Gregor Johann Mendel (1822-1884) – rakouský biolog a botanik, zakladatel doktríny dědičnosti. Portrét z roku 1884.
Franz Unger (1800-1870) – rakouský botanik, jeden z prvních cytologů (výzkumníků živých buněk) na světě.
Christian Doppler (1803-1853) – rakouský fyzik, objevitel jevu pojmenovaného po něm.
Karl Nägeli (1817-1891) byl slavný švýcarský a německý botanik.
V důsledku mnohaletých experimentů Mendel dokázal, že od každého z rodičů zdědí zárodečná buňka jeden „dědičný sklon“ (později se jim bude říkat geny). Každý ze sklonů určuje nějakou charakteristiku – například červenou barvu květů.
Opatský erb Gregora Mendela. V levém horním poli štítu je hrachový květ.
Francis Galton (1822-1911) – slavný anglický vědec, zakladatel otisků prstů (bratranec zakladatele evoluční doktríny Charlese Darwina).
Karl Correns (1864–1933) byl německý botanik a genetik, který znovu objevil a otestoval Mendelovy zákony dědičnosti.
Včely bzučely a pilně létaly kolem květin a hledaly nektar. Květiny nic nenamítaly a naopak se snažily okřídlené dělnice přilákat sladkou vůní a pestrými barvami. V té době byl letní var bílých, modrých, červených, žlutých květů tak častým jevem, že si lidé jen zřídka všimli této rozmanitosti barev. O to lhostejnější k takovým maličkostem byli rolníci, kteří pracovali od rána do večera neméně než úzkostné včely.
Chlapec Johann Mendel byl také rolníkem. Jeho rodina 130 let vlastnila farmu v malém venkovském městečku Heinzendorf na území dnešní České republiky. Zde Johannovi dědové a pradědové trávili svůj život v neúnavné práci a péči. Chlapec a jeho sestry – mladší Tereza a starší Veronika – také celý den pracovali, starali se o zahradu a včely. Ale na rozdíl od jiných neztratil schopnost být překvapen přírodou kolem sebe:
„Proč jsou některé květiny červené a jiné bílé? Jsou chrpy vždy modré? Jak semeno ví, že má produkovat modrý květ a ne žlutý? Kočičí koťata se jí ale barvou srsti ne vždy podobají. Proč?”
– Opravdu, proč? – zeptala se Galatea své matky, která četla jinou pohádku.
“Teď si o tom promluvíme,” odpověděl Dzintara. – Ale zajímá mě to: proč se dříve nebo později mezi tisíci obyčejných chlapců a dívek objeví neobvyklý teenager, který nejen pokládá podivné otázky, ale je také připraven strávit svůj život hledáním odpovědí na ně? Právě takoví lidé objevují pravdy, které před nimi nikdo nenašel.
Johann vystudoval střední školu a začal snít o univerzitě. Farma rodinu živila, ale neposkytovala bohatství, takže Johann neměl peníze na úplný univerzitní kurz. Mladý muž se ve dvaceti letech stal mnichem v katolickém klášteře v Brně. Klášter měl dobrou knihovnu, zahradu a klášterní školu, která potřebovala učitele fyziky a biologie. Johann, který přijal mnišské jméno Gregor, nasával vědomosti jako houba a chtěl se stát učitelem. Talentovaného mladíka podporoval opat Cyril Knapp (1792-1867) – poslal ho na dva roky studovat na vídeňskou univerzitu na náklady kláštera. Na univerzitě byli Mendelovými učiteli slavní vědci – botanik-cytolog Franz Unger a fyzik Christian Doppler.
Po absolvování univerzity se Mendel pokusil získat učitelský diplom, ale dvakrát za sebou neuspěl u zkoušky z biologie.
– Proč? – Galatea byla ohromena. – Koneckonců, tohle téma tolik miloval a znal!
— Podrobnosti tohoto příběhu nejsou známy. Možná byli zkoušející příliš konzervativní nebo na Mendela působil nedostatek systematického vzdělání. Tak či onak se Johann, kterému v té době již bylo 34 let, ocitl ve slepé uličce: nebyl přijat jako učitel a neměl příležitost oficiálně se věnovat vědě.
A opět Mendelovi pomohl opat Napp z kláštera v Brně. Starší opat a mladý mnich si dlouho povídali, seděli na lavičce v klášterní zahradě, obklopeni květinami a včelami – a tento rozhovor určil cestu Mendelova života. Vrátil se do opatství a začal samostatně studovat vědu v klášterní zahradě. Tato dvouhektarová zahrada se stala jeho hlavní výzkumnou laboratoří. Mendel začal hledat odpověď na otázku, která ho znepokojovala od dětství: „Proč jsou některé květiny červené a jiné bílé? Ale teď to před něj nepředložilo dítě, ale zralý badatel, který pochopil, že jakoukoli odpověď z přírody lze získat pouze pomocí pečlivě připraveného experimentu.
Mendel si pro své vědecké experimenty vybral hrách, plodinu, která kvete v různých barvách. Důležité také bylo, že do pokusů nezasahovaly včely, které obvykle přenášejí pyl z rostliny na rostlinu: hrách je samoopylovač. Johann zasadil 34 odrůd hrachu a čekal na výsledky. Identifikoval sedm charakteristik, které chtěl prozkoumat.
“Počkej, mami,” přerušila ho Galatea. – Jaká jsou znamení?
— Mendel chtěl pochopit, jak se rodičovské vlastnosti dědí u potomků. Například u člověka lze identifikovat takové jasné znamení, jako je barva očí. Pokud má jeden rodič modré oči a druhý hnědé oči, jakou barvu očí bude mít jejich dítě? Mendel chtěl na tuto otázku dostat odpověď, pouze ve vztahu nikoli k lidem, ale k rostlinám.
-Mají rostliny oči? zeptala se zmatená Galatea.
– Samozřejmě že ne. Ale Mendel identifikoval sedm zjevných znaků hrachu – červený nebo bílý květ, žlutý nebo zelený hrášek, hladká nebo vrásčitá slupka semen atd.
Vezměme si například jedno znamení – červený nebo bílý květ. Mendel vybral odrůdu hrachu, která produkovala pouze červené květy, a odrůdu hrachu, která produkovala pouze bílé květy. Výzkumník zasadil tyto odrůdy do samostatných záhonů, poté obdržel semena z dospělých rostlin a znovu je zasadil. Mendel tři roky sledoval své záhony a nabyl přesvědčení, že záhon s červenými květy vždy plodí hrách, který opět raší jen červené květy. Záhon s bílými květy také nikdy nenarušil bělost jeho květu.
Poté Mendel zahájil hybridizaci – křížení rostlin s bílými a červenými květy.
– Jak to udělal? zeptala se zvědavá Galatea.
„Odstranil pyl z červených květů a přenesl na ně pyl z bílých květů, a naopak, když odstranil pyl z bílých květů, přenesl na ně pyl z červených květů. Na podzim výzkumník shromáždil výsledný hrách a zasadil je následující rok. Mendel chtěl vidět, jakou barvu vykvete výsledný hybrid – potomci dvou čistokrevných a různě zbarvených rodičů. Představte si jeho překvapení, když hybrid vytvořil pouze červené květy! Kam se poděla bílá barva? Zřejmě prohrál z hlediska síly atributu na červenou.
To byl důležitý výsledek. Mendel nazval červenou barvu květu hrachu dominantní, tedy dominantní znak a bílou – recesivní, tedy podřadný znak. Mendel v experimentu pokračoval: křížil mezi sebou hybridy – rostliny druhé generace, které kvetly pouze červeně, a vzniklá semena znovu zasadil.
A opět překvapení!
Třetí generace produkovala červené i bílé květy. Mendel spočítal počet rostlin v zahradním záhonu s červenými a bílými květy a jejich poměr byl přesně tři ku jedné: počet rostlin s červenými květy byl tři čtvrtiny celkového počtu výhonků hrachu v zahradě a počet rostlin s bílými květy byla čtvrtina.
Mendel byl ohromen. Dlouho analyzoval výsledky experimentů a opakoval je na dalších charakteristikách, včetně barvy a vrásčitosti hrášku. Výsledek byl vždy stejný! Ve druhé generaci dominantní znak vždy potlačoval recesivní, ale ve třetí generaci se recesivní znak opět objevil u každého čtvrtého květu.
Mendel vypěstoval a studoval téměř třicet tisíc rostlin hrachu. Sedm let zkušeností a dva roky analýzy výsledků. Konečně dostal jasný obrázek o dědičnosti vlastností.
– Jaký druh obrázku? “ zeptala se Galatea netrpělivě.
– Mendel si uvědomil, že v hrachu musí být párový prvek dědičnosti!
Abychom na to přišli, označme tento prvek pro pozemek, kde z generace na generaci rostou pouze červené květy se dvěma písmeny KK. Dědičný znak pro záhon s bílými květy bude označen písmeny BB. Při křížení rostlin s prvky CC a BB se každá z nich vzdá poloviny svého párového prvku dědičnosti a smísí se v potomstvo, které získá hybridní prvek KB. V tomto případě dominantní znak K potlačí znak B a v důsledku toho se objeví červený květ. Pokud mezi sebou zkřížíte dva hybridy KB druhé generace, dají opět polovinu svého genu potomkům. Ve třetí generaci, kdy se setká mnoho prvků K a B, mohou vzniknout tyto dvojice: KK, BB a KB a BC.
-Počkej, mami, já tomu nerozumím! – řekla Galatea.
“Zkontrolujeme to sami,” řekl Dzintara.
– Jak? – Andrei byl překvapen. — Můžeme rychle pěstovat hrách?
„A tady je návod, jak…“ a Dzintara vysvětlil podstatu experimentu.
Děti rychle našly mezi svými hračkami červené a bílé míčky a daly je do dvou sáčků – každý s míčky pouze jedné barvy. Andrey vzal tašku s červenými kuličkami a Galatea tašku s bílými kuličkami. Dzintara řekl Andrey:
— Každý sáček ilustruje záhon čistokrevných rostlin. Andreyina taška je záhon z červených květů. A ten váš,“ obrátila se Dzintara ke své dceři, „odpovídá různým hráškům s bílými květy.“ Udělejme hybrid.
Děti strčily ruce do tašek a vytáhly míč. Výsledkem byl pár červených a bílých kuliček.
— Červené a bílé kuličky jsou dědičnou informací, kterou kříženec KB obdržel od svých rodičů. Nyní udělejte asi čtyřicet hybridů stejným způsobem, jen je rozdělte do dvou podmíněných „lůžek“.
Brzy před Galateou a Andrejem leželo dvacet párů pestrobarevných koulí.
— Jedná se o dvě záhony rostlin druhé generace. Jakou barvu budou mít jejich květy?
Galatea zaváhala, ale Andrej rychle řekl:
– Červená, protože v každé rostlině je červená koule. tedy dědičný prvek, který dominuje a potlačuje bílý prvek.
– To je pravda, teď pojďme vytvořit hybrid příští generace. Každá rostlina může poskytnout polovinu svých informací. Vezměte do ruky dvě kuličky stejné rostliny – červenou a bílou, ale nedívejte se na ně. Srolujte je v rukou a bez pohledu sem umístěte jednu náhodně vybranou kouli.
Dzintara ukázal na prázdné místo před ní.
– Hoďte zbývající míč do sáčku: nepotřebujeme ho.
Děti si vytáhly každý červený míček. Dzintara komentoval:
— Zde je první klíček hrachu se sadou CC. Další!
Dále Andrey zahrál bílý míč a Galatea zahrál červený.
“Výsledkem je hybrid KB,” přikývl Dzintara a posunul vícebarevný pár na stranu od jednobarevného červeného páru. Poté děti vytáhly bílou kouli.
– A to je něco nového! — Dzintara byl potěšen a oddělil bílý pár od ostatních. — Dostali jsme rostlinu se dvěma recesivními BB prvky.
Zde už Galatea předběhla svého bratra a ukázala na výsledný pár a vykřikla:
– Bude mít bílé květy! A první dva jsou červené!
– Výborně! – chválila Dzintara svou dceru. — Pokračovat v pěstování nových hybridů.
Děti rychle „vypěstovaly“ čtyřicet květin třetí generace.
“Teď spočítejme, kolik a jaké hybridy jsme dostali,” navrhl Dzintara.
Ukázalo se, že v „lůžku“ se objevilo 11 červených párů, 11 bílých a 18 vícebarevných párů.
— Kolik rostlin bude mít červené květy a kolik bude mít bílé?
Zde byl Andrey první:
– 11 s bílými a 29 s červenými!
– Že jo. Asi ze čtvrtiny bílé květy a tři čtvrtiny červené. Získali jsme přibližně čtvrtinu, protože jsme „vypěstovali“ pouze čtyřicet podmínkových rostlin. A Mendel pěstoval mnoho tisíc skutečných rostlin a dostal poměr 1 ku 3 s velkou přesností.
Mendelem objevený zákon umožnil předem předvídat vlastnosti budoucích potomků. Ale to nejdůležitější: Mendelův zákon svědčil o tom, že v rostlině existuje určitý diskrétní (měnící se) prvek dědičnosti, který lze rozdělit a přenést na potomky. Byl to objev století! Mendel navíc dokázal, že k dědičnosti dochází prostřednictvím pylu, tedy prostřednictvím zárodečných buněk rostlin. To byl také velký úspěch. Například velký Charles Darwin (1809-1892) věřil, že genetická informace se přenáší z rodičů na děti krví. Výraz, že v něčích žilách proudí „modrá krev“ vznešených předků, přesně odrážel přesvědčení, že krev slouží jako přenašeč dědičných informací.
Vědec Francis Galton, bratranec Charlese Darwina, dokázal, že tomu tak není. Transfuzoval krev černých králíků na bílé a pozoroval potomky bílých králíků s „černou krví“. U tří generací takových králíků nebylo zjištěno porušení bílé (sněhové) barvy.
V roce 1865, po mnohaleté práci, podal Mendel zprávu na schůzi brněnského spolku přírodovědců. Abstrakty zprávy byly publikovány ve sborníku prací společnosti, sborník byl přijat do 120 knihoven po celém světě. Mendel navíc obdržel 40 reprintů a rozeslal je významným vědcům v Evropě.
Bohužel věda v polovině 35. století nebyla připravena na takové objevy, jako byly Mendelovy zákony dědičnosti. Jeho práce byla prakticky ignorována. Během následujících XNUMX let o něm bylo učiněno jen několik odkazů. V polovině dvacátého století našel jeden z botanických vědců při prohledávání knihovny svého otce, rovněž slavného botanika, Mendelův tisk. Nebylo to ani řezané. Téměř žádný z vědců nereagoval na Mendelovy osobní dopisy.
Slavný biolog Karl Naegeli poslal Mendelovi arogantní dopis, ve kterém navrhl zkontrolovat výsledky na jiných rostlinách.
– Takže deset let práce a třicet tisíc rostlin tomuto biologovi nestačilo? – Andrei byl ohromen.
— Naegeli a další vědci nechápali plnou sílu Mendelových zákonů a nedokázali docenit význam jeho objevu prvku dědičnosti v organismech. Nägeli dokázal v biologii hodně, ale všechny jeho tlusté knihy nepřeváží jeden Mendelův článek o hrachu.
Po smrti svého mentora Nappa, který ho vždy podporoval, Johann Mendel opustil biologii a stal se opatem. Jednoho dne silné tornádo zničilo skleníky kláštera. Mendel se začal zajímat o tento přírodní jev a začal se věnovat meteorologii. Stal se zakladatelem Rakouské meteorologické společnosti a následně věnoval většinu své vědecké práce této oblasti vědy.
Na Mendelově náhrobku je napsáno: “Můj čas přijde!” A tak se také stalo. Mendelovy zákony zopakoval o 35 let později Karl Correns, student téhož profesora Naegeliho. Napsal článek o Mendelových zákonech a potvrdil je.
Mendelovy zákony se staly základem nové vědy – genetiky. V myslích vědců to způsobilo skutečnou revoluci.
V Rusku, dokonce sto let po Mendelových experimentech s hráškem, zuřila vážná debata o jeho objevu. Biologové šli za své přesvědčení do vězení a dokonce na smrt. Hájili vědeckou pravdu: rodiče předávají svým dětem své geny, což výrazně určuje jejich fyzický vzhled a intelektuální kvality. Ale podle ideologie té doby se věřilo, že je možné převychovat každého člověka, a genetická povaha mnoha jeho vlastností tomu odporovala. Úřady se snažily bojovat proti Mendelovým zákonům i za pomoci násilí.
Nakonec byla všem jasná nepopiratelná hodnota genetiky a jejích zákonitostí. Rakouský mnich Mendel se ocitl na stejné úrovni s polským kanovníkem Koperníkem – jak rozsahem uskutečněných objevů, tak neuznáváním jejich děl současníky. Jde o ojedinělý případ, kdy došlo k vědeckému objevu z druhé poloviny 19. století ve zdech kláštera. 20. století, které brzy přišlo, vyžadovalo od vědců seriózní profesionální školení a moderní vědecké přístroje. Pozorování, přesnost přípravy experimentu a hloubka analýzy jeho výsledků však vždy zůstanou hlavními nástroji vědce.
– Mami, máme na zahradě záhon s hráškem? “ zeptala se náhle Galatea.
Časopis byl přidán do košíku.
Pokladna
Podrobný popis ilustrace
V důsledku mnohaletých experimentů Mendel dokázal, že od každého z rodičů zdědí zárodečná buňka jeden „dědičný sklon“ (později se jim bude říkat geny). Každý ze sklonů určuje nějakou charakteristiku – například červenou barvu květů. Pokud sklony určující červené a bílé zbarvení vstoupí do buňky současně, objeví se pouze jeden z nich. Druhý zůstává skrytý. Aby se znovu objevila bílá barva, je nutné „setkání“ dvou sklonů bílé barvy. Podle teorie pravděpodobnosti se to v příští generaci stane jednou za čtyři kombinace. Odtud poměr 3 ku 1. A nakonec Mendel usoudil, že zákony, které objevil, platí pro všechny živé věci, protože „jednota plánu rozvoje organického života je nade vší pochybnost“.
Související články
Příběh zázračného dítěte Gottfrieda Leibnize, který vynalezl novou matematiku
Zde je další vědecká pohádka spisovatele, astrofyzika, doktora fyzikálních a matematických věd Nikolaje Nikolajeviče Gorkavyho. Toto je příběh o zázračném chlapci, který byl schopen přečíst knihu, a více než jednu, v jemu neznámém jazyce.
Příběh o tom, jak muž našel knihu
Vynález písma urychlil rozvoj pozemské civilizace: nyní bylo možné shromažďovat znalosti a předávat je z generace na generaci.
Příběh o tom, jak astronomové a hodináři zachránili námořníky
Problém zeměpisné délky zkomplikoval navigaci natolik, že španělský král Filip II., který vládl ještě v 16. století, udělil obrovskou odměnu tomu, kdo jej dokázal překonat.
Příběh B2FH, který dokázal, že jsme mimozemšťané
Věděli jste, že hvězdy mohou „spadnout do sebe“? Nebo například, že jsme mimozemšťané? Hrdinové vědeckých pohádek a sci-fi románů spisovatele Nika Gorkavyho nalézají odpovědi na nejsložitější otázky a otevírají neomezený a fascinující svět vědy.
