В чем сущность гибридологического метода

Гибридологический метод: понятие, сущность, типы изменчивости

Данная научная область является плацдармом для формирования совершенно новых видов живых организмов (как животных, как и растений). Явления, которые рассматриваются в этом генетическом методы, получили свою трактовку от создателя теории эволюции Чарльза Дарвина. Основной причиной в структуре перенесения характерных черт дочерним клеткам и организмам является наследственность. Именно из-за этого живые организмы, которые относятся к одному виду, обладают некоторыми схожими чертами.
Так выглядел Ч. Дарвин: 

Источник: ru.wikipedia.org

При помощи наследственности все растительные организмы, животные, представители микромира передают основные особенности своей группы от матери к ребенку. Передача характерных черт организма основана на значимом для всех организмов на Земле умении — размножаться. Образование новых организмов в итоге применения данного навыка осуществляется после этапа осеменения материнской клетки. Получается, что база наследования информации — клетки пола. 

Подобная характеристика поддерживается абсолютно всеми живыми организмами в природе. При помощи изменчивости особи могут сформировать нехарактерные для их родственных организмов черты — они будут персональными для определенного организма в рамках вида. Именно это свойство показывает, что всякий организм в рамках одной видовой группы может быть неповторимым и особенным. Всего выделяют два вида вариативности: 

• по наследству; 
• приобретенная. 

Однако во всех случаях может идти речь о том, что организмы делают абсолютно уникальное вложение в систему вариативности эволюции в мире. В рамках генетического развития применяется некоторое количество особенных исследовательских методов, но лидерские позиции все равно принадлежат гибридорологическому. 

Репродуцирование живых существ в лабораторных условиях является базой гибридологического генетического метода. Он подразумевает применение следующих принципов научной работы: 

• исследования явлений генетики клеточных структур; 
• исследование законов генетического развития живого существа в целом; 
• диагностирование определенных аллелей, а также метод передачи единственного или ряда характерных черт в рамках осуществления генетических процессов. 

Для чего в науке можно использовать гибридологический метод 

При помощи данного биологического метода стало возможным выявить огромное количество болезней, которые передаются по наследству. Их можно обнаружить в настоящее время уже в момент развития плода у материнской клетки. Этот метод в генетике был создан биологом чешского\австрийского происхождения Георгом Иоганном Менделем. 

Так выглядел Г. Мендель:

Источник: ru.wikipedia.org

Вся сущность данной методики сводится к тому, чтобы провести исследование линий передачи признаков по наследству по самостоятельным свойствам, что наследуются организмами этого вида уже пару десятилетий, и создать комплекс конкретного расчета по количеству унаследованных признаков: как вариативных, так и типичных для вида, определить особенности будущих поколений вида. 

Основной объект экспериментов Г. Менделя — горошины. Он выбрал горошины желтого и зеленого цвета для более показательной выборки. Репродукция данного вида бобовых реализуется при помощи самостоятельного опыления материнского цветка. Вариативность цвета горошины наблюдается только в рамках конкретного сорта. Ученый применял метод ненастоящего опыления растений и соединял разные сорта гороха, которые разнились по цвету. 

Г. Мендель именовал полноценную рецессию признака однообразностью. 

Потом ученый продолжал свои эксперименты — гибридные растения он продолжил соединять друг с другом. В результате он получил разные по цвету горошины — 3 из них были желтого цвета, а одна — зеленого. Потом, в итоге еще одного соединения растений, которые были выведены в результате первого скрещивания, был сделан вывод, что у второго поколения скрещенных видов признаки проявляются в самых разных вариациях. 

В настоящий момент законы Г. Менделя остаются релевантными и используются биологами и генетиками в исследованиях. Данный метод и законы до сих пор используют из-за того, что они стали базой для определения основных причинно-следственных связей для признаков наследования и вариативности. 

Плюсы гибридологического метода 

К положительным чертам данного метода в генетике можно отнести: 

• простота в проведении эксперимента, огромные перспективы реализации исследования на практике; 
• показательность результатов исследования, при помощи которой можно легко проследить основные причинно-следственные связи признаков и понять, как наследовались признаки; 
• вероятность нахождения прерывистого характера наследования свойств; 
• крайне высокий уровень достоверности результатов исследования о передаче свойств от организма к организму; 
• развитие научной сферы в вопросе наследования и вариативности живых существ. 

К числу результатов исследований Г. Менделя приписывают определение зашифровки конкретным геном единой цепочки полипептидов. Аллель — соединение генов. В момент репродукции в гамете располагается лишь один вариант генома в аллелях. 

Существуют следующие характерные черты гибридологического исследования: 

• реализация надзора за различными признаками организма вроде анализа величины организма; 
• регистрация количества проявившихся по-другому свойств у гибридного организма; 
• типичность — так, методика применяются в самых разных генетических сферах в процессе реализации различных генетических и биологических экспериментов. 

Значимой характерной чертой является возможность применять математические технологии для выделения свойств, которые были найдены в результате эксперимента. Так, у этой области появляется намного больше возможностей в проведении экспериментов с учетом количества признаков для анализа. 

Данный метод исследования является основой для генетической отрасли в ее современном виде. Гибридологический метод в науке применяют совместно с скрупулезным отбором материнских организмов. Они должны отличаться лишь по одному или максимум по двум свойствам. Очень важно вести регистрацию количества проявления законов передачи наследственной информации по всем созданным гибридным организмам. При помощи соединения организмов можно заложить информацию о: 

• генотипе; 
• генном интервале;
• феномене соединения генов. 

Данный метод исследования в генетике нельзя применять на человеческом организме из-за того, что этому препятствует мораль и этика человечества. К тому же, люди позже проходят стадию полового созревания. Из-за этого к человеческой генетике применяются лишь непрямые приемы исследования. 

История генетической науки до Менделя 

Человечество очень рано начало думать, из-за чего потомство так сильно схоже по каким-то признакам с родителями. Даже древние люди понимали, что живые существа могут воспроизводить признаки, которые свойственны их родителям. Но никто не мог понять, как именно это происходит и из-за чего. 

Первые научные труды в этой области принадлежат древнегреческому целителю Гиппократу. Его выводы были крайне простыми, но вполне логичными. Он считал, что половые клетки женщин и мужчин при соединении дают другой организм — ребенка. Он формируется в абсолютно всех клетках организма и именно из-за этого появляется схожесть между родителями и детьми. При этом в процессе соединения клеток осуществляется соперничество между отцовскими и материнскими свойствами. В результате этого соперничества выявляется, кем будет ребенок по половой принадлежности и какие черты у него будут — материнские или отцовские. 

Так выглядел Гиппократ: 

Источник: ru.wikipedia.org

Философ из Древней Греции, Демокрит, думал, что в природе соблюдается полное равенство между женским и мужским организмом в рамках передачи наследственной информации. Все потому, что и мать, и отец ребенка передают ему материальные элементы, которые делают его собой. Согласно позиции Аристотеля, материнский организм создает материал для будущего ребенка. Она создает материальную оболочку. Отцовский организм добавляет в организм душу. 

Все свои исследования Грегор Мендель зафиксировал в труде, который назвал исследованиями над скрещенными растениями. Труд был опубликован в 60-х годах 19 века. Однако в то время никому не были нужны его исследования — на них обратили внимание только почти через 40 лет после первой публикации. Тогда крупные ученые, изучив его труд, начали соглашаться с его выводами. В это время также были заново открыты менделевские законы. Среди тех, кто это сделал были голландский ботаник Хуго де Фриз, австрийский ученый Эрих Чермак-Зейзенегг и др. 

Так выглядел Хуго де Фриз:

Источник: ru.wikipedia.org

Их исследования показали, что Мендель был абсолютно прав, и все его законы наследования имеют место. Официально считают, что начало 20 века — период, когда зародилась генетическая наука. 

Краткая биография Грегора Иоганна Менделя

Будущий биолог, Грегор Мендель, появился на свет 20 июля 22 года 19 века в семье крестьянина в небольшом городе сельского типа на территории Чехии. Он учился в институте на философа, но образование в этой области так и не смог получить, потому что его потянуло в религиозную сферу. В 43 году 19 века он ушел в монастырь. Он служил в монастыре в Чехии. В качестве своего имени для религиозной работы он выбрал имя Грегор. 

Базой его исследований считается гибридологический метод. Его сущность состоит в том, чтобы соединять живые существа, которые не похожи друг на друга по определенным свойствам. В конечном итоге нужно проводить исследование особенностей передачи свойств от материнского организма дочернему. В качестве объектов для первичных исследований ученый подбирал такие растения, которые бы точно различались по определенным качествам. Это могла быть форма, окрас, высота, размер и т.д. 

У Грегора Менделя было несколько правил исследования, среди которых были: 

1. Первое правило. При работе с горошинами из монастырского сада, он отбирал такие варианты, которые бы являлись представителями разных сортов гороха. К примеру, он брал один сорт гороха, который имеет желтый окрас, а второй — зеленый окрас. Из-за свойств самоопыления растения, в природе невозможно соединить несколько сортов гороха. После опыления себя, горох создает похожий по генетике и внешнему виду сорт. Подобные виды носят название чистых линий. 
2. Для получения большого количества данных для исследования закономерностей передачи наследственной информации, ученый использовал несколько экспериментальных пар. 
3. Он сделал себе проще исследование, потому что строгий надзор велся только за одним признаком, который был самым очевидным. В случае первых исследований это была окраска горошин. 
4. Для подсчета результата, ученый использовал методы количественного исследования. Им были не только замечены изменения, но и строго записаны все трансформации. 

В случае соединения живых существ, что будут не похожи с потомством по одному свойству, подобное скрещивание носит название моногибридного. К примеру, изменение может быть только по форме и окраске растения. Мендель первоначально исследовал изменения именно на основе моногибридного соединения видов. Он брал чистые линии горошин, которые между собой не были похожи по конкретному свойству. Первичное условие для его экспериментов состояло в том, что одна горошина должна быть желтого цвета, в иная горошина — зеленого цвета. 

Получается, что в исследования Грегора Менделя используются горошины, внутри которых содержатся два гена с информацией о желтом цвете у одного сорта и два гена с информацией о зеленом цвете у другого сорта. 

Аллельными генами называют такие гены, которые отвечают за становление единственного свойства — к примеру, окраски растения. 

В случае, когда в организме существует две идентичные аллели (зеленый цвет растения, к примеру), тогда подобные существа будут именоваться гомозиготными. Гетерозиготными называют организмы, в которых аллели разные (в них есть информация и о зеленом цвете, и о желтом). 

Закон однообразия гибридных организмов первого поколения

Растение гороха обладает свойством самоопыления. Все его части, которые нужны для размножения, прикрыты при помощи лепестка в виде лодочки. Из-за этого невозможно естественное опыление гороха иным организмом. Однако в лабораторных условиях можно совершать опыты по опылению растений, которые способны на самоопыление, пыльцой иного представителя растительного мира. Получается, что в лабораториях совершается перекрестное опыление. К такому же методу прибегнул и Г. Мендель. 

Он убрал пыльники с некоторых растений, потом взял пыльцу с других растений и начал опылять первые. Так, при помощи лабораторного эксперимента стало возможным сделать другой сорт растений, скрестив их. Второй эксперимент Менделя состоял в скрещивании цветков с фиолетовым и белым окрасом. В итоге у него получились дочерние цветки фиолетового цвета. Другой этап — эксперименты с формами. Он взял гладкий и морщинистый горох, в результате чего у него получились абсолютно гладкие горошины. 

Доминантными свойствами имеют такие свойства, которые преобладают в результате скрещивания. Так, в рамках его экспериментов, доминантными были желтый цвет у гороха, фиолетовый цвет у цветов, а также гладкость у горошин. Доминантный признак полностью подавлял все характерные особенности другого растения. Подавляемые свойства стали называть рецессивными. В рамках опытов Менделя рецессивными были зеленый цвет у гороха, белый цвет у цветов, сморщенность у гороха. В науке доминантные свойства прописывают при помощи больших букв из латинского алфавита — A B C. Другие свойства, которые подавляются, обозначают при помощи маленьких букв — a b c. 

В рамках генетической области при помощи знака зеркала Венеры показывают, что это организм женщины, а при помощи знака копья Марса показывают, что это организм мужчины. При помощи обозначения буквы Р в скобках показывают родительские организмы, а при помощи буквы F с номером внизу обозначают, какое поколение гибридов было получено. 

Теория частоты гамет

Взаимосвязь материнской клетки с дочерними создается при помощи гамет. Они являются клетками пола. Получается, что у одной гаметы внутри есть единственный компонент, который несет наследственную информацию. В рамках эксперимента Менделя этот факт выражался в цвете гороха — он мог быть либо только желтым, либо только зеленым. 

Сам ученый дал такое объяснение своей теории: когда создаются гаметы, в них помещается единственный возможный из двух вариантов компонент наследственной информации, который отвечает за конкретный признак дочерней клетки. 

В случае, когда в клетку помещается два гена с разным окрасом, может проявиться исключительно желтый окрас дочерних организмов. Но почему не зеленый цвет? 

Разные гибриды в поколениях:

Источник: videouroki.net

Почему он не проявился хотя в части организмов? Для решения этой очень сложной задачи Грегор Мендель провел дополнительный эксперимент — он посадил горошины, которые получил в результате первого опыта. Процесс зачатия совершался при помощи опыления. Во втором поколении гибридных растений появились уже горошины другого цвета — зеленые среди желтых. 

Посмотрим, как создается подобная закономерность. В процессе соединения гибридных организмов, которые были получены в результате первого опыта, появились организм с двумя доминантными чертами — AA, два организма с одним доминантным и одним рецессивным — Aa и один организм с двумя рецессивными чертами. В тех организмах, где проявился доминантный ген, желтый окрас. А если проявились только рецессивные гены, то такие организмы будут иметь зеленый окрас. Получается, что гены, которые несут зеленый окрас, никуда не уходили, а просто были сдержаны. 

При помощи количественного метода анализа Грегору Менделю удалось посчитать, сколько горошин было зеленого цвета, а сколько желтого. Пропорция вышла 3 к 1 (желтые к зеленым). 

Грегор Мендель создал свои законы расщепления скрещенных организмов, которые получились после посадки первых. Он звучит так: когда соединяются два гибридных организма, второй урожай показывает процесс расщепления. На этом этапе формируются живые существа, у которых проявляются рецессивные гены. Подобные организмы являются редкостью. 

Передача наследственной информации 

Рассмотрим хромосомы с идентичными аллелями. Для начала нужно показать гены, которые руководят передачей информации о желтом цвете, при помощи точки. Перед тем, как наступает фаза мейоза, хромосома начинает размножаться — их становится две. В период первичного деления хромосомы с идентичными аллелями разделяются по полюсам. Создает две пары клеток. 

После второй фазы мейоза происходит еще одно деление. Создаются четыре гаметы. Во всех существует лишь один ген — он несет информацию о желтом цвете растения. Идентично создаются гаметы, что переносят информацию о зеленом цвете растения. В процессе соединения гамет разного пола создается осемененная зигота. Именно она является центром реконструкции двух генных комплектов. И после этого момента уже в зиготе остается информация о зеленом цвете и желтом цвете. Она уже формирует непосредственно живой организм. 

Потом у растения, в период цветения, снова совершается мейозное деление. И снова создаются гаметы, в которых хранится информация о цвете растения. Потом, при соединении гамет разного пола, могут сформировать подобные соединения: 

Источник: videouroki.net

У трех организмов, которые получились, проявились доминантные черты, в одном проявились рецессивные черты, которые определяют, что растение будет зеленого цвета. Так, можно доказать мысль Менделя, которую он вывел еще в 19 веке.