Mendelovo dědictví

Mendelova dědičnost (nebo také Mendelova genetika nebo Mendelismus) je soubor primárních principů vztahujících se k přenosu dědičných charakteristik z mateřských organismů na jejich děti a v základu velká část genetiky. Původně byly odvozeny z díla Gregora Mendela publikovaného v letech 1865 a 1866, které bylo „znovu objeveno“ v roce 1900, a zpočátku byly velmi kontroverzní. Když byly v roce 1915 integrovány s chromozomovou teorií dědičnosti Thomasem Huntem Morganem, staly se jádrem klasické genetiky.

Zákony dědičnosti byly odvozeny od Gregora Mendela, rakouského mnicha z 19. století, který prováděl experimenty s hybriditou rostlin. V letech 1856 až 1863 vypěstoval a vyzkoušel asi 28 000 rostlin hrachu. Jeho experimenty přinesly dvě zobecnění, která později vešla ve známost jako Mendelovy zákony dědičnosti nebo Mendelovo dědictví. Ty jsou popsány v jeho knize „Pokusy o hybridizaci rostlin“, která byla přečtena Přírodovědecké společnosti v Brně 8. února a 8. března 1865 a byla publikována v roce 1866.

Mendelovy výsledky byly do značné míry opomíjeny. I když pro tehdejší biology nebyly zcela neznámé, nebyly považovány za důležité. Ani sám Mendel neviděl jejich konečnou použitelnost a domníval se, že se vztahují pouze na určité kategorie druhů. V roce 1900 však byla práce „znovu objevena“ třemi evropskými vědci, Hugem de Vriesem, Carlem Corrensem a Erichem von Tschermakem. O přesné povaze „znovuobjevu“ se poněkud debatovalo: De Vries publikoval jako první na toto téma a Correns poukázal na Mendelovu prioritu poté, co si přečetl De Vriesovu práci a uvědomil si, že on sám nemá prioritu, a De Vries možná pravdivě neuznal, kolik z jeho znalostí zákonů pochází z jeho vlastní práce, nebo se k nim dostal až po přečtení Mendelovy práce. Pozdější učenci obvinili Von Tschermaka, že výsledky ve skutečnosti vůbec nepochopil.

Nehledě na to, že „znovuobjevení“ učinilo z Mendelismu důležitou, ale kontroverzní teorii. Jejím nejdůraznějším propagátorem v Evropě byl William Bateson, který zavedl termín „genetika“, „gen“ a „alela“, aby popsal mnohé z jeho principů. Model dědičnosti byl silně zpochybňován jinými biology, protože naznačoval, že dědičnost je nespojitá, v protikladu ke zjevně spojité variaci pozorovatelné. Mnoho biologů také zavrhlo teorii, protože si nebyli jisti, zda se bude vztahovat na všechny druhy, a zdálo se, že v přírodě je jen velmi málo skutečných Mendelových znaků. Nicméně pozdější práce biologů a statistiků, jako byl R.A. Fisher, ukázala, že pokud se na jednotlivých rysech podílí více Mendelových faktorů, mohou přinést různorodé množství výsledků pozorovaných v přírodě. Thomas Hunt Morgan a jeho asistenti by později integrovali teoretický Mendelův model s chromozomovou teorií dědičnosti, ve které byly chromozomy buněk považovány za nositele skutečných dědičných částic, a vytvořili to, co je dnes známé jako klasická genetika, která byla mimořádně úspěšná a upevnila Mendelovo místo v historii.

Mendelův zákon segregace

Obrázek 3: Barevné alely Mirabilis jalapa nejsou dominantní ani recesivní.(1) Rodičovská generace. (2) F1 generace. (3) F2 generace. Alela „červená“ a „bílá“ dohromady tvoří „růžový“ fenotyp, což vede k poměru 1:2:1 červená:růžová:bílá v F2 generaci.

Obrázek 1: Dominantní a recesivní fenotypy.(1) Rodičovská generace. (2) F1 generace. (3) F2 generace. Dominantní (červený) a recesivní (bílý) fenotyp vypadají podobně v F1 (první) generaci a vykazují poměr 3:1 v F2 (druhé) generaci.

Mendelův zákon segregace, známý také jako Mendelův první zákon, má v podstatě čtyři části.

Při svých experimentech se Mendel setkal s některými rysy, které se neřídily zákony, s nimiž se setkal. Tyto rysy se neobjevovaly samostatně, ale vždy společně s alespoň jedním dalším rysem. Mendel nedokázal vysvětlit, co se stalo, a rozhodl se to ve své práci nezmínit. Dnes víme, že tyto rysy jsou spojeny na stejném chromozomu.

Mendelův zákon o nezávislém sortimentu

Nejdůležitějším principem Mendelova zákona nezávislého sdružování je, že vznik jednoho znaku neovlivní vznik druhého. Zatímco jeho experimenty se smíšením jednoho znaku vždy vyústily v poměr 3:1 (obr. 1) mezi dominantním a recesivním fenotypem, jeho experimenty se smíšením dvou znaků ukázaly poměry 9:3:3:1 (obr. 2). Mendel došel k závěru, že každý organismus nese dva soubory informací o svém fenotypu. Pokud se oba soubory liší ve stejném fenotypu, jeden z nich dominuje druhému. Tak lze předávat informace generacemi, i když fenotyp není vyjádřen (F1 generace, obr. 1 a 2).

Mendelovy poznatky umožnily jiným vědcům zjednodušit vznik znaků matematické pravděpodobnosti. Velkou část Mendelových poznatků lze vysledovat k jeho volbě zahájit experimenty pouze s pravými množícími se rostlinami. Měřil také pouze absolutní charakteristiky, jako je barva, tvar a pozice potomstva. Jeho údaje byly vyjádřeny číselně a podrobeny statistické analýze. Tato metoda vykazování údajů a velká velikost vzorků, kterou používal, dodaly jeho údajům důvěryhodnost. Měl také prozíravost prohlédnout několik po sobě jdoucích generací jeho hrachových rostlin a zaznamenat jejich variace. Bez jeho pečlivé pozornosti k postupu a detailu by Mendelova práce nemohla mít takový dopad, jaký měla na svět genetiky.

Obrázek 2: Dva znaky (černá/bílá a krátké/dlouhé vlasy, s černou a krátkou dominantní) vykazují poměr 9:3:3:1 v generaci F2. (S=krátké, s=dlouhé, B=černé, b=bílé vlasy)(1) Rodičovská generace. (2) generace F1. (3) generace F2.Výsledky : 9x krátké černé vlasy, 3x dlouhé černé vlasy, 3x krátké bílé vlasy, 1x dlouhé bílé vlasy.