גרגור מנדל נחשב לאבי הגנטיקה המודרנית. הוא היה נזיר אוסטרי שעבד עם צמחי אפונה כדי להסביר כיצד ילדים יורשים תכונות מהוריהם. עבודתו הפכה לבסיס כיצד מבינים מדענים תורשה, והוא נחשב לחלוץ בתחום הגנטיקה.
צמחי אפונה וגנטיקה מנדלית
בניסויים המפורסמים של מנדל בצמחי אפונה, הוא הצליב בכוונה צמחי אפונה עם תכונות שונות ברורות כדי לגלות כמה דברים חשובים על האופן שבו צאצאים יורשים תכונות מהוריהם.
הניסויים
מנדל מדד שבעה מאפיינים ספציפיים של צמחי אפונה:
- זרע בשל חלק או מקומט
- אלבום זרעים צהוב או ירוק
- פרח סגול או לבן
- תרמיל בשל מנופח או מכווץ
- תרמילים בוסר ירוקים או צהובים
- מיקום צירי או קצה של פרחים
- אורך גזע גבוה או ננסי
מה שהוא גילה
בין 1856 ל-1863 מנדל ערך ניסויים במין Pisum sativum, או צמח האפונה. הניסויים שלו הובילו אותו לעשות שלוש הכללות:
- צאצאים רוכשים גורם תורשתי אחד מכל הורה. זה ידוע כחוק ההפרדה.
- לתכונות שונות יש הזדמנות שווה להתרחש ביחד. זה ידוע בתור חוק המבחר העצמאי, והמדענים של היום מבינים שזה במידה רבה לא מדויק. חלק מהגנים קשורים זה לזה ומופיעים לעתים קרובות יותר יחד.
- צאצאים ירשו את התכונה הדומיננטית, ויוכל לרשת את התכונה הרצסיבית רק אם הוא יורש את שני הגורמים הרצסיביים. זה ידוע כחוק הדומיננטיות.
רוב המדענים של ימיו דחו את עבודתו של מנדל. זה לא התקבל ברווחה עד לאחר מותו. במהלך חייו, רוב המדענים האמינו שצאצאים ירש תכונות על ידי מיזוג, כלומר צאצאים ירש "ממוצע" של תכונות ההורים.
הדגמת גנטיקה מנדלית
נאמר כי מנדל בדק למעלה מ-28,000 צמחים כדי להגיע למסקנה שלו. בעוד שהיקף הפרויקט שלו כנראה לא ריאלי עבורך לשחזר, אתה יכול ללמוד גנטיקה באמצעות צמחים.
מי האב?
מי האב הוא ניסוי שבו התלמידים יתנסו בצמחים כדי לחזות תכונות שניתנות לצפייה. אתה יכול לשחזר את הניסוי באמצעות Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) - שתוכננו במיוחד כדי שתלמידים יוכלו להשתמש בהם כדי ללמוד גנטיקה.הם גם גדלים מהר יותר - מחזור חיים שלם לוקח 28-30 ימים. ניסוי זה ייקח כשישה שבועות של תצפיות יומיות כדי להשלים. זה הכי מתאים לתלמידים מבוגרים יותר בחטיבת הביניים או בתיכון שלומדים גנטיקה.
חומרים
- Wisconsin Fast Plants® Seed, גבעול לא סגול, ללא שיער (חבילה של 200)
- Wisconsin Fast Plants® Seed, עלה צהוב-ירוק (חבילה של 200)
- Wisconsin Fast Plants® Seed, גבעול לא סגול, עלה צהוב-ירוק (חבילה של 200)
- תערובת עציצים
- כדורי דשן בשחרור איטי
- מערכת תאורת פלורסנט תוצרת בית או מערכת תאורה קנויה
- מערכת גידול ביתית (לחילופין ניתן לרכוש מערכת השקיה)
- תוויות לצמחים
- הימורים וקשרים
- Q-tips, או מקלות דבורים (אתם רק צריכים כמה)
הוראות
- בנה תחילה את מערכות התאורה וההשקיה שלך. Wisconsin Fast Plants® זקוקים לאור ניאון רציף, ואספקה רציפה של דשן ומים. אתה יכול לבנות גרסאות תוצרת בית של אלה, או שאתה יכול לרכוש ערכות מוכנות מראש דרך קרולינה ביולוגית. שתי האפשרויות מקושרות למעלה ברשימת החומרים.
- שתול את הזרעים (לא צריך להשתמש בכולם) לפי הוראות הגידול. כדאי להתחיל בשתילת זרעי העלים הלא סגולים, צהובים-ירוקים (זה ייקרא צאצא הדור הראשון, או O1.) שתלו גם את הזרעים הלא סגולים, חסרי השיער. (זרעים אלו הם זרעי האם, המכונים P1). הקפד לתייג מי זה איזה!
- בעוד ארבעה עד שבעה ימים, הצמחים שלך אמורים לגדול. התבונן בצבעי הגבעולים והעלים של שתי קבוצות הצמחים ורשום את התצפיות שלך במחברת המעבדה שלך. הדרך הטובה ביותר לכמת את התצפיות שלך היא לספור את הפנוטיפים (לספור את מספר הצמחים שיש להם גבעולים לא סגולים, את מספר הצמחים שיש להם עלים צהובים-ירוקים וכו'.)
- זרוק את צמחי האם, אך שמור על צמחי הצאצאים.
- כתוב השערה כיצד הצמחים הצאצאים ירשו את התכונות הגנטיות הניתנות לצפייה. לדוגמה, אם אתה מבחין שלרוב הצמחים הצאצאים שלך יש גבעולים שאינם סגולים אלא עלים צהובים, אתה יכול להקצות אותם כתכונות דומיננטיות. אם אתה מבחין שלחלק מצמחי הצאצאים שלך יש גבעולים סגולים ועלים ירוקים, אתה עשוי להניח שמדובר בתכונות רצסיביות. בהתבסס על התצפיות שלך, צור השערה הניתנת לבדיקה. תרצה לנסות לנחש את צבעי הגבעול והעלים של צמח האב על סמך ההשערה שלך.
- ערבו את הצמחים באמצעות מקל דבורה או Q-tip. לשם כך, החלף בעדינות את מקל הדבורה על צמח אחד, וודא שלצמח יש אבקה, ולאחר מכן שתף אותו עם צמח אחר. עשו זאת מספר פעמים כדי לוודא שכל צמח מקבל אבקה מכמה צמחים אחרים, גם עם תכונות דומות וגם לא דומות. עשה זאת פעם ביום במשך שלושה ימים.
- לאחר שסתיימו שלושת הימים, חתכו כל ניצני פרחים שלא הואבקו.
- הפסיקו להשקות את הצמחים ותנו להם להתייבש.
- אספו את הזרעים ושתלו אותם מחדש, בעצם מתחילים את התהליך מחדש. זרעים אלו הם הדור השני של הצאצאים, או O2.
- ערוך תצפיות לגבי צבע הגבעול והעלים של הדור הבא של הצמחים. האם אתה חושב שההשערה שלך הייתה נכונה?
- שתול את זרעי העלים הצהובים-ירוקים. אלה יהיו ידועים בתור 'האב' או P2.
- לאחר מספר ימים, התבונן בצבעי הגבעולים והעלים של צמחי P2. האם התצפיות שלך תומכות בהשערה שלך?
כיווני וידאו
סרטון זה מראה כיצד לעשות מעבדות גנטיקה ויעזור לכם להתמודד עם ההליך לחקר הגנטיקה של הצמחים שלכם.
מעבדות מקוונות
ראוי לציין שאם גידול אפונה והכנת מכשירים ביתיים הם קצת יותר ממה שהתמקחתם עליהם, יש כמה מעבדות אינטראקטיביות נהדרות באינטרנט.
האפונה של מנדל
מעבדה מקוונת זו היא העתק של ניסויי האפונה של מנדל. למעבדה יש תפריט שימושי כך שתוכלו למעשה לחקור את המעבדה לפני שתעשו משהו. המעבדה לוקחת אותך דרך שלבים שונים כולל שתילת האפונה, התבוננות בתכונות שלה, ואז הצלבת האבקה של הצמחים הראשונים שגידלת. זה בדיוק מה שמנדל עשה כדי שהתלמידים יוכלו להרגיש את התהליך המייגע שהוא עבר כדי להעלות את התצפיות שלו.
מרק אפונה
למרות שמבחינה גרפית לא כל כך מרגש, מרק אפונה הוא אפשרות מקוונת נוספת שעוזרת לתלמידים לראות שתי תכונות בצמחי אפונה. כדי להתחיל, לחץ על כפתור 'התחל בניסוי'. לאחר מכן אתה מובא לדף שבו אתה יכול לבחור 'לשידך' שתי אפונה שונות. הגנוטיפים שלהם נכתבו בשבילך. לאחר מכן העמוד יציג בפניכם את כל האפשרויות הזמינות עבור ה'הורים' שבחרת. הדף זז במהירות, ואתה יכול לפספס אותו אם אתה לא רושם הכל.
MIT's STAR Genetics
מעבדת STAR Genetics של MIT היא סוג 'משחק' שניתן להורדה בו תלמידים יכולים לערבב ולהתאים גנוטיפים של מגוון מינים כולל צמחי אפונה, זבובי פירות ואפילו פרות. התוכנית מתאימה ביותר לתלמידי תיכון בעלי הבנה טובה בביולוגיה.
גנטיקה זה כיף
בין אם אתם לומדים צמחי אפונה או זבובי פירות, או פשוט חוזרים הביתה ומתבוננים בתכונות של ההורים שלכם ומנסים להבין איך השגת משלכם, לימוד גנטיקה יכול להיות כיף גדול. בעוד הגנטיקה המודרנית מזהה כמה דברים שמנדל טעה בהם, התיאוריות שלו עדיין חלות כאשר תכונות אינן מקושרות או מושפעות מגורמים אחרים.
