Notes sur l'expérience de Gregor Mendel

Lisez cet article pour en savoir plus sur Gregor Johann Mendel, son wok, les raisons du succès, son expérience et ses résultats!

Gregor Johann Mendel (1822-1884) est connu pour être le père de la génétique, car il fut le premier à démontrer le mécanisme de transmission des caractères d'une génération à l'autre. Il a également donné des généralisations dont certaines ont ensuite été érigées en statut de principes ou de lois de succession.

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Ils constituent les fondements de la génétique. Mendel est né le 22 juillet 1822 à Silisian, un village de Heinzendorf (Autriche; il fait maintenant partie de la République tchèque), dans une famille d'agriculteurs. Il fut un brillant élève et étudia la philosophie pendant plusieurs années. Après ses études, Mendel rejoignit un monastère augustin de Saint-Thomas à Brunn (alors en Autriche; maintenant à Brno en Tchécoslovaquie) en 1843, à l'âge de 21 ans.

À l'âge de 25 ans (1847), il fut nommé prêtre au monastère. En 1851, Mendel fut envoyé à l'Université de Vienne pour étudier la botanique et la physique. Il est retourné à Brunn en tant que professeur de physique et de sciences naturelles. Mendel a enseigné pendant 14 ans. Plus tard, il fut fait abbé du monastère. Gregor a été ajouté à son nom lorsqu'il a rejoint le monastère de Brunn. En 1856, Mendel a observé la présence de deux types de graines dans des plants de pois cultivés dans son monastère.

De ce fait, il s'est intéressé à eux. Mendel a mené des expériences d'hybridation sur Garden Pea pendant 7 ans de 1856 à 1863. Il a confirmé la pureté de son matériel expérimental par la consanguinité. Au départ, il a pris 34 paires de variétés de pois, puis 22, mais n'a finalement travaillé qu'avec 7 paires de variétés.

Ces derniers se différencient par des caractères tels que couleur, position de la fleur, hauteur, forme de la gousse, couleur de la gousse, forme de la graine, couleur de la graine, etc. Toutes les variétés sélectionnées étaient des lignées pures ou un élevage vrai, c’est-à-dire qu’elles étaient pures et a donné une progéniture ressemblant aux parents. Mendel a réalisé divers types de croisements puis a permis à la progéniture de se reproduire.

Ses expériences avaient une grande taille d’échantillonnage, environ 10 000 plants de pois. Cela donne une plus grande crédibilité à ses données. En outre, il fut le premier à utiliser l'analyse statistique et la logique mathématique pour résoudre des problèmes de biologie. Il a formulé des généralisations qui ont été lues lors de deux réunions de la Natural History Society de Brunn en 1865. Son article intitulé «Experiments on Hybridization» (Les expériences sur l'hybridation des plantes) a été publié dans les «Proceedings of Brunn Natural Science Society» en 1866. Mendel est décédé sans aucune reconnaissance. pour son travail.

Le travail de Mendel est resté inaperçu et incompris pendant environ 34 ans en raison de:

(i) Diffusion limitée des «Actes de la Brunn Natural Science Society» dans lesquels elle a été publiée,

(ii) Il n'a pas pu se convaincre que ses conclusions étaient universelles puisque Mendel n'a pas réussi à reproduire les résultats obtenus sur Hawkweed (Hieracium) entrepris sur la suggestion de Naegeli. C’était dû à la non-disponibilité de lignes pures,

(iii) le manque d'agressivité de sa personnalité,

(iv) Le monde scientifique était alors secoué par la théorie de l'évolution de Darwin (Origin of Species, 1859).

(v) le concept de Mendel selon lequel des unités ou des facteurs discrets stables, non mélangés, pour divers caractères ne sont pas acceptés par les contemporains,

(vi) Les conclusions de Mendel sur l'hérédité étaient en avance sur son temps. Il a utilisé des méthodes statistiques et une logique mathématique qui étaient inconnues des autres biologistes à cette époque,

(vii) Il n’existait aucune preuve matérielle de l’existence de facteurs ou du matériel dont ils étaient composés.

Redécouverte du travail de Mendel:

Mendel est décédé en 1884 bien avant que son travail ne soit reconnu. C'est en 1900 que trois ouvriers ont redécouvert indépendamment les principes de l'hérédité déjà élaborés par Mendel. Il s’agissait de Hugo de Vries (Pays-Bas), Carl Correns (Allemagne) et Erich von Tschermak-Seysenegg (Autriche).

Correns a élevé le statut de deux des généralisations de Mendel au niveau des lois de l'hérédité - loi de la ségrégation et loi de la gamme indépendante. Les autres sont des principes variables. Hugo de Vries a également découvert le papier de Mendel et l'a publié dans 'Flora' en 1901. Bateson, Punnet et d'autres ouvriers subséquents ont trouvé le travail de Mendel d'application universelle incluant les animaux.

Raisons du succès de Mendel:

1. Mendel n'a sélectionné que des variétés reproductrices pures de pois (Pisum sativum) pour ses expériences. Il a pris deux ans (1857-1859) pour vérifier que ses matériaux expérimentaux sont de la pure race.

2. Pour ses études, Mendel n'a pris que des traits qui ne montraient pas de lien, d'interaction ou de domination incomplète.

3. Les caractères choisis par Mendel présentaient des traits contrastés distinctifs tels que grand et nain ou vert et jaune.

4. Mendel a pris un ou deux caractères à la fois pour ses expériences de reproduction, tandis que ses prédécesseurs étudiaient souvent tous les caractères simultanément.

5. Mendel a étudié l'héritage d'un personnage pendant trois générations ou plus.

6. Il a effectué des croisements réciproques et a élevé de grandes descendances.

7. La plante expérimentale de pois (Pisutn sativum) de Mendel est idéale pour la reproduction contrôlée. Il est croisé manuellement alors qu'il subit normalement l'auto-reproduction.

8. Il a pris soin d'éviter la contamination par des grains de pollen étrangers apportés par des insectes.

9. Mendel a conservé un enregistrement complet de chaque croisement, de son auto-reproduction et du nombre de graines produites.

10. Mendel a expérimenté plusieurs plantes pour le même trait et a obtenu des centaines de descendants. Une grande taille d'échantillonnage a donné de la crédibilité à ses résultats.

11. Il a formulé des explications théoriques pour interpréter ses résultats. Il a ensuite testé ses explications quant à leur validité.

12. Mendel a eu recours à des méthodes statistiques et à la loi de probabilité pour analyser ses résultats.

13. Mendel a eu la chance de sélectionner ces traits, dont les gènes n'interagissent pas. Ils étaient présents sur différents chromosomes ou présentaient une recombinaison complète. Il n'a pas associé la forme de la gousse à la hauteur de la plante dans aucun de ses croisements dihybrides dont les gènes sont proches les uns des autres sur le chromosome 4 et ne présentent pas de recombinaison fréquente.

14. Il n'a pas essayé d'expliquer toutes les variations trouvées dans ses résultats, mais les a laissées telles quelles, par exemple, le lien entre la couleur des fleurs et celle de la graine.

Les expériences de Mendel:

Matériel expérimental de Mendel:

Mendel a choisi ses pois de jardin (= pois mangeable, Pisum sativum; 2n = 14).

Avantages de la sélection d'une plante de pois:

(i) Des variétés pures de pois étaient disponibles. (ii) Les plantes de pois présentaient un certain nombre de caractères contrastants facilement détectables. (iii) La structure de la fleur du pois permettait une reproduction contrôlée. Bien que la plante soit autogame, mais elle puisse être croisée manuellement, (iv) La fleur de pois reste normalement fermée et subit une autopollinisation. (v) Il s’agit d’une plante annuelle dont la durée de vie est courte et qui donne des résultats dans les 3 mois. (vi) Un grand nombre de graines sont produites par plante. (vii) La plante se cultive facilement et ne nécessite aucun suivi, sauf au stade de moment de la pollinisation, (viii) les hybrides F ₁ sont fertiles.

Les expériences de Mendel ont été réalisées en trois étapes: (i) sélection de parents reproducteurs purs ou véritables, (ii) hybridation et obtention de la génération F ₁ de plantes, (iii) autopollinisation de plantes hybrides et élevage de générations ultérieures telles que F ₂, F ₃, F ₄, etc.

a) Sélection des parents:

Mendel a sélectionné 7 paires de variétés de pois reproductrices pures ou véritables comme matériau de départ pour ses expériences. Lors de l'auto-pollinisation ou de l'auto-reproduction, une variété pure donne naissance à une progéniture présentant des caractéristiques similaires, par exemple, une grande variété avec une grande progéniture, une variété à fleurs rouges avec une progéniture à fleurs rouges, etc.

Tous les caractères des variétés sélectionnées présentaient des caractères alternatifs facilement distinguables, tels que la hauteur et le nain, le voilet ou les fleurs rouges et les fleurs blanches (tableau 5.1). Mendel s'est assuré de la véritable nature de la variété par autopollinisation. Toute progéniture non conforme à la forme du trait était éliminée. De véritables plantes de reproduction ont ensuite été utilisées pour l'étape suivante. Ils ont formé la génération parent (P).

Tableau 5.1 Caractères de pois de jardin ramassés par Mendel

b) Hybridation pour la génération F ₁ :

Mendel a effectué des croisements réciproques entre des plantes ayant des formes alternées de caractère, hautes et naines, à fleurs rouges et à fleurs blanches. Dans les croisements réciproques (R), le pollen d’une forme a été recouvert du stigmate de l’autre forme et inversement, par exemple, le pollen des fleurs des plantes hautes aux fleurs émasculées des plantes naines et du pollen des fleurs des plantes naines aux fleurs émasculées des plantes hautes. .

Les fleurs pollinisées à la main étaient recouvertes de sacs en papier (sac) afin d'éviter la contamination par le pollen étranger. La croix dans laquelle seules deux formes alternatives d'un même caractère sont prises en compte est appelée croix monohybride. Mendel a également effectué des croisements impliquant deux personnages. Ils s'appellent les croix dihybrides. Des croisements trihybrides et polyhybrides ont également été réalisés.

Les graines de la ou des croix ont été collectées et semées l'année prochaine. La progéniture hybride, y compris les graines, constitue la prochaine génération appelée première génération, filiale ou génération F ₁ .

c) Auto-reproduction pour les générations F ₂ et F ₃ :

Les plantes de la génération F ₁ ont été autorisées à effectuer une autopollinisation (sibcrossing ou selfing). Afin d'éviter la contamination par le pollen étranger, les fleurs ont été recouvertes de sacs en papier dès le début. Mendel a collecté les graines et élevé une nouvelle génération de plantes. Les graines et les plantes qui en sont issues constituent la deuxième génération filiale ou F ₂ . Une auto-pollinisation supplémentaire a produit F ₃ ou troisième génération filiale. Mendel a gardé trace de chaque génération et a observé ce qui suit:

Résultats des expériences:

1. Les plantes F ₁ de croisements réciproques étaient similaires.

2. Les plantes F ₁ n'étaient pas intermédiaires entre les deux traits alternés d'un caractère. Au contraire, ils ressemblaient à un parent car ils n'avaient qu'un seul trait alternatif du personnage. Ainsi, dans un croisement entre des plantes hautes et des plantes naines, les hybrides étaient tous grands (Fig. 5.2). De manière similaire, dans un croisement entre les parents à graines jaunes et verts, les graines F étaient toutes de couleur jaune (tableau 5.2).

3. Dans la génération F _2, les deux traits parentaux du personnage sont exprimés.

4. Un trait du caractère qui n'apparaissait pas dans la génération F ₁ doit être caché ou non exprimé.

5. L'organisme doit posséder deux facteurs ou déterminants de chaque caractère (principe des facteurs appariés). Les deux facteurs sont similaires chez les organismes qui se reproduisent vrais. Ils sont dissemblables chez les organismes obtenus d'un croisement.

6. Parmi les deux facteurs ou allèles représentant les caractères alternatifs d’un caractère, l’un est dominant et s’exprime dans la génération hybride ou F ₁ . L'autre facteur ou allèle est récessif et ne montre pas son effet (principe de dominance).

Tableau 5.2. Croix monohybrides de Mendel à Pisum sativum:

7. Il n'y a pas de mélange des deux facteurs dans l'hybride.

8. Au moment de la formation des gamètes, les deux facteurs se séparent ou se séparent et passent dans des gamètes différents. Un gamète vient d'avoir un facteur d'une paire. Ainsi, Mendel a prédit l'apparition de la méiose bien avant sa découverte. Les gamètes fusionnent de manière aléatoire pendant la fécondation, de sorte que les facteurs se rejoignent dans la nouvelle génération et s’expriment librement.

9. Les deux traits du caractère apparaissent dans la génération F ₂ selon un rapport de trois dominants sur un récessif, 3: 1. Il est également appelé rapport monohybride (tableau 5.2). Par exemple, dans le caractère de hauteur (croix hauteur x nain), Mendel a obtenu 787 plantes hautes et 277 plantes naines (ratio 2, 84: 1). Un résultat similaire pour la couleur des fleurs était de 705 rouge à 224 blanc (ratio 3, 15: 1).

10. Dans la génération F ₃, les plantes récessives (par exemple, naines ou à fleurs blanches) produisent des types similaires. Sur les parents restants ou dominants (plantes F ₂ ), un tiers se reproduit, alors que les deux tiers se comportent comme des plantes de la génération F ₁ (figure 5.2). Cela n’est possible que lorsque les deux facteurs d’un caractère ségrégés au cours de la formation des gamètes (principe de ségrégation) se rejoignent dans la progéniture de manière aléatoire, conformément à la loi ou au principe de probabilité.

11. Dans un croisement dihybride (en considérant deux caractères ensemble), quatre types de plantes se forment dans la génération F ₂, deux parentales et deux recombinantes. Le rapport est de 9 (les deux dominantes): 3 (une seconde dominante récessive): 3 (une seconde dominante récessive): 1 (les deux récessives). Il est connu sous le nom de ratio di-hybride.

12. La formation de quatre types d'individus dans la génération F ₂ d'un croisement di-hybride montre que les facteurs ou allèles des deux caractères sont associés de manière indépendante (principe d'assortiment indépendant).

13. Mendel a utilisé la loi de probabilité et les méthodes statistiques pour analyser ses résultats. La mise en commun et la comparaison des résultats l'ont amené à tirer certaines conclusions appelées postulats de Mendel.

14. La formulation des postulats par Mendel a impliqué le processus de développement d'une hypothèse de travail et son test par expérimentation.

15. Les postulats de Mendel se voient attribuer le statut de loi par Correns.