სპონტანური  მუტაციების  შესწავლა  მცენარეებში  და  მისი გამოყენება  პრობლემაზე  დაფუძნებული  სწავლებისას

სპონტანური მუტაციები  მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მცენარეთა ევოლუციასა და სელექციაში. ზოგი სახეობისათვის დამახასიათებელია სპონტანური მუტაციების წარმოქმნის მაღალი სიხშირე და მრავალფეროვანი სპექტრი, ხოლო ზოგისათვის ეს მაჩვენებელი  უმნიშვნელოა. გლობალური ეკოლოგიური პრობლემებისა და რადიაციის ზრდის ფონზე მუტაციების წარმოქმნის პროცენტი საგრძნობლად იზრდება, რომელიც  სხვადასხვა  სახის  გენოტიპური  ცვლილებით – ხიდაკები, ფრაგმენტები, რგოლები, ცალკეული  ჩამორჩენილი  ქრომოსომები  და  გენომური  მუტაციებით  გამოიხატება.

აღნიშნული ცვლილებების შესწავლა მცენარეებში მასწავლებელმა  შეიძლება გამოიყენოს, როგორც პრობლემაზე ორიენტირებული  სწავლების, ასევე  მუტაციების სიხშირის შესწავლის,  პროექტგაკვეთილისა  და  საკონფერენციო ნაშრომის  შესარულებლად.

საბუნებისმეტყველო დისციპლინების სწავლების მიზანია, მოსწავლეს განუვითაროს ისეთი უნარჩვევები, როგორიცაა კვლევის საგნისა და ეტაპების განსაზღვრა, მონაცემთა ანალიზი,  შეფასება, განჭვრეტა და ჰიპოთეზის გამოთქმა.

ესგ საგნობრივი სტანდარტის მიხედვით ერთ -ერთი მისაღწევი შედეგია:

  ბიოლ. IX. 6. მოსწავლეს შეუძლია დაახასიათოს მემკვიდრეობითობა და ცვალებადობა, ჩამოაყალიბოს მემკვიდრეობითობის კანონები; იმსჯელოს ცვალებადობის ფორმებზე და გენეტიკის  მნიშვნელობაზე  სელექციასა  და მედიცინაში.

აღსანიშნავია მცენარეებში სპონტანური მუტაციების შესწავლა,   გენოტიპის დონეზე, დროებითი პრეპარატების საშუალებითაა შესაძლებელი, რომელიც პრობლემაზე დაფუძნებული სწავლების ერთ–ერთ პრაქტიკულ მხარეს წარმოადგენს.

ქრომოსომულ გარდაქმნათა სპექტრის შესწავლის საუკეთესო ობიექტია მცენარის მერისტემული უჯრედები: ფესვის აპიკალური მერისტემა, ჩანასახოვანი ლებანი, ზრდის წერტილი. საკვლევ ობიექტად შეიძლება გამოვიყენოთ  სხვადასხვა მცენარის ბარდას, ჩაის ხახვის და სხვ.  თესლები, რომელიც შეიძლება გავაღვივოთ მდინარის სილაში 24-28 გრადუს ტემპერატურაზე. 1,5 სმ. სიგრძის ფესვაკებს ან ჩანასახოვან ლებანს ვაფიქსირებთ  კარნუას მოდიფიცირებულ ფიქსატორში (2:1), რომელიც შეიცავს 2 წილი  სპირტისა და 1 წილი ყინულოვანი ძმარმჟავას ნარევს,  ფიქსატორში მასალა სასურველია ინახებოდეს მინიმუმ  24 სთ. ჩანასახოვანი ლებნის დასაფიქსირებლად უნდა შევარჩიოთ მოუმწიფებელი თესლი, რომელშიც ლებნის ზომა დაახლოებით 2 მმ. დიამეტრის იქნება.

ცდის მასალად საჭიროა მიკროსკოპი, სპირტქურა, პეტრის ჯამი, პიპეტი, ლანცეტი, სასაგნე და საფარი მინები, აცეტოკარმინის ან ჰემატოქსილიენის საღებავი, ცეცხლგამძლე ქიმიური ჭიქები.  მუშაობა ტარდება ამწოვ კარადაში.

ცდის მსვლელობა:

პრეპარატის მომზადების წინ დაფიქსირებულ მასალას ვრეცხავთ გამოხდილი წყლით და დასარბილებლად ვათავსებთ რკინა ამონიუმის 2%–იან შაბის ხსნარში. 3-4 საათის შემდეგ მასალა ისევ ირეცხება გამოხდილი წყლით და იღებება აცეტოკარმინის ან ჰემატოქსილენის საღებავით (სასურველია, მასალა საღებავში 3-4 საათიდან 24 საათამდე გავაჩეროთ). მაცერაციის მიზნით საღებავში მოთავსებულ მასალას ვადუღებთ სპირტქურაზე დაახლოებით 3-5 წუთს.

ყოველივე ამის შემდეგ შეღებილი და დარბილებული  მასალა გადმოგვაქვს პეტრის ჯამზე, პინცეტით ვათავსებთ კარგად გაწმენდილ სასაგნე მინაზე და ვაფარებთ საფარ მინას. ჰაერის გამოსადევნად სასურველია, საფარ მინას ფრთხილად დავაწვეთ ზემოდან.  ამის შემდეგ პრეპარატი მზადაა მიკროსკოპით დასათვალიერებლად.

მასწავლებლის მიზანი:

1.მოსწავლეებმა   იციან   რა არის კარიოტიპი,  ქრომოსომული   მუტაციის   სახეები,  ამიტომ პრეპარატზე   აკვირდებიან   მეტაფაზასა  და  ანაფაზაში  არსებულ  ქრომოსომულ  გარდაქმნებს. მონაცემები  შეჰყავთ  ცხრილში(აუცილებელია პრეპარატის სრული დათვალიერება როგორც მცირე ისე დიდ გადიდებაზე).

ქრომოსომების სტრუქტურული მუტაციების აღრიცხვა მოსახერხებელია ანაფაზაში. მოსწავლეები მასწავლებლის მითითებით ავსებენ ცხრილს, სადაც კარგად ჩანს ანაფაზში მყოფი უჯრედები ქრომოსომული აბერაციებით.   გენომური  მუტაციების შესწავლა ხდება მეტაფაზაში.  მოსწავლეები  აკვირდებიან  მეტაფაზურ  ფირფიტებს, რომელზეც ჩანს კარიოტიპი და ცალკეული ქრომოსომის სრტუქტურა.(ცხრილი 1)

სურ.1. ქრომოსომული აბერაციის სახეები: ხიდაკი, ფრაგმენტი.

ცხრილი.№1

ცხრილში  მოცემულია  ბუნებრივ  პირობებში  ცერცვის  მერისტემული  უჯრედების  ქრომოსომულ გარდაქმნათა  სპექტრი.

პრეპარატის სრული დათვალიერების და ქრომოსომულ გარდაქმნათა სპექტრის შესწავლის შემდეგ მოსწავლეები ადგენენ  მუტაციის  სიხშირეს ბუნებრივ პირობებში. ითვლიან ანაფაზებისა და მეტაფაზების რაოდენობას ქრომოსომული გარდაქმნებით  და ყოფენ  მათ საერთო რაოდენობაზე. მაგ.  8×100:205=3.9%. ე.ი. სპონტანური მუტაცია ბუნებრივ პირობებში უდრის 3,9 პროცენტს. მუტაციების სიხშირის  შესწავლა კვლევის მიზნიდან გამომდინარე, მასწავლებელმა წლის სახვადასხვა დროს  შეიძლება ჩაატაროს.  კვლევის ჩატარება მოიცავს დაახლოებით 5–6 თვეს.

ქრომოსომულ გარდაქმნათა სპექტრის შესწავლის   შემდეგ   მასწავლებელმა შეიძლება  პრობლემაზე ორიენტირებული გაკვეთილი დაგეგმოს. პრობლემური საკითხის შესწავლა    მოსწავლეებისთვის  უნდა იყოს  აქტუალური და ამოცანის შინაარსი  აღძრავდეს ინტერესს, ამავე დროს, არც  იმდენად რთული, რომ მოსწავლეებს უკარგავდეს მისი გადაჭრის სურვილს და არც ზედმეტად მარტივი. საკითხი უნდა  შეესაბამებოდეს   რეალობას და იძლეოდეს ცოდნისა  და  გამოცდილების  ინტეგრირების  შესაძლებლობას.

მაგ. “სპონტანური მუტაციები და მათი სიხშირის  ზრდა გარემოს დაბინძურებისა და რადიაციის ზრდის ფონზე“, რომელიც მაღალი კლასის (მე–9,10,11,12 ) მოსწავლეებისათვის იქნება საინტერესო.

მასწავლებელმა უნდა დასვას ისეთი შეკითხვები, რომლებიც მოსწავლისაგან მოითხოვს დასაბუთებას , მტკიცებულებების  მოყვანას და უბიძგებს კრიტიკული აზროვნებისაკენ.

სავარაუდო კითხვები:

1. რა არის  მუტაცია და რა იწვევს სპონტანურ მუტაციურ პროცესს?

მოსწავლეებმა უნდა შეძლონ მუტაციების გამომწვევი მიზეზების დასახელება, როგორც ბუნებრივ ისე ინდუცირებულ პირობებში და გამოკვეთონ საკითხის პრობლემური მხარე, ის რომ,  თანამედროვე გლობალური ეკოლოგიური პრობლემებისა და რადიაციის ზრდის ფონზე დაავადებათა რიცხვმა,  მათ შორის  სიმსივნეებმა,  იმატა, რაც დასტურდება სტატისტიკურად.

2. რა დადებითი და უარყოფითი შედეგი აქვს სპონტანურ მუტაციებს?

მოსწავლეებმა უნდა შეძლონ სპონტანური მუტაციების ყველა დადებითი და უარყოფთი შედეგის დასახელება,  შეავსონ  წინასწარ შედგენილი ცხრილი, ჩამოწერონ მუტაციების როგორც დადებითი (სელექციური თვალსაზრისით), ისე უარყოფითი მხარეები.

3. როგორ შეიძლება სპონტანური მუტაციების შესწავლა?

მოსწავლეებმა  უნდა წარმოადგინონ  პრეზენტაცია მათ მიერ ჩატარებულ კვლევაზე, უნდა გამოკვეთონ  პრობლემის აქტუალობა, კვლევის მიზანი, აღწერონ ექსპერიმენტის მეთოდიკა და ბოლოს, ჩამოაყალიბონ დასკვნები, რეკომენდაციები. საკითხის პრაქტიკული შესწავლით  და მოპოვებული მასალის ანალიზით  უნდა დაასაბუთონ  მუტაციების ზრდა და  მისი კავშირი პათოლოგიების წარმოქმნასთან.

გაკვეთილის ბოლოს მასწავლებელმა შეიძლება დასვას სადისკუსიო კითხვები:

1. რა პათოლოგიები შეიძლება განვითარდეს ადამიანში რადიაციის ზრდის ფონზე? რა შეიძლება იყოს ამის მიზეზი?
2. რატომ არის აუცილებელი გენეტიკური ანალიზის ჩატარება ორსულობის ადრეულ პერიოდში? შეიძლება თუ არა პრობლემის თავიდან აცილება?

დასარულს  მასწავლებელი აჯამებს  გაკვეთილს და მოსწავლეებთან ერთად გამოაქვს დასკვნები.

  პრობლემაზე  ორიენტირებული გაკვეთილის ჩატარების მიზანია  მოსწავლეთა შემეცნებითი ინტერესის გაღვივება , თვითგანათლების ხელშეწყობა და  თვითკონტროლის უნარის განვითარება, ცხოვრების ჯანსაღი წესის პოპულარიზაცია. ამავე დროს,  სიტუაციის ანალიზის საფუძველზე, ისინი  ისწავლიან   გადაწყვეტილების მიღებას და გაიზრდება მათი თვითშეფასებაც.

პრობლემაზე ორიენტირებული გაკვეთილის შეფასების რუბრიკა:

  გამოყენებული ლიტერატურა:

1. მაია ინასარიძე, სოფიკო ლობჟანიძე, მანანა რატიანი, ირინა სამსონია: „მასწავლებლის საქმიანობის დაწყების, პროფესიული განვითარებისა და კარიერული წინსვლის სქემის გზამკვლევი“, ნაწილი II. საქართველოს განათლებისა და მეცნიერების სამინისტრო 2016 წ.

2.პრობლემაზე დაფუძნებული სწავლა, მეთოდოლოგიური სახელმძღვანელო სასკოლო სახელმძღვანელოების ავტორებისთვის, ეროვნული სასწავლო გეგმებისა და შეფასების ცენტრი, თბილისი, 2008.

3. ეროვნული სასწავლო გეგმა, 2011-2016 წწ.
4. დ. ძიძიგური, გ. თუმანიშვილი, ციტოლოგია, 2006;