua. Kwa tabia ya rangi ya maua, kwa mfano, sifa mbili tofauti zilikuwa nyeupe dhidi ya violet. Ili kuchunguza kikamilifu kila tabia, Mendel alizalisha idadi kubwa ya mimea ya F ₁ na F ₂ na kuripoti matokeo kutoka kwa maelfu ya mimea F ₂.

Matokeo gani Mendel alipata katika misalaba yake kwa rangi ya maua? Kwanza, Mendel alithibitisha kwamba alikuwa anatumia mimea ambayo ilizalisha kweli kwa rangi nyeupe au violet maua. Bila kujali idadi ya vizazi ambavyo Mendel alichunguza, watoto wote wa wazazi wenye maua nyeupe walikuwa na maua nyeupe, na watoto wote wa wazazi wenye maua ya violet walikuwa na maua ya violet. Aidha, Mendel alithibitisha kuwa, isipokuwa rangi ya maua, mimea ya pea ilikuwa sawa kimwili. Hii ilikuwa hundi muhimu ili kuhakikisha kwamba aina mbili za mimea ya pea zilikuwa tofauti tu kwa heshima na sifa moja, rangi ya maua.

Mara baada ya uthibitisho huu ulikamilika, Mendel alitumia poleni kutoka kwenye mmea wenye maua ya violet kwa unyanyapaa wa mmea wenye maua nyeupe. Baada ya kukusanya na kupanda mbegu zilizotokana na msalaba huu, Mendel aligundua kuwa asilimia 100 ya kizazi cha mseto wa F ₁ ilikuwa na maua ya violet. Hekima ya kawaida wakati huo ingekuwa imetabiri maua ya mseto kuwa rangi ya violet au kwa mimea ya mseto kuwa na idadi sawa ya maua nyeupe na violet. Kwa maneno mengine, sifa za wazazi tofauti zilitarajiwa kuchanganya katika watoto. Badala yake, matokeo ya Mendel yalionyesha kuwa tabia nyeupe ya maua ilikuwa imepotea kabisa katika kizazi cha F ₁.

Muhimu, Mendel hakuacha majaribio yake huko. Aliruhusu mimea ya F ₁ kujifanya mbolea na kugundua kuwa mimea 705 katika kizazi cha F ₂ ilikuwa na maua ya violet na 224 ilikuwa na maua meupe. Hii ilikuwa uwiano wa maua ya violet 3.15 hadi ua moja nyeupe, au takriban 3:1. Mendel alipohamisha poleni kutoka kwenye mmea wenye maua ya violet hadi unyanyapaa wa mmea wenye maua meupe na kinyume chake, alipata takriban uwiano sawa bila kujali ni mzazi-kiume au wa kike—aliyechangia sifa gani. Hii inaitwa msalaba wa kurudia-msalaba uliooanishwa ambapo sifa husika za mwanamume na mwanamke katika msalaba mmoja huwa sifa husika za mwanamke na kiume katika msalaba mwingine. Kwa sifa nyingine sita ambazo Mendel alichunguza, vizazi vya F ₁ na F ₂ vilifanya kwa njia ile ile waliyofanya kwa rangi ya maua. Moja ya sifa mbili zingeweza kutoweka kabisa kutoka kwa kizazi cha F ₁, tu kuonekana tena katika kizazi cha F ₂ kwa uwiano wa takribani 3:1 (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Mendel alitambua sifa saba za mmea wa pea.

Baada ya kukusanya matokeo yake kwa maelfu ya mimea, Mendel alihitimisha kuwa sifa zinaweza kugawanywa katika sifa zilizoelezwa na za siri. Aliita sifa hizi kubwa na za kupindukia, kwa mtiririko huo. Tabia kuu ni wale ambao ni kurithi bila kubadilika katika hybridization. Tabia za kupindukia huwa latent, au kutoweka katika watoto wa mahuluti. Tabia ya kupindukia haina, hata hivyo, hupatikana tena katika kizazi cha watoto wa mseto. Mfano wa sifa kubwa ni sifa ya maua ya rangi ya violet. Kwa tabia hii sawa (rangi ya maua), maua nyeupe-rangi ni sifa ya kupindukia. Ukweli kwamba tabia ya kupindua ilionekana tena katika kizazi cha F ₂ ilimaanisha kuwa sifa zilibakia tofauti (na hazikuunganishwa) katika mimea ya kizazi cha F ₁. Mendel alipendekeza kwamba hii ilikuwa kwa sababu mimea ilikuwa na nakala mbili za sifa kwa tabia ya rangi ya maua, na kwamba kila mzazi alitumia moja ya nakala zao mbili kwa watoto wao, ambapo walikusanyika. Zaidi ya hayo, uchunguzi wa kimwili wa sifa kubwa inaweza kumaanisha kuwa muundo wa maumbile wa viumbe umejumuisha matoleo mawili makubwa ya tabia, au kwamba ni pamoja na toleo moja kubwa na moja ya recessive. Kinyume chake, uchunguzi wa tabia ya kupindukia ilimaanisha kuwa viumbe havikuwa na matoleo yoyote makubwa ya tabia hii.

Muhtasari wa sehemu

Kufanya kazi na mimea ya bustani, Mendel aligundua kuwa misalaba kati ya wazazi ambao ulikuwa tofauti kwa sifa moja ilizalisha watoto wa F ₁ ambao wote walionyesha sifa za mzazi mmoja. Tabia ambazo zilionekana katika kizazi cha F ₁ zinajulikana kama kubwa, na sifa ambazo hupotea katika kizazi cha F ₁ zinaelezewa kuwa za kawaida. Wakati mimea F ₁ katika majaribio ya Mendel walikuwa binafsi walivuka, watoto F ₂ walionyesha tabia kubwa au tabia recessive katika uwiano wa 3:1, kuthibitisha kwamba tabia recessive alikuwa kupitishwa kwa uaminifu kutoka kwa mzazi wa awali P. Misalaba inayofaa yanayotokana na uwiano wa watoto wa F ₁ na F ₂. Kwa kuchunguza ukubwa wa sampuli, Mendel alionyesha kuwa sifa zilirithiwa kama matukio ya kujitegemea.

maelezo ya chini

1. 1 Johann Gregor Mendel, “Versuche über Pflanzenhybriden.” Verhandlungen des naturforschenden Vereines katika Brünn, Bd. IV für das Jahr, 1865 Abhandlungen (1866) :3—47. [kwa tafsiri ya Kiingereza, angalia www.Mendelweb.org/Mendel.Plain.html]

faharasa

tofauti inayoendelea

tofauti katika tabia ambayo watu huonyesha sifa mbalimbali na tofauti ndogo kati yao

tofauti ya kuacha

tofauti katika tabia ambayo watu huonyesha sifa mbili, au chache, na tofauti kubwa kati yao

inayotawala

inaelezea sifa ambayo inashughulikia usemi wa sifa nyingine wakati matoleo yote ya jeni yanapo kwa mtu binafsi

F ₁

kizazi cha kwanza cha filial katika msalaba; watoto wa kizazi cha wazazi

F ₂

kizazi cha pili cha filial kilichozalishwa wakati watu wa F ₁ wanajivuka au kuzalishwa kwa kila mmoja

kuzalisha chotara

mchakato wa kuunganisha watu wawili ambao hutofautiana, kwa lengo la kufikia tabia fulani katika watoto wao

mfumo wa mfano

aina au mfumo wa kibiolojia uliotumiwa kujifunza jambo maalum la kibiolojia ili kupata ufahamu ambao utatumika kwa aina nyingine

P

kizazi cha wazazi katika msalaba

ya kurudi nyuma

inaelezea sifa ambayo maneno yake yanafungwa na sifa nyingine wakati aleli za sifa zote mbili zipo kwa mtu binafsi

msalaba wa kurudisha

msalaba wa paired ambapo sifa husika za kiume na mwanamke katika msalaba mmoja huwa sifa husika za mwanamke na kiume katika msalaba mwingine

tabia

tofauti katika tabia ya kurithi

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenStaxConcepts