Fakt, że wszystkie żywe organizmy, od ameby po gatunek ludzki, mają strukturę komórkową, jest dobrze znany. Jednak nie wszyscy myślą o tym, jak pojawiają się nowe stworzenia, zgodnie z jakimi prawami natury dziedziczone są pewne znaki. Może więc czas odświeżyć pamięć o podstawach genetyki, zapomnianych ze szkolnego kursu biologii, który jest najważniejszy dla ewolucji nauki?
Znaczenie genów
Żywe komórki są oparte na materiale genetycznym - kwasach nukleinowych, składających się z powtarzających się nukleotydów, które z kolei są reprezentowane przez sumę zasady azotowej, grupy fosforanowej i pięciowęglowego cukru, rybozy lub dezoksyrybozy. Takie sekwencje są unikalne, dlatego na świecie nie ma dwóch całkowicie identycznych żywych istot. Jednak zestaw genów nie jest przypadkowy i pochodzi z komórki macierzystej (w organizmach o bezpłciowym typie rozmnażania) lub obu komórek rodzicielskich (o typie płciowym). W przypadku ludzi i wielu zwierząt ostateczne grupowanie materiału genetycznego następuje w momencie powstania zygoty w wyniku fuzji żeńskich i męskich komórek rozrodczych. W przyszłości ten zestawprogramuje rozwój wszystkich tkanek, narządów, cech zewnętrznych, a częściowo nawet poziom przyszłego zdrowia.
Podstawowe pojęcia
Być może najważniejszymi koncepcjami genetyki jako nauki są dziedziczność i zmienność. Dzięki pierwszemu zjawisku wszystkie żywe organizmy kontynuują swój gatunek i utrzymują światowe populacje, a drugie pomaga ewoluować, dodając nowe cechy i zastępując te, które straciły na znaczeniu. Gregor Mendel, austriacki botanik i biolog, który żył i pracował dla dobra nauki w drugiej połowie XIX wieku, odkrył to wszystko i położył podwaliny genetyki. Odkrył prawa swojej teorii dziedziczności poprzez analizę jakościową i eksperymenty na roślinach. W szczególności najczęściej używał grochu, ponieważ łatwo było w nim wyizolować allel. Pojęcie to oznacza cechę alternatywną, czyli unikalną sekwencję nukleotydową, która daje jedną z dwóch opcji manifestacji cechy. Na przykład czerwone lub białe kwiaty, długi lub krótki ogon i tak dalej. Jednak wśród nich warto wyróżnić inne ważne terminy.
Pierwsze prawo Mendla
Dominujący (dominujący, dominujący) i recesywny allel (tłumiony, słaby) to dwa znaki, które wzajemnie na siebie wpływają i manifestują się zgodnie z pewnymi regułami, a raczej zgodnie z prawami Mendla. Tak więc pierwsza z nich stwierdza, że wszystkie mieszańce uzyskane w pierwszym pokoleniu będą nosiły tylko jedną cechę uzyskaną z organizmów rodzicielskich i dominującą wśród nich. Na przykład, jeśli dominującym allelem jest czerwony kolor kwiatów, a allel recesywny jest biały, to w przypadku skrzyżowania dwóch roślin zz tymi cechami otrzymujemy mieszańce tylko z czerwonymi kwiatami.
To prawo jest prawdziwe, jeśli rośliny rodzicielskie są czystymi liniami, to znaczy homozygotycznymi. Warto jednak zaznaczyć, że w pierwszej ustawie jest niewielka poprawka – kodominacja cech, czyli dominacja niepełna. Zasada ta mówi, że nie wszystkie znaki mają ściśle dominujący wpływ na inne, ale mogą pojawiać się jednocześnie. Na przykład rodzice z czerwonymi i białymi kwiatami mają pokolenie z różowymi płatkami. Dzieje się tak dlatego, że chociaż dominujący allel jest czerwony, nie ma pełnego wpływu na recesywny, biały. I dlatego pojawia się trzeci rodzaj koloru ze względu na mieszanie się znaków.
Drugie prawo Mendla
Faktem jest, że każdy gen jest oznaczony dwiema identycznymi literami alfabetu łacińskiego, na przykład „Aa”. W tym przypadku duży znak oznacza cechę dominującą, a mały oznacza recesję. Zatem allele homozygotyczne są określane jako „aa” lub „AA”, ponieważ mają tę samą cechę, a allele heterozygotyczne – „Aa”, to znaczy niosą podstawy obu cech rodzicielskich.
Właściwie na tym zbudowano następne prawo Mendla - o rozszczepianiu znaków. W tym eksperymencie skrzyżował dwie rośliny z heterozygotycznymi allelami uzyskanymi w pierwszym pokoleniu pierwszego eksperymentu. W ten sposób otrzymał manifestację obu znaków. Na przykład dominującym allelem są fioletowe kwiaty, a allel recesywny jest biały, ich genotypy to „AA” i„aa”. Krzyżując je w pierwszym eksperymencie otrzymał rośliny o genotypach „Aa” i „Aa”, czyli heterozygotyczne. A po otrzymaniu drugiej generacji, czyli „Aa” + „Aa”, otrzymujemy „AA”, „Aa”, „Aa” i „aa”. Oznacza to, że pojawiają się zarówno fioletowe, jak i białe kwiaty, ponadto w stosunku 3: 1.
Trzecie Prawo
I ostatnie prawo Mendla - o niezależnym dziedziczeniu dwóch dominujących cech. Najprościej rozważyć to na przykładzie krzyżowania ze sobą różnych odmian grochu - o gładkich żółtych i pomarszczonych zielonych nasionach, gdzie dominującym allelem jest gładkość i żółty kolor.
W efekcie otrzymamy różne kombinacje tych cech, czyli podobne do cech rodzicielskich, a oprócz nich - żółte pomarszczone i zielone gładkie nasiona. W takim przypadku konsystencja grochu nie będzie zależeć od jego koloru. W ten sposób te dwie cechy będą dziedziczone bez wzajemnego wpływu.
