மென்டலின் பரிசோதனைகளின் விஞ்ஞான அடிப்படை
ஏன் இது முக்கியம்? மென்டல் ஏன் வெற்றி பெற்றார், மற்றவர்கள் ஏன் தோல்வியடைந்தார்கள் என்பது வினாவாக வரும் — பட்டாணியின் சிறப்புகளும், புள்ளியியல் நுட்பமும் புரிந்தால் பதில் தெளிவாகும்.
ஒரு அரசியல் தேர்தலை ஆய்வு செய்வது போல் — வெவ்வேறு மாகாணங்களில் தனித்தனியாக கணக்கிட்டுப் பின்பு ஒன்றிணைக்கும் முறையே மென்டலின் இரட்டைக் கலப்பு நுட்பம்.
- மென்டலின் பரிசோதனைகளின் விஞ்ஞான அடிப்படையை விளக்குதல்.
- தூயவழி (pure breeding), கலப்புப்பிறப்பாக்கம் (hybridization), P / F₁ / F₂ சந்ததிகள் ஆகிய சொற்களை வரையறுத்தல்.
- மென்டலின் பரிசோதனைகள் வெற்றியடைந்தமைக்கான காரணங்களையும், தோட்டத்துப் பட்டாணியின் சாதகமான இயல்புகளையும் கூறுதல்.
1. மென்டலும் தலைமுறையுரிமையியலும் (Mendel and Genetics)
Gregor Mendel (1822–1884)
Wikipedia → · CC
பாரம்பரியத்தின் (heredity) கோட்பாடுகளை முதலில் வகுத்தவர் ஒஸ்ரியா நாட்டைச் சேர்ந்த அகுஸ்தீனியப் பாதிரியாரான கிரகோர் மென்டல் (Gregor Mendel) ஆவார். இவரே நவீன தலைமுறையுரிமையியலின் (genetics) தந்தையாகக் கருதப்படுகின்றார். மென்டல் தோட்டத்துப் பட்டாணித் தாவரங்களை (garden peas) திட்டமிடப்பட்ட பரிசோதனைகளில் இனப்பெருக்கம் செய்வதன் மூலம் பாரம்பரியத்தின் அடிப்படைக் கோட்பாடுகளைக் கண்டறிந்தார்.
இவருடைய பரிசோதனைகள் நிறமூர்த்தங்கள் (chromosomes) பற்றிய எண்ணக்கரு உருவாவதற்குப் பல தசாப்தங்களுக்கு முன்பே மேற்கொள்ளப்பட்டன. பின்னர் மரபுக் காரணிகளைச் சுமக்கும் கடத்திகளாக நிறமூர்த்தங்கள் கண்டறியப்பட்டமை, மென்டலின் இரு அடிப்படை விதிகளை உறுதிப்படுத்தியது. இவ்விதிகள் இன்று மென்டலியம் (Mendelism) எனப்படுகின்றன.
2. உறழ்பொருவு இயல்புகள் (Contrasting Traits)
ஒரு பண்பு (character) இரு வேறுபட்ட, தெளிவாக வேறுபடுத்தக்கூடிய தோற்றவமைப்பு (phenotype) வடிவங்களில் காணப்பட்ட இயல்புகளை மட்டுமே மென்டல் கண்காணித்தார். உதாரணமாக உயரமான தண்டு / குறளான (dwarf) தண்டு, அல்லது ஊதா நிறப்பூ / வெள்ளை நிறப்பூ ஆகியன. இவ்வாறு இரு வேறுபட்ட வடிவங்களில் காணப்படும் இயல்புகள் உறழ்பொருவு இயல்புகள் (contrasting traits) எனப்படும்.
3. தூயவழிகள் (Pure / True Breeding Lines)
மென்டல் தனது பரிசோதனைகளுக்குத் தூயவழி (pure breeding / true breeding) தாவர வகைகளை மட்டுமே பயன்படுத்தினார். பல தலைமுறைகளுக்குத் தன்மகரந்தச் சேர்க்கைக்கு (self-pollination) உட்படுத்துவதன் மூலம் தூயவழித் தாவரங்கள் பெறப்படுகின்றன; இவை பெற்றோர்த் தாவரத்தைப் போலவே அதே வகையைச் சந்ததியாகத் தருகின்றன. தூயவழி வகைகளைத் தற்கருக்கட்டலுக்கு (self-fertilization) உட்படுத்துவதன் மூலம் பல தலைமுறைகளுக்குப் பெறப்படும் இவ்வொரே சீரான வழிகள் தூயவழிகள் (pure lines) என அழைக்கப்படும்.
4. கலப்புப்பிறப்பாக்கமும் சந்ததிகளும் (Hybridization and Generations)
தனது பரிசோதனைகளில் மென்டல், உறழ்பொருவு இயல்புகளைக் காட்டும் தூயவழித் தோட்டத்துப் பட்டாணி வகைகளை அயன் மகரந்தச் சேர்க்கைக்கு (cross-pollination) உட்படுத்தினார். உதாரணமாக, ஊதா நிறப்பூத் தாவரங்கள் வெள்ளை நிறப்பூத் தாவரங்களுடன் கலப்புச் செய்யப்பட்டன. உறழ்பொருவு இயல்புகளைக் கொண்ட இரு தூயவழி வகைகளைக் கலப்புக்கு உட்படுத்துதல் கலப்புப்பிறப்பாக்கம் (hybridization) எனப்படும்.
- பெற்றோர் சந்ததியினர் P சந்ததி (parental generation) என அழைக்கப்படும்.
- கலப்புப்பிறப்பாக்கத்தின் மூலம் பெறப்படும் தோன்றல்கள் F₁ சந்ததி (first filial generation — முதலாம் மகட் சந்ததி) எனப்படும். "filial" எனும் சொல் "மகன்" எனப் பொருள்படும் இலத்தீன் சொல்லில் இருந்து வந்தது.
- F₁ சந்ததியினரிடையே செய்யப்படும் தன் அல்லது அயன் மகரந்தச் சேர்க்கையின் மூலம் பெறப்படும் தோன்றல்கள் F₂ சந்ததி (second filial generation — இரண்டாம் மகட் சந்ததி) எனப்படும்.
5. ஒற்றை இனக்கலப்பு, இரட்டை இனக்கலப்பு, சோதனைக் கலப்பு (Monohybrid, Dihybrid, Test Cross)
Mendelian inheritance — dominant / recessive ratio
Wikipedia → · CC
ஒரு மரபணுவின் வேறுபட்ட பரம்பரையலகுகளுக்கு (alleles) ஓரினநுக (homozygous) நிலையிலுள்ள பெற்றோர்களைக் கலப்புச் செய்வதன் மூலம் பெறப்படும், அந்த ஒரு மரபணுவுக்கு ஈரினநுக (heterozygous) நிலையிலுள்ள உயிரி ஒற்றைக்கலப்பினம் (monohybrid) எனப்படும்; இவ்வாறான கலப்பு ஒற்றை இனக்கலப்பு (monohybrid cross) ஆகும்.
- இரட்டைக்கலப்பினம் (dihybrid): இரு மரபணுக்களுக்கு ஈரினநுக நிலையிலுள்ள உயிரி; இவற்றுக்கிடையிலான கலப்பு இரட்டை இனக்கலப்பு (dihybrid cross).
- சோதனைக் கலப்பு (test cross): ஒரு மேலாதிக்க (dominant) இயல்புக்கு அறியப்படாத பரம்பரை அமைப்புடைய (genotype) உயிரியை, அதே இயல்புக்கு ஓரினநுக மறைவான (homozygous recessive) உயிரியுடன் கலப்புச் செய்தல். இது அறியப்படாத பரம்பரை அமைப்பை வெளிப்படுத்த உதவுகிறது.
6. மென்டலின் பரிசோதனைகளின் வெற்றி (Success of Mendel's Experiments)
மென்டல் தனது பரிசோதனைகளில் ஒரு விஞ்ஞான அணுகுமுறையைப் (scientific approach) பின்பற்றினார். பின்வரும் இயல்புகளே அவர் பாரம்பரியத்தின் இரு அடிப்படைக் கோட்பாடுகளை வெளிக்கொணர உதவின:
- ஒவ்வொரு வகைக் கலப்பையும் ஆயிரக்கணக்கான முறை மேற்கொண்டார். இதனால் அவரது முடிவுகள் நிகழ்தகவு (probability) கணிப்புகளுக்கு மிக நெருக்கமாக அமைந்தன. பொதுவாக, மாதிரி அளவு (sample size) பெரிதாகும்போது முடிவுகள் கணிக்கப்பட்ட மதிப்புக்கு நெருக்கமாகும்.
- தனது முடிவுகளை துல்லியமாகப் பதிவு செய்தார்; இப்பதிவுகள் வழமையில் கவனிக்கப்படாத பிறப்புரிமை (inheritance) வடிவங்களைக் கண்டறிய உதவின.
- ஒவ்வொரு கலப்பையும் குறைந்தது இரு சந்ததிகள் வரை (F₁ மற்றும் F₂) பின்தொடர்ந்தார். இதனால் F₁ இல் மறைந்திருந்த சில இயல்புகள் வெளிப்பட்டன.
- சந்ததிகளின் தோற்றவமைப்புகளை அளவீட்டுரீதியில் பகுப்பாய்வு (quantitative analysis) செய்தார்.
7. தோட்டத்துப் பட்டாணியின் சாதகமான இயல்புகள் (Desirable Properties of Garden Pea)
Garden pea (Pisum sativum)
Wikipedia → · CC
தோட்டத்துப் பட்டாணி (Pisum sativum) பிறப்புரிமை வடிவங்களை ஆராய்வதற்கு ஏற்ற உயிரியாக அமைய பின்வரும் சாதகமான இயல்புகள் உதவின:
| சாதகமான இயல்பு | பயன் |
|---|---|
| உறழ்பொருவு இயல்புகளைக் கொண்ட பல வகைகள் | தெளிவாக வேறுபடுத்தக்கூடிய இயல்புகளைக் கண்காணிக்கலாம். |
| குறுகிய தலைமுறைக் காலம் (short generation time) | குறுகிய காலத்தில் பல சந்ததிகளைப் பெறலாம். |
| ஒவ்வொரு கலப்பிலும் அதிக எண்ணிக்கையிலான சந்ததி | பெரிய மாதிரி அளவு → நம்பகமான விகிதங்கள். |
| மகரந்தச் சேர்க்கையைக் கண்டிப்பாகக் கட்டுப்படுத்தலாம் (தன்/அயன்) | விரும்பிய கலப்புகளை மட்டும் நிகழ்த்தலாம். |
How Mendel's pea plants helped us understand genetics
TED-Ed
- சார்ள்ஸ் டார்வின் / Charles Darwin
- கிரகோர் மென்டல் / Gregor Mendel
- ஜேம்ஸ் வாட்சன் / James Watson
- லூயி பாஸ்டர் / Louis Pasteur
- ரொபர்ட் ஹூக் / Robert Hooke
பதில் / Answer
- நெல் / Rice
- தோட்டத்துப் பட்டாணி (Pisum sativum) / Garden pea
- சோளம் / Maize
- புகையிலை / Tobacco
- வெங்காயம் / Onion
பதில் / Answer
- மருத்துவர் / Physician
- ஒஸ்ரியப் பாதிரியார் (monk) / Austrian monk
- விவசாயி / Farmer
- விலங்கியலாளர் / Zoologist
- -
பதில் / Answer
- நிறமூர்த்தங்கள் கண்டறியப்பட்ட பின் / After chromosomes were discovered
- நிறமூர்த்தங்கள் பற்றிய எண்ணக்கருவுக்கு தசாப்தங்களுக்கு முன் / Decades before the concept of chromosomes
- DNA கண்டறியப்பட்ட பின் / After DNA was discovered
- மரபணு வரிசை கண்டறியப்பட்ட பின் / After gene sequencing
- -
பதில் / Answer
- மரபணுக்கள் / Genes
- பாரம்பரியக் காரணிகள் (heritable factors) / Heritable factors
- பரம்பரையலகுகள் / Alleles
- நிறமூர்த்தங்கள் / Chromosomes
- -
பதில் / Answer
- டார்வினியம் / Darwinism
- மென்டலியம் (Mendelism) / Mendelism
- லாமார்க்கியம் / Lamarckism
- மென்டெலீவியம் / Mendeleevism
- -
பதில் / Answer
- மேலாதிக்க இயல்புகள் / Dominant traits
- உறழ்பொருவு இயல்புகள் (contrasting traits) / Contrasting traits
- மறைவான இயல்புகள் / Recessive traits
- தொடர்ச்சியான இயல்புகள் / Continuous traits
- -
பதில் / Answer
- கலப்பினம் / Hybrid
- தூயவழி (pure breeding) தாவரம் / Pure breeding plant
- ஈரினநுகம் / Heterozygote
- மாற்றமுற்றது / Mutant
- -
பதில் / Answer
- கலப்பினங்கள் / Hybrids
- தூயவழிகள் (pure lines) / Pure lines
- சந்ததிகள் / Filial lines
- மரபணு வழிகள் / Gene lines
- -
பதில் / Answer
- தற்கருக்கட்டல் / Self-fertilization
- கலப்புப்பிறப்பாக்கம் (hybridization) / Hybridization
- சோதனைக் கலப்பு / Test cross
- ஒடுக்கற்பிரிவு / Meiosis
- -
பதில் / Answer
- F₁ சந்ததி / F₁ generation
- P சந்ததி / P generation
- F₂ சந்ததி / F₂ generation
- P₂ சந்ததி / P₂ generation
- -
பதில் / Answer
- P சந்ததி / P generation
- F₁ சந்ததி (முதலாம் மகட் சந்ததி) / F₁ generation
- F₂ சந்ததி / F₂ generation
- F₃ சந்ததி / F₃ generation
- -
பதில் / Answer
- தாய் / Mother
- மகன் / Son
- பூ / Flower
- விதை / Seed
- தண்டு / Stem
பதில் / Answer
- P சந்ததி / P generation
- F₂ சந்ததி (இரண்டாம் மகட் சந்ததி) / F₂ generation
- F₁ சந்ததி / F₁ generation
- தூயவழி / Pure line
- -
பதில் / Answer
- இரட்டைக்கலப்பினம் / Dihybrid
- ஒற்றைக்கலப்பினம் (monohybrid) / Monohybrid
- தூயவழி / Pure line
- ஓரினநுகம் / Homozygote
- -
பதில் / Answer
- ஒற்றைக்கலப்பினம் / Monohybrid
- இரட்டைக்கலப்பினம் (dihybrid) / Dihybrid
- தூயவழி / Pure line
- மறைவு / Recessive
- -
பதில் / Answer
- கலப்புப்பிறப்பாக்கம் / Hybridization
- சோதனைக் கலப்பு (test cross) / Test cross
- தற்கருக்கட்டல் / Self-fertilization
- ஒற்றை இனக்கலப்பு / Monohybrid cross
- -
பதில் / Answer
- ஒரே ஒரு கலப்பை மட்டும் செய்தல் / Doing only a single cross
- ஆயிரக்கணக்கான கலப்புகளை மேற்கொண்டமை / Performing thousands of crosses
- முடிவுகளைப் பதியாமை / Not recording results
- ஒரு சந்ததியை மட்டும் ஆராய்தல் / Studying only one generation
- -
பதில் / Answer
- கணிப்பிலிருந்து விலகும் / Deviate from prediction
- கணிக்கப்பட்ட மதிப்புக்கு நெருக்கமாகும் / Get closer to the predicted value
- மாறாமல் இருக்கும் / Stay unchanged
- சீரற்றதாகும் / Become random
- -
பதில் / Answer
- ஒரு சந்ததி (F₁) / One (F₁)
- குறைந்தது இரு சந்ததிகள் (F₁, F₂) / At least two (F₁, F₂)
- நான்கு சந்ததிகள் / Four
- பத்து சந்ததிகள் / Ten
- -
பதில் / Answer
- குணரீதியில் மட்டும் / Only qualitatively
- அளவீட்டுரீதியில் (quantitative analysis) / Quantitatively
- ஊகத்தின் அடிப்படையில் / By guesswork
- பதிவின்றி / Without records
- -
பதில் / Answer
- குறுகிய தலைமுறைக் காலம் / Short generation time
- ஒவ்வொரு கலப்பிலும் சில சந்ததிகள் மட்டுமே / Only few offspring per cross
- உறழ்பொருவு இயல்புகள் கொண்ட பல வகைகள் / Many varieties with contrasting traits
- மகரந்தச் சேர்க்கையைக் கட்டுப்படுத்தல் / Controllable pollination
- -
பதில் / Answer
- தன் மற்றும் அயன் மகரந்தச் சேர்க்கை / Self and cross pollination
- ஒட்சியேற்றமும் ஒட்சிஇறக்கமும் / Oxidation and reduction
- இழையுருப்பிரிவும் ஒடுக்கற்பிரிவும் / Mitosis and meiosis
- மேலாதிக்கமும் மறைவும் / Dominance and recession
- -
பதில் / Answer
- Zea mays
- Pisum sativum
- Oryza sativa
- Lathyrus odoratus
- Drosophila melanogaster
பதில் / Answer
- மறுத்தது / Refuted them
- உறுதிப்படுத்தியது (supported) / Supported them
- மாற்றியது / Replaced them
- தொடர்பற்றது / Was unrelated
- -
பதில் / Answer
- உயரமான தண்டு vs குறளான தண்டு / Tall stem vs dwarf stem
- ஊதாப்பூ vs ஊதாப்பூ / Purple flower vs purple flower
- விதை vs தண்டு / Seed vs stem
- மரபணு vs பரம்பரையலகு / Gene vs allele
- -
பதில் / Answer
- கலப்பை விரைவாக்கியது / Sped up crossing
- மறைந்திருக்கும் பிறப்புரிமை வடிவங்களைக் கண்டறிய உதவியது / Helped reveal otherwise unnoticed inheritance patterns
- தாவரத்தை வளர்த்தது / Grew the plants
- மாதிரி அளவைக் குறைத்தது / Reduced sample size
- -
பதில் / Answer
- வடிவவியல் / Geometry
- நிகழ்தகவு (probability) / Probability
- முக்கோணவியல் / Trigonometry
- தொகையீடு / Calculus
- -
பதில் / Answer
- தூயவழி (pure breeding) தாவரம் என்றால் என்ன? அது எவ்வாறு பெறப்படுகிறது? / What is a pure breeding plant and how is it obtained? (2)
- கலப்புப்பிறப்பாக்கம் (hybridization) எனும் சொல்லை வரையறுத்து, P, F₁, F₂ சந்ததிகளை விளக்குக. / Define hybridization and explain the P, F₁ and F₂ generations. (4)
- மென்டலின் பரிசோதனைகள் வெற்றியடைய உதவிய இரு அம்சங்களைக் கூறுக. / State two features that made Mendel's experiments successful. (2)
- தோட்டத்துப் பட்டாணியின் இரு சாதகமான இயல்புகளைக் கூறுக. / Give two desirable properties of the garden pea. (2)
மாதிரி விடை / Model answer
(ஆ) கலப்புப்பிறப்பாக்கம் = உறழ்பொருவு இயல்புகளைக் கொண்ட இரு தூயவழி வகைகளைக் கலப்புச் செய்தல். P = பெற்றோர் சந்ததி; F₁ = கலப்பின் நேரடித் தோன்றல்கள் (முதலாம் மகட் சந்ததி); F₂ = F₁ இடையே மகரந்தச் சேர்க்கையால் பெறப்படும் தோன்றல்கள் (இரண்டாம் மகட் சந்ததி). (4)
(இ) ஆயிரக்கணக்கான கலப்புகள் (பெரிய மாதிரி அளவு); துல்லியமான பதிவுகள்; குறைந்தது இரு சந்ததிகள் வரை பின்தொடர்தல்; அளவீட்டுரீதியான பகுப்பாய்வு — இவற்றில் ஏதேனும் இரண்டு. (2)
(ஈ) உறழ்பொருவு இயல்புகள் கொண்ட பல வகைகள்; குறுகிய தலைமுறைக் காலம்; ஒவ்வொரு கலப்பிலும் அதிக சந்ததி; கட்டுப்படுத்தக்கூடிய மகரந்தச் சேர்க்கை — ஏதேனும் இரண்டு. (2)
மென்டலின் பரிசோதனைகளின் விஞ்ஞான அடிப்படையை விளக்கி, அவை வெற்றியடைந்தமைக்கான காரணங்களையும் தோட்டத்துப் பட்டாணியின் சாதகமான இயல்புகளையும் விபரிக்க. / Explain the scientific basis of Mendel's experiments, the reasons for their success, and the desirable properties of the garden pea.
விடைக் குறிப்புகள் / Answer outline
• உறழ்பொருவு இயல்புகளைக் (உயரம்/குறள், ஊதா/வெள்ளை) கொண்ட தூயவழி வகைகளை மட்டும் பயன்படுத்தினார்.
• கலப்புப்பிறப்பாக்கம் → P, F₁, F₂ சந்ததிகள்; ஒற்றை/இரட்டை இனக்கலப்பு, சோதனைக் கலப்பு வரையறைகள்.
• வெற்றிக் காரணங்கள் — ஆயிரக்கணக்கான கலப்புகள், துல்லியப் பதிவு, இரு சந்ததிகள், அளவீட்டுப் பகுப்பாய்வு.
• பட்டாணியின் சாதகம் — பல உறழ்பொருவு வகைகள், குறுகிய தலைமுறைக் காலம், அதிக சந்ததி, கட்டுப்படுத்தக்கூடிய மகரந்தச் சேர்க்கை.
• மென்டலின் விதிகள் நிகழ்தகவு விதிகளைப் பிரதிபலிக்கின்றன.
பதில் / Show answer
- மென்டல் பட்டாணித் தாவரத்தைப் பயன்படுத்தினார்.
- கட்டுப்படுத்தப்பட்ட கலப்புகள்; தூய வழித்தோன்றல்கள்.
- அளவு பகுப்பாய்வு → புள்ளிவிபர விகிதங்கள்.