אבולוציה ותורשה

רקע
תזכורת לחוקי ההורשה של מנדל (ניתן לצפות גם בסרטון). ניתן להעזר בפעילות תרגיל בהכלאות מהיחידה הקודמת לבניית לוח פאנט.

החוק הראשון: חוק ההפרדה (סגרגציה)

כל אורגניזם מכיל שני גורמים עבור כל תכונה. גורמים אלה נפרדים כשנוצרות גמטות (תאי רבייה). במהלך המיוזה, כל גמטה נושאת גורם אחד עבור כל תכונה. כאשר שתי הגמטות מתלכדות במהלך ההפריה, הצאצא נושא שני גורמים ששולטים בתכונה ספציפית. במילים אחרות, כל אחד משני ההורים מעביר לצאצאיו חצי מכמות הגנים שלו (כלומר רק גורם (אלל) אחד מכל גן), אולם לא תמיד את אותם גנים בדיוק. מכאן, שצאצאים שונים של אותו זוג הורים מקבלים מההורה גנים שונים ולכן יהיו שונים האחד מהשני. במהלך המחקר טבע מנדל את המושגים "דומיננטי" ו"רצסיבי" והגיע למסקנה כי לגבי כל תכונה שהצאצא מקבל מהוריו, הוא מקבל שני גורמים, הנקראים כיום אללים: אחד מכל הורה. אלל דומיננטי יכתיב לצאצא את תכונתו, ואילו אלל רצסיבי יהיה רדום, רצסיבי, אולם יוכל לעבור בתורשה לדור הבא.

החוק השני: חוק ההתפלגות העצמאית

חוק זה מצהיר שגורמים בעלי מאפיינים שונים מחולקים בין הגמטות בלי תלות של אחד במשנהו. צאצאים להורים יקבלו את מאגר הגנים שלהם אך ורק מהוריהם. חוק זה משלים את החוק הקודם, וקובע כי אומנם כל הצאצאים לזוג הורים מקבלים את הגנים אך ורק מהוריהם, אבל כל צאצא מקבל תמהיל שונה של גנים מהוריו (פרט למקרה של תאומים זהים).

מהלך הפעילות

פתיח

כבר לפני 15,000 שנים האדם עסק בביות בעלי חיים, כגון כלבים, כבשים ועזים, ושל צמחים, כגון דגניים. בראשית דרכו התפרנס האדם מציד ודיג ומליקוט זרעים, פירות ושורשים. אך עם רכישת ניסיון הוא למד לברור זנים, לזרוע ולקצור יבולים. הסיפור התנ"כי של יעקב ולבן מדגים כיצד השתמש יעקב בהכלאות מכוונות ובברירה מלאכותית כדי לקבל את התוצאות הרצויות לו.

סיפור יעקב ולבן:

מה עושים?
על פי הסיפור המקראי לבן שואל את יעקב כיצד יוכל לשלם לו. יעקב מציע כי השכר על עמלו, יהיה כזה:

יש לנו פה המון כבשים ועזים בעדר: קודם כל נוציא את כל הכבשים החומות, והעיזים בעלות הכתמים כך שיהיו בעדר רק כבשים לבנות ועזים ללא כתמים. מעתה ואילך כל הכבשים הלבנות והעיזים ללא הכתמים שייוולדו שלך, וכבשים שייוולדו חומות ועיזים שייוולדו בעלות הכתמים – יהיו שכרי. לבן מסכים לעסקה.

נערוך תרגיל בהכלאות כדי להבין את מה קרה שם בעצם.

• מחלקים את המשתתפים לזוגות.

• כל זוג פותר תרגיל ההכלאות (1 או 2). מחצית מהזוגות פותרת את תרגיל 1 (הכלאות בכבשים) ומחצית את תרגיל 2 (הכלאות בעיזים).

תרגיל בהכלאות 1: הכלאות בכבשים

1. ציירו הכלאה מתאימה בין אַיִל לבן (זן טהור) לכבשה לבנה (זן טהור). בהנחה שיש להם 4 צאצאים, מה צבע הצמר של הצאצאים?
   
2. ציירו הכלאה מתאימה בין איל לבן (זן שאינו טהור) לכבשה לבנה (זן שאינו טהור). בהנחה שיש להם 4 צאצאים, מה צבע הצמר של הצאצאים?
   
3. ציירו הכלאה מתאימה בין איל חום לכבשה חומה. בהנחה שיש להם 4 צאצאים, מה צבע הצמר של הצאצאים בדור הראשון? האם יכולה להיות כבשה חומה שאינה זן טהור?
4. ציירו הכלאה מתאימה בין איל חום (זן טהור) לכבשה לבנה (זן טהור). בהנחה שיש להם 4 צאצאים. מה צבע הצמר של הצאצאים? חישבו, האם התשובה הייתה שונה אם הכבשה היתה חומה ואילו האיל לבן (זן טהור)?
   
5. ציירו הכלאה מתאימה בין איל חום (זן טהור) לכבשה לבנה (זן שאינו טהור). בהנחה שיש להם 4 צאצאים. מה צבע הצמר של הצאצאים?
6. על פי ההסכם בין יעקב ללבן, מי מהם זוכה בצאצאים של הכלאות 1-5? סכמו את התוצאות בטבלה:
   
7. מה תציעו ליעקב לעשות כדי להגדיל את מספר הפרטים בעדרו בדורות הבאים?
8. מה הייתם מציעים ללבן לעשות כדי לזכות ביותר פרטים מעדרו של יעקב בדורות הבאים?
9. יעקב מתחיל להכליא את הכבשים בעדרו כשכל הכבשים בעדר בצבע לבן. אילו היה בהתחלה רק איל אחד בעדר מה צריך להיות הגנוטיפ שלו כדי שיתקבלו כבשים חומות כבר בדור הראשון?
   תרגיל בהכלאות 2: הכלאות בעיזים    
   1. ציירו הכלאה מתאימה בין תיש חלק (זן טהור) לעז חלקה (זן טהור). בהנחה שיש להם 4 צאצאים, מה צבע הצאצאים?
      
   2. ציירו הכלאה מתאימה בין תיש חלק (זן שאינו טהור) לעז חלקה (זן שאינו טהור). בהנחה שיש להם 4 צאצאים, מה צבע הצאצאים?
      
   3. ציירו הכלאה מתאימה בין תיש עם כתמים לעז עם כתמים. בהנחה שיש להם 4 צאצאים, מה צבע הצאצאים בדור הראשון? האם יכולה להיות עז בעלת כתמים שאינה זן טהור?
      
   4. ציירו הכלאה מתאימה בין תיש בעל כתמים (זן טהור) לעז חלקה (זן טהור). בהנחה שיש להם 4 צאצאים. מה צבע הצאצאים? חישבו, האם התשובה הייתה שונה אם העז היתה בעלת כתמים ואילו התיש חלק (זן טהור)?
      
   5. ציירו הכלאה מתאימה בין תיש בעל כתמים (זן טהור) לעז חלקה (זן שאינו טהור). בהנחה שיש להם 4 צאצאים. מה צבע הצאצאים?
   6. ההסכם בין יעקב ללבן, מי מהם זוכה בצאצאים של הכלאות 1-5? סכמו את התוצאות בטבלה:
      
   7. מה תציעו ליעקב לעשות כדי להגדיל את מספר הפרטים בעדרו בדורות הבאים?
   8. מה הייתם מציעים ללבן לעשות כדי לזכות ביותר פרטים מעדרו של יעקב בדורות הבאים?
   9. יעקב מתחיל להכליא את העיזים בעדרו כשכל העיזים בעדר חלקות. אילו היה בהתחלה רק תיש אחד בעדר מה צריך להיות הגנוטיפ שלו כדי שיתקבלו עיזים בעלות כתמים כבר בדור הראשון?
      

    

   שאלות לסיכום ודיון:

   • מהם ההבדלים בין הכלאה מבוקרת לזיווג אקראי?
   • באילו מצבים ישנו יתרון להכלאה מבוקרת?
   • מה ההבדל בין ברירה טבעית לברירה מלאכותית של זנים?
   • ביצורים רבים, צבע צמר או שיער לבן מעיד על לבקנות – היעדר מלנין כתוצאה ממוטציה בגן האחראי ליצור מלנין. בדקו אם עובדה זו נכונה גם לגבי צבע הצמר בכבשים.
   • ביצורים רבים, צבע צמר או שיער שחור דומיננטי ביחס לצבע צמר או שיער לבן. כיצד ניתן להסביר את העובדה שבכבשים צבע הצמר הלבן הוא הדומיננטי?

   יצורים שהם בני כלאיים, הטרוזיגוטיים לתכונה מסוימת, מגלים לעיתים תכונות משופרות בהשוואה לפרטים שהם זנים טהורים מבחינת אופן ביטוי התכונה, ההומוזיגוטיים. תופעה זו קרויה און כלאיים או הטרוזיס. תוכלו לשער מדוע? היעזרו בקישור: און כלאיים.