In deze blog waarin zeer veel aandacht geschonken werd aan de moleculaire biologie zou het onvergeeflijk zijn voorbij te gaan aan de bijdrage van Gregor Mendel en aan de zeer belangrijke tak van de erfelijkheid.Dit wordt in dit bericht behandeld Achtereenvolgens komen de volgende aspecten aan bod. 1-Personalia.-Wie was Gregor Mendel ? 2- Erfelijkheid. (Enkele basis opmerkingen). 3-De wetten van Mendel. 4-De erkenning van de Mendeliaanse overerving in de moderne synthese van de moleculaire biologie.
1-PERSONALIA.
Gregor Johann Mendel werd geboren op 22 juli 1822 in Heinzendorf (Silesië, Oostenrijkse keizerrijk),nu Hyncice (Brünn/Brno,Moravië,Tchechië) en stierf op 6 januari 1884 op 61 jaar in Brno tengevolge van een chronische nierziekte.Hij was afkomstig uit een rooms-katholiek duits sprekende familie als zoon van Antoon en Rosine Mendel.Hij had een oudere zuster en een jongere broeder.Zij leefden en werkten in een boerderij die aan de Mendel familie toebehoorde sedert minstens 130 jaar.Tijdens zijn kinderjaren werkte Mendel als hovenier en toonde veel interesse voor de natuur.In 1843 trad hij in de Augustijnen abdij St.Thomas in Brno.Bij zijn doopsel kreeg hij de naam Johann en koos de naam Gregor bij zijn intrede in het klooster.In 1851 ging hij studeren in Wenen en keerde terug naar zijn abdij om er te onderwijzen,voornamelijk de fysica.Gregor Mendel is gekend als de "vader van de moderne genetica".Hij voerde zijn experimentele studie over planten,in de eerste plaats met de erwtensoort "Pisum Sativum",in de tuin van de abdij.Over zijn werk wordt het volgende geciteerd :
-"Mendel read his paper "Experiments on Plant Hybridization" at two meetings of the Natural History Society of Brno in 1865.When Mendel's paper was published 1866 in Proceedings of the Natural History Society of Brno,it had little impact and was cited about three times over the next thirty five years. His paper was criticized at the time,but it is now considered as a seminal work."
-"At first Mendel's work was rejected ,and it was not widely accepted until after he died.The common belief at the time was that Darwin's theory of pangenes was responsible for inheritance."
-"Pangenesis was Charles Darwin's hypothetical mechanism for heredity.He presented this 'provisional hypothesis' in his 1868 work "The variation of Animals and Plants under domestication." and felt that it brought together a multitude of facts which are at present left disconnected by any efficient cause."
-"Pangenesis holds that body cells shed GEMMULES ,which collect in the reproductive organs prior to fertilization.Thus every cell in the body has a "vote" in the constitution of the offspring."
-"Pangenesis itself is now seen as deeply flawed and not supported by observation,yet it represents Darwin's attempt to explain diverse phenomena."
De pangenesis hypothese van Darwin over de erfelijkheid was tijdens de werken van Mendel nog aanvaard en dit is zeker een van de redenen waarvoor de wetten van Mendel eerst niet veel succes kenden.Men kan hierin Darwin niets verwijten omdat in zijn tijd niets gekend was over de genen,de chromosomen en DNA.Later werd alles wel veel duidelijker.
**************************************************************** Toen Mendel abt werd in 1868 was zijn wetenschappelijk werk grotendeels voltooid.Hij had dan ook andere belangrijke taken te vervullen en dit liet hem geen tijd meer over om wetenschap te beoefenen. De moderne synthese van de biologie gebruikt nu wel de Mendeliaanse Genetica.
2-ERFELIJKHEID.
De erfelijkheid is de som van alle biologische processen waardoor specifieke kenmerken overgedragen worden van ouders op nakomelingen.Ze kan uitgelegd worden door de genen ,de functionele eenheden van overerfbaar materiaal dat in de levende cel gevonden wordt.De verzameling genen die een nakomeling erft van beide ouders ,een combinatie van het genetisch materiaal van iedere ouder ,noemt men het "genotype" van een organisme.Het is verschillend van het "fenotype" die de uiterlijke uitdrukking is van een genotype in een organisme. (bv.structuur van het lichaam,fysiologische processen en gedragingen)Het fenotype is afhankelijk van de complexe interacties tussen de genen en de omgeving.De genetica neemt een centrale en belangrijke positie in de biologie waarin de Mendeliaanse overerving een prominente rol speelt.
3-MENDELIAANSE ERFELIJKHEID (GENETICA). DE WETTEN VAN MENDEL.
Het werk van Mendel is zeer sterk gebaseerd op de studie van de hybriden van verschillende planten variëteit,voornamelijk van Pisum Sativum (Erwten soort). Mendel volgde de overerving van enkelvoudige,gemakkelijk zichtbare en onderscheidbare kenmerken zoals rond vs.gerimpelde zaden,paarse vs.witte bloemen,gele vs.groene zaden enz...Zijn werk was hoofdzakelijk gekenmerkt door eenzeer zorgvuldige quantitatieve analyse van de experimentele gegevens. Hij bestudeerde op deze wijze de opvolging van de generaties : F 1=eerste generatie hybriden en kwam zo tot het begrip van "dominante" en "recessieve" kenmerken.Verder ontdekte hij in de tweede hybride generatie F 2 dat de recessieve kenmerken terug te voorschijn komen.Dit leidde tot de zeer belangrijke wetten van Mendel.De eerste wet van Mendel is de wet van de "segregatie".Deze wet bepaalt dat bij overerving de kenmerken (de genen) niet vermengd worden en contamineren elkaar niet.De tweede wet van Mendel is de wet van de "recombinatie" die bepaalt dat sortering van de genen onafhankelijk is.(assortment).Dit kan men illustreren als men de tweede generatie F 2 bekijkt van een plant met twee verschillende kenmerken.Dezelfde analyse kan ook voor organismen met meerdere kenmerken gemaakt worden maar de erfelijkheidsregels worden dan zeer complex.Het is niet voor niets dat de erfelijkheidsleer een de moeilijkste hoofdstukken van de biologie is.
-"Mendel 's conclusions were largely ignored.Although they were not completely unknown to biologists of the time,they were not seen as generally applicable,even by Mendel himself,who thought they only applied to certain categories of species or traits.A major block to understanding their siginficance was the importance attached by 19th centuty biologists to the apparent blending of inherited traits in the overall appearance of progeny,now known to be due to multigene interactions,in contrast to the organ-specific binary characters studied by Mendel".
-"Thomas Hunt Morgan later integrated the theoretical model of Mendel with the chromosome theory of inheritance,in which chromosomes of cells were thought to hold the actual heredity material,and create what is known as "classical genetics"",which was extremely successful and cemented Mendel's place in history."
-"Without his careful attention to procedure and detail,Mendel's work could not have had the impact it made on the world of genetics."
MENDEL'S LAWS. LAW OF SEGREGATION.
-"The law of segregation states that when any individual produces gametes,the copies of a gene separate,so that each gamete receives only one copy.A gamete will receive one allele or the other.The direct proof of this was later found when the process of meiosis came to be known.In meiosis the maternal and paternal chromosomes get separated and the allele with the characters are segregated into different gametes."
LAW OF INDEPENDENT ASSORTMENT.
-"The law of independent assortment ,also known as "Inheritance law" ,states that alleles of different genes assort independently of one another during gamete formation.While Mendel's experiments with mixing one trait always resulted in a 3:1 ratio between dominant and recessive phenotypes,his experiments with mixing two traits (dihybrid crossing) showed 9:3:3:1 ratios.But the 9:3:3:1 table showed that each of the two genes are independently inherited with a 3:1 ratio.Mendel concluded that different traits are inherited independently of each other, as that there is no relation for example between a cat's color and tail length.This is actually only true for genes that are not linked to each other."
4-ERKENNING VAN DE MENDELIAANSE OVERERVING.
Het belang van de werken van Mendel werd herkend in het begin van de 20e eeuw.Zijn werk werd herontdekt door Hugo de Vries en Carl Correns.Het was echter William Bateson die het meeste deed ten gunste van de theorie van Mendel.Het woord " genetics" komt toe aan W.Bateson.
Mendeliaanse erfelijkheid in de dierenwereld./Thoma Hunt Morgan en de fruitvlieg DROSOPHILA MELANOGASTER. www.answers.com/topic/thomas-hunt-morgan
Thomas Hunt Morgan is geboren in Lexington,Kentucky (USA) in 1866 en gstorven in 1945 in Pasadena ,Californië (USA).Hij was een der bekendste genetici van deze periode.
Citaten over het werk van Thomas H. Morgan:
-"To attack the issue of heredity,Morgan chose to work with the fruitfly,Drosophila Melanogaster.This fly requires little space,breeds quickly,has many observable characteristics and has only 4 chromosomes,making it an ideal model organism for genetics studies....Beginning in 1908 ( he) proved that chromosomes do indeed carry the genes,that genes are discrete physical things arranged in chromosomes like beads on a string,that genes change places on the chromosomes , that mutations are fully inherited and that mutations can be caused by exposure to high-energy radiation or other environmental phenomena."
-"The (story) began with the discovery of a single white-eyed male fly among the many thousands of normal red-eyed ones.(A lucky discovery ! ). Morgan bred this mutant male with red-eyed female.All of the offspring were red-eyed ones,indicating that the white form of the gene (called the white allele) was recessive to the dominat allele .Flies carried the mutant allele,but its effects did not show up.When these offspring were crossed the ratio of red to white was 3 : 1,just what would be expected for a classical recessive trait."
-"However,Morgan noted an unusual fact about the white-eyed flies : all of them were male.Morgan knew that the female Drosophila had 2 so called X chromosomes,while the male has only 1.Combining this fact with the discovery that only males showed the white-eyed trait he reasoned that the white- eye mutant allele must be on the X-chromosome.Males show the white-eye trait because the mutant white allele is the only one they have - they don't have a second X chromosome with a normal red allele.Females rarely shows the white eye trait,because they have a normal red eye allele on the other chromosome."
LINKAGE AND CHROMOSOME MAPPING.
-"The discovery of more mutated genes allowed Morgan to explore how genes are arranged on the chromosomes,and to discover an exception of Mendel's law of inheritance.Mendel had proposed the law of independent assortment stating that the alternative forms of different traits (such as round vs.wrinkled pea seeds and short vs. tall plant height) seperate and recombine independently of each other,so that,for instance,obtaining a wrinkled tall plant is just as likely as obtaining a wrinkled short plant.Morgan found that this was not always true.Rather,certain combinations of alleles are very unlikely to be separated from each other,a fact that is attributed to co-inheritance of two alleles on the same chromosome.While alleles on separate chromosomes assort independently,as Mendel predicted,those on the same chromosome travel together unless separated."
-"However,Morgan noted that specific allele combinations didn't always stay together...Chromosomes sometimes exchange segments.This phenomenon is known as crossing over (occurring only during meiosis)."
-"The likelihood of two alleles becoming separated during cross over was proportional to the distance between them.In other words,the closer they are,the more likely they will stay together,and the further apart they are the more likely they will separate....In this way,the relative distances of genes can be determined,providing a "linkage map" of the chromosomes."
Morgan was able to demonstrate that genes are carried on chromosomes and are the mechanical basis of heredity.These discoveries formed the basis of the modern science of genetics.When he was awarded the Nobel Prize in Physiology and Medicine in 1933 he was the first person awarded the prize in genetics,for his discoveries concerning the role played by the chromosomes in heredity.
Door zijn werken over de Mendeliaanse erfelijkheid uit te breiden tot het dierenrijk,namelijk tot de Drosophila, toonde hij aan dat de wetten van Mendel slechts in selecte gevallen geldig zijn.Er zijn talrijke uitzonderingen waarvan de studie door Morgan geleid heeft tot twee zeer belangrijke aspecten van de genetica,namelijk : de "Linkage theory"" en de "Cross over theory" met als gevolg de opstelling van de "Chromosome Mapping".
-"The X-linked inheritance,in which white-eyed flies showed a sex-linked inheritance of the trait in a modified 3 : 1 ratio was found in 1920.In other words,cross-breeding hybrid red-eyed flies resulted in all females offspring having red eyes,whereas half of the male offspring had white eyes.Morgan explained this modified ratio by proposing that the the red eye color genes are carried on the X-chromosome,of which females have 2 but males have only 1.The female's two X chromosomes can be homozygotous (the genes carried are AA or aa) or heterozygotous (the genes carried are Aa) for a X-linked gene.Males are always homozygous,because the small Y chromosome lack almost all the genes found on the X chromosome.Thus they can carry only one gene for the trait : AY or aY.Since males can carry no second copy of the gene for the trait,they will express the white-eyed trait if they inherit the gene for it from a hybrid red-eyed parent.This discovery further strengthened the case in favor of the chromosomal theory of inheritance."
