Hvordan kan jeg knække koden med Mendels ærter?

Her kan du se Biostribens video om DNA, kromosomer & gener og her kan du læse det forrige afsnit Hvad gemmer sig i mine gener?.

Hvis du er i tvivl, om du er klar til at tage rejsen videre, så prøv opsamlings-kahoot 3.1.

Her kan du finde forklaringer på, hvorfor svar i Kahooten er rigtige eller forkerte:

3.1 Kahoot – opsamling – del 1

Hvem er Gregor Mendel og hvordan undersøgte han arvelighed?

For over 150 år siden, levede en østrigsk munk som hed Gregor Mendel (1822-1884). Mendel var ikke en helt ordinær munk. Han havde smag for naturvidenskab og interesserede sig for arvelighed. Mendel har faktisk banet vejen for den viden, vi har i dag om, hvordan gener går i arv. Det betyder, at Mendels resultater muligvis rummer en del af forklaringen på, hvorfor du ligner både din far og mor. I det følgende skal du udforske Mendels ærteplanteeksperimenter. Måske kan ærteplanter fortælle mere om dig, end du lige går og tror.

For at undersøge arvelighed lavede Mendel eksperimenter med over 28.000 ærteplanter i klosterets køkkenhave. Mendel valgte lige netop ærteplanter, da de er lette at bestøve. Når han udførte sine eksperimenter, holdt han øje med to ting – nemlig ærteplantens karakter og træk. Her snakker vi ikke om de karakterer du får i skolen, men om ting som du kan observere, der kan komme til udtryk på forskellig vis som f.eks. hårfarve. Et karaktertræk Mendel observerede, var ærteplantens højde. Han så, at ærteplanten enten var høj eller lav. Høj og lav var altså de to træk, han observerede for denne karakter. Mendel observerede karakterer med tydelige forskellige træk, når han bestøvede og plantede ærter generation efter generation. Du kan se andre eksempler på karakterer og træk i Figur 6 Mendel lavede mange gentagelser af sine eksperimenter, som igen og igen viste de samme resultater. Han formulerede ud fra sine eksperimenter det, som vi i dag kalder for Mendels arvelove.

Hvordan kan Mendels resultater hjælpe mig med at forstå, hvordan jeg er blevet den, jeg er?

Du tænker måske, at du og Mendels ærteplanter er meget forskellige. Det er nok sjældent, man går og sammenligner sig selv med ærteplanter, men det kan faktisk betale sig. For det som Mendel fandt ud af i sine eksperimenter om arvelighed, kan du overføre til dine egne gener. Du kan for eksempel bruge Mendels eksperimenter til at forstå hvorfor du ingen fregner har, selvom begge dine forældre har fregner. Du kan også bruge Mendels resultater, til at forudsige sandsynligheden for, at du giver et af dine træk videre, hvis du får børn. Det kunne eksempelvis være, at rulle med tungen.

Hvordan opstillede Mendel sine eksperimenter med ærteplanterne?

Mendel opstillede en række eksperimenter for at undersøge arveligheden. Det simpleste af disse kaldte han for det monohybride eksperiment. Mono betyder, at han kun undersøgte én karakter (f.eks ærteform). Hybrid betyder, at han krydsede to ærteplanter ved at bestøve den ene med den anden. Mendel sørgede altså for, at han havde to ærteplanter, som havde alle de samme træk for hver karakter på nær én. Dette kunne eksempelvis være karakteren: Ærtefarve. Derudover sørgede han for, at ærteplanterne var rene stammer. Det betyder, at han bestøvede hver plante med sig selv, indtil han kunne gro planter, der viste samme træk hver gang. Mendel tog sine to rene stammer, som han kaldte forælderstammen (P) – en med grønne ærter og en med gule ærter (Figur 7). Han krydsede så de to (P) ærteplanter, der havde forskellige farvede ærter. Mendel så, at de nye ærteplanter alle fik gule ærter. Disse nye ærteplanter kaldte han for første generation (F1). Her så han ingen grønne ærter. I næste skridt af eksperimentet bestøvede han første generation med sig selv. Disse nye ærteplanter kaldte han for anden generation (F2). Mendel så nu at det grønne træk viste sig ved nogle af planterne i anden generation. Han så, at langt størstedelen havde gule ærter, mens hver fjerde ærteplante havde grønne ærter. Tre ud af 4 af ærteplanterne havde altså gule ærter, imens en ud af fire havde grønne ærter. Nu havde Mendel nogle ret klare resultater; nu skulle han bare tyde dem.

• Hvorfor tror du, at ærteplanter med gule ærter fra F1 kunne give ærteplanter med grønne ærter, når de blev krydset med sig selv?
• Hvad tror du Mendel gjorde med det afkom, som ikke fik det træk han skulle bruge (for eksempel gule ærter når han ville have grønne ærter), når han skulle skabe rene stammer?
• Mendels to andre eksperimenter kaldte han for det dihybride og det trihybride eksperiment. Ud fra navnene, hvad tror du så, der var anderledes sammenlignet med hans første eksperiment?

Hvad var det nu lige de forskellige begreber betød?

Tag lige og forklar kernebegreberne til din sidemakker:

Hvad kunne Mendel sige om arvelighed ud fra sine observationer?

Du undrer dig måske over, hvordan to krydsede ærteplanter med gule ærter kan give grønne ærter, ligesom du måske undrer dig over, hvorfor to mennesker med fregner kan få børn uden fregner. Det var lige netop dette, som Mendel også undrede sig over. Ud fra sit monohybride eksperiment kunne Mendel altså konkludere, at genet som kodede for de grønne ærter ikke blev væk. Han konkluderede, at der altså må være to gener for hver karakter, hvor kun det ene kommer til udtryk. Gener der koder for samme karakter, men som kan føre til forskellige træk, kaldes for alleler. Ligesom ærteplanten har to alleler for karakteren ærtefarve, så findes der to alleler for karakteren fregner, som du kan se på Figur 8.

I Mendels eksperiment havde forælderstammen to ens alleler for karakteren ærtefarve. Den ene ærteplante havde to alleler for gul, og den anden havde to alleler for grøn. Når to alleler er ens, kalder man genparret for homozygot. Homo stammer fra det græske ord homos, der betyder ”ens”, og zygot betyder celle. I første generation havde ærteplanterne en allel for gul, som var synlig, og en allel for grøn, som var skjult. Når to alleler er forskellige, kalder man genparret for heterozygot. Hetero kommer fra det græske ord heteros, der betyder ”uens”. På Figur 9 kan du se forskellen på homozygot og heterozygot. Mendel kaldte det synlige træk for dominant (dominerende), imens han kaldte det skjulte træk for recessivt (vigende). Første generation havde altså fået en allel for det dominante træk gul fra den ene forælderstamme og en allel for det recessive træk grøn fra den anden. Han kunne også konkludere, at kun ét gen fra hver ærteplante blev givet videre.

• Du har måske lagt mærke til at de ærter du køber nede i supermarkedet er grønne, hvad tror du dette skyldes?

Hint: Prøv at tænk på hvad Mendel gjorde for at få rene stammer?

• Der var én ærteplante med grønne ærter i anden generation. Hvilke alleler for karakteren ærtefarve tror du, denne plante havde?
• Var genparret for ærefarven for ærteplanten med de grønne ærter i anden generation homozygot eller heterozygot?

Hvis du stadig synes det er svært at tyde Mendels ærteplanteeksperiment, så tjek Biostribens video om Gregor Mendel og arvelighed ud.

Ud fra sit eksperiment opstillede Mendel en hypotese om, at gener fordeles ligeligt under kønscelledeling (meiosen). Dine kønsceller deler sig anderledes end dine kropsceller. Ved meiosen fordobler en kønscelle først sit antal kromosomer, som du kan se på Figur 10. Derefter deler kønscellen sig første gang til to celler med lige mange kromosomer. De to celler deler sig derefter begge endnu engang, så der skabes fire kønsceller med det halve antal kromosomer sammenlignet med normale celler. På den måde kan to kønsceller skabe én celle med det fulde antal kromosomer, når de tilfældigt støder sammen under befrugtning. Vi går ikke i dybden med meiosen i dette afsnit, men hvis du har lyst, kan du tjekke Biostribens video om meiosen ud eller følge begrebsbeskrivelsen af meiosen.

Hvad var det nu lige de forskellige begreber betød?

Tag lige og forklar kernebegreberne til din sidemakker:

Hvordan kan jeg bruge et krydsningsskema til at forudsige ærtefarven?

Nu havde Mendel altså fundet ud af, at gener fordeles ligeligt under meiosen, så hver kønscelle har én allel for hvert gen. Denne viden om nedarvning af alleler har blandt andet banet vejen for at du kan forudsige sandsynligheden for, at du giver dine fregner videre, hvis du en dag får børn. En smart måde at undersøge sandsynligheden for at videregive et træk, er ved at opstille et såkaldt krydsningsskema. For at lave et krydsningsskema skal du kende allelsammensætningen og vide hvilken allel, der er dominerende. Du kan se på Figur 11, hvordan du forudsiger sandsynligheden for et træk med et krydsningsskema.

Sammensætningen af alleler kalder man også for cellens genotype. Geno kommer af det græske ord genos, der betyder ”slægt”. Genotypen er ikke synlig med det blotte øje. Du kan nogle gange gætte dig til en genotype, eller du kan bruge bioteknologiske værktøjer til at læse genotypen på et mikroskopisk plan. De træk som du kan observere med det blotte øje, kaldes for cellens fænotype. Fæno kommer af det græske ord phaino, som betyder ”vise sig”. Fænotypen er altså det synlige resultat af genotypen.

Mendel opstillede et krydsningsskema, for at undersøge sin hypotese om at alleler fordeles ligeligt under meiosen. Det teoretiske resultat fra krydsningsskemaet sammenlignede han med sine resultater fra det monohybride eksperiment. Han opstillede altså et krydsningsskema for de to forælderstammer, hvor den ene ærteplante var homozygot for trækket grønne ærter og den anden for trækket gule ærter. Allelen for det dominerende træk gul kaldte han store G. Allelen for det recessive træk grøn kaldte han for lille g. Du kan se resultatet af Mendels krydsningsskema på Figur 12.

Mendel kunne ud fra sit krydsningsskema forudsige, at alle ærteplanterne i første generation ville få samme fænotype for karakteren ærtefarve. De ville alle få gule ærter. Hver ærteplante ville nemlig få en gul allel fra den ene forælderstamme og en grøn fra den anden. Fordi den gule allel er dominerende, måtte trækket være gult for alt afkommet. Dette måtte gælde, lige meget hvor mange gange han krydsede de to forældrestammer. Forudsigelserne passede med Mendels monohybride eksperiment, hvor planterne i første generation alle havde gule ærter (Figur 7).

Mendel lavede igen et krydsningsskema, for at forudsige fænotypen, når han krydsede første generation med sig selv. Du kan se resultatet af Mendels krydsningsskema på Figur 13.

Nu så Mendel, at det grønne træk kom igen. Han kunne altså forudsige, at genotypen en ud af fire gange ville have to recessive alleler for grøn. Dette stemte igen overens med det monohybride eksperiment, hvor en ud af fire planter fik grønne ærter.

Hvad var det nu lige de forskellige begreber betød?

Tag lige og forklar kernebegreberne til din sidemakker:

Find et papir og en blyant frem eller det ark, din lærer har delt ud, og hjælp Mendel med at udfylde krydsningsskemaet:

• Forklar hvilke genotyper der opstår, altså hvilke allelsammensætninger der forekommer.
• Forklar hvilke fænotyper, altså farve på ærterne, disse genotyper resulterer i.

Hvordan kan jeg bruge et krydsningsskema til at forudsige sandsynligheden for at få børn med fregner?

Ligesom Mendel med hans gule og grønnne ærter, så kan du bruge krydsningsskemaer til at forstå hvorfor du ser ud som du gør. Mendels nye viden om at alleler fordeler sig ligeligt under meiosen, kan nemlig overføres til dig og dine gener. Du kan blandt andet bruge krydsningsskemaer til at finde ud af, hvad sandsynligheden var for at du fik evnen til at rulle med tungen. Eller du kan bruge krydsningsskemaer til at forudsige sandsynligheden for, at dig og din sidemakkers børn får fregner.

Med et krydsningsskema kan du undersøge sandsynligheden for at få afkom med en bestemt fænotype. Du skal vide to ting. Du skal vide, at den karakter du kigger på KUN bestemmes af ét gen. Dette gælder for karakteren fregner/ikke fregner og evnen til at rulle med tungen. De fleste karakterer bestemmes af flere gener, og her kan man ikke bruge Mendels teori. Dette kan for eksempel være din højde eller farven på din hud. Nummer to ting du skal vide er sammensætningen af allelerne for den karakter du undersøger, nemlig genotypen.

Gå sammen med din sidemakker, og undersøg sandsynligheden for, at jeres afkom får fregner. Find en blyant og papir eller det udleverede ark frem. Vi ved fra tidligere, at fregner kun bestemmes af ét gen, og derfor er første forudsætning opfyldt. Dernæst skal du kende din allelsammensætning. Dette må du gætte dig frem til. Da fregner er et dominant træk, så kalder vi dette for store F. Det er et recessivt træk, ikke at have fregner, og vi kalder det for lille f. Du kan gætte allelsammensætningen ud fra følgende regler:

• Hvis du har fregner, og begge dine forældre har fregner, er der stor sandsynlighed for, at du er: FF
• Hvis du har fregner, og én af dine forældre har fregner, så er du: Ff
• Hvis du ikke har fregner, så er du: ff

Prøv nu at udfylde krydsningsskemaet:

Hvis du vil teste din viden om, hvordan du kan knække koden med Mendels ærter, så forsøg dig med opsamlings-kahoot 3.3.

Her kan du finde forklaringer på, hvorfor svar i Kahooten er rigtige eller forkerte:

3.1 Kahoot – opsamling – del 1 (pdf)

Som det sidste får du mulige svar på de spørgsmål, som du har mødt igennem teksten:

Spørgsmål undervejs (pdf)