Mendelovi zakoni: zakon uniformnosti

Gregor Mendel, by Charley Harper via https://whewellsghost.wordpress.com/page/7/?a_aid=3598aabf

Za većinu ljudi riječi naslijeđe i nasljeđivanje vezane su za novac ili imovinu koju im je neki rođak ostavio nakon smrti. Naravno, i to naslijeđe je važno, ali postoji jedna vsta nasljeđivanja koja naučnike strašno zanima, a trebala bi zanimati i nas.

Svako živo stvorenje ima neke karakteristike, osobine, koje nasljeđuje od roditelja. Jesu li vam ikad govorili kako ste lijepi na tatu, a pametni na mamu, imate oči na tetku, a kosu na baku? Vi ste svi od vaših roditelja naslijedili neke osobine, a oni su neke osobine naslijedili od svojih roditelja. Od pamtivijeka ljudi su pokušavali shvatati zašto i kako to ličimo na naše roditelje. Međutim, procese koji leže u osnovi nasljeđivanja osobina sa generacije na generaciju, naučnici su počeli razumijevati tek prije nekih 150 godina. Nauka koja se bavi nasljeđivanjem zakonima nasljeđivanje je genetika. Ova nauka je ime dobila prema latinskoj riječi gens, gentis, f. koja znači narod. Danas je to jedna od najvažnijih grana biologije i bez razumijevanja genetike nema ni razumijevanje živog svijeta.

Temelje moderne genetike je postavio Gregor Mendel, redovnik njemačkog porijekla koji je živio sredinom 19. vijeka u samostanu u Brnu. Bio je svećenik, ali je izučavao prirodne nauke i matematiku u Beču. U samostanskom povrtnjaku je od 1856. do 1863. izvodio niz eksperimenata sa ukrštanjem graška različitih svojstava, recimo onih sa žutim i zelenim mahunama ili žutim i zelenim zrnima, i ono što je zaključio iz tih eksperimenta jeste osnova za razumijevanje procesa naljeđivanja. 

Ovdje bih napomenula da ponekad čujem da Gregora zovu "Mendela"...ne, on je Mendel, a bivši predsjednik JAR je Nelson Mendela. Ne mogu vjerovati da sam to morala napomenuti, ali kod nas je stepen nepoznavanja istorije nauke i nauke uopšte na tako niskom nivou da se ovakve stvari moraju naglasiti. 

Sve te biljke su bile čisti varijeteti jer su potomstvo davale samooprašivanjem. Treba razumjeti da je Mendel koristio čiste sorte graška – one koje su se godinama uzgajale u samostanu, bez da su se ikad ukrštale sa drugim sortama, jer su se razmnožavale samooprašivanjem – procesom koji se često događa kod biljaka čiji cvjetovi imaju u muške i ženske organe – i prašnike i tučke. Polen sa jednog  cvijeta pada na tučak istog tog cvijeta. Mendel je spriječio samooprašivanje tako što je odrezao prašnike na cvjetovima biljaka koje je vještački oprašivao.

Mendel je ukrštao biljke suprotnih osobina – recimo one koje daju žuto zrno sa onim koje daju zeleno. „Roditeljske“ biljke je skraćeno nazvao P-generacija, prema latinskoj riječi za roditelje, parens, parentis, m.

Biljke koje su nicale nakon ukrštanja je nazvao F1 generacija, tj. prva generacija potomstva, prema latinskoj riječi za „sin“ koja glasi „filius", (filii, m.). Križance još zovemo i hibridi. Za različite osobine-recimo za različitu boju zrna – odgovorne su varijanta gena. Te varijante zovemo aleli. Mendelove biljke iz P generacije  sa žutim zrnima su imale alele koje obilježavamo sa dva velika slova A. Postoje dva alela jer postoje dva homologa hromosoma-na svakom hromosomu se nalazi po jedan alel. Mendelove biljke sa zelenim zrnima imaju alele za boju zrna koje obilježavamo sa dva mala slova  a.  Mendelove biljke sa žutim zrnima imaju dva jednka, dominantna alela, koje obilježavamo sa dva velila slova AA. Vidjećemo poslije zašto tako obilježavamo alele.

Također, boja zrna nije jedina osobina koju je Mendel pratio. Pratio je i visinu biljaka, položaj cvjetova, oblik zrna, oblik komuške te boju obojnice zrna te je ukrštao biljke suprotnih osobina. 

Ok- znamo da vam ovo izgleda malo dosadno, ali zakoni koje je utvrdio Gregor Mendel itekako su primjenljivi na svakodnevni život i vrlo su zanimljivi. Strpljenja. Mendel je iz ovog eksperimenta izveo zaključak da postoje neki faktori koji se prenose sa roditelja na potomke. Te faktore mi danas zovemo geni. Drugi Mendelov zaključak je bio princip dominacije, koji kaže da su neki faktori, koje mi danas zovemo aleli, dominantni, „jači“, a drugi recesivni. Dominatne alele uvijek obilježavamo nekim velikim slovom, a recesivne malim slovom. Ako postoji kombinacija dominantnog i recesivnog alela, ispoljiće se osobina koju kontroliše dominantni alel.

Pošto su Mendelove biljke bile čiste sorte, imale su ili kombinaciju samo dominantnih alela ili samo recesivnih alela. Osobina koju kontroliše recesivni alel će se ispoljiti onda kada nema dominatnog alela. 

Matematički izraz za dominatnost je A > a.


Kako su izgledale hibridne biljke nastale kada je Mendel ukrštao čiste varijetete graška? Da li su se osobine roditeljskih biljaka prenijele na potomstvo? Šta mislite?

 Uopšte ne. Služeći se tabelom u kojoj su u gornjem horizontalnom redu odvojeni aleli biljke sa žutim zrnima, a u prvoj vertikalnoj koloni aleli biljke sa zelenim zrnima, uvrštamo u polja tabele jedan alel iz svakog polja i dobivamo da sve biljke imaju jedan alel za žuta zrna i jedan alele za zelena zrna. Šta vidimo? Sve biljke su imale osobine samo jedne od ukrštenih sorti graška i to žuta zrna. Osobine jednog od roditelja su nestale. Kako to?

	A	A
a	Aa	Aa
a	Aa	Aa

Sve biljke koje je Mendel dobio bile Aa, a pošto je A veliko dominantni do je a recesivni alel, sve su biljke u prvoj generaciji nakon ukrštanja imale žuta zrna. Parove alela, ali i sve gene  nekog organizma nazivamo genotip. Ispoljene, vidljive osobine, nazivamo fenotip. Dakle, AA, Aa i aa  genotipovi, dok ovdje imamo samo dva fenotipa – AA  i Aa fenotipski pokazuju osobinu koju kontroliše dominantni alel A(žuta zrna), dok samo aa  fenotipski pokazuje osobinu recesivnog alela (zelena zrna). 

Organizme koji imaju obje varijante gena iste – A veliko AA ili aa nazivamo homozigoti. One organizme koji imaju različite varijante gena – Aa , nazivamo heterozigoti.

Mendelov zakon nasljeđivanja koji predviđa osobine F1 generacije u navedenom slučaju nazivamo Mendelov zakon uniformnosti, jer sve biljke imaju uniformnu, jednaku posmatranu osobinu zbog toga što su heterozigoti, pa dominantni alel sakrije recesivni alel i ispolji se samo osobina koju kontroliše dominantni alel.

Tabele koje se koriste da se vidi kakvi će biti rezultati ukrštanja nazivamo Panetovi kvadrati prema britanskom genetičaru Redžinaldu Panetu.