Биография г менделя кратко. Великий вклад грегора иоганна менделя в развитие экспериментальной генетики

МЕНДЕЛЬ, ГРЕГОР ИОГАНН (Mendel, Gregor Johann) (1822–1884), австрийский биолог, основоположник генетики.

Родился 22 июля 1822 в Хейнцендорфе (Австро-Венгрия, ныне Гинчице, Чехия). Учился в школах Хейнцендорфа и Липника, затем в окружной гимназии в Троппау. В 1843 окончил философские классы при университете в Ольмюце и постригся в монахи Августинского монастыря св. Фомы в Брюнне (Австрия, ныне Брно, Чехия). Служил помощником пастора, преподавал естественную историю и физику в школе. В 1851–1853 был вольнослушателем в Венском университете, где изучал физику, химию, математику, зоологию, ботанику и палеонтологию. По возвращении в Брюнн работал помощником учителя в средней школе до 1868, когда стал настоятелем монастыря. В 1856 Мендель начал свои эксперименты по скрещиванию разных сортов гороха, различающихся по единичным, строго определенным признакам (например, по форме и окраске семян). Точный количественный учет всех типов гибридов и статистическая обработка результатов опытов, которые он проводил в течение 10 лет, позволили ему сформулировать основные закономерности наследственности – расщепление и комбинирование наследственных «факторов». Мендель показал, что эти факторы разделены и при скрещивании не сливаются и не исчезают. Хотя при скрещивании двух организмов с контрастирующими признаками (например, семена желтые или зеленые) в ближайшем поколении гибридов проявляется лишь один из них (Мендель назвал его «доминирующим»), «исчезнувший» («рецессивный») признак вновь возникает в следующих поколениях. (Сегодня наследственные «факторы» Менделя называются генами.)

О результатах своих экспериментов Мендель сообщил Брюннскому обществу естествоиспытателей весной 1865; год спустя его статья была опубликована в трудах этого общества. На заседании не было задано ни одного вопроса, а статья не получила откликов. Мендель послал копию статьи К.Негели, известному ботанику, авторитетному специалисту по проблемам наследственности, но Негели также не сумел оценить ее значения. И только в 1900 забытая работа Менделя привлекла к себе всеобщее внимание: сразу три ученых, Х. де Фриз (Голландия), К.Корренс (Германия) и Э.Чермак (Австрия), проведя почти одновременно собственные опыты, убедились в справедливости выводов Менделя. Закон независимого расщепления признаков, известный теперь как закон Менделя, положил начало новому направлению в биологии – менделизму, ставшему фундаментом генетики.

Сам Мендель, после неудачных попыток получить аналогичные результаты при скрещивании других растений, прекратил опыты и до конца жизни занимался пчеловодством, садоводством и метеорологическими наблюдениями.

Среди трудов ученого – Автобиография (Gregorii Mendel autobiographia iuvenilis , 1850) и ряд статей, включая Эксперименты по гибридизации растений (Versuche über Pflanzenhybriden , в «Трудах Брюннского общества естествоиспытателей», т. 4, 1866).

Грегор Иоганн Мендель стал основоположни­ком учения о наследственности, создателем новой науки - генетики. Но он настолько опе­редил своё время, что в течение жизни Менделя, хотя его работы были опубликованы, никто не понял значения его открытий. Лишь через 16 лет после его смерти учёные заново прочли и осмыс­лили написанное Менделем.

Родился Иоганн Мендель 22 июля 1822 г. в семье крестьянина в небольшой деревушке Хинчицы на территории современной Чехии, а тогда - Авст­рийской империи.

Мальчик отличался незаурядными способно­стями, и оценки в школе ему выставлялись лишь превосходные, как «первому из отличившихся в классе». Родители Иоганна мечтали вывести сво­его сына «в люди», дать ему хорошее образо­вание. Помехой этому служила крайняя нужда, из которой не могла выбиться семья Менделя.

И всё-таки Иоганну удалось закончить сперва гимназию, а затем двухгодичные философские курсы. Он пишет в краткой автобиографии, что «почувствовал, что не сможет далее выдержать подобное напряжение, и увидел, что по завер­шении курса философского обучения ему придёт­ся изыскивать для себя положение, которое осво­бодило бы его от мучительных забот о хлебе насущном...»

В 1843 г. Мендель поступил по"слушником в августинский монастырь в Брюнне (ныне Брно). Сделать это было совсем не просто, пришлось

выдержать суровый конкурс (три человека на одно место).

И вот аббат - настоятель монастыря - про­изнёс торжественную фразу, обращаясь к рас­простёртому на полу Менделю: «Скинь с себя старого человека, который сотворён во грехе! Стань новым человеком!» Он сорвал с Иоганна его мирскую одежду - старенький сюртук - и надел на него сутану. По обычаю, приняв мона­шеский сан, Иоганн Мендель получил своё вто­рое имя - Грегор.

Став монахом, Мендель наконец-то был из­бавлен от вечной нужды и заботы о куске хлеба. Его не оставляло желание продолжить образо­вание, и в 1851 г. настоятель отправил его изу­чать естественные науки в Венский университет. Но здесь его ожидала неудача. Мендель, который войдёт во все учебники биологии как создатель целой науки - генетики, провалился именно на экзамене по биологии. Мендель великолепно раз­бирался в ботанике, но его знания по зоологии были явно слабоваты. Когда его попросили рас­сказать о классификации млекопитающих и их хозяйственном значении, он описал такие нео­бычные группы, как «звери с лапами» и «когтеногие». Из «когтеногих», куда Мендель зачис­лил только собаку, волка и кошку, «хозяйствен­ное значение имеет только кошка», ибо она «питается мышами» и «её мягкая красивая шкур­ка перерабатывается скорняками».

Провалившись на экзамене, расстроенный Меидель оставил мечты о получении диплома. Одна­ко, и не имея его, Мендель как помощник учи­теля преподавал физику и биологию в реальной школе в Брюнне.

В монастыре он стал всерьёз заниматься садо­водством и выпросил себе у настоятеля под садик небольшой огороженный забором участок - 35x7 метров. Кто бы мог предположить, что на этом крохотном участке будут установлены все­общие биологические законы наследственности? Весной 1854 г. Мендель высадит здесь горох.

А ещё раньше в его монашеской келье появят­ся ёж, лисица и множество мышей - серых и белых. Мендель скрещивал мышей, наблюдал, какое получалось потомство. Быть может, сло­жись судьба иначе, оппоненты позднее называли бы законы Менделя не «гороховыми», а «мыши­ными»? Но монастырское начальство проведало об опытах брата Грегора с мышами и распо­рядилось - мышей убрать, чтобы не бросать тень на репутацию монастыря.

Тогда Мендель перенёс свои опыты на горох, росший в монастырском садике. Позднее он шут­ливо говорил своим гостям:

Не хотите ли посмотреть на моих детей?

Удивлённые гости шли вместе с ним в сад, где он указывал им на грядки с горохом.

Научная добросовестность заставила Менделя растянуть свои опыты на долгие восемь лет. В чём же они заключались? Мендель хотел вы­яснить, как наследуются из поколения в поко­ление различные признаки. У гороха он выделил несколько (всего семь) чётких признаков: глад­кие или морщинистые семена, красная или белая окраска цветка, зелёный или жёлтый цвет семян и бобов, высокое или низкое растение и т. д.

Восемь раз цвёл горох в его садике. На каж­дый гороховый кустик Мендель заполнял от­дельную карточку (10 000 карточек!), где была приведена подробная характеристика растения по этим семи пунктам. Сколько тысяч раз Мен­дель переносил пинцетом пыльцу одного цветка на рыльце пестика другого! В течение двух лет Мендель кропотливо проверял чистоту линий гороха. Из поколения в поколение в них должны были проявляться только одни и те же признаки. Затем стал скрещивать растения с различными признаками, получать гибриды (помеси).

Что он выяснил?

Если одно из растений-родителей имело зелё­ные горошины, а второе - жёлтые, то все го­рошины их потомков в первом поколении будут жёлтыми.

Пара растений с высоким стеблем и низким стеблем даст потомство первого поколения толь­ко с высоким стеблем.

Пара растений с красными и белыми цветка­ми даст потомство первого поколения только с красными цветками. И так далее.

Быть может, всё дело в том, от кого именно - «отца» или «матери» - получили потомки свои

признаки? Ничего подобного. Как это ни удивительно, но это не имело ни малейшего значения.

Итак, Мендель точно установил, что призна­ки «родителей» не «сливаются» воедино (крас­ные и белые цветки не превращаются у потомков этих растений в розовые). Это было важное науч­ное открытие. Чарлз Дарвин, например, считал иначе.

Господствующий в первом поколении приз­нак (например, красные цветы) Мендель назвал доминантным, а «отступающий» признак (бе­лые цветки) - рецессивным.

Что же произойдёт в следующем поколении? Оказывается, у «внуков» вновь «всплывут на поверхность» подавленные, рецессивные приз­наки их «бабушек» и «дедушек». На первый взгляд воцарится невообразимая путаница. К примеру, цвет семян будет в «дедушку», окраска цветов - в «бабушку», а высота стебля - снова в «дедушку». И у каждого растения - по-разно­му. Как во всём этом разобраться? Да и мыслимо ли это?

Сам Мендель признал, что для решения этого вопроса «требовалось известное мужество».

Грегор Иоганн Мендель.

Блестящая находка Менделя за­ключалась в том, что он не стал изу­чать прихотливые комбинации, соче­тания признаков, а рассмотрел каждый признак отдельно.

Он решил точно подсчитать, какая часть по­томков получит, например, красные цветки, а какая - белые, и установить числовое соотно­шение по каждому признаку. Это был совершен­но новый подход для ботаники. Настолько но­вый, что опередил развитие науки на целых три с половиной десятилетия. И оставался всё это время непонятым.

Числовое соотношение, установленное Менде­лем, было довольно неожиданным. На каждое растение с белыми цветками приходилось в сред­нем три растения с красными. Почти точно - три к одному!

При этом красная или белая окраска цветков, например, никак не влияет на жёлтый или зелё­ный цвет горошин. Каждый признак наследует­ся независимо от другого.

Но Мендель не только установил эти факты. Он дал им блестящее объяснение. От каждого из родителей зародышевая клетка наследует по од­ному «наследственному задатку» (позднее их назовут генами). Каждый из задатков определя­ет какой-то признак - например, красную окра­ску цветков. Если в клетку попадают одновре­менно задатки, определяющие красную и белую окраску, то проявляется только один из них. Второй же остаётся скрытым. Чтобы вновь про­явился белый цвет, необходима «встреча» двух задатков белой окраски. Согласно теории вероят­ности, в следующем поколении это произойдёт

Аббатский герб Грегора Менделя.

На одном из полей щита на гербе - цветок гороха.

один раз на каждые четыре сочетания. Отсюда и соотношение «3 к 1».

И наконец, Мендель сделал вывод о том, что открытые им законы распространяются на всё живое, ибо «единство плана развития органиче­ской жизни стоит вне сомнения».

В 1863 г. знаменитая книга Дарвина «Проис­хождение видов» была издана на немецком язы­ке. Мендель внимательно проштудировал этот труд с карандашом в руках. И высказал своему коллеге по Брюннскому обществу естествоиспыта­телей Густаву Нисслю итог своих размышлений:

Это ещё не всё, ещё чего-то не хватает!

Ниссль был ошарашен такой оценкой «ерети­ческого» труда Дарвина, невероятной в устах благочестивого монаха.

Мендель тогда скромно умолчал о том, что, по его мнению, он уже открыл это «недостающее». Теперь мы знаем, что так оно и было, что откры­тые Менделем законы позволили осветить мно­гие тёмные места теории эволюции (см. ст. «Эво­люция»). Мендель прекрасно понимал значение сделанных им открытий. Он был уверен в тор­жестве своей теории и с удивительной выдерж­кой его готовил. О своих опытах он молчал целых восемь лет, пока не убедился в достовер­ности полученных результатов.

И вот, наконец, наступил решающий день - 8 февраля 1865 г. В этот день Мендель сделал доклад о своих открытиях в Брюннском обществе естествоиспытателей. Коллеги Менделя с удив­лением слушали его доклад, пересыпанный под­счётами, неизменно подтверждавшими соотно­шение «3 к 1».

Какое отношение к ботанике имеет вся эта математика? У докладчика явно не ботаничес­кий склад ума.

И потом, это настойчиво повторяющееся соот­ношение «три к одному». Что за странные «ма­гические цифры»? Уж не пытается ли этот мо­нах-августинец, прикрывшись ботанической тер­минологией, протащить в науку что-то вроде догмата Пресвятой Троицы?

Доклад Менделя был встречен недоуменным молчанием. Ему не было задано ни единого вопроса. Мендель, вероятно, был готов к любой реакции на свой восьмилетний труд: удивлению, недоверию. Он собирался предложить коллегам перепроверить свои опыты. Но не мог же он предвидеть такого глухого непонимания! Право, было от чего прийти в отчаяние.

Через год вышел в свет очередной том «Трудов Общества естествоиспытателей в Брюнне», где в сокращении был опубликован доклад Менделя под скромным названием «Опыты над расти­тельными гибридами».

Работа Менделя попала в 120 научных библи­отек Европы и Америки. Но лишь в трёх из них за последующие 35 лет чья-то рука раскрыла запылённые томики. Три раза труд Менделя был коротко упомянут в различных научных работах.

Кроме того, Мендель собственноручно разо­слал 40 оттисков своей работы некоторым вид­ным ботаникам. Ответное письмо Менделю при­слал лишь один из них, знаменитый биолог из Мюнхена Карл Нэгели. Своё письмо Нэгели на­чинал фразой о том, что «опыты с горохом не завершены» и «их следует начать сначала». На­чать заново колоссальный труд, на который Мен­дель затратил восемь лет жизни!

Нэгели посоветовал Менделю заняться опыта­ми с ястребинкой. Ястребинка была самым лю­бимым растением Нэгели, он даже написал о ней особый труд - «Ястребинки Центральной Евро­пы». Вот если удастся на ястребинке подтвердить результаты, полученные на горохе, тогда...

Мендель взялся за ястребинку, растение с крохотными цветками, с которыми ему так труд­но было работать при его близорукости! И что самое неприятное - законы, установленные в опытах с горохом (и подтверждённые на фуксии и кукурузе, колокольчиках и львином зеве), на ястребинке не подтверждались. Сегодня мы мо­жем добавить: и не могли подтвердиться. Ведь развитие семян у ястребинки происходит без оплодотворения, чего не знали ни Нэгели, ни Мендель.

Позднее биологи говорили, что совет Нэгели задержал развитие генетики на 40 лет.

В 1868 г. Мендель оставил свои опыты по выведению гибридов. Тогда же он был избран на

высокий пост настоятеля монастыря, который занимал до конца жизни. Незадолго до смерти (1 октября

1883 г.), как бы подводя итог своей жизни, он сказал:

«Если мне и приходилось переживать горькие часы, то прекрасных, хороших часов выпало гораздо больше. Мои научные труды доставили мне много удовлетворения, и я убеждён, что не пройдёт много времени - и весь мир признает результаты этих трудов».

Полгорода собралось на его похороны. Произ­носились речи, в которых перечислялись заслуги покойного. Но, как это ни удивительно, ни слова не было сказано о том биологе Менделе, которого знаем мы.

Все бумаги, оставшиеся после смерти Менде­ля, - письма, ненапечатанные статьи, журналы наблюдений - были брошены в печь.

Но Мендель не ошибся в своём пророчестве, сделанном за 3 месяца до смерти. И через 16 лет, когда имя Менделя узнал весь цивилизованный мир, потомки бросились разыскивать случайно уцелевшие от пламени отдельные странички его записей. По этим обрывкам они воссоздавали жизнь Грегора Иоганна Менделя и удивитель­ную судьбу его открытия, о которых мы расска­зали.

Основоположником науки о наследственности - генетики по праву считается австро-венгерский ученый Грегор Мендель. Работа исследователя, «переоткрытая» только в 1900 году, принесла посмертную славу Менделю и послужила началом новой науки, которую несколько позже назвали генетикой. До конца семидесятых годов XX века генетика в основном двигалась по пути, проложенному Менделем, и только когда учёные научились читать последовательность нуклеиновых оснований в молекулах ДНК, наследственность стали изучать не с помощью анализа результатов гибридизации, а опираясь на физико-химические методы.

Грегор Иоганн Мендель родился в Гейзендорфе, что в Силезии, 22 июля 1822 года в семье крестьянина. В начальной школе он обнаружил выдающиеся математические способности и по настоянию учителей продолжил образование в гимназии небольшого, находящегося поблизости городка Опава. Однако на дальнейшее обучение Менделя денег в семье недоставало. С большим трудом их удалось наскрести на завершение гимназического курса. Выручила младшая сестра Тереза: она пожертвовала скопленным для нее приданым. На эти средства Мендель смог проучиться еще некоторое время на курсах по подготовке в университет. После этого средства семьи иссякли окончательно.

Выход предложил профессор математики Франц. Он посоветовал Менделю вступить в августинский монастырь города Брно. Его возглавлял в то время аббат Кирилл Напп - человек широких взглядов, поощрявший занятия наукой. В 1843 году Мендель поступил в этот монастырь и получил имя Грегор (при рождении ему было дано имя Иоганн). Через
четыре года монастырь направил двадцатипятилетнего монаха Менделя учителем в среднюю школу. Затем с 1851 по 1853 год он изучал естественные науки, особенно физику, в Венском университете, после чего стал преподавателем физики и естествознания в реальном училище города Брно.

Его педагогическую деятельность, продолжавшуюся четырнадцать лет, высоко ценили и руководство училища, и ученики. По воспоминаниям последних, он считался одним из любимейших учителей. Последние пятнадцать лет жизни Мендель был настоятелем монастыря.

С юности Грегор интересовался естествознанием. Будучи скорее любителем, чем профессиональным учёным-биологом, Мендель постоянно экспериментировал с различными растениями и пчёлами. В 1856 году он начал классическую работу по гибридизации и анализу наследования признаков у гороха.

Мендель трудился в крохотном, менее двух с половиною соток гектара, монастырском садике. Он высевал горох на протяжении восьми лет, манипулируя двумя десятками разновидностей этого растения, различных по окраске цветков и по виду семян. Он проделал десять тысяч опытов. Своим усердием и терпением он приводил в немалое изумление помогавших ему в нужных случаях партнеров - Винкельмейера и Лиленталя, а также садовника Мареша, весьма склонного к выпивке. Если Мендель и
давал пояснения своим помощникам, то вряд ли они могли его понять.

Неторопливо текла жизнь в монастыре Святого Томаша. Нетороплив был и Грегор Мендель. Настойчив, наблюдателен и весьма терпелив. Изучая форму семян у растений, полученных в результате скрещиваний, он ради уяснения закономерностей передачи лишь одного признака («гладкие - морщинистые») подверг анализу 7324 горошины. Каждое семя он рассматривал в лупу, сравнивая их форму и делая записи.

С опытов Менделя начался другой отсчет времени, главной отличительной чертой которого стал опять же введенный Менделем гибридологический анализ наследственности отдельных признаков родителей в потомстве. Трудно сказать, что именно заставило естествоиспытателя обратиться к абстрактному мышлению, отвлечься от голых цифр и многочисленных экспериментов. Но именно оно позволило скромному преподавателю монастырской школы увидеть целостную картину исследования; увидеть ее лишь после того, как пришлось пренебречь десятыми и сотыми долями, обусловленными неизбежными статистическими вариациями. Только тогда буквенно «помеченные» исследователем альтернативные признаки открыли ему нечто сенсационное: определенные типы скрещивания в разном потомстве дают соотношение 3:1, 1:1, или 1:2:1.

Мендель обратился к работам своих предшественников за подтверждением мелькнувшей у него догадки. Те, кого исследователь почитал за авторитеты, пришли в разное время и каждый по-своему к общему заключению: гены могут обладать доминирующими (подавляющими) или рецессивными (подавляемыми) свойствами. А раз так, делает вывод Мендель, то комбинация неоднородных генов и дает то самое расщепление признаков, что наблюдается в его собственных опытах. И в тех самых соотношениях, что были вычислены с помощью его статистического анализа. «Проверяя алгеброй гармонию» происходящих изменений в полученных поколениях гороха, ученый даже ввел буквенные обозначения, отметив заглавной буквой доминантное, а строчной - рецессивное состояние одного и того же гена.

Мендель доказал, что каждый признак организма определяется наследственными факторами, задатками (впоследствии их назвали генами), передающимися от родителей потомкам с половыми клетками. В результате скрещивания могут появиться новые сочетания наследственных признаков. И частоту появления каждого такого сочетания можно предсказать.

Обобщенно результаты работы ученого выглядят так:

Все гибридные растения первого поколения одинаковы и проявляют признак одного из родителей;

Среди гибридов второго поколения появляются растения как с доминантными, так и с рецессивными признаками в соотношении 3:1;

Два признака в потомстве ведут себя независимо и во втором поколении встречаются во всех возможных сочетаниях;

Необходимо различать признаки и их наследственные задатки (растения, проявляющие доминантные признаки, могут в скрытом виде нести
задатки рецессивных);

Объединение мужских и женских гамет случайно в отношении того, задатки каких признаков несут эти гаметы.

В феврале и марте 1865 года в двух докладах на заседаниях провинциального научного кружка, носившего название Общества естествоиспытателей города Брю, один из рядовых его членов, Грегор Мендель, сообщил о результатах своих многолетних исследований, завершенных в 1863 году.

Несмотря на то что его доклады были довольно холодно встречены членами кружка, он решился опубликовать свою работу. Она увидела свет в 1866 году в трудах общества под названием «Опыты над растительными гибридами».

Современники не поняли Менделя и не оценили его труд. Для многих ученых опровержение вывода Менделя означало бы ни много ни мало, как утверждение собственной концепции, гласившей, что приобретенный признак можно «втиснуть» в хромосому и обратить в наследуемый. Как только не сокрушали «крамольный» вывод скромного настоятеля монастыря из Брно маститые ученые, каких только эпитетов не придумывали, дабы унизить, высмеять. Но время решило по-своему.

Да, Грегор Мендель не был признан современниками. Слишком уж простой, бесхитростной представилась им схема, в которую без нажима и скрипа укладывались сложные явления, составляющие в представлении человечества основание незыблемой пирамиды эволюции. К тому же в концепции Менделя были и уязвимые места. Так, по крайней мере, представлялось это его оппонентам. И самому исследователю тоже, поскольку он не мог развеять их сомнений. Одной из «виновниц» его неудач была
ястребинка.

Ботаник Карл фон Негели, профессор Мюнхенского университета, прочитав работу Менделя, предложил автору проверить обнаруженные им законы на ястребинке. Это маленькое растение было излюбленным объектом Негели. И Мендель согласился. Он потратил много сил на новые опыты. Ястребинка - чрезвычайно неудобное для искусственного скрещивания растение. Очень мелкое. Приходилось напрягать зрение, а оно стало все больше и больше ухудшаться. Потомство, полученное от скрещивания ястребинки, не подчинялось закону, как он считал, правильному для всех. Лишь спустя годы после того, как биологи установили факт иного, не полового размножения ястребинки, возражения профессора Негели, главного оппонента Менделя, были сняты с повестки дня. Но ни Менделя, ни самого Негели уже, увы, не было в живых.

Очень образно о судьбе работы Менделя сказал крупнейший советский генетик академик Б.Л. Астауров, первый президент Всесоюзного общества генетиков и селекционеров имени Н.И. Вавилова: «Судьба классической работы Менделя превратна и не чужда драматизма. Хотя им были обнаружены, ясно показаны и в значительной мере поняты весьма общие закономерности наследственности, биология того времени еще не доросла до осознания их фундаментальности. Сам Мендель с удивительной проницательностью предвидел общезначимость обнаруженных на горохе закономерностей и получил некоторые доказательства их применимости к некоторым другим растениям (трем видам фасоли, двум видам левкоя, кукурузе и ночной красавице). Однако его настойчивые и утомительные попытки приложить найденные закономерности к скрещиванию многочисленных разновидностей и видов ястребинки не оправдали надежд и потерпели полное фиаско. Насколько счастлив был выбор первого объекта (гороха), настолько же неудачен второй. Только много позднее, уже в нашем веке, стало понятно, что своеобразные картины наследования признаков у ястребинки являются исключением, лишь подтверждающим правило. Во времена Менделя никто не мог подозревать, что предпринятые им скрещивания разновидностей ястребинки фактически не происходили, так как это растение размножается без опыления и оплодотворения, девственным путем, посредством так называемой апогамии. Неудача кропотливых и напряженных опытов, вызвавших почти полную потерю зрения, свалившиеся на Менделя обременительные обязанности прелата и преклонные годы вынудили его прекратить любимые исследования.

Прошло еще несколько лет, и Грегор Мендель ушел из жизни, не предчувствуя, какие страсти будут бушевать вокруг его имени и какой славой оно, в конце концов, будет покрыто. Да, слава и почет придут к Менделю уже после смерти. Он же покинет жизнь, так и не разгадав тайны ястребинки, не «уложившейся» в выведенные им законы единообразия гибридов первого поколения и расщепления признаков в потомстве».

Менделю было бы значительно легче, знай он о работах другого ученого Адамса, опубликовавшего к тому времени пионерскую работу о наследовании признаков у человека. Но Мендель не был знаком с этой работой. А ведь Адаме на основе эмпирических наблюдений за семьями с наследственными заболеваниями фактически сформулировал понятие наследственных задатков, подметив доминантное и рецессивное наследование признаков у человека. Но ботаники не слышали о работе врача, а тому, вероятно, выпало на долю столько практической лечебной работы, что на абстрактные размышления просто не хватало времени. В общем, так или иначе, но генетики узнали о наблюдениях Адамса, только приступив всерьез к изучению истории генетики человека.

Не повезло и Менделю. Слишком рано великий исследователь сообщил о своих открытиях научному миру. Последний был к этому еще не готов. Лишь в 1900 году, переоткрыв законы Менделя, мир поразился красоте логики эксперимента исследователя и изящной точности его расчетов. И хотя ген продолжал оставаться гипотетической единицей наследственности, сомнения в его материальности окончательно развеялись.

Мендель был современником Чарлза Дарвина. Но статья брюннского монаха не попалась на глаза автору «Происхождения видов». Остается лишь гадать, как бы оценил Дарвин открытие Менделя, если бы ознакомился с ним. Между тем великий английский натуралист проявлял немалый интерес к гибридизации растений. Скрещивая разные формы львиного зева, он по поводу расщепления гибридов во втором поколении писал: «Почему это так. Бог знает...»

Умер Мендель 6 января 1884 года, настоятелем того монастыря, где вел свои опыты с горохом. Не замеченный современниками, Мендель, тем не менее, нисколько не поколебался в своей правоте. Он говорил: «Мое время еще придет». Эти слова начертаны на его памятнике, установленном перед монастырским садиком, где он ставил свои опыты.

Знаменитый физик Эрвин Шрёдингер считал, что применение законов Менделя равнозначно внедрению квантового начала в биологии.

Революционизирующая роль менделизма в биологии становилась все более очевидной. К началу тридцатых годов нашего столетия генетика и лежащие в ее основе законы Менделя стали признанным фундаментом современного дарвинизма. Менделизм сделался теоретической основой для выведения новых высокоурожайных сортов культурных растений, более продуктивных пород домашнего скота, полезных видов микроорганизмов. Менделизм дал толчок развитию медицинской генетики...

В августинском монастыре на окраине Брно сейчас поставлена мемориальная доска, а рядом с палисадником воздвигнут прекрасный мраморный памятник Менделю. Комнаты бывшего монастыря, выходящие окнами в палисадник, где Мендель вел свои опыты, превращены теперь в музей его имени. Здесь собраны рукописи (к сожалению, часть их погибла во время войны), документы, рисунки и портреты, относящиеся к жизни ученого, принадлежавшие ему книги с его пометками на полях, микроскоп и другие инструменты, которыми он пользовался, а также изданные в разных странах книги, посвященные ему и его открытию.

Цели:

1. Охарактеризовать генетику как науку, её развитие и значение.
2. Ввести понятие о гибридологическом методе изучения наследственности, основных генетических терминах и символике.
3. Развивать через поэтапную работу мыслительную деятельность учащихся и навыки работы с генетической терминологией.
4. Воспитывать у учащихся интерес к получению генетических знаний.

Оборудование: портрет Г.Менделя, модель-аппликация: "Ход моногибридного скрещивания", сюжетный рисунок, словесные плакаты: задачи урока и раздела, стихотворение С. Михалкова, раздаточный поурочный материал: тест, статья: "Как работал Мендель".

Тип урока: вводная лекция.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент (5 –7 мин.)

1. Проверка посещаемости урока.
2. Концентрация внимания учащихся.

II. Основная часть урока (60 мин.)

1. Вступительное слово учителя. Уважаемые ребята и гости урока, мы сегодня открываем страницу наиболее интересной науки биологического цикла – генетики. Генетика является наукой, где требуется понимание и знание многих сложных вопросов. Я прошу быть внимательным в течение всего занятия.

Учитель знакомит учащихся с темами изучаемого раздела и с конкретными задачами данного урока.

Темы изучаемого раздела (на отдельном плакате) :

1. Генетика – как наука о наследственности и изменчивости.
2. Г. Мендель – основоположник генетической науки.
3. Новости генетической науки.
4. Основные генетические термины и символика.
5. Гибридологический метод изучения наследственности.
6. Основные наследственные закономерности, открытые Г. Менделем: I и II Законы чистоты гамет.

Учитель вводит занимательный элемент развивающего обучения. На отдельном плакате – сюжетный рисунок. Вопрос учащимся: какую наследственную ошибку допустил художник в данном рисунке? Ответ: он забыл о наследственности и перепутал детей животных.

2. Работа по опережающим заданиям

Выступления учащихся о новостях генетической науки.

Проект: "Геном человека"

Международный проект был начат в 1988 г. В проекте работает несколько тысяч из более чем 20 стран. С 1989 г. в нём участвует и Россия. Все хромосомы поделены между странами – участницами, и России для исследования достались 3, 13, 19 хромосомы.
Основная цель проекта – определить локализацию всех генов в молекуле ДНК.
Что представляет собой основной предмет проекта – геном человека?
Известно, что в ядре клетки 46 хромосом (соматических). Каждая хромосома представлена одной молекулой ДНК. Суммарная длина всех 46 молекул ДНК в одной клетке ~2 м, они содержат около 3,2 млрд. пар нуклеотидов. Общая длина ДНК во всех клетках человеческого тела (их примерно 5 х 10 13) составляет 10 11 км, что почти в тысячу больше расстояния от Земли до Солнца.
Как же помещаются в ядре такие длиннющиемолекулы? Оказывается, в ядре существует механизм ""насильственной укладки" ДНК. В самой молекуле гены повторяются много раз. Например, ген, кодирующий р ДНК повторяется около 2 тыс. раз.
К 1998 г. расшифрована примерно половина генетической информации человека.
В таблице приведены данные (известные на сегодня) по количеству генов, вовлечённых в развитие и функционирование некоторых органов и тканей человека.

Сегодня установлено, что предрасположенность к алкоголизму или наркомании тоже может иметь генетическую основу. Открыто уже 7 генов, повреждения которых связаны с возникновением с зависимости от химических веществ. Из тканей больных алкоголизмом был выделен мутантный ген, который приводит к дефектам клеточных рецепторов дофамина – вещества, играющего ключевую роль в работе центров удовольствия мозга Недостаток дофамина или дефекты его рецепторов напрямую связаны с развитием алкоголизма.
Сегодня можно на основе генов узнать человека по следовым количествам крови, чешуйкам кожи, и т.п.
В настоящее время интенсивно изучается проблема зависимости способностей и талантов человека от его генов.
Главная задача будущих исследований – выявление различий между людьми на генетическом уровне. Это позволит создавать генные портреты людей и эффективнее лечить болезни, оценивать способности и возможности каждого человека, оценивать степень приспособленности конкретного человека к той или иной экологической обстановке
Необходимо упомянуть об опасности распространения генетической информации о конкретных людях. В некоторых странах уже приняты законы, запрещающие распространение такой информации.

Гены и поведение

Уже сотни лет ведётся спор о том, что влияет на характер и темперамент, интеллект и творчество – наследственность или воспитание.
Английский биолог Френсис Гальтон в 1865г. (двоюродный брат Ч.Дарвина) исследовал родословные выдающихся людей и пришёл к выводу о наследственной природе таланта.
В настоящее время генетикам удалось найти гены, которые определяют некоторые психологические характеристики человека. Было установлено, что чтение связано с одним из участков хромосомы 15. Многие гены участвуют в развитии умственных способностей.
Голландский генетик Гансу Бруннеру исследовал семью, в 3 х поколениях которой 14 мужчин – дядей, братьев, племянников – проявляли нарушение поведения (агрессивность, умственную отсталость и т.д.) Он установил, что это не просто нарушения, а заболевание, связанное с X – хромосомой. Оно передавалось через женщин (которые сами были здоровыми) и проявлялось только у мужчин. У всех обследованных мужчин была мутация в гене.
Американский генетик Кен Кендлер определил, что тревожность и депрессия на 33–46 % определяются наследственностью. Однако, как гены влияют на человека, ещё неразрешенная проблема.

Анализ генома человека завершён?

В Вашингтоне 6 апреля 2000 г. состоялось заседание комитета по науке Конгресса США, на котором было заявлено о завершении расшифровки нуклеотидных последовательностей всех необходимых фрагментах генома человека. Ожидается, что предварительная работа по составлению последовательностей всех генов (их около 80 тыс. и они содержат примерно 3 млрд. "букв") ДНК будет завершена через 3–6 недель. Окончательная расшифровка генома человека будет завершена в 2003 году.
На вопрос, не станет ли теперь реальностью целенаправленное изменение человеческой расы, главный специалист компании ответил, что для полного определения функций всех генов может потребоваться около 100 лет, а до тех пор о целенаправленных изменениях говорить не приходится.
В декабре 1999 г. исследователи Великобритании и Японии объявили об установлении структуры 22 хромосомы. Она содержит 33 млн. пар оснований и в её структуре нерасшифрованными остались 11 участков. Для этой хромосомы установлены функции примерно половины генов. Установлено, с дефектом этой хромосомы связано 27 различных заболеваний, например – шизофрения, лейкемия.

Преподаватель: В основу современной науки – генетики легли закономерности наследования признаков, обнаруженные Г. Менделем. Познакомимся кратко с его биографией.

Выступление студента.

Биография Грегора Менделя

Грегор Иоганн Мендель стал основоположником учения о наследственности, т. е. науки – генетики.
Родился Иоганн Мендель 22 июля 1822 г. в бедной семье крестьянина в небольшой деревушке в Австрийской империи (сегодня это территория Чехии). Благодаря своим незаурядным способностям ему удалось закончить сначала гимназию, а затем двухгодичные философские курсы.
В 1843 г. Мендель поступил в августинский монастырь г. Брно. По обычаю, приняв монашеский сан, Иоганн Мендель получил своё второе имя – Грегор.
Став монахом, Мендель наконец-то был избавлен от вечной нужды и заботы о куске хлеба.
В монастыре он стал всерьёз заниматься садоводством и выпросил под садик небольшой огороженный забором участок.
Кто бы мог предположить, что на этом крохотном участке будут установлены всеобщие биологические законы наследственности. Весной 1845 г. Мендель высадит здесь горох.
А ещё раньше, в его монашеской келье, появятся ёж, лисица и множество мышей. Мендель скрещивал их, наблюдал, какое получалось потомство. Но монастырское начальство проведало о его опытах с мышами и распорядилось убрать мышей, чтобы не бросать тень на репутацию монастыря.
Тогда Мендель перенёс свои опыты на горох, росший в монастырском садике.
Позднее он шутливо говорил своим гостям:
– Не хотите ли посмотреть на моих детей?
Удивлённые гости шли вместе с ним в сад, где он указывал им на грядки с горохом.

3. Самостоятельная работа студентов с источником научной информации

Раздаточный материал на столах студентов – статья "Как работал Мендель". Задание для студентов по статье: докажите, что выбор растения горох для опытов было у Менделя удачным.

Как работал Г. Мендель

Г. Мендель проводил свои опыты, используя горох. Выбор объекта для экспериментов был удачным:

• Bo времена, когда жил Г. Мендель уже существовало много сортов гороха, различающихся между собой по многим признакам.
• Растение горох легко выращивать.
• Растение самоопыляемое (т. е., когда пыльца попадает на рыльце пестика того же самого цветка, и такой цветок размножается в чистоте, без влияния факторов окружающей среды).
• Данное растение можно искусственно опылять, что и делал Г. Мендель. (Для этого пыльцу из пыльника одного сорта гороха с помощью кисточки он наносил на рыльце пестика другого сорта гороха. Затем надевал на искусственно опылённые цветки маленькие колпачки, чтобы сюда случайно не попала чужая пыльца).
• Г. Мендель работал лишь с небольшим количеством признаков, это были:
  • Высота стебля;
  • Форма семян;
  • Окраска семян;
  • Форма плодов;
  • Окраска плодов;
  • Расположение цветков;
  • Окраска лепестков.
• Над своими опытами Г. Мендель работал в течении 2 – 3 лет и всегда использовал контрольные растения, а так же вёл точный количественный учёт потомства, которое всегда в его опытах было многочисленным.

4. Объяснение нового материала

Сущность гибридологического метода изучения наследственности. I закон Г. Менделя

В его основе лежит X (т. е. гибридизация) организмов, отличающихся между собой по одному или нескольким признакам, а так же в детальном анализе потомства, (т. е. гибридов) от названия которых и метод стал называться гибридологический.

Моногибридное скрещивание – это скрещивание, в котором родительские формы отличаются по одной паре признаков.

Основные генетические символы:

X – гибридизация или скрещивание;
Р – родительские формы;
– женский организм (символ планеты Венера – зеркало Венеры);
– мужской организм (символ планеты Марс – щит и копьё);
F 1 или F 2 и т.д. (от лат. filis – дети) потомки или гибриды.

Преподаватель: Вычерчиваем схему (цветным мелом) моногибридного скрещивания, проводим X по одной паре признаков (цвет семян гороха). Все гибриды первого поколения получились единообразны по цвету семян. Так была сформулирована первая закономерность наследственности, которая в науке звучит как I-й закон Менделя . Он гласит:

• Доминантный признак: это признак преобладающий, который проявляется сразу в первом поколении.
• Рецессивный признак: отступающий признак и он начинает проявляться только с F2 поколения.

Установление 2 й наследственной закономерности, открытой Г. Менделем. II закон Г. Менделя

Преподаватель: Г. Мендель поставил задачу: выяснить, как будет наследоваться признак (цвет семян) у гибридов F 2 ?

Полученную закономерность в F 2 Г. Мендель назвал Законом расщепления признаков. Он гласит:

Фенотип – это совокупность внешних и внутренних признаков организма.

В доме восемь дробь один
У заставы Ильича
Жил высокий гражданин
По прозванью Каланча,
По фамилии – Степанов
И по имени – Степан,
Из районных великанов
Самый главный великан.

У Степана сын родился
Малыша зовут Егор
Возле мамы на кровати
На виду у прочих мам
Спит ребёнок небывалый
Не малыш, а целый малый,
Весит он пять килограмм.
Богатырь, а не ребёнок,
Как не верить чудесам,
Вырастает из пелёнок
Не по дням, а по часам.

Закон чистоты гамет, установленный Г. Менделем

Преподаватель: Г. Мендель пытался объяснить наследственную природу признака. Он установил, что признаки организмов определяются отдельными факторами наследственности. В настоящее время эти наследственные факторы называют генами. Давайте вспомним знания о гене.

5. Фронтальный опрос по домашнему заданию.

1. Что такое хромосомы и где они расположены?
2. Что такое ген?
3. Какой набор хромосом называется диплоидным?
4. Какой набор хромосом называется гаплоидным?
5. Что такое гамета?
6. Что такое зигота?

Закон чистоты гамет:

Преподаватель: Г. Мендель ввёл буквенную символику наследственных факторов (т. е. генов). А, В, С – гены, отвечающие за доминантный признак; а, в, с – гены, отвечающие за рецессивный признак. Генотип – совокупность генов, полученная от родителей. Повторно составляем схему моногибридного скрещивания, но по генотипу. (Плакат на доске)
Любой организм содержит 2 гена, отвечающих за развитие одного признака, один от отца, другой от матери. При образовании гамет из каждой пары генов, в гамету попадает только один. Составляем ход моногибридного скрещивания. На доске модель-аппликация:

Гомозигота – это зигота, содержащая одинаковые гены АА или аа ;
Гетерозигота – это зигота, содержащая разные гены Аа.

6. Самостоятельная работа учащихся

Задание:

1. Какие типы гамет образуются в следующих генотипах:

2. Какова окраска семян при следующих генотипах: АА; Аа; аа?

III. Закрепление урока

Индивидуальная работа учащихся по тесту.

Вариант 1

1. Исследованием закономерностей наследственности и изменчивости занимается наука:

A. Селекция;
B. Физиология;
C. Экология;
D. Генетика.

2. Свойство родительских организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству называют:

A. Изменчивостью;
B. Наследственностью;
C. Приспособленностью;
D. Выживаемостью.

3. Признак, который проявляется сразу же в первом поколении и подавляет проявление противоположного признака, называют:

A. Доминантным;
B. Рецессивным;
C. Промежуточным;
D. Ненаследственным.

4. Совокупность генов, полученных потомством от родителей, называют:

A. Фенотипом;
B. Гомозиготой;
C. Гетерозиготой;
D. Генотипом.

5. Материальной основой наследственности являются:

A. Гены, расположенные в молекуле ДНК;
B. Молекулы АТФ;
C. Молекулы белка;
D. Хлоропласты и митохондрии.

6. "Гибриды первого поколения при дальнейшем размножении дают расщепление, примерно 4 ю часть потомства составляют особи с рецессивными признаками" – это формулировка:

A. Закона Моргана;
B. Первого закона Менделя;
C. Второго закона Менделя;
D. Правила Менделя.

Вариант 2

1. Генетика занимается изучением:

A. Процессов жизнедеятельности организмов;
B. Классификацией организмов;
C. Закономерностей наследственности и изменчивости организмов;
D. Взаимосвязей организмов и среды обитания.

2. Наследственность – это свойство организмов:

А. Взаимодействовать со средой обитания;
B. Реагировать на изменение окружающей среды;
С. Передавать свои признаки и особенности развития потомству;
D. Приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития.

3. Гены, расположенные в молекуле ДНК, представляют собой:

А. Вещество, содержащее богатые энергией связи;
В. Материальные основы наследственности;
C. Вещества, которые ускоряют химические реакции в клетке;
D. Полипептидную цепь, выполняющую многие функции в клетке.

4. Генотип – это совокупность:

А. Генов, полученная потомством от родителей;
В. Внешних признаков организма;
С. Внутренних признаков организма;
D. Реакций организма на воздействие среды.

5. Скрещивание особей, отличающихся по одной паре признаков, называют:

А. Полигибридным;
В. Анализирующим;
С. Дигибридным;
D. Моногибридным.

6. Признак, который у особи внешне не проявляется, называют:

А. Рецессивным;
В.Доминантным;
С Промежуточным;
D.Модификацией.

Ответы:

IV. Подведение итогов

Объяснение выполнения домашнего задания.

Грегор Иоганн Мендель (20 июля 1822 г., Хейнцендорф, Австрийская империя - 6 января 1884 г., Брно, Австро-Венгрия) - австрийский биолог, основоположник учения о наследственности, известного как менделизм. Его открытия стали основой современной генетики.

Будущий ученый родился в крестьянской семье. Интерес к природе он проявлял ещё в детстве, работая садовником. Около 2 лет он обучался в философских классах института Оломоуца (Чехия). Затем его жизнь приняла очень интересный оборот.

1843 г. – стал монахом Августинского монастыря Св. Фомы (Брно, Чехия). После пострига получил имя Грегор. На новом поприще он нашел финансовую поддержку, а позже и покровительство.

1844-1848 гг. – проходил обучение в Брюннском богословском институте.

1847 г. – стал священником. При этом занимался самообразованием, заменял преподавателей математики и греческого языка в одной из школ. Но когда сдавал экзамен на звание учителя, получил неудовлетворительные оценки по геологии и биологии.

1849-1851 гг. – был преподавателем математики, греческого и латинского языков в Зноймской гимназии.

1851-1853 гг. – обучался в Венском университете. Именно в это время Грегора Менделя заинтересовал процесс гибридизации растений.

1854 г. – начал преподавать естественную историю и физику в Высшей реальной школе Брюнне.

1856 г. – снова провалил экзамен по биологии, поэтому оставался монахом, а позже стал аббатом Августинского монастыря в Брно.

1856-1863 гг. – начал проводить опыты на горохе, в результате которых были сформулированы законы, объяснившие механизм наследования («Законы Менделя»). Все эксперименты аббат проводил в небольшом приходском саду.

1865 г. – в одном из томов «Трудов брюннского общества естествоиспытателей» были опубликованы результаты опытов Менделя. Правда, эта работа не вызвала особого интереса у современников. Хотя сам ученый был убежден, что сделал чрезвычайно важное открытие. Но проведя опыты по скрещиванию разновидностей ястребинки, а затем разновидностей пчёл, разуверился в сделанном открытии. Отметим, что в то время ещё не были известны некоторые особенности механизмов оплодотворения ястребинки и пчёл.

1868 г. – становится аббатом Старобрненского монастыря. В это время он перестал заниматься биологическими исследованиями.

1884 г. – Грегор Мендель скончался. Он так и ни был признан современниками. Интересно, что на его могиле выгравировали надпись «Мое время ещё придет!».

Важность выводов, сделанных Менделем, ученые осознали только вначале 20 в. В это время ряд исследователей заново открыли законы наследования, ранее выведенные священником. Фактически ученый-любитель открыл важные принципы, которых не замечало много выдающихся биологов до него.

В Старобрненском монастыре августинцев, расположенном на окраине Брно, установлен памятник Менделю. Рукописи, рисунки и другие документы Менделя находятся в специально созданном музее. Здесь можно также увидеть старинный микроскоп и другие приборы, которые учёный использовал во время опытов.

В честь Менделя названы университет и площадь в Брно, а также 1-я чешская научная станция, созданная в Антарктиде.