Geny mají materiální podstatu

Studijní text Animace Galerie Video BIO Úkol Odkazy a literatura

Mendel zveřejnil svůj výzkum Pokusy s rostlinnými hybridy v roce 1865 a kopie zaslal předním vědcům do několika zemí. Avšak jeho abstraktní představa o genech nebyla přírodovědci jeho doby oceněna, protože vyšla v době, kdy vše bylo přednostně zaměřeno především na pozorování a kategorizaci živých objektů. Proto Mendelova práce ležela ladem až do roku 1900, kdy jeho výsledky nezávisle na sobě potvrdili tři evropští vědci.

V té době existovaly přesvědčivé důkazy, že buňky jsou základními jednotkami života. Byla vyvinuta metoda barvení, která umožnila zvýraznit vnitřní struktury buňky – včetně spiralizovaných chromozomů. Ukázalo se, že různé organismy mají různé počty chromozomů, což naznačovalo, že mohou nést informaci specifickou každé formě života. Tyto poznatky o buňkách a chromozomech daly Mendelově abstraktním genetickým pojmům fyzickou podstatu, která jí do té doby scházela.

Věděli jste, že?

Lidské buňky se mohou lišit velikostí, např. od nejmenších červených krvinek, které mají 7 µm v průměru, až po nervové buňky, které mohou mít výběžky nazývané axony až do délky jednoho metru. 1 µm = 10^-6 m. Šířka lidského vlasu je 100 µm.

Hmmm…

Měli dinosauři buňky stejné velikosti, jako jsou ty naše? Máme buňky stejné velikosti, jako má mravenec?

Galerie

Věděli jste, že?

Červené krvinky transportují kyslík/oxid uhličitý v našich tělech. Jejich raný vývoj je ale unikátní, protože během něj odstraní buňky většinu ze svých organel, včetně jádra. Červené krvinky dále nerostou ani se nedělí, a průměrně žijí asi 3 měsíce.

Hmm…

Jaké jsou výhody a nevýhody jednobuněčných organismů? A mnohobuněčných?

Video

Videa v této kapitole jsou v původním anglickém znění.

Robert Olby Profesor historie Robert Olby vyučuje na univerzitě v Pittsburgu a napsal několik knih o historii genetiky včetně Origins of Mendelism a The Path to the Double Helix.

Hugo de Vries, Carl Correns a Erich von Tschermak-Seysenegg byli tři vědci, kteří v roce 1900 znovuobjevili Mendelovy zákony. Všichni tři pracovali nezávisle na různých rostlinných hybridech a dospěli ke stejným závěrům o dědičnosti jako Mendel. Robert Hooke byl jedním z prvních vědců, který popsal buňku. Theodor Schwann zavedl novou definici buňky jako základní jednotky života.

Hugo de Vries (1848–1935)

Hugo de Vries se narodil v Haarlemu, v Nizozemí. Byl profesorem botaniky na Univerzitě v Amsterodamu (University of Amsterdam), když roku 1880 začal se svými genetickými pokusy na rostlinách. Většinu svých šlechtitelských pokusů dokončil bez toho, aby znal Mendelovu práci. Na základě svého vlastního výzkumu dospěl de Vries ke stejným závěrům jako Mendel. Svou práci zveřejnil v roce 1900, nejprve francouzsky, poté německy. Ve francouzské zprávě nebyla o Mendelovi žádná zmínka, ale v německém článku již tento odkaz byl. Je možné, že de Vries četl Mendelovu práci předtím, než zveřejnil svou vlastní, a přidal Mendelovo jméno až do pozdějších výtisků, když si uvědomil, že další lidé také vědí o Mendelově práci. De Vries si možná myslel, že jeho vlastní výsledky jsou lepší než ty Mendelovy.

Hugo de Vries byl také silným zastáncem náhlých změn. Věřil, že se druhy vyvíjí z jiných druhů náhle, velkými změnami charakteristických vlastností. De Vries založil tuto „mutační teorii“ na práci s Oenothera lamarckiana – pupalkou rudokališní. Vysledoval, že původní rostlina může mít často potomstvo s výraznými fenotypovými odlišnostmi např. ve tvaru či velikosti listu. Někteří potomci pak mohli předávat tento nový znak („spoty“ – pupenovou mutaci) svému potomstvu; které de Vries označoval jako nové druhy.

Dnes se ví, že měl de Vries správnou myšlenku, ovšem příčina byla jiná. Většina variant, které de Vries z Oenothera lamarckiana získal, vznikla z důvodu chybného rozchodu (segregací) chromozomů, nikoliv jako mutace spojená se specifickými geny.

Carl Erich Correns (1864–1933)

Narodil se v německém Mnichově a v raném věku osiřel, proto ho vychovala teta ve Švýcarsku. Roku 1885 byl přijat na studia botaniky na Univerzitu v Mnichově. Carl Nägeli, botanik, se kterým si dopisoval Mendel o svých pokusech s hrachem setým, již v Mnichově nevyučoval. Znal se však s Corrensovými rodiči a zajímal se o něj. Byl jedním z těch, kteří Corrense podporovali v jeho zájmu o botaniku, a také mu doporučil téma jeho práce. Correns a Nägeli měli mezi sebou pevnější vazbu, než jen profesní – Correns se oženil s Nägeliho praneteří.

Correns vyučoval na Univerzitě v Tubingenu a tehdy, roku 1892, začal také se svými pokusy týkajícími se dědičnosti znaků u rostlin. Od Nägeliho již znal některé Mendelovy pokusy s jestřábníkem (Hieratium). Nägeli mu však nikdy neřekl o Mendelových klíčových výsledcích pokusů s hrachem, a proto Correns zprvu neznal Mendelovy zákony dědičnosti. Když však roku 1900 vydal své vlastní výsledky, článek už nesl název: „G. Mendel's Law Concerning the Behavior of the Progeny of Racial Hybrids“. Spolu s Hugem de Vriesem byli těmi, kteří se zasloužili o jasné „znovuformulování“ Mendelových zákonů. Mendel ve své práci pojednával o „zákonu kombinace různých znaků” a o „zákonu nezávislé kombinace a segregace.” Předpokládal, že k segregaci faktorů dochází během tvorby pohlavních buněk. Correns (s odkazem na de Vriese) znovu ustanovil Mendelovy principy a tak postuloval Zákon o segregaci a Zákon o nezávislé kombinaci.

Correns byl aktivní ve výzkumu v oblasti genetiky v Německu a nikdy neměl potíže s vědeckou pověstí či uznáním. Byl přesvědčen, že jeho další práce měla větší význam, a že znovuobjevení Mendelových principů mu pouze pomohlo v budoucí kariéře. Correns byl údajně rozhořčený, protože Hugo de Vries v prvním výtisku svého článku jméno Gregora Mendela nezmínil. Uznání by však mělo být dopřáno tomu, kdo s myšlenkou přišel první.

V roce 1913 se Correns stal prvním ředitelem nově založeného Kaiser Wihelm Institut für Biologie v Berlíně-Dahlemu. Většina jeho nepublikované práce byla bohužel zničena během bombardování Berlína roku 1945.

Erich von Tschermak-Seysenegg (1871–1962)

Erich von Tschermak-Seysenegg se narodil ve Vídni, v Rakousku. Jeho otec byl známý mineralog a dědeček z matčiny strany byl věhlasný botanik Eduard Fenzl, který vyučoval i Mendela. Erich studoval na vídeňské univerzitě zemědělství a současně pracoval na farmě, aby tak získal praktické dovednosti. Doktorát získal na Halle-Wittenberg University.

Roku 1898 začal s výzkumem šlechtění hrachu a roku 1900 publikoval své výsledky. Stejně jako de Vries a Correns, vyvodil Tschermak z výsledků svých pokusů „Mendelovy“ zákony dědičnosti, a to nezávisle na ostatních. Jelikož byl mladší a neměl proto ještě vybudovanou pověst mezi vědeckou obcí, měl obavy, aby byl jeho článek přijat a uznán v souvislosti s články de Vriese a Corrense. Pospíšil si však s posláním článku do tisku a tak mu byl uznán díl na znovuobjevení Mendelových principů.

Tschermak se zabýval šlechtěním rostlin a své pokusy s hrachem prováděl, aby zjištěné principy dědičnosti využil pro zvýšení úrody. Většinu práce odvedl sám a podařilo se mu nakonec vyšlechtit vysoce výtěžné plodiny, jako pšenici, ječmen a oves. Roku 1903 byl Tschermak jmenován docentem na University of Agricultural Sciences ve Vídni a později byl jmenován profesorem. Byl stěžejní osobností rostlinného šlechtitelství v Rakousku.

Theodor Schwann (1810–1882)

Theodor Schwann se narodil v německém městě Nauss. Studoval medicínu v Berlíně a po promoci nastoupil na pozici asistenta na ústavu anatomie. Roku 1838 popsali Schwann a Matthias Jakob Schleiden (1804-1881) buněčnou teorii. Schwann pokračoval a publikoval roku 1839 monografii „Microscopic Researches into Accordance in the Structure and Growth of Animals and Plants“. V této monografii popsal Schwann společné struktury rostlinné a živočišné buňky a obrázky doložil mnoho rozmanitých buněčných typů. Definici buňky změnil s důrazem na jednotlivé vnitřní části buňky. Nesprávně se však domníval, že buňka může vznikat spojením buněčných šťáv. 1839 byl jmenován profesorem na University of Louvain. Roku 1848 přesídlil do Liège, kde učil fyziologii a srovnávací anatomii.

Robert Hooke (1635–1703)

Robert Hooke se narodil na anglickém ostrově Isle of Wight ve městě Freshwater. Studoval ve Westminsteru a roku 1658 navštěvoval kolej Christ Church at Oxford University. Pravděpodobně si studia platil penězi, které zdědil po svém otci. V Oxfordu se setkal s Robertem Boylem, který se stal jeho patronem. Najal Hooka, aby pracoval v jeho laboratoři a podporoval finančně i Hookovo členství v Royal Society of London.

The Royal Society vznikla za účelem diskuze a podpory vědeckého zkoumání v oblasti přírodních věd. Členové pořádali pravidelná setkání a na jednom z nich v roce 1663 jim Hooke představil svůj nově vytvořený mikroskop. Roku 1665 publikoval Hooke dílo Micrographia, ve kterém předkládal kresby s vysvětlením a popisem všech materiálů, které zkoumal pod mikroskopem, včetně známých korkových buněk. Ve stejném roce se stal profesorem geometrie na Gresham College a vykonával tuto funkci až do smrti.

Hooke byl geniální teoretik, ale i praktik v téměř všech oblastech vědy. Dávno před Darwinem pochopil, že fosílie jsou pozůstatky pradávného života a jsou historickými záznamy o životě. Byl zběhlý v mechanice a kromě mikroskopu vynalezl a vylepšil mnoho užitečných přístrojů. Vynalezl kuželové kyvadlo, spirálovité pružiny do hodin, kvadrant, gregoriánský dalekohled a vzduchovou pumpu, kterou dále používal Boyle při svých pokusech s plyny. Hooke také navrhl parní stroj (ale nikdy jej nezkonstruoval) a popsal telegrafický systém.

Jako matematik pracoval Hooke na problematice gravitace a planetárních orbit. Přel se se Sirem Isaacem Newtonem o gravitačním zákonu obráceného čtverce. Hooke nařkl Newtona z toho, že mu myšlenku ukradl a často ho proto při veřejných diskuzích napadal.

Po velkém požáru Londýna roku 1666 byl Hooke vyzván, aby navrhl budovy nemocnice New Bethlehem Hospital, známější jako Bedlam. Navrhl také řadu soukromých domů v Londýně.

Není k dispozici žádný Hookův portrét. Je popisován jako hubený a ošklivý muž, což by mohl být důvod, proč se nikdy nedal portrétovat. Zemřel v Londýně roku 1703 ve věku 68 let.

---

Věděli jste, že?

Theodor Schwann zjistil, že vajíčka jsou buňky. Spermie byly označeny jako buňky roku 1841, když byl pozorován jejich vývoj z buněk varlete.

Hmmm…

Jaká je největší existující buňka?

Odkazy a literatura

Historie světelného mikroskopu
http://web.archive.org/web/20021001072245/www.utmem.edu/~thjones/hist/hist_mic.htm

Stránka ukazuje vývoj světelného mikroskopu. Část o Robertu Hookovi a jeho mikroskopu, který používal, se nachází zde: Microscopes of the 17th Century

Mendel web
http://www.mendelweb.org/

Na této stránce můžete získat mnoho informací o Gregoru Mendelovi, jeho životě a vědeckých úspěších. Podívejte se, jak bylo na Mendela a jeho práci během tohoto století nahlíženo: v článku od Dr. Sappa The Nine Lives of Gregor Mendel.

• Bowler, Peter J., 1989, The Mendelian Revolution, The Athlone Press, London.
• Dunn, L. C., 1965, A Short History of Genetics, McGraw-Hill, Inc., New York.
• Editor, 1928, Carl Correns: a Biography, Genetics, 13: ix-x, Genetics Society of America, Palo Alto.
• Iltis, Hugo, 1932, Life of Mendel, W. W. Norton & Company, Inc., London.
• Moore, John A., 1985, Science as a Way of Knowing, American Society of Zoologists.
• Olby, Robert C., 1966, Origins of Mendelism, Constable and Company Ltd., London.
• Orel, Vitezslav, 1996, Gregor Mendel, the First Geneticist, Oxford University Press, Oxford.
• Portugal, Franklin H., and Cohen, Jack S., 1977, A Century of DNA: A History of the Structure and Function of the Genetic Substance, The Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts.
• Shull, George, 1952, Erich von Tschermak: a Biography, Genetics, 37: 1–7, Genetics Society of America, Palo Alto.
• Stubbe, Hans, 1972 (English Translation), History of Genetics, The Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts.
• Sturtevant, A. H., 1965. A History of Genetics, Harper & Row, Publishers, New York.

RNDr. Pavel Lízal, Ph.D., Mgr. Zuzana Hanzelková a kolektiv |
ÚEB, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita |
Mendelovo muzeum, Masarykova univerzita |
Návrat na úvodní stránku webu, přístupnost |

| Technická spolupráce:
| Servisní středisko pro e-learning na MU
| Fakulta informatiky Masarykovy univerzity, 2013

Centrum interaktivních a multimediálních studijních opor pro inovaci výuky a efektivní učení | CZ.1.07/2.2.00/28.0041

Nahoru