يعتبر جريجور مندل أبو علم الوراثة الحديث. كان راهبًا نمساويًا عمل على نباتات البازلاء ليشرح كيف يرث الأطفال السمات من آبائهم. أصبح عمله الأساس لكيفية فهم العلماء للوراثة، ويعتبر على نطاق واسع رائدًا في مجال علم الوراثة.
نباتات البازلاء وعلم الوراثة المندلية
في تجارب مندل الشهيرة على نبات البازلاء، قام عمدًا بتلقيح نباتات البازلاء ذات سمات مختلفة بشكل واضح لاكتشاف بعض الأشياء المهمة حول كيفية وراثة النسل للصفات من والديهم.
التجارب
قاس مندل سبع خصائص محددة لنباتات البازلاء:
- بذور ناضجة ملساء أو مجعدة
- زلال البذور الصفراء أو الخضراء
- الزهرة الأرجوانية أو البيضاء
- القرن الناضج المنتفخ أو المنقبض
- قرون غير ناضجة خضراء أو صفراء
- الوضع المحوري أو النهائي للزهور
- طول الجذع طويل أو قزم
ما اكتشفه
بين عامي 1856 و1863، أجرى مندل تجارب على نوع بيسوم ساتيفوم، أو نبات البازلاء. قادته تجاربه إلى إصدار ثلاث تعميمات:
- يكتسب النسل عاملاً وراثيًا واحدًا من كل والد. وهذا ما يُعرف بقانون الفصل العنصري.
- تتمتع السمات المختلفة بفرصة متساوية للتواجد معًا. يُعرف هذا بقانون التوزيع المستقل، ويدرك علماء اليوم أن هذا غير دقيق إلى حد كبير. في الواقع، بعض الجينات مرتبطة ببعضها البعض وتظهر معًا في كثير من الأحيان.
- سوف يرث النسل الصفة السائدة، ولا يمكنه أن يرث الصفة المتنحية إلا إذا ورث كلا العاملين المتنحيين. وهذا ما يُعرف بقانون الهيمنة.
رفض معظم العلماء في عصره عمل مندل. ولم يتم قبوله على نطاق واسع إلا بعد وفاته. خلال حياته، اعتقد معظم العلماء أن النسل يرث الصفات عن طريق المزج، أي أن النسل ورث "متوسطًا" من سمات الوالدين.
إظهار علم الوراثة المندلية
يقال إن مندل قد اختبر أكثر من 28000 نبات للوصول إلى استنتاجه. على الرغم من أن نطاق مشروعه ربما لا يكون واقعيًا بالنسبة لك لإعادة إنشائه، إلا أنه يمكنك دراسة علم الوراثة باستخدام النباتات.
من هو الأب؟
من هو الأب هي تجربة سيقوم فيها الطلاب بإجراء تجارب على النباتات للتنبؤ بالسمات التي يمكن ملاحظتها. يمكنك إعادة إنشاء التجربة باستخدام Wisconsin Fast Plants® (Brassica Rapa) - والتي تم تصميمها خصيصًا حتى يتمكن الطلاب من استخدامها لدراسة علم الوراثة.كما أنها تنمو بشكل أسرع - تستغرق دورة الحياة الكاملة 28-30 يومًا. ستستغرق هذه التجربة حوالي ستة أسابيع من الملاحظات اليومية حتى تكتمل. إنه مناسب للطلاب الأكبر سنًا في المدرسة الإعدادية أو الثانوية الذين يدرسون علم الوراثة.
المواد
- بذور ويسكونسن Fast Plants®، جذع غير أرجواني، بدون شعر (عبوة من 200)
- بذور ويسكونسن Fast Plants®، أوراق صفراء وخضراء (عبوة من 200)
- بذور Wisconsin Fast Plants®، جذع غير أرجواني، أوراق صفراء وخضراء (عبوة من 200)
- خلطة التأصيص
- حبيبات سماد بطيئة الإطلاق
- نظام إضاءة فلورسنت محلي الصنع أو نظام إضاءة يتم شراؤه
- نظام زراعة منزلي (أو يمكنك شراء نظام ري)
- ملصقات للنباتات
- الرهانات والعلاقات
- أعواد القطن أو أعواد النحل (تحتاج فقط إلى القليل منها)
تعليمات
- قم ببناء أنظمة الإضاءة والري الخاصة بك أولاً. تحتاج Wisconsin Fast Plants® إلى ضوء الفلورسنت المستمر وإمدادات مستمرة من الأسمدة والمياه. يمكنك إما إنشاء إصدارات محلية الصنع منها، أو يمكنك شراء مجموعات معدة مسبقًا من خلال Carolina Biological. تم ربط كلا الخيارين أعلاه في قائمة المواد.
- ازرع البذور (لا تحتاج إلى استخدامها كلها) حسب تعليمات النمو. ستحتاج إلى البدء بزراعة بذور الأوراق ذات الأوراق الصفراء والخضراء غير الأرجوانية (يُشار إلى ذلك باسم نسل الجيل الأول، أو O1.) وقم أيضًا بزراعة البذور ذات الجذع غير الأرجواني الخالية من الشعر. (هذه البذور هي البذور الأم، ويشار إليها بـ P1). تأكد من تحديد أيهما!
- في غضون أربعة إلى سبعة أيام تقريبًا، من المفترض أن تنمو نباتاتك. لاحظ ألوان الجذع والأوراق لكلا المجموعتين من النباتات وسجل ملاحظاتك في دفتر المختبر الخاص بك. أفضل طريقة لقياس ملاحظاتك هي حساب الأنماط الظاهرية (عد عدد النباتات التي لها سيقان غير أرجوانية، وعدد النباتات التي لها أوراق صفراء وخضراء، وما إلى ذلك).)
- تخلص من النباتات الأم وحافظ على النباتات النسلية.
- اكتب فرضية حول كيفية وراثة ذرية النباتات لصفاتها الوراثية التي يمكن ملاحظتها. على سبيل المثال، إذا لاحظت أن معظم نباتاتك لها سيقان غير أرجوانية ولكن أوراقها صفراء، فيمكنك تعيينها كصفات سائدة. إذا لاحظت أن بعض نباتاتك لها سيقان أرجوانية وأوراق خضراء، فقد تفترض أن هذه سمات متنحية. بناء على ملاحظاتك، قم بإنشاء فرضية قابلة للاختبار. سترغب في محاولة تخمين ألوان جذع وأوراق النبات الأب بناءً على فرضيتك.
- قم بخلط النباتات باستخدام عود النحل أو عود القطن. للقيام بذلك، قم بتبديل عصا النحل بلطف على نبات واحد، مع التأكد من أن النبات يحتوي على حبوب اللقاح، ثم قم بمشاركتها مع نبات آخر. قم بذلك عدة مرات للتأكد من أن كل نبات يتلقى حبوب اللقاح من عدة نباتات أخرى، سواء ذات السمات المتشابهة أو غير القابلة للملاحظة. افعل ذلك مرة واحدة يوميًا لمدة ثلاثة أيام.
- بمجرد انتهاء الأيام الثلاثة، قم بقطع براعم الزهور التي لم يتم تلقيحها.
- توقف عن سقي النباتات واتركها تجف.
- احصد البذور وأعد زراعتها، وابدأ العملية مرة أخرى. هذه البذور هي الجيل الثاني من النسل أو O2.
- قم بإبداء ملاحظات حول لون الساق والأوراق للجيل القادم من النباتات. هل تعتقد أن فرضيتك كانت صحيحة؟
- زراعة بذور الورقة الصفراء والخضراء. سيُعرف هؤلاء باسم "الأب" أو P2.
- بعد بضعة أيام، لاحظ ألوان سيقان وأوراق نباتات P2. هل ملاحظاتك تدعم فرضيتك؟
اتجاهات الفيديو
يوضح هذا الفيديو كيفية عمل مختبرات علم الوراثة وسيساعدك في معالجة إجراءات دراسة علم الوراثة لنباتاتك.
مختبرات عبر الإنترنت
من الجدير بالذكر أنه إذا كانت زراعة البازلاء وصنع الأجهزة المنزلية أكثر قليلاً مما كنت تساوم عليه، فهناك عدد قليل من المعامل التفاعلية الرائعة عبر الإنترنت.
بازلاء مندل
هذا المختبر عبر الإنترنت هو نسخة طبق الأصل من تجارب مندل للبازلاء. يحتوي المختبر على قائمة سهلة الاستخدام حتى تتمكن من استكشاف المختبر قبل القيام بأي شيء. يأخذك المختبر عبر خطوات مختلفة بما في ذلك زراعة البازلاء، ومراقبة سماتها، ثم التلقيح الخلطي للنباتات الأولى التي قمت بزراعتها. وهذا بالضبط ما فعله مندل حتى يتمكن الطلاب من الشعور بالعملية الشاقة التي مر بها للتوصل إلى ملاحظاته.
حساء البازلاء
على الرغم من أن حساء البازلاء ليس مثيرًا من الناحية الرسومية، فهو خيار آخر عبر الإنترنت يساعد الطلاب على ملاحظة سمتين في نباتات البازلاء. للبدء، انقر على زر "بدء التجربة". بعد ذلك يتم نقلك إلى صفحة حيث يمكنك اختيار "تزاوج" بازلاء مختلفتين. أنماطهم الجينية مكتوبة لك. بعد ذلك، ستعرض لك الصفحة جميع الخيارات المتاحة لـ "الآباء" الذين حددتهم. تتحرك الصفحة بسرعة، ويمكن أن تفوتك إذا كنت لا تكتب كل شيء.
علم الوراثة التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
مختبر STAR Genetics في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT's STAR Genetics Lab) عبارة عن "لعبة" قابلة للتنزيل حيث يمكن للطلاب مزج ومطابقة الأنماط الجينية لمجموعة متنوعة من الأنواع بما في ذلك نباتات البازلاء وذباب الفاكهة وحتى الأبقار. البرنامج مناسب بشكل أفضل لطلاب المدارس الثانوية الذين لديهم فهم قوي لعلم الأحياء.
علم الوراثة ممتع
سواء كنت تدرس نباتات البازلاء أو ذباب الفاكهة، أو ببساطة تعود إلى المنزل وتلاحظ سمات والديك وتحاول معرفة كيف حصلت على سماتك الخاصة، فإن دراسة علم الوراثة يمكن أن تكون ممتعة للغاية. في حين أن علم الوراثة الحديث يحدد بعض الأشياء التي أخطأ مندل فيها، إلا أن نظرياته لا تزال تنطبق حيث لا ترتبط السمات أو تتأثر بعوامل أخرى.
