گرگور مندل را پدر علم ژنتیک مدرن می دانند. او یک راهب اتریشی بود که با گیاهان نخود کار می کرد تا توضیح دهد که چگونه کودکان ویژگی ها را از والدین خود به ارث می برند. کار او پایه و اساس چگونگی درک دانشمندان از وراثت شد و او را به طور گسترده پیشگام در زمینه ژنتیک می دانند.
گیاه نخود و ژنتیک مندلی
در آزمایش‌های معروف گیاه نخود مندل، او عمداً گیاهان نخود را با ویژگی‌های آشکارا متفاوت گرده افشانی متقابل کرد تا چیزهای مهمی در مورد چگونگی به ارث بردن صفات فرزندان از والدین خود کشف کند.
آزمایشات
مندل هفت ویژگی خاص گیاه نخود را اندازه گرفت:
- دانه رسیده صاف یا چروکیده
- آلبوم دانه زرد یا سبز
- گل بنفش یا سفید
- غلاف رسیده یا منقبض
- غلاف نارس سبز یا زرد
- موقعیت محوری یا انتهایی گلها
- طول ساقه بلند یا کوتوله
آنچه او کشف کرد
بین سالهای 1856 و 1863 مندل روی گونه Pisum sativum یا گیاه نخود آزمایش کرد. آزمایشات او او را به سه تعمیم سوق داد:
- فرزندان از هر والدین یک عامل ارثی به دست می آورند. این به قانون تفکیک معروف است.
- صفات مختلف فرصت برابری دارند که با هم رخ دهند. این به عنوان قانون طبقه بندی مستقل شناخته می شود و دانشمندان امروزی این را تا حد زیادی نادرست می دانند. برخی از ژن ها در واقع به هم مرتبط هستند و اغلب با هم ظاهر می شوند.
- فرزندان صفت غالب را به ارث می برند و تنها در صورتی می توانند صفت مغلوب را به ارث ببرند که هر دو عامل مغلوب را به ارث ببرند. این به قانون تسلط معروف است.
اکثر دانشمندان زمان او کار مندل را رد کردند. تا پس از مرگ او به طور گسترده پذیرفته نشد. در طول زندگی او، اکثر دانشمندان معتقد بودند که فرزندان با ترکیب، صفات را به ارث می برند، یعنی فرزندان «متوسط» صفات والدین را به ارث می برند.
نمایش ژنتیک مندلی
گفته می شود که مندل بیش از 28000 گیاه را آزمایش کرده است تا به نتیجه برسد. در حالی که محدوده پروژه او احتمالاً برای بازآفرینی شما واقع بینانه نیست، می توانید ژنتیک را با استفاده از گیاهان مطالعه کنید.
پدر کیست؟
پدر کیست آزمایشی است که در آن دانش‌آموزان روی گیاهان آزمایش می‌کنند تا صفات قابل مشاهده را پیش‌بینی کنند. شما می توانید آزمایش را با استفاده از گیاهان سریع ویسکانسین (Brassica rapa) - که به طور خاص طراحی شده اند تا دانش آموزان بتوانند از آنها برای مطالعه ژنتیک استفاده کنند، بازسازی کنید.آنها همچنین سریعتر رشد می کنند - یک چرخه زندگی کامل 28-30 روز طول می کشد. این آزمایش تقریباً شش هفته مشاهدات روزانه طول می کشد تا تکمیل شود. این بهترین برای دانش آموزان بزرگتر در دبیرستان یا دبیرستان است که در حال مطالعه ژنتیک هستند.
مواد
- بذر ویسکانسین Fast Plants®، ساقه غیر بنفش، بدون مو (بسته 200 عددی)
- دانه ویسکانسین فست پلتس®، برگ زرد-سبز (بسته 200 عددی)
- بذر ویسکانسین Fast Plants®، ساقه غیر بنفش، برگ زرد-سبز (بسته 200 عددی)
- میکس گلدان
- گلوله کود آهسته رهش
- سیستم روشنایی فلورسنت خانگی یا سیستم روشنایی خریداری شده
- سیستم پرورش خانگی (درعوض، می توانید سیستم آبیاری خریداری کنید)
- برچسب گیاهان
- خط و تساوی
- نکات Q، یا چوب زنبور عسل (فقط به چند عدد نیاز دارید)
دستورالعمل
- ابتدا سیستم های روشنایی و آبیاری خود را بسازید. Wisconsin Fast Plants® به نور فلورسنت مداوم و تامین مداوم کود و آب نیاز دارد. شما می توانید نسخه های خانگی از این ها را بسازید یا می توانید کیت های از پیش ساخته شده را از طریق Carolina Biological خریداری کنید. هر دو گزینه در بالا در لیست مواد پیوند داده شده اند.
- بذرها را (نیازی به استفاده از همه آنها نیست) طبق دستور رشد بکارید. شما می خواهید با کاشت بذرهای برگ غیر بنفش و زرد-سبز شروع کنید (این به عنوان نسل اول یا O1 نامیده می شود.) همچنین ساقه غیر بنفش و بدون کرک را بکارید. (این دانه ها بذرهای مادری هستند که به آنها P1 گفته می شود). مطمئن شوید که برچسب بزنید کدام است!
- تقریباً در عرض چهار تا هفت روز، گیاهان شما باید رشد کنند. رنگ ساقه و برگ هر دو مجموعه گیاه را مشاهده کنید و مشاهدات خود را در دفترچه یادداشت آزمایشگاه خود ثبت کنید. بهترین راه برای تعیین کمیت مشاهدات شما این است که فنوتیپ ها را بشمارید (تعداد گیاهانی که ساقه های غیر بنفش دارند، تعداد گیاهانی که برگ های زرد مایل به سبز دارند و غیره را بشمارید).)
- گیاهان مادری را دور بریزید، اما از گیاهان فرزند نگهداری کنید.
- فرضیه ای بنویسید که چگونه گیاهان زاده صفات ژنتیکی قابل مشاهده خود را به ارث برده اند. به عنوان مثال، اگر مشاهده کردید که بیشتر گیاهان فرزندان شما دارای ساقه های غیر بنفش اما برگ های زرد هستند، ممکن است آنها را به عنوان صفات غالب نسبت دهید. اگر مشاهده کردید که برخی از گیاهان فرزندان شما دارای ساقه‌های بنفش و برگ‌های سبز رنگ هستند، ممکن است تصور کنید که اینها صفات مغلوب هستند. بر اساس مشاهدات خود، یک فرضیه قابل آزمایش ایجاد کنید. شما باید سعی کنید رنگ ساقه و برگ گیاه پدر را بر اساس فرضیه خود حدس بزنید.
- گیاهان را با استفاده از چوب زنبور عسل یا نوک کیو در هم قرار دهید. برای انجام این کار، چوب زنبور عسل را به آرامی روی یک گیاه عوض کنید، مطمئن شوید که گیاه گرده دارد، و سپس آن را با گیاه دیگری تقسیم کنید. این کار را چندین بار انجام دهید تا مطمئن شوید که هر گیاه گرده چند گیاه دیگر را، چه با صفات مشابه و چه غیرمشابه، دریافت می کند. این کار را یک بار در روز به مدت سه روز انجام دهید.
- بعد از تمام شدن سه روز جوانه های گلی که گرده افشانی نشده اند را قطع کنید.
- آبیاری گیاهان را متوقف کنید و بگذارید خشک شوند.
- بذرها را برداشت و دوباره بکارید، اساساً فرآیند را دوباره شروع کنید. این دانه ها نسل دوم فرزندان یا O2 هستند.
- در مورد رنگ ساقه و برگ نسل بعدی گیاهان مشاهداتی داشته باشید. به نظر شما فرضیه شما درست بود؟
- بذرهای برگ زرد-سبز را بکارید. اینها به عنوان "پدر" یا P2 شناخته می شوند.
- بعد از چند روز رنگ ساقه و برگ گیاهان P2 را مشاهده کنید. آیا مشاهدات شما فرضیه شما را تایید می کند؟
راهنمای ویدئو
این ویدئو نحوه انجام آزمایشگاه های ژنتیک را نشان می دهد و به شما کمک می کند تا با روش مطالعه ژنتیک گیاهان خود مقابله کنید.
آزمایشگاه های آنلاین
شایان ذکر است که اگر پرورش نخود فرنگی و ساخت دستگاه‌های خانگی کمی بیشتر از آن چیزی است که برای آن چانه می‌زنید، چند آزمایشگاه تعاملی عالی آنلاین وجود دارد.
نخود مندل
این آزمایشگاه آنلاین کپی آزمایش های نخود مندل است. این آزمایشگاه دارای یک منوی مفید است تا بتوانید قبل از انجام هر کاری در آزمایشگاه کاوش کنید. این آزمایشگاه شما را طی مراحل مختلفی از جمله کاشت نخود، مشاهده صفات آنها و سپس گرده افشانی متقاطع اولین گیاهانی که رشد کردید، هدایت می کند. این دقیقاً همان کاری است که مندل انجام داد تا دانش‌آموزان بتوانند فرآیند خسته‌کننده‌ای را که برای رسیدن به مشاهدات خود طی کرده است احساس کنند.
سوپ نخود
در حالی که از نظر گرافیکی چندان هیجان انگیز نیست، سوپ نخود یکی دیگر از گزینه های آنلاین است که به دانش آموزان کمک می کند دو ویژگی را در گیاهان نخود مشاهده کنند. برای شروع، روی دکمه "شروع آزمایش" کلیک کنید. سپس به صفحه‌ای وارد می‌شوید که در آن می‌توانید دو نخود مختلف را «جفت» انتخاب کنید. ژنوتیپ آنها برای شما نوشته شده است. سپس صفحه تمام گزینه های موجود برای "والدین" را که انتخاب کرده اید به شما نشان می دهد. صفحه به سرعت حرکت می کند، و اگر همه چیز را یادداشت نکنید، می توانید آن را از دست بدهید.
ژنتیک STAR MIT
MIT's STAR Genetics یک «بازی» قابل دانلود از انواعی است که دانش آموزان می توانند ژنوتیپ های گونه های مختلف از جمله گیاهان نخود، مگس میوه و حتی گاو را با هم ترکیب کرده و مطابقت دهند. این برنامه برای دانش آموزان دبیرستانی که درک قوی از زیست شناسی دارند مناسب است.
ژنتیک سرگرم کننده است
چه شما روی گیاهان نخود یا مگس میوه مطالعه کنید، یا به سادگی به خانه بروید و ویژگی های والدین خود را مشاهده کنید و سعی کنید بفهمید که چگونه ویژگی های خود را به دست آورده اید، مطالعه ژنتیک می تواند بسیار سرگرم کننده باشد. در حالی که ژنتیک مدرن چند چیز را شناسایی می کند که مندل اشتباه کرده است، تئوری های او هنوز هم در جایی اعمال می شود که ویژگی ها به یکدیگر مرتبط یا تحت تأثیر عوامل دیگر نیستند.
