Les découvertes de Mendel. Biographie de Gregor Mendel Ce que Mendel a découvert en biologie

B. Volodine

CE QUE NOUS SAVONS DE LUI QUAND IL A VIVÉ

Il a vécu il y a cent cinquante ans.
Il vivait dans la ville tchèque de Brno, qui s'appelait alors Brünn en allemand, car la République tchèque faisait partie de l'empire austro-hongrois de l'époque.

Il est toujours là, professeur Mendel... Ce monument en marbre a été construit à Brno en 1910 grâce aux fonds des scientifiques du monde entier.

Dans la véritable école de Brno où il travaillait, il y avait environ un millier d'élèves et une vingtaine de professeurs. Parmi ces vingt professeurs, un millier de garçons « réalistes » avaient un de leurs favoris : le professeur de physique et d'histoire naturelle Gregor Mendel, le « Père Gregor », c'est-à-dire le « Père Gregor ».
On l'appelait ainsi parce que lui, le professeur Mendel, était également moine. Moine du monastère Saint-Thomas de Brno.
On savait alors qu'il était le fils d'un paysan - même plusieurs années après avoir quitté son village natal de Hincice, son discours conservait l'accent légèrement zozotant de la région où il avait passé son enfance.
Ils savaient qu'il était très capable et qu'il étudiait toujours avec brio - dans une école rurale, puis dans une école de district, puis dans un gymnase. Mais les parents de Mendel n'avaient pas l'argent nécessaire pour continuer à payer son enseignement. Et il ne pouvait entrer au service nulle part, car il était le fils d'un simple paysan. Pour faire son chemin, Johann Mendel (son nom était Johann depuis sa naissance) a dû entrer dans un monastère et, selon la coutume de l'église, prendre un nom différent - Gregor.
Il entra au monastère de Saint-Thomas et commença des études à l'école de théologie. Et là aussi, il a fait preuve de capacités brillantes et d'une diligence incroyable. Il était censé devenir docteur en théologie - il lui restait très peu de temps avant cela. Mais le père Mendel ne passa pas les examens pour le grade de docteur en théologie, car la carrière de théologien ne l'intéressait pas.
Il a réalisé autre chose. Il réussit à être envoyé comme professeur au gymnase de la petite ville de Znojmo, au sud de la Tchécoslovaquie.
Dans ce gymnase, il commença à enseigner non pas la loi de Dieu, mais les mathématiques et le grec. Mais cela ne le satisfaisait pas non plus. Dès sa jeunesse, il avait un attachement différent : il aimait beaucoup la physique et les sciences naturelles et passait beaucoup de temps à les étudier.
Le chemin autodidacte est un chemin épineux. Un an après avoir commencé à enseigner à Znojmo, Mendel a tenté de réussir les examens pour le titre de professeur de physique et d'histoire naturelle en tant qu'étudiant externe.
Il échoue à ces examens car, comme tout autodidacte, ses connaissances sont fragmentaires.
Et puis Mendel a réalisé encore une chose : il a réussi à ce que les autorités du monastère l'envoient à Vienne, à l'université.
A cette époque, tout l’enseignement en Autriche était entre les mains de l’Église. Il était important pour les autorités ecclésiastiques que les enseignants monastiques possèdent les connaissances nécessaires. C'est pourquoi Mendel a été envoyé à l'université.
Il a étudié à Vienne pendant deux ans. Et pendant toutes ces deux années, il a suivi des cours uniquement de physique, de mathématiques et de disciplines naturelles.
Il s'est à nouveau montré incroyablement capable - il a même été embauché comme assistant au département du célèbre physicien expérimental Christian Doppler, qui a découvert un effet physique important, appelé en son honneur «l'effet Doppler».
Et Mendel a également travaillé dans le laboratoire du merveilleux biologiste autrichien Kollar.
Il a traversé une véritable école scientifique. Il rêvait d'étudier recherche scientifique, mais on lui ordonna de retourner au monastère de Saint-Thomas.
Rien ne pouvait être fait. Il était moine et devait se soumettre à la discipline monastique. Mendel retourne à Brno, commence à vivre dans un monastère et enseigne la physique expérimentale et les sciences naturelles dans une véritable école.
Il était l'un des professeurs les plus appréciés de cette école : d'abord parce qu'il connaissait très bien les matières qu'il enseignait, et aussi parce qu'il était capable d'expliquer les lois physiques et biologiques les plus complexes d'une manière étonnamment intéressante et simple. Il les expliqua, illustrant ses explications par des expériences. Il était moine, mais lorsqu'il parlait à ses étudiants des phénomènes naturels, il ne faisait jamais référence à Dieu, la volonté de Dieu et des pouvoirs surnaturels. Le moine Mendel expliquait les phénomènes naturels de manière matérialiste.
C'était un homme joyeux et gentil.
Au monastère, le moine Gregor occupait alors le poste de « Pater Küchenmeister » - le chef de la cuisine. Se souvenant de sa jeunesse affamée, il a invité les étudiants les plus pauvres à lui rendre visite et à les nourrir.
Mais les élèves n'aimaient pas du tout lui rendre visite, car le professeur leur offrait quelque chose de savoureux. Mendel faisait pousser des arbres fruitiers rares et de belles fleurs dans le jardin du monastère - il y avait de quoi s'émerveiller.
L'enseignant a également observé la météo et les changements du soleil jour après jour - c'était également intéressant. L'un de ses étudiants devint plus tard professeur de météorologie et écrivit dans ses mémoires que son professeur Mendel lui avait inculqué l'amour pour cette science.
Les étudiants savaient que dans le coin du jardin, juste sous les fenêtres de l'un des bâtiments du monastère, une petite zone était clôturée - seulement trente-cinq mètres sur sept. Sur cette parcelle, le professeur Mendel a cultivé quelque chose de complètement inintéressant : des pois ordinaires de différentes variétés. Le professeur a vraiment consacré trop de travail et d'attention à ces petits pois. Il en a fait quelque chose... On dirait qu'il a traversé... Il n'en a rien dit à ses élèves.

SLAVA N'EST PAS PRESSÉ

Il est mort et très vite les habitants de Brno ont commencé à oublier qu'un homme nommé Gregor Mendel vivait dans leur ville. Seuls ses élèves se souvenaient de lui - le père Gregor était un bon professeur.
Et soudain, seize ans après sa mort, en 1900, la gloire revint à Mendel. Le monde entier a commencé à parler de lui.
C'était comme ça.
En 1900, trois scientifiques qui étudiaient les phénomènes de l'hérédité dérivèrent de leurs expériences les lois selon lesquelles, lors du croisement de différentes plantes et animaux, des traits sont hérités par la progéniture. Et lorsque ces scientifiques, indépendamment les uns des autres, ont commencé à préparer leurs travaux pour la publication, alors, en parcourant la littérature, chacun d'eux a appris de manière inattendue que ces lois avaient déjà été découvertes par un enseignant de la ville de Brno, Gregor Mendel. Ils ont été découverts lors de ces expériences avec des pois qui poussaient dans une petite parcelle située dans un coin du jardin du monastère.
Le professeur n'a rien dit aux garçons de la vraie école, mais à Brno il y avait une société d'amoureux de la nature. Lors d'une des réunions de la société, Gregor Mendel a rédigé un rapport intitulé « Expériences sur les hybrides de plantes ». Il a parlé du travail qui a duré huit années entières.
Un résumé du rapport de Mendel a été publié dans la revue et envoyé à cent vingt bibliothèques. différentes villes L'Europe .
Pourquoi les scientifiques n’ont-ils prêté attention à ces travaux que seize ans plus tard ?
Peut-être que personne n’a jamais ouvert un magazine auparavant ? Vous n'avez pas lu le rapport ?
Pourquoi la renommée du grand scientifique a-t-elle mis si longtemps à parvenir à Mendel ?
Vous devez d’abord découvrir ce qu’il a découvert exactement.

CE QUE DIT LE POIS DE JARDIN

Les enfants sont comme des pères et des mères. Certains ressemblent davantage à des papas. D'autres sont davantage destinés aux mères. D'autres encore - pour le père et la mère, ou pour la grand-mère ou le grand-père. Les enfants des animaux ressemblent aussi à leurs parents. Plantez aussi des enfants.
Les gens ont remarqué tout cela il y a longtemps.
Depuis très longtemps, les scientifiques connaissaient l’existence de l’hérédité.
Mais il ne suffit pas à la science de savoir que les caractéristiques des parents sont héritées par leurs descendants. Elle est obligée de répondre aux questions les plus délicates : « Pourquoi cela se produit-il ? », « Comment cela se passe-t-il ?


Les lois de Mendel ont été découvertes chez les pois, mais elles peuvent être observées chez de nombreuses plantes. Deux types d'orties ont été croisés. Regardez à quoi ressemblent les feuilles des parents appartenant à différents types, chez leurs enfants - hybrides d'ortie - et petits-enfants.

De nombreux scientifiques se sont interrogés sur le mystère de l’hérédité. Il faudrait beaucoup de temps pour raconter quelles hypothèses ils avaient, comment les chercheurs de différentes époques ont erré, essayant de comprendre l'essence d'un phénomène complexe.
Mais cent ans avant Mendel, l'académicien botaniste de Saint-Pétersbourg Kelreuter a commencé à croiser deux variétés différentes de clous de girofle. Il a remarqué que la première génération d'œillets, issus de graines obtenues par croisement, présentait certaines caractéristiques, par exemple la couleur des fleurs, comme celles de la plante mère, et d'autres, par exemple, des fleurs doubles, comme celles de la plante mère. usine. Il n'y a pas de signes mixtes. Mais le plus intéressant est que dans la deuxième génération – certains descendants des hybrides – les fleurs doubles n’ont pas fleuri – elles ont montré des signes d’une plante de grand-père ou de grand-mère, que les parents n’avaient pas.
Les mêmes expériences ont été réalisées pendant cent ans par de nombreux chercheurs – Français, Britanniques, Allemands, Tchèques. Tous ont confirmé que dans la première génération de plantes hybrides, le trait de l'un des parents domine et que le sort des plantes petites-filles montre le trait de la grand-mère ou du grand-père, dont le parent a « reculé ».
Les scientifiques ont tenté de découvrir par quelles lois les signes « reculent » et réapparaissent. Ils ont cultivé des centaines de plantes hybrides dans des parcelles expérimentales, décrit comment les traits sont transmis à la progéniture - en même temps : la forme des fleurs et des feuilles, la taille de la tige, la disposition des feuilles et des fleurs, la forme et la couleur des graines, et ainsi de suite - mais ils n'ont pas été en mesure d'en tirer des tendances claires.
En 1856, Mendel reprend les travaux.


C'est ce que Mendel a observé dans les première, deuxième et troisième générations d'hybrides de pois. Il les a obtenus en croisant des plantes à fleurs rouges et des plantes à fleurs blanches.

Pour ses expériences, Mendel a choisi différentes variétés de pois. Et j'ai décidé de surveiller la transmission non pas de tous à la fois, mais d'une seule paire de signes.
J'ai sélectionné plusieurs paires de plantes aux caractéristiques opposées, par exemple des pois à grains jaunes et des pois à grains verts, à fleurs rouges et blanches.
Il a arraché les anthères des fleurs de pois non mûres afin que les plantes ne se pollinisent pas elles-mêmes, puis a appliqué le pollen des plantes à grains verts aux pistils des plantes à grains jaunes et le pollen des plantes à grains jaunes aux pistils des plantes à grains verts. céréales.
Ce qui s'est passé? Les descendants de toutes les plantes apportaient des grains jaunes. Le signe de l’un des parents dominait parmi tous.


Cette figure montre bien que les différentes caractéristiques (couleur et plissement du pois) transmises à la progéniture ne sont pas liées les unes aux autres.

L'année suivante, Mendel a donné à ces plantes la possibilité d'être pollinisées par leur propre pollen et, pour éviter tout accident lors de l'expérience, il a recouvert les fleurs de capuchons isolants en papier. Après tout, il se pourrait que les coléoptères transportent du pollen étranger sur le pistil ? Les isolants en protégeaient les fleurs. Lorsque les grains des gousses ont mûri, il s'est avéré que les trois quarts de ces grains étaient jaunes et un quart verts, les mêmes que ceux non des parents, mais des grands-parents.
L’année suivante, Mendel sema à nouveau ces graines. Et encore une fois, il s'est avéré que dans les gousses de plantes hybrides cultivées à partir de grains jaunes, les trois quarts des grains ont une couleur jaune et un quart est vert, la même couleur qui n'était plus dans les plantes - les grands-parents, mais dans le grand -grand-mère ou arrière-grand-père. Et avec la couleur des grains et avec leur forme, et avec la couleur des fleurs et leur emplacement sur la tige, et avec la longueur de la tige, et avec d'autres caractéristiques, la même chose s'est produite. Chaque trait était transmis à la descendance, obéissant strictement aux mêmes règles. Et la transmission d’un trait ne dépendait pas de la transmission d’un autre.
C'est tout ce que les expériences ont montré. Comme vous pouvez le constater, Mendel a retracé ce qui était connu avant d'utiliser un grand nombre de plantes.
Mais il a fait plus que ses prédécesseurs : il a expliqué ce qu’il a vu.

QUI ÉTAIT-IL?

Il était enseignant : il donnait des cours à l'école, faisait des excursions avec les élèves et collectait des plantes pour les herbiers.
Il était moine : il était responsable de la cuisine du monastère, puis de toute l'économie du monastère.

C'est ainsi qu'il était dans les années où il travaillait à la découverte des lois de l'hérédité.

Mais, assis le soir à son bureau, recouvert de morceaux de papier avec des notes d'observations, le professeur Mendel est devenu cybernéticien. Oui, oui, il existe désormais un tel domaine scientifique - la cybernétique, qui étudie la manière dont les processus se produisant dans la nature sont contrôlés et régulés.
En cybernétique, il existe un groupe de problèmes classiquement appelés « problèmes de boîte noire ». Leur signification est la suivante : certains signaux pénètrent dans un appareil de conception inconnue. Dans l'appareil - dans la "boîte noire" - ils sont traités et ressortent sous une forme modifiée.
On sait quels signaux ont été reçus et comment ils ont changé.
Vous devez découvrir comment fonctionne l'appareil.
C’est précisément le problème que l’enseignant de Brno a dû résoudre.
Mendel connaissait les caractéristiques des plantes mères. Il prend conscience de la façon dont ces caractéristiques se transmettent aux descendants, comment certains d'entre eux dominent, tandis que d'autres reculent ou réapparaissent.
Il savait encore une chose : les caractères étaient transmis par le pollen et les œufs à partir desquels se développaient les graines des plantes. Ni le pollen ni les œufs n'avaient - peu importe comment vous les regardiez au microscope - ni tiges ni fleurs, mais ils produisaient des grains jaunes ou verts complètement différents - des graines. Des tiges similaires à celles-ci ont poussé à partir des graines, puis des fleurs d'une couleur ou d'une couleur différente ont fleuri.
Et Mendel - pour la première fois dans l'histoire de la science - s'est rendu compte que des plantes mères aux plantes enfants en passant par le pollen et les œufs, ce ne sont pas les caractéristiques elles-mêmes, ni la couleur et la forme des fleurs et des graines, mais quelque chose d'autre - des particules invisibles à l'œil nu. l'œil, grâce auquel ces caractéristiques apparaissent. Il a appelé ces particules des inclinations héréditaires.
Il s'est rendu compte que chacune des plantes mères transmet à ses descendants une inclination de chaque trait. Ces inclinations ne fusionnent pas et ne forment pas de nouvelles inclinations. Ces inclinations sont « égales » : l’une peut se manifester, et l’autre peut se manifester.
Les ingrédients ne disparaissent pas. Si une tendance est apparue dès la première génération, une autre peut apparaître chez certaines plantes de la deuxième génération. De plus : même certains descendants de plantes de deuxième génération et les descendants de leurs descendants présentent également les inclinations héritées de la plante arrière-grand-père.
Mais ici une autre question se pose. Si les inclinations ne disparaissent nulle part, cela signifie que chaque génération suivante, semble-t-il, devrait accumuler de nombreuses inclinations du même trait, reçues des pères, des mères, des grands-pères, des grands-mères, des arrière-grands-pères et des arrière-grands-mères. Et comme ces inclinations sont matérielles, cela signifie que les cellules sexuelles, les cellules polliniques des plantes et les œufs devraient augmenter en taille de génération en génération si le nombre d'inclinations en eux augmentait de façon exponentielle tout le temps.
Rien de tel ne s'est produit...
Et puis, pour expliquer cela, Mendel a suggéré que chaque cellule reproductrice porte toujours une seule inclinaison de chaque caractéristique, et lorsqu'un œuf est fécondé, lorsque se forme la cellule à partir de laquelle l'embryon va se développer, elle contient deux inclinaisons.
Et lorsqu'une nouvelle cellule sexuelle se forme, ces inclinations semblent diverger, et dans chaque cellule sexuelle il n'y en a encore qu'une.
Et Mendel, sur la base de ses expériences, a également prouvé que l'inclination d'un trait se transmet indépendamment de l'inclination d'un autre trait. Après tout, les grains des plants de pois peuvent avoir la couleur de la plante grand-mère, par exemple le jaune, et la forme de la plante grand-mère.
Mendel a prouvé tout cela mathématiquement. Toutes ses preuves étaient très précises ; à cette époque, personne ne savait comment résoudre de tels problèmes. Et c'est pourquoi ses hypothèses semblaient fantastiques à ses contemporains.
...Mendel a fait un rapport à la Société des naturalistes de Brno.
Le magazine avec son rapport a été publié et a trouvé sa place dans cent vingt bibliothèques universitaires de différentes villes européennes.
Il semble qu'il ait été lu par de nombreux naturalistes sérieux. Mais à cette époque, les biologistes n'avaient pas de connaissances précises sur la façon dont se produit la division cellulaire et sur les événements étonnants que consiste ce processus.
Et le travail de Mendel n’a été compris par personne. L'œuvre de Mendel a été oubliée...

Les années ont passé. À la fin des années 70 du XIXe siècle, les biologistes ont appris à colorer les noyaux cellulaires.
Et puis on a découvert qu'avant la division cellulaire, des corps spéciaux sont révélés dans les noyaux - des «chromosomes» (en grec, ce mot signifie «corps colorés»). En observant le développement d'une cellule fécondée, les biologistes ont suggéré que les chromosomes sont liés à la transmission de caractéristiques héréditaires.
Et en 1900, d’autres scientifiques redécouvrirent les lois de Mendel. Puis ses œuvres ont été relues. Et il s'est avéré que, sans voir ce qui se passait dans les noyaux des cellules, Mendel a créé la théorie de la transmission des inclinations héréditaires. Il y a cent ans, un professeur de physique et de biologie de la ville tchèque de Brno a jeté les bases d'une nouvelle science : la génétique, la science de l'hérédité.
La génétique est une science très importante. Elle reconnaît comment les choses se passent changements héréditaires Animaux et plantes. Mais ce n’est qu’en connaissant l’essence de processus aussi complexes que l’on peut développer de nouvelles races d’animaux et de nouvelles variétés de plantes et prévenir de nombreuses maladies héréditaires chez l’homme.
Derrière de longues années De nombreux développements ont eu lieu dans la science de l'hérédité. De nombreuses théories y sont apparues et de nombreuses théories y ont été réfutées. Mais ce que le modeste et brillant professeur de Brno avait compris restait inébranlable.

Honneur d'ouverture modèles quantitatifs, accompagnant la formation des hybrides, appartient à un moine tchèque, botaniste amateur Johann Gregor Mendel(1822-1884). Dans ses œuvres, réalisées de 1856 à 1863. ont été révélés principes fondamentaux des lois de l'hérédité. DANS 1865 il envoie un article à la Society of Natural Scientists intitulé "Expériences sur les hybrides végétaux."

G. Mendel pour la première fois a clairement formulé le concept dépôt héréditaire discret(« gène » - 1903, Johansen). La loi fondamentale de Mendel est la loi de la pureté des gamètes.

1902 - W. Batson formule la position selon laquelle les mêmes inclinations sont homozygotes, différentes inclinations sont hétérozygotes.

Mais! La recherche expérimentale et l'analyse théorique des résultats des croisements effectués par Mendel étaient en avance de plus d'un quart de siècle sur le développement de la science.

À cette époque, on ne savait presque rien des porteurs matériels de l’hérédité, des mécanismes de stockage et de transmission de l’information génétique et du contenu interne du processus de fécondation. Même des hypothèses spéculatives sur la nature de l'hérédité (C. Darwin et autres) ont été formulées plus tard.

Ceci explique le fait que l'œuvre de G. Mendel n'a reçu aucune reconnaissance en son temps et est restée inconnue jusqu'à redécouverte des lois de Mendel.

En 1900 - indépendamment les uns des autres, trois botanistes -

K. Correns (Allemagne) (maïs)

G. de Vries (Hollande) (pavot, datura)

E. Csermak (Autriche) (pois)

Ils ont découvert dans leurs expériences les modèles précédemment découverts par Mendel et, après avoir découvert son travail, le publia à nouveau en 1901.

Le fait a été établi (1902) qu'il s'agissait les chromosomes portent des informations héréditaires(V. Setton, T. Boveri). Cela a marqué le début d'une nouvelle direction en génétique - la théorie chromosomique de l'hérédité. En 1906, W. Batson a introduit les concepts de « génétique », de « génotype » et de « phénotype ».

Justification de la théorie chromosomique de l'hérédité

En 1901 Thomas Gent (Hunt) Morgan(1866-1945) commença à mener des expériences sur modèles animaux– l'objet de ses recherches était la mouche des fruits – Drosophilemélanogaster. Caractéristiques du guidon :

Sans prétention (élevage sur milieu nutritif à une température de 21-25C)

Fertilité (en 1 an - 30 générations ; une femelle - 1000 individus ; cycle de développement - 12 jours : après 20 heures - œuf, 4 jours - larve, encore 4 jours - pupe) ;

Dimorphisme sexuel : les femelles sont plus grandes, l'abdomen est pointu ; les mâles sont plus petits, l'abdomen est arrondi, le dernier segment est noir)

Large gamme de signes

Petites tailles (environ 3 mm.)

1910 - T. Morgan - Théorie chromosomique de l'hérédité :

L'hérédité a un caractère discret. Le gène est l'unité de l'hérédité et de la vie.

Les chromosomes conservent leur individualité structurelle et génétique tout au long de l'ontogenèse.

Dans R! Les chromosomes homologues se conjuguent par paires puis se séparent pour aboutir à des cellules germinales différentes.

Dans les cellules somatiques issues du zygote, l'ensemble des chromosomes est constitué de 2 groupes homologues (femelle, mâle).

Chaque chromosome joue un rôle spécifique. Les gènes sont disposés linéairement et forment un groupe de liaison.

1911 – la loi de l’héritage lié des traits (gènes)(les gènes localisés sur le même chromosome sont hérités liés).

Ainsi, il y a deux étapes importantes dans le développement de la génétique :

1 – Les découvertes de Mendel basées sur la recherche hybridologique – l’établissement de modèles quantitatifs dans la division des caractères lors du croisement.

2 – preuve que les chromosomes sont porteurs de facteurs héréditaires. Morgan a formulé et prouvé expérimentalement le concept de liaison des gènes dans les chromosomes.

Le XXe siècle de la biologie a commencé avec une découverte sensationnelle. Dans le même temps, trois botanistes - le Néerlandais Hugo de Vries, l'Allemand K. Correns et l'Autrichien K. Cermak - rapportèrent qu'il y a 35 ans, le scientifique tchèque inconnu Gregor Johann Mendel (1822-1884) avait découvert les lois fondamentales de l'héritage de personnages individuels. L'année 1900, année de la découverte secondaire des lois de Mendel, est désormais considérée comme l'année de la naissance de la science de l'hérédité : la génétique.

Extérieurement, la vie de Mendel était calme et discrète. Il est né dans la famille d'un paysan jardinier. Le garçon recherchait passionnément la connaissance. Les parents n'avaient pas d'argent pour financer l'éducation de leur fils. Au prix de beaucoup d'efforts et de difficultés, Johann a obtenu son diplôme d'études secondaires, mais l'université lui était inaccessible.

À l'âge de vingt ans, Mendel franchit le seuil du monastère augustinien dans la paisible ville bohème de Brünn (aujourd'hui Brno en Tchécoslovaquie). On pourrait considérer que son destin était déterminé : en plus du grade de novice, il reçut un nouveau nom - Gregor et commença à étudier Sainte Bible. Quatre années passèrent et Mendel devint prêtre. Mais au lieu de lire des sermons, de communier et de se confesser, il quitta le saint monastère. Les sciences naturelles et les sciences exactes l'attirent toujours. Grâce aux fonds du monastère, Mendel se rend à Vienne et tente d'entrer à l'université pour étudier en profondeur la physique et les mathématiques. Ayant échoué, il retourne à Brunn.

Ici, le prêtre Mendel commence à enseigner la physique, les mathématiques et autres dans une vraie école sciences naturelles et aménage un petit lopin de terre dans le jardin du monastère pour commencer des expériences destinées à glorifier son nom pendant des siècles.

En 1865, il publie les résultats de ses travaux, posant les bases scientifiques de la génétique. L'objectif principal poursuivi par Mendel était d'apprendre les lois qui déterminent le développement des descendants issus du croisement de parents différant par leurs caractéristiques héréditaires. Toutes les caractéristiques qui caractérisaient les organismes paternels et maternels étaient inhérentes à leurs cellules germinales, et l'organisme formé à partir des cellules germinales fusionnées (ovule maternel et sperme paternel) devait porter les caractéristiques du père et de la mère.

Mais comment, selon quelles lois, ces caractéristiques sont combinées dans la descendance, les prédécesseurs de Mendel n'ont pas pu le comprendre. L'erreur de ces scientifiques était qu'ils essayaient de suivre le sort de nombreux personnages en un seul croisement, et en même temps ils sélectionnaient mal les paires à croiser, et tout devenait désespérément confus. Il fallait simplifier le problème, ne pas essayer de résoudre tous les problèmes à la fois, mais cela s'est avéré être le plus difficile.

Mendel a été aidé par son penchant pour les sciences exactes. La première chose qu’il remarqua fut le nombre de signes à surveiller. Il était important de sélectionner les paires à croiser de telle manière que les organismes croisés ne différaient les uns des autres que par une seule caractéristique. Après avoir résolu l’équation du premier degré, vous pouvez passer à des problèmes plus complexes. Aussi simple que soit l’idée de Mendel, c’était un grand pas en avant.

Mais quels organismes croiser ? Ici aussi, Mendel a décidé de suivre la voie de la simplification maximale du problème. Il a concentré son attention sur les plantes et sur celles qui sont pollinisées par leur propre pollen. Sur les plantes à pollinisation croisée, le vent peut accidentellement transporter le pollen d'une autre plante, et toute l'expérience sera alors perdue. Parmi les autogames, il a choisi les pois.

Mendel a examiné 34 variétés de pois et n'a laissé que 7 paires de variétés pour les expériences. Les variétés de chaque paire ne différaient que par un seul caractère. Dans une variété, les graines étaient lisses, dans l'autre elles étaient ridées ; la tige d'une variété était haute, jusqu'à 2 m, dans une autre elle atteignait à peine 60 cm ; La couleur de la corolle de la fleur dans une variété de pois était violette, dans une autre elle était blanche.

Pendant trois ans, Mendel a soigneusement semé les plantes sélectionnées et s'est assuré qu'il s'agissait de variétés pures, exemptes d'impuretés. Mendel se lance alors dans les croisements. D'une plante à corolle florale violette, il a retiré les étamines avec anthères et a transféré le pollen d'une plante à fleurs blanches sur le stigmate du pistil. La date d'échéance est passée, la plante a donné ses fruits et, à l'automne, le scientifique avait entre les mains les graines de l'hybride. Lorsque Mendel a semé des graines hybrides dans le sol au printemps et a attendu que les bourgeons s'ouvrent, il a découvert que toutes les fleurs des plantes hybrides avaient la même couleur pourpre que l'un des parents (la plante mère).

Ce qui s'est passé? Peut-être que le pollen de la plante à fleurs blanches était inefficace ? Mais dans ce cas, aucun fruit ne serait formé, car le pollen de la plante mère était éliminé alors qu’il était encore dans les étamines. Peut-être que l'expérience a été perturbée par du pollen étranger apporté par hasard d'une plante à fleurs rouges ? Mais les pois sont strictement autogames et la possibilité d’introduire du pollen étranger est exclue. Mais le plus important est que dans d’autres croisements (de variétés différant par d’autres caractéristiques), Mendel a obtenu fondamentalement le même résultat. Dans tous les cas, les descendants du premier croisement présentaient le trait d'un seul des parents. L'un des signes s'est avéré si fort qu'il a complètement supprimé la manifestation d'un autre signe. Mendel l'a qualifié de dominant. Un trait faible et non manifesté est appelé « récessif ». C'est ainsi que Mendel a découvert la première règle, ou loi, de l'hérédité : dans les hybrides de la première génération, il n'y a pas de dissolution mutuelle des caractères, mais on observe une prédominance, une domination d'un caractère (fort) sur un autre caractère (faible).

Le même été, Mendel mène la deuxième partie de l’expérience. Cette fois, il a croisé les frères et sœurs rouge-violet obtenus après la première hybridation. Il a semé les graines obtenues lors du nouveau croisement au printemps suivant. Et maintenant, les plants sont devenus verts dans les plates-bandes. Comment seront les fleurs ? Il semblait que le résultat de l’expérience pouvait être deviné avec précision. Quel genre de progéniture peut résulter du croisement d’un chien noir avec un chien noir ? C'est évidemment un chien noir. Et si vous croisiez des pois à fleurs rouges avec des pois à fleurs rouges ? Évidemment, uniquement des pois à fleurs rouges. Mais lorsque les bourgeons ont fleuri, Mendel a découvert qu'un quart des plantes avaient des corolles blanches. Le trait de coloration blanche, qui semblait avoir disparu après le premier croisement, réapparut chez les « petits-enfants ». Ce qui s’est produit est ce que Mendel a appelé à juste titre la division des personnages.

Il s'avère que lorsque les primordiums des plantes à fleurs blanches et à fleurs rouges ont été combinés, les facteurs héréditaires des fleurs blanches ne se sont pas dissous ni disparus, mais n'ont été que temporairement supprimés par les forts facteurs dominants des pétales rouges. Apparence ces hybrides étaient trompeurs. Le caractère hybride ne s'est révélé qu'après le deuxième croisement. Lorsqu'un facteur de floraison blanche supprimé dans une plante hybride rencontrait un facteur également supprimé dans une deuxième plante hybride, leur progéniture développait des fleurs blanches. En 1900, Hugo de Vries a qualifié le modèle d’apparition chez les descendants de la deuxième génération de traits supprimés chez les hybrides de la première génération de deuxième loi de Mendel ou loi de ségrégation.

Lorsque Mendel a analysé combien d’hybrides de deuxième génération développaient des traits dominants et récessifs, il a découvert le même schéma numérique dans tous les cas. Après avoir croisé des pois aux graines lisses et ridées, Mendel a obtenu 253 graines. Ils étaient tous lisses. Après avoir croisé entre eux des hybrides à graines lisses, une division s'est produite dans la génération suivante. 7324 graines ont été formées : 5474 lisses et 1850 ridées. Le rapport entre lisse (caractère dominant) et ridé (caractère récessif) était de 2,96 : 1. Dans une autre expérience où l'hérédité de la couleur des graines a été observée, sur 8 023 graines obtenues après le deuxième croisement, 6 022 étaient jaunes et 2 001 étaient vertes. Le rapport jaune/vert était de 3,01 : 1. Mendel a effectué des calculs similaires pour les sept paires de variétés. Le résultat était le même partout. La répartition des caractères dominants et récessifs était en moyenne de 3 : 1. Mendel a compris que le modèle qu'il a découvert ne pouvait pas être vrai pour une seule plante ; il n'apparaît que lorsqu'il est croisé. grand nombre organismes.

Le scientifique ne s’est pas limité au croisement monohybride, c’est-à-dire dans lequel les organismes ne différaient que par un seul trait. Sur la base de modèles ouverts, il a d'abord calculé puis prouvé expérimentalement comment la division des signes se produit dans tous les cas. Mendel a testé ses conclusions dans des expériences avec des plantes qui différaient par deux, puis trois traits. Cela suffisait pour s'assurer que dans des cas plus complexes, ses formules étaient correctes.

Ainsi, Mendel a d'abord étudié la stabilité héréditaire des variétés de pois, puis a découvert la règle de dominance, puis de ségrégation, après quoi il a analysé les modèles quantitatifs de ségrégation pour les organismes qui différaient par une, deux et trois caractéristiques, et a finalement donné des formules pour tous les croisements. . Rendant son travail de plus en plus compliqué, il s'éleva progressivement jusqu'au sommet de sa théorie - la prédiction des principes de la structure du matériel génétique.

Et c’est avec cette prédiction qu’il devança la science contemporaine de près d’un demi-siècle. À l'époque de Mendel, on ne savait rien des porteurs matériels de l'hérédité - les gènes, mais il décrivait leurs propriétés de la même manière que les astronomes prédisaient l'existence de planètes qui n'avaient encore été découvertes par personne. Mendel a raisonné comme suit : puisqu'il existe une dominance et une récessivité, qui se manifestent lors des croisements, cela signifie que les cellules sexuelles sont porteuses de facteurs héréditaires, dont l'un détermine la propriété de dominance, l'autre - la récessivité. Il a donc prédit l'existence de facteurs, appelés plus tard gènes, dont chacun est responsable de la propriété d'un trait spécifique.

Puisque ces facteurs sexuels sont combinés dans les cellules d’un organisme hybride, alors toutes ses cellules portent deux facteurs du même trait. Selon la nature de ces facteurs, l'organisme contiendra les mêmes facteurs (ces organismes sont appelés homozygotes) ou divers facteurs(un organisme hétérozygote pour ce trait). Cela explique pourquoi, lors du croisement d'organismes d'apparence absolument similaire, des individus apparaissent soudainement dans la progéniture qui ne ressemblent pas à leurs parents directs, mais ressemblent à un « grand-père » ou à une « grand-mère ».

Enfin, Mendel émet une hypothèse qui est à juste titre considérée comme l'une de ses lois les plus importantes. Il en vient à l'idée que les cellules sexuelles (gamètes) ne portent qu'une seule inclination de chacun des caractères et sont libres (pures) des autres inclinations du même attribut. Cette loi est appelée « loi de la pureté des gamètes ».

Après huit années de travail, Mendel a rendu compte de ses résultats. Son travail a été publié dans la revue de la Brunn Society of Naturalists. Cette publication provinciale était peu connue des scientifiques, elle était publiée à petit tirage et il n’est pas surprenant que l’article de Mendel n’ait produit aucun effet dans le monde scientifique.

Après 1868, Mendel abandonna complètement ses expériences. Au même moment, il commença à devenir aveugle. La tension inhumaine avec laquelle il a examiné et trié des dizaines de milliers de plantes, fleurs, tiges, feuilles et graines pendant plus de 10 ans a eu son effet. En 1884, sans être reconnu, le grand scientifique tchèque Gregor Johann Mendel décède.

Et 16 ans plus tard, le monde scientifique tout entier a pris connaissance des découvertes de Mendel. Des centaines de scientifiques à travers le monde ont commencé à poursuivre ses recherches ; Plus tard, les lois de Mendel furent expliquées par le comportement des chromosomes. Aujourd'hui déjà, les gènes ont été étudiés au niveau moléculaire et les porteurs matériels de l'hérédité, dont Mendel avait prédit l'existence, ont commencé à être étudiés en utilisant les méthodes de la biologie, de la physique, de la chimie et des mathématiques.

(1822-1884) Naturaliste autrichien, fondateur de la doctrine de l'hérédité

Gregor Johann Mendel est né le 22 juillet 1822 dans le village de Hinchitsy sur le territoire de la République tchèque moderne dans une famille paysanne. Son père lui a inculqué l’amour du jardinage et Johann a conservé cet amour tout au long de sa vie.

Le futur scientifique a grandi comme un garçon intelligent et curieux. Professeur école primaire, remarquant les capacités extraordinaires de son élève, disait souvent à son père que Johann devait poursuivre ses études.

Cependant, la famille de Mendel vivait dans la pauvreté et il n'était donc pas facile de refuser l'aide de Johann. De plus, le garçon, aidant son père à gérer la maison, a appris très tôt à prendre soin des arbres fruitiers et des plantes, et en plus, il avait une grande compréhension des fleurs. Et pourtant, le père voulait donner une éducation à son fils. Et Johann, onze ans, quittant la maison, poursuivit ses études, d'abord à l'école de Lipnik, puis au gymnase d'Opava. Mais le malheur semblait suivre la famille Mendel. Quatre années se sont écoulées et les parents de Johann ne pouvaient plus payer les frais d'éducation de leur fils. Il est contraint de gagner sa vie en donnant des cours particuliers. Johann Mendel n’abandonne cependant pas ses études. Son certificat de fin d'études, obtenu en 1840 à la fin du gymnase, était « excellent » dans presque toutes les matières. Mendel va étudier à l'Université d'Olomouc, dont il n'a pas pu obtenir son diplôme, car la famille n'avait pas assez d'argent non seulement pour payer les études de son fils, mais aussi pour vivre. Et Mendel est d'accord avec la proposition du professeur de mathématiques de devenir moine dans un monastère de la ville de Brno.

En 1843, Mendel devint moine et reçut un nouveau nom au monastère augustinien de Brno - Gregor. Devenu moine, Mendel fut enfin libéré du besoin et du souci constant d'un morceau de pain. De plus, à un jeune homme il y avait une opportunité d'étudier les sciences naturelles. En 1851, avec la permission de l'abbé du monastère, Mendel s'installe à Vienne et commence à étudier les sciences naturelles à l'université. la plupart consacrer du temps à la physique et aux mathématiques. Mais il n’a toujours pas obtenu de diplôme. Dès son entrée au monastère, il reçut un petit terrain sur lequel il s'adonnait à la botanique, à la sélection et menait ses célèbres expériences sur l'hybridation de variétés de pois. Mendel a développé plusieurs variétés de légumes et de fleurs, comme le fuchsia, très connu des jardiniers de l'époque.

Il a mené des expériences de croisement de variétés de pois au cours de la période 1856-1863. Elles ont commencé avant la parution du livre de Charles Darwin « L’origine des espèces » et se sont terminées 4 ans après sa parution. Mendel a étudié attentivement cette œuvre.

Délibérément, en pleine compréhension de la tâche à accomplir, il a choisi les pois comme objet de ses expériences. Cette plante, étant autogame, premièrement, est représentée par un certain nombre de variétés pures ; d'autre part, les fleurs sont protégées de la pénétration de pollen étranger, ce qui permet de contrôler strictement les processus de reproduction ; troisièmement, les hybrides issus du croisement de variétés de pois sont assez fertiles, ce qui a permis de retracer l'évolution de la transmission des caractères sur plusieurs générations. Pour obtenir une clarté maximale des expériences, Mendel a choisi sept paires de caractéristiques clairement distinguables pour l'analyse. Ces différences étaient les suivantes : graines lisses, rondes ou ridées et de forme irrégulière, couleur rouge ou blanche de la fleur, plante haute ou courte, forme convexe des gousses ou grains entrelacés, etc.

Avec une persévérance et une conscience que de nombreux chercheurs peuvent envier, pendant huit ans Mendel a semé des pois, en a pris soin, a transféré le pollen de fleur en fleur et, surtout, a constamment compté combien de fleurs rouges et blanches, rondes et oblongues, fleurs jaunes ont été produites. et pois verts.

L’étude des hybrides a révélé un schéma très précis. Il s'est avéré que chez les hybrides, parmi une paire de caractères contrastés, un seul apparaît, que ce trait vienne de la mère ou du père. Mendel les désigne comme dominants. De plus, il a découvert des manifestations intermédiaires de propriétés. Par exemple, le croisement de pois à fleurs rouges avec des pois à fleurs blanches a produit des hybrides à fleurs roses. Cependant, la manifestation intermédiaire ne change rien aux lois du clivage. En étudiant la progéniture des hybrides, Mendel a découvert qu'en plus des traits dominants, certaines plantes présentaient des traits d'un autre parent original, qui ne disparaissent pas chez les hybrides, mais entrent dans un état latent. Il a qualifié ces traits de récessifs. L'idée du caractère récessif des propriétés héréditaires et le terme « récessivité » lui-même, ainsi que le terme « dominance », sont entrés pour toujours dans la génétique.

Après avoir examiné chaque trait séparément, le scientifique a pu calculer avec précision quelle partie de la descendance recevrait, par exemple, des graines lisses et laquelle - des graines ridées, et a établi un rapport numérique pour chaque trait. Il a donné un exemple classique du rôle des mathématiques en biologie. Le rapport numérique obtenu par le scientifique s'est avéré assez inattendu. Pour chaque plante à fleurs blanches, il y avait trois plantes à fleurs rouges. Dans le même temps, la couleur rouge ou blanche des fleurs, par exemple, n'affecte en rien la couleur du fruit, la hauteur de la tige, etc. Chaque trait est hérité par la plante indépendamment de l'autre.

Les conclusions auxquelles Mendel est parvenu étaient bien en avance sur son temps. Il ne savait pas que l'hérédité est concentrée dans les noyaux des cellules, ou plutôt dans les chromosomes des cellules. A cette époque, le terme « chromosome » n’existait pas encore. Il ne savait pas ce qu'était un gène. Cependant, les lacunes dans les connaissances sur l’hérédité n’ont pas empêché le scientifique de leur donner une brillante explication. Le 8 février 1865, lors d'une réunion de la Société des naturalistes à Brno, le scientifique fit un rapport sur l'hybridation des plantes. Le rapport a été accueilli par un silence abasourdi. Les auditeurs n'ont posé aucune question, il semblait qu'ils n'avaient rien compris à ces sages mathématiques.

Conformément aux procédures en vigueur à l'époque, le rapport de Mendel fut envoyé à Vienne, Rome, Saint-Pétersbourg, Cracovie et dans d'autres villes. Personne ne lui prêta attention. Le mélange des mathématiques et de la botanique contredisait tous les concepts dominants à cette époque. Bien entendu, Mendel a compris que sa découverte allait à l’encontre des opinions dominantes à l’époque d’autres scientifiques sur l’hérédité. Mais il y avait une autre raison qui a relégué sa découverte au second plan. Le fait est qu’au cours de ces années, la théorie évolutionniste de Charles Darwin a fait sa marche victorieuse à travers le monde. Et les scientifiques n'avaient pas de temps pour les caprices de la progéniture des pois et l'algèbre pédante du naturaliste autrichien.

Mendel abandonna bientôt ses recherches sur les pois. Le célèbre biologiste Nägeli lui a conseillé d'expérimenter avec l'épervière. Ces expériences ont produit des résultats étranges et inattendus. Mendel se débattait en vain sur les minuscules fleurs jaunâtres et rougeâtres. Il n'a pas pu confirmer les résultats obtenus sur le pois. La ruse de l'épervière était que le développement de ses graines se faisait sans fécondation, ce que ni G. Mendel ni Nägeli ne savaient.

Même pendant la période chargée de sa passion pour les expériences sur les pois et l'épervière, il n'oublia pas ses affaires monastiques et séculières. Dans ce domaine, sa persévérance et sa persévérance ont été récompensées. En 1868, Mendel fut élu au poste élevé d'abbé du monastère, qu'il occupa jusqu'à la fin de sa vie. Et bien que le scientifique exceptionnel ait vécu une vie difficile, il a reconnu avec gratitude qu'il y avait eu des moments beaucoup plus joyeux et lumineux. Selon lui, travail scientifique Le travail qu'il accomplissait lui apportait une grande satisfaction. Il est convaincu que, dans un avenir proche, elle sera reconnue dans le monde entier. Et c’est ce qui s’est produit après sa mort.

Gregor Johann Mendel est décédé le 6 janvier 1884. Dans la nécrologie, parmi les nombreux titres et mérites du scientifique, il n'y avait aucune mention du fait qu'il était le découvreur de la loi de l'hérédité.

Mendel ne s'est pas trompé dans sa prophétie faite avant sa mort. 16 ans plus tard, au seuil du XXe siècle, tous Biologieétait enthousiasmé par le message sur les lois de Mendel nouvellement découvertes. En 1900, G. de Vries aux Pays-Bas, E. Cermak en Australie et Karl Correns en Allemagne redécouvrent indépendamment les lois de Mendel et reconnaissent leur priorité.

La redécouverte de ces lois a provoqué le développement rapide de la science de l'hérédité et de la variabilité des organismes - la génétique.