8–11Открытия

Грегор Мендель: генетика из монастырского огорода

В 1865 году монах из моравского города Брюнна, нынешнего Брно, прочитал местному обществу естествоиспытателей доклад о скрещивании гороха. Слушатели вежливо похлопали, статью напечатали в местном журнале и забыли. Через 35 лет три учёных независимо друг от друга открыли те же законы и обнаружили, что монах их опередил. Это история Грегора Менделя.

Для 8–11 классов, генетику проходят в 9–10 классах и на ЕГЭ.

Монах, который учил физику

Иоганн Мендель родился в 1822 году в бедной крестьянской семье в Силезии, тогда это была Австрийская империя, теперь Чехия. Учиться ему было не на что, и в 21 год он ушёл в августинский монастырь святого Фомы в Брно, получив там имя Грегор. Монастырь был научным центром: монахи преподавали в школах, занимались садоводством и наукой.

Мендель учился в Венском университете физике и математике, преподавал в школе, но дважды не сдал экзамен на звание учителя. Зато привычка к точному счёту и опытам, усвоенная в физике, пригодилась ему в биологии.

Почему горох

С 1856 по 1863 год Мендель скрещивал горох в монастырском саду. Горох он выбрал удачно: он быстро растёт, сам себя опыляет, но его легко опылить вручную, а у него есть чёткие признаки, которые не смешиваются: семена жёлтые или зелёные, гладкие или морщинистые, цветки пурпурные или белые.

Главное отличие Менделя от предшественников: он считал. За годы опытов он изучил тысячи растений, по некоторым оценкам около 28 тысяч, и записывал, сколько потомков получило каждый признак. До него биологи описывали наследственность словами, а он стал описывать её числами.

Что он открыл

Мендель скрестил горох с жёлтыми семенами и горох с зелёными. В первом поколении все семена оказались жёлтыми. Зелёный цвет будто исчез. Мендель назвал признак, который проявляется, доминантным, а скрытый рецессивным.

Потом он скрестил растения первого поколения между собой. Во втором поколении зелёные семена вернулись, и соотношение было почти точно 3 : 1: на 6022 жёлтых пришлось 2001 зелёное семя.

Мендель объяснил это так: у каждого растения есть два «задатка» для признака, по одному от каждого родителя, а в половую клетку попадает только один. Сейчас эти задатки называют генами, а их варианты аллелями. Жёлтый A подавляет зелёный a. Растения первого поколения Aa, и при их скрещивании получаются AA, Aa, aA и aa: три жёлтых на одно зелёное.

35 лет тишины

Доклад 1865 года и статья 1866 года почти никого не заинтересовали. Биологи тогда не привыкли к математике, а статья вышла в малоизвестном журнале. Мендель отправил её знаменитому ботанику Карлу Нэгели, но тот посоветовал проверить выводы на другом растении, ястребинке. У ястребинки семена часто образуются без опыления, и опыты запутались.

В 1868 году Менделя избрали настоятелем монастыря, и на науку почти не осталось времени. Он умер в 1884 году, уверенный, по воспоминаниям, что его время ещё придёт.

В 1900 году голландец Хуго де Фриз, немец Карл Корренс и австриец Эрих Чермак независимо получили те же результаты и, разбирая литературу, нашли статью Менделя. Этот год считают годом рождения генетики.

Задача в духе Менделя

Задача

У гороха гладкая форма семян (A) доминирует над морщинистой (a). Скрестили два гетерозиготных растения Aa. Какое расщепление по форме семян будет у потомков?

Гаметы каждого родителя: A и a.

Возможные сочетания: AA, Aa, aA, aa.

Гладкие: AA, Aa, aA, это 3 части. Морщинистые: aa, 1 часть.

Ответ: 3 : 1 по внешнему виду (фенотипу) и 1 : 2 : 1 по генам (генотипу).

Как оформлять такие задачи на ЕГЭ, разобрано в статье про задачи по генетике.

Разберём на занятии

На живых занятиях преподаватель объясняет школьные темы через такие истории: так правило или формула запоминается с первого раза.

Первое занятие бесплатное: можно посмотреть формат вместе с ребёнком и решить, подходит ли он.

Частые вопросы

Правда, что Мендель подгонял результаты?

В 1936 году статистик Рональд Фишер заметил, что числа Менделя подозрительно близки к теории. Спор идёт до сих пор: возможно, он остановил счёт, когда соотношение сложилось, или выбрал наиболее показательные опыты. Сами законы при этом верны.

Все признаки наследуются так просто?

Нет. Многие признаки, например рост человека, зависят от многих генов и условий жизни. Законы Менделя лучше всего работают для признаков, которыми управляет один ген.

Сохранился ли монастырский сад?

Да, в Брно в монастыре работает музей Менделя, и на участке, где был его огород, растёт горох.