אנליזה מנדליאנית

 

במשך אלפי שנים שמשה התורשה כלי בידי החקלאים להשבחת זנים של צמחים ובע"ח באמצעות הכלאות וזאת מבלי להבין כיצד מנגנוני התורשה פועלים, עד לסוף המאה ה- 19.

מי שיצר פריצת דרך הוא גרגור מנדל – נזיר, מורה צ'כי ומדען חובב. קו המחשבה היה כזה: אם ילדים דומים להוריהם, אזי ההורים מורישים לילדים תכונות באמצעות גורמים כלשהם שמכוונים את התהליכים הביולוגים. את מחקריו הוא ביצע על אפונת הגינה ובאמצעותם נתן הסבר כיצד מועברות תכונות גנטיות מדור לדור.

 

שאלת המחקר של מנדל: מה קובע את תכונות צמח האפונה (צורה ,גודל, צבע..) וכיצד הן עוברות בתורשה.

 

מהלך הניסוי:

מנדל בחר באפונת הגינה ועקב אחר שבע תכונות שלהן שתי צורות:

 

1. צורת הזרעים: קמוטים או עגולים.
2. צבע הזרעים: ירוקים או צהובים.
3. צבע הפרחים: לבנים או סגולים.
4. צורת התרמילים: קמוטים או חלקים.
5. צבע התרמילים: צהובים או ירוקים.
6.  מיקום הפרחים: בקצה הגבעול או לאורך הגבעול.
7. אורך הגבעולים: נמוכים או גבוהים.

 

שלב א': מנדל יצר "זן טהור" לכל אחד משבע התכונות. לדוגמא: עבור תכונה מס' 2- צבע הזרעים,  הוא יצר זן טהור של זרעים ירוקים בהם כל הפרטים הם זרעים ירוקים ע"י הכלאת עצמית ביניהם. ויצר זן טהור של זרעים צהובים בהם כל הפרטים הם זרעים צהובים. וכך עבור כל שאר נתכונות. בשלב זה הוא יצר את "דור ההורים".

 

שלב ב': מנדל הכליא צמחים מזנים טהורים עם תכונות מנוגדות. לדוגמא: זן טהור של זרעים ירוקים עם זן טהור של זרעים צהובים. הכלאה זו היא "הכלאת דור ההורים".

 

שלב ג': מנדל בדק את תוצאות ההכלאה.

אצל כל הצאצאים נצפתה רק צורה אחת של התכונה שנבדקה. לדוגמא עבור התכונה צבע הזרעים, כל הצאצאים היו ירוקים ולא הופיעו כלל צהובים.

דור הצאצאים האלו נקרא: "דור ראשון" או בני כלאיים.

התכונות שהופיעו בצאצאים נקראות: תכונות דומיננטיות.

התכונות שלא הופיעו כלל נקראות: תכונות רצסיביות.

 

שלב ד': מנדל הכליא את צמחי הדור הראשון בינם לבים עצמם והתקבל : "דור שני".

 

שלב ה': מנדל בדק את תוצאות ההכלאה.

1. אצל חלק מהצאצאים התגלתה התכונה הדומיננטית ואצל חלק מהצאצאים התגלתה התכונה הרציסיבית ( זו שלא הופיעה בדור הצאצאים הראשון).
2. מספר הצאצאים עם התכונה הרצסיבית היה קטן בערך פי 3 ממספר הצאצאים עם התכונה הדומיננטית.

 

מסקנות:

 

1. כל אחת משבע התכונות נקבעת באמצעות פעולת גומלין של זוג גורמים (=גנים) אחד מתקבל מהאב ואחד מתקבל מהאם, והם יכולים להופיע ב- 2 צורות.

לדוג': התכונה צבע  הזרעים נקבע ע"י שני גורמים.

אם שני הגורמים הם GG- הזרעים ירוקים.

אם שני הגורמים הם gg- הזרעים צהובים.

אם שני הגורמים הם Gg- הזרעים ירוקים.

-> הצורה הדומיננטית G (ירוק) מאפילה על ביוטויה של הצורה הרציסיבית g(צהוב).

 

2. כל צמח הורה מעביר לכל צאצא רק אחד משני הגורמים.

 

סיכום הניסוי של מנדל עבור התכונה צבע הזרעים:

חשיבות הניסויים של מנדל:

 

הניסויים של מנדל הביאו אותו לקבוע את העקרונות של התורשה ובכך הניחו את התשתית למדע הגנטיקה.

1. התכונות התורשתיות של אורגניזם נקבעות ע"י גורמים שעוברים מההורים לצאצאים. (גורמים אלו מכונים היום גנים).
2. כל הורה תורם גורם אחד כך שתכונה נקבעת ע"י שני גורמים. בין שני הגורמים האלו יש פעולת גומלין שמשפיעה על התכונה הנראית.
3. שני הגורמים (הגנים) יכולים להיות זהים או שונים. אם הם שונים, הגורם הדומיננטי משתלט ומסתיר את הביטוי של הגורם הרצסיבי.
4. החשיבות הגדולה ביותר הוא השימוש בכלים מתמטיים להבנת תהליכים ביולוגיים. בעבר מדע הביולוגיה היה מבוסס על תצפיות בלבד. המחקר של מנדל התבסס על איסוף נתונים כמותיים וזה מאפשר לחזות תוצאות בהתאם לחוקים סטטיסטיים.

 

אפיון גישתו של מנדל

אומנם מנדל נחשב לאבי תורת התורשה אך רבים עסקו בעניין התורשה עוד לפניו. גדולתו של מנדל היתה באופן השונה שבו הוא ניגש לחקור את התורשה. מנדל לא הסתפק בתצפיות אלא הוא ערך הכלאות בעצמו. ההכלאות שהוא ערך היו מבוקרות, הוא קבע מי יהיו ההורים. בחירת האפונה כצמח ניסוי היא חשובה מפני שיש לצמח זה תכונות שמסייעות למחקר: נוח לגדל אותו, הוא בעל משך דור קצר, אברי הרבייה  פרח האפונה מחופים בעליו. בדר"כ יש בו האבק עצמית כי בפרח יש גם אבקנים וגם צלקת. העובדה שאיברי הרבייה מחופים מונעת האבקה זרה ומאפשרת לערוך הכלאות מבוקרות.

 

בכל הכלאה מנדל עקב אחר תכונה אחת שלה שתי צורות דבר שהקל להגעת מסקנות ברורות.

מנדל השתמש בסמלים, דבר שמקל על ההתייחסות לניסוי ולתוצאות.

ביסוד גישה זו עומדת ההכרה שלחוקיות של תופעות רבות בטבע יש בסיס הסתברותי. לכן כדי לגלות את החוקיות יש לבצע מספר רב של ניסויים.

 

מאמריו של מנדל התפרסמו מספר שנים לאחר מותו. ביולוגים רבים ביצעו ניסוי הכלאה ומפאת כמות הנתונים הרבה שהם קיבלו, הם לא הצליחו להגיע למסקנות ברורות. רק 35 שנה אחרי פרסום המאמר, הוא "התגלה" שוב ע"י שלושה ביולוגים באופן בלתי תלוי ( כל אחד מהם חי במקום אחר באירופה). הם חזרו על ניסויי של מנדל והגיעו לאותן תוצאות ומסקנות.

משלב זה ואילך התפתח מדע הגנטיקה בקצב מהיר.