Тұқым қуалайтын өзгергіштіктің гомологиялық қатары заңы бойынша. Ағзалардың тұқым қуалайтын өзгергіштігінің гомологиялық қатарының заңы. Мәдени өсімдіктердің шығу орталықтары туралы ілім

Тұқым қуалайтын өзгергіштік заңындағы гомологиялық қатарлар, орысша ашық генетик Н.И. Вавилов 1920 жылы туысқан организмдердегі тұқым қуалайтын (генотиптік) өзгергіштікте параллелизмді (ұқсастығын) белгілейтін заңдылықты анықтады. Вавиловтың тұжырымында заң былай деп жазылған: «Генетикалық жағынан бір-біріне жақын түрлер мен тектер тұқым қуалайтын өзгергіштіктің бірдей қатарларымен сипатталады, сондықтан бір түрге арналған формалар қатарын біле отырып, бір түрге ұқсас формалардың табылуын болжауға болады. басқа түрлер мен тектер». Сонымен қатар түрлер арасындағы байланыс неғұрлым жақын болса, олардың өзгергіштік қатарындағы ұқсастық (гомология) соғұрлым толық болады. Заң өсімдіктердің (дәнді дақылдар және басқа да тұқымдастардың) өзгергіштігі туралы материалдың үлкен көлемін жинақтайды, бірақ ол жануарлар мен микроорганизмдердің өзгергіштігі үшін дұрыс болып шықты.

Бір-бірімен тығыз байланысты тектер мен түрлердегі параллель өзгергіштік құбылысы олардың шығу тегінің ортақ болуымен, демек, ортақ атадан алынған және процесте өзгермейтін бір гендердің көп бөлігінің болуымен түсіндіріледі. Мутация кезінде бұл гендер ұқсас белгілерді береді. Туысқан түрлердегі генотиптік өзгергіштіктегі параллелизм фенотиптік өзгергіштіктегі параллелизммен, яғни ұқсас белгілермен (фенотиптер) көрінеді.

Вавилов заңы теориялық негізімәдени өсімдіктер мен үй жануарларындағы экономикалық құнды белгілер мен қасиеттерді алудың бағыттары мен әдістерін таңдау кезінде.

Өсімдіктердің әртүрлі жүйелі топтарындағы тұқым қуалайтын өзгергіштікті зерттеу Н.И.Вавиловқа тұжырымдауға мүмкіндік берді. заң гомологтық қатар .

Бұл заң былай дейді:

«1. Генетикалық жағынан жақын түрлер мен тұқымдастар тұқым қуалайтын өзгергіштіктің ұқсас қатарымен сипатталады, сондықтан бір түрдегі формалар санын біле отырып, басқа түрлер мен тектерде параллель формалардың пайда болуын болжауға болады. Генетикалық жағынан жақынырақ орналасқан ортақ жүйетектер мен линнеондар (түрлер), олардың өзгергіштік қатарындағы ұқсастық неғұрлым толық.

2. Өсімдіктердің тұтас тұқымдастары жалпы түрде тұқымдастарды құрайтын барлық тектер мен түрлер арқылы өтетін белгілі бір өзгергіштік циклімен сипатталады.

Н.И.Вавилов өз заңын мына формуламен білдірді:

G 1 (a + b + c + ... +),

G 2 (a + b + c + ... +),

G 3 (a + b + c + ... +),

мұндағы G 1, G 2, G 3 түрлерді білдіреді және a, b, c ... - әртүрлі өзгермелі белгілер, мысалы, түсі, сабақтарының, жапырақтарының, тұқымдарының пішіні және т.б.

Заңның көрнекілігі дәнді дақылдар тұқымдасының белгілі бір белгілері мен қасиеттерінің тұқым қуалайтын өзгергіштік гомологиясын көрсететін кесте болуы мүмкін. Бірақ бұл мүмкіндіктер мен қасиеттер тізімін айтарлықтай кеңейтуге болады.

Қазіргі уақытта ұқсас мутациялар ортақ шығу тегі бар туыстас түрлерде пайда болады деп дәлелді түрде айтуға болады. Оның үстіне, жануарлардың әртүрлі кластары мен түрлерінің өкілдерінің арасында да біз параллелизмді кездестіреміз - морфологиялық, физиологиялық, әсіресе биохимиялық сипаттамалары мен қасиеттері бойынша мутациялардың гомологтық қатары. Сонымен, мысалы, ұқсас мутациялар омыртқалы жануарлардың әртүрлі кластарында кездеседі: сүтқоректілерде альбинизм және түксіздік, құстарда альбинизм және қауырсындардың болмауы, балықтарда қабыршақтардың болмауы, ірі қара малда, қойда, итте, құста және т.б. .

Биохимиялық белгілердің мутациялық өзгергіштігінің гомологиялық қатары жоғары сатыдағы организмдерде ғана емес, қарапайымдар мен микроорганизмдерде де кездеседі. Гомологиялық қатар ретінде түсіндіруге болатын биохимиялық мутанттар туралы деректер келтірілген. Кестеде гомологиялық қатар ретінде түсіндіруге болатын биохимиялық мутанттар туралы деректер көрсетілген.

Көріп отырғанымыздай, гендермен анықталатын ұқсас заттардың (триптофан немесе кинуренин) жинақталуы өте жылдам жүреді. әртүрлі топтарЖануарлар: екіқабаттылар, гименоптералар және көбелектер. Бұл жағдайда пигменттердің биосинтезі ұқсас жолмен жүзеге асырылады.

Гомологиялық қатарлар заңына сүйене отырып, егер жануарлардың немесе өсімдіктердің бір түрінен өздігінен немесе индукцияланған мутациялар қатары табылса, онда осы тектестің басқа түрлерінде де осындай мутациялар қатарын күтуге болады деп есептеу керек. Бұл жоғарыға да қатысты жүйелі категориялар. Мұның себебі генотиптердің ортақ шығу тегі.

Тұқым қуалайтын өзгергіштіктің гомологиялық қатарының шығу тегінің ең ықтимал түсіндірмесі келесідей. Бір тұқымдастағы туыстас түрлер, бір қатардағы немесе тұқымдастағы тектер жеке жалпы гендердің әртүрлі пайдалы мутацияларын таңдау, әртүрлі пайдалы хромосомалық қайта құрулары бар формаларды таңдау арқылы пайда болуы мүмкін. Бұл жағдайда әртүрлі хромосомалық қайта құрулардың іріктелуіне байланысты эволюцияда бір-бірінен ажыраған туыстық түрлер бастапқы және мутацияланған гомологиялық гендерді тасымалдауы мүмкін. Түрлер хромосомалардың біртекті жиынтығы бар өздігінен жүретін полиплоидтарды таңдау арқылы да пайда болуы мүмкін. Тұқым қуалайтын өзгергіштіктің осы үш түріне негізделген түрлердің дивергенциясы туысқан жүйелі топтардағы генетикалық материалдың ортақтығын қамтамасыз етеді. Бірақ іс жүзінде жағдай, әрине, біз үшін қазіргіден де күрделірек.

Бәлкім, хромосомалардың биохимиялық зерттеулері, олардың құрылымы мен ДНҚ-ның тұқым қуалайтын ақпараттың материалдық тасымалдаушысы ретіндегі рөлін зерттеу органикалық формалардың дамуындағы гомология мен аналогияның осы уақытқа дейін белгісіз құбылысының пердесін алып тастайтын шығар.

Егер нуклеин қышқылдарыбелокпен бірге тірі жүйелердің эволюциясын программалауды ең ерте кезеңдерден қамтамасыз ететін бастапқы субстрат болып табылады, содан кейін гомологиялық қатарлар заңы ұқсас қатарлардың пайда болу заңы ретінде әмбебап мәнге ие болады биологиялық механизмдержәне органикалық табиғатта болатын процестер. Бұл ұлпалардың морфологиясына, олардың функционалдық қасиеттеріне, биохимиялық процестеріне, бейімделу механизмдеріне және т.б., барлық тірі организмдердің генетикалық механизмдеріне де қатысты. Аналогия барлық негізгі генетикалық құбылыстар үшін байқалады:

• жасушаның бөлінуі,
• Митоздың механизмі
• хромосомалардың көбею механизмі,
• мейоз механизмі
• ұрықтандыру,
• рекомбинация механизмі,
• мутациялар және т.б.

Тірі табиғат эволюция процесінде организмдердің сол немесе басқа түрлерінің пайда болу уақытына қарамастан, бір формула бойынша бағдарламаланған сияқты. Әрине, мұндай гипотетикалық пайымдаулар көптеген білімдердің синтезі негізінде растауды қажет етеді, бірақ бұл қызықты мәселені шешу қазіргі ғасырдың жұмысы екені анық. Бұл зерттеушілерді түрлердің алшақтығын сипаттайтын ерекше айырмашылықтарды емес, олардың ұқсас генетикалық механизмдерге негізделген ортақ белгілерін іздеуге мәжбүр етуі керек.

Қатені тапсаңыз, мәтін бөлігін бөлектеп, басыңыз Ctrl+Enter.

Бөлімдер: Биология

Сабақтың мақсаттары

1. Студенттерді тұқым қуалайтын өзгергіштіктің формаларымен, олардың себептері мен ағзаға әсерімен таныстыру. Мектеп оқушыларының өзгергіштік формаларын жіктей білу, бір-бірімен салыстыра білу дағдыларын дамыту; олардың әрқайсысының көрінісін көрсететін мысалдар келтіру;
2. Мутация түрлері туралы білімдерін қалыптастыру;
3. Гомологтық қатарлар заңын тұжырымдап, мағынасын түсіндіру;
4. Жоғары сынып оқушыларын мутация процесінің органикалық дүниенің эволюциясы және адамның селекциялық жұмысы үшін өте маңызды екеніне сендіру.

Демонстрациялар

• Хромосомалық мутациялардың әртүрлі типтерінің схемасы.
• Полиплоидизация схемасы.
• Тұқым қуалайтын өзгергіштіктегі гомологиялық қатарлар.

Шарттар Генотиптік өзгергіштік, мутация, гендік мутация, геномдық мутация, хромосомалық мутация:

• инверсия;
• жою;
• қайталау;
• транслокация.

Оқушыларға арналған тапсырмалар:

1. Гомологтық қатарлар заңын тұжырымдап, мысалдар келтір.
2. Н.И. өмірбаянымен танысу. Вавилов және оның негізгі ғылыми жаңалықтарын біледі.
3. «Өзгергіштік формалары» кестесін құру

Алдыңғы жұмыс

1. Генетика нені зерттейді?
2. Тұқым қуалаушылық термині нені білдіреді?- өзгергіштік?
3. Өзгергіштіктің қандай формаларын білесіз?
4. Реакция жылдамдығы нені білдіреді?
5. Үлгілері қандай модификацияның өзгергіштігі?
6. Жағдайлардың өзгеруі сандық және сапалық белгілерге қалай әсер етеді? Мысалдар келтіріңіз
7. Реакция жылдамдығы дегеніміз не? Неліктен сапалық белгілердің әртүрлілігі қоршаған орта жағдайларының әсеріне аздап тәуелді?
8. Қайсы практикалық құндылығыауыл шаруашылығында жануарлар мен өсімдіктердің реакция жылдамдығы маңызды ма?

Компьютерде жеке жұмыс – тест жұмысы

Диаграмманы толтырыңыз:

Студенттердің компьютерде қолданбалы жұмысы 1 . (Сабақ барысында 1-5 тапсырмалар орындалады).

1. Жаңа материалды меңгерту

Тұқым қуалайтын өзгергіштік ұғымына генотиптік және цитоплазмалық өзгергіштік кіреді. Біріншісі мутациялық, комбинативті, корреляциялық болып бөлінеді. Аралас вариация кроссинг-овермен, мейоздағы хромосомалардың тәуелсіз дивергенциясымен және жыныстық көбею кезінде гаметалардың кездейсоқ бірігуімен жүреді. Мутациялық өзгергіштік құрамына геномдық, хромосомалық және гендік мутациялар жатады. Мутация терминін ғылымға Г.де Врис енгізген. Оның өмірбаяны және негізгі ғылыми жетістіктербөлімінде орналасқан. Геномдық мутациялар полиплоидтар мен анеуплоидтардың пайда болуымен байланысты. Хромосомалық мутациялар хромосомалық аралық өзгерістер – транслокация немесе интрахромосомалық қайта құрулар арқылы анықталады: делеция, дупликация, инверсия. Гендік мутациялар нуклеотидтер тізбегінің өзгеруімен түсіндіріледі: олардың санының көбеюі немесе азаюы (делеция, қайталану), жаңа нуклеотидтің енуі немесе ген ішіндегі бөлімнің айналуы (инверсия). Цитоплазманың өзгергіштігі ДНҚ-мен байланысты, ол жасушаның пластидтерінде және митохондрияларында кездеседі. Туысқан түрлер мен тектердің тұқым қуалайтын өзгергіштігі Вавиловтың гомологтық қатарының заңына бағынады.

Модификациялық өзгергіштік генотипке әсер етпестен фенотиптегі өзгерістерді көрсетеді. Оған қарама-қарсы өзгергіштіктің тағы бір түрі – генотиптік, немесе мутациялық (Дарвин бойынша – тұқым қуалайтын, белгісіз, жеке), генотипті өзгерту. Мутация – генетикалық материалдың тұрақты тұқым қуалайтын өзгерісі.

Генотиптегі жеке өзгерістер деп аталады мутациялар.

Мутация ұғымын ғылымға голландиялық де Врис енгізген. Мутациялар – генетикалық материал мөлшерінің көбеюіне немесе азаюына, нуклеотидтердің немесе олардың ретінің өзгеруіне әкелетін тұқым қуалайтын өзгерістер.

Мутация классификациясы

• Көрініс сипаты бойынша мутациялар: Доминантты, рецессивті.
• Өздерінің пайда болу орнындағы мутациялар: соматикалық, генеративті.
• Пайда болу сипаты бойынша мутациялар: өздігінен, индукциялық.
• Бейімделу мәні бойынша мутациялар: пайдалы, зиянды, бейтарап. (Өлімге әкелетін, жартылай өлімге әкелетін.)

Пайда болған мутациялардың көпшілігі рецессивті және организм үшін қолайсыз, олар тіпті оның өліміне әкелуі мүмкін. Аллельді доминантты генмен үйлескенде рецессивті мутациялар фенотиптік түрде көрінбейді. Мутациялар жыныста және соматикалық жасушалар. Егер жыныс жасушаларында мутациялар пайда болса, олар деп аталады генеративтіжәне жыныс жасушаларынан дамитын ұрпақта көрінеді. Вегетативті жасушалардағы өзгерістер деп аталады соматикалық мутациялар.Мұндай мутациялар өзгерген жасушалардан дамитын ағзаның бір бөлігінің ғана белгісінің өзгеруіне әкеледі. Жануарларда соматикалық мутациялар кейінгі ұрпақтарға берілмейді, өйткені соматикалық жасушалардан жаңа организм пайда болмайды. Өсімдіктерде бұл әртүрлі: өсімдік организмдерінің гибридтік жасушаларында репликация және митоз әртүрлі ядроларда біршама басқаша жүзеге асырылуы мүмкін. Бірқатар жасушалардың ұрпақтары кезінде жеке хромосомалар жоғалады және көптеген ұрпақтар бойы сақталуы мүмкін белгілі бір кариотиптер таңдалады.

Бірнеше бар пайда болу деңгейіне қарай мутация түрлері:

1. Геномдық мутациялар - плоидтылықтың өзгеруі, яғни. әсіресе өсімдіктерде жиі кездесетін хромосома саны (сандық хромосома аберрациялары);
2. хромосомалық мутациялар – хромосомалардың құрылымының өзгеруі (құрылымдық хромосомалық аберрациялар);
3. Гендік мутациялар – жеке гендердің өзгеруі;

Геномдық мутациялар

Полиплоидия - хромосома санының бірнеше есе артуы.
Анеуплоидия - мейоздың бұзылуы нәтижесінде артық хромосомалардың жоғалуы немесе пайда болуы.

Хромосома санының немесе құрылымының өзгеруіне байланысты пайда болады. Плоидияның өзгеруі хромосомалардың дивергенциясының бұзылыстарында байқалады.

Хромосомалық аурулар

• генеративті мутациялар
• XXY; HUU - Клайнфельтер синдромы.
• ХО - Шершевский-Тернер синдромы.

Аутосомды мутациялар

• Патау синдромы (13 хромосомада).
• Эдвардс синдромы (18 хромосомада).
• Даун синдромы (21 хромосомада).

Клайнфельтер синдромы.

XXY және XXXY – Клайнфельтер синдромы. Пайда болу жиілігі 1:400 - 1:500. Кариотипі 47, XXY, 48, XXXY, т.б. Фенотипі — еркек. Әйел денесінің түрі, гинекомастия. Ұзын, салыстырмалы түрде ұзын қолдар мен аяқтар. Әлсіз дамыған шаш сызығы. Интеллект төмендейді.

Шершевский-Тернер синдромы

Х0 - Шерешевский-Тернер синдромы (моносомия Х). Пайда болу жиілігі 1:2000 - 1:3000. Кариотип 45,X. Фенотипі - әйел. Соматикалық белгілері: бойы 135 - 145 см, мойынның тері жамылғысы (бастың артқы жағынан иыққа дейін), құлақтың төмен орналасуы, біріншілік және екіншілік жыныстық белгілердің дамымауы. 25% жағдайда жүрек ақаулары мен бүйректің жұмысындағы ауытқулар бар. Интеллект сирек зардап шегеді.

Патау синдромы - 13-ші хромосомадағы трисомия (Патау синдромы) жаңа туылған нәрестелерде шамамен 1:5000 - 1:7000 жиілігімен кездеседі және даму ақауларының кең ауқымымен байланысты. СП ми мен беттің көптеген туа біткен ақауларымен сипатталады. Бұл мидың, көз алмасының, ми сүйектерінің және бас сүйегінің бет бөліктерінің қалыптасуындағы ерте бұзылулар тобы. Бас сүйегінің шеңбері әдетте қысқарады. Маңдайы еңіс, төмен; пальпебральды жарықтар тар, мұрын көпірі шұңқырлы, құлақшалар төмен және деформацияланған. СП типтік белгісі ерін мен таңдайдың жырығы болып табылады.

Даун синдромы - Хромосомалар жиынтығының аномалиясынан (аутосомалар санының немесе құрылымының өзгеруі) туындаған ауру, оның негізгі көріністері психикалық дамудың тежелуі, науқастың өзіндік келбеті және туа біткен ақаулар. Ең көп тараған хромосомалық аурулардың бірі, орта есеппен 700 жаңа туған нәрестенің 1 жиілігімен кездеседі. Алақанда көлденең қатпар жиі кездеседі

Хромосомалық мутациялар

Хромосомалардың құрылымының өзгеруіне байланысты хромосомалық мутациялардың бірнеше түрі бар:

• делеция – хромосоманың бір бөлігін жоғалту;
• дупликация – хромосома қимасының екі еселенуі;
• инверсия – хромосома сегментінің 180 градусқа айналуы;
• транслокация – хромосоманың бір бөлігін басқа хромосомаға ауыстыру.
• транспозиция – бір хромосомадағы қозғалыс.

Жоюлар мен қайталанулар генетикалық материалдың мөлшерін өзгертеді. Фенотиптік түрде олар хромосомалардың сәйкес бөлімдерінің қаншалықты үлкен екендігіне және олардың маңызды гендер бар-жоғына байланысты пайда болады. Қайталану жаңа гендердің пайда болуына әкелуі мүмкін. Инверсиялар мен транслокациялар кезінде генетикалық материалдың мөлшері өзгермейді, бірақ оның орналасуы өзгереді. Мұндай мутациялар да маңызды рөл атқарады, өйткені мутанттардың бастапқы формалармен қиылысуы қиын, ал олардың F1 гибридтері көбінесе стерильді.

Жоюлар. Адамдарда жою нәтижесінде:

• Қасқыр синдромы - 4-үлкен хромосоманың жоғалған бөлімі -
• синдромы «мысық айқайы» - 5 хромосоманың жойылуымен. Себебі: хромосомалық мутация; 5-ші жұптағы хромосома фрагментінің жоғалуы.
  Көрініс: кеңірдектің қалыптан тыс дамуы, мысық тәрізді айқай, мен ерте балалық шақта, физикалық және психикалық дамудың артта қалуы.

Инверсиялар

• Бұл хромосома құрылымының өзгеруі, оның ішкі бөлімдерінің бірінің 180 ° бұрылуынан туындаған.
• Ұқсас хромосомалық қайта құрылымдау – бір хромосоманың бір мезгілде екі үзілуінің салдары.

Транслокациялар

• Транслокация кезінде гомологиялық емес хромосомалардың аймақтары алмасады, бірақ гендердің жалпы саны өзгермейді.

Негізді ауыстыру

1. фенилкетонурия. Көрініс: фенилаланиннің бөлінуі бұзылған; бұл гиперфенилаланинемиядан туындаған деменцияға байланысты. Уақытылы тағайындалған және бақыланатын диета (тамақтану, төмен фенилаланин) және кейбір дәрі-дәрмектерді қолдану кезінде бұл аурудың клиникалық көріністері іс жүзінде жоқ.
2. орақ жасушалы анемия.
3. Морфан синдромы.

Генетикалық(нүктелік) мутациялар нуклеотидтер тізбегінің өзгеруімен байланысты. Қалыпты ген (жабайы типке тән) және одан пайда болатын мутант гендер аллельдер деп аталады.

Сағат гендік мутациялармынадай құрылымдық өзгерістер орын алады:

гендік мутация

Мысалы, орақ жасушалы анемия қан глобинінің b-тізбегіндегі бір негізді алмастырудың нәтижесі (аденин тиминмен ауыстырылады). Жою және қайталау кезінде триплеттердің тізбегі ауыстырылады және «кадрлық ауысуы» бар мутанттар пайда болады, яғни. кодондар арасындағы шекаралардың ығысуы - барлық кейінгі аминқышқылдары мутация орнынан өзгереді.

Дені сау (1) және орақ жасушалы анемиямен ауыратын науқастардағы гемоглобиннің бастапқы құрылымы (2).

1. - вал-гис-лей-тре - про-глют. то-та-глу-лиз
2. - вал-гис-лей-тре - валин- глу-лиз

Бета гемоглобин геніндегі мутация

Морфан синдромы

Ауруға тән адреналиннің жоғары бөлінуі жүрек-қантамырлық асқынулардың дамуына ғана емес, сонымен қатар кейбір адамдарда ерекше күш пен ақыл-ой қабілетінің пайда болуына ықпал етеді. Емдеу әдістері белгісіз. Паганини, Андерсен, Чуковский онымен ауырған деп саналады

Гемофилия

Мутагендер – мутация тудыратын факторлар: биологиялық, химиялық, физикалық.

Эксперименттік түрде мутация жылдамдығын арттыруға болады. Табиғи жағдайларда мутация температураның кенет өзгеруімен, ультракүлгін сәулеленудің әсерінен және басқа себептермен пайда болады. Дегенмен, көп жағдайда мутацияның нақты себептері белгісіз болып қалады. Қазіргі уақытта мутация санын жасанды жолмен көбейту әдістері жасалды. Рентген сәулелерінің әсерінен пайда болатын тұқым қуалайтын өзгерістер санының күрт өсуі алғаш рет алынды.

• Физикалық факторлар (әртүрлі иондаушы сәулелер, ультракүлгін сәулелер, рентген сәулелері)
• Химиялық факторлар (инсектицидтер, гербицидтер, қорғасын, есірткілер, алкоголь, кейбір препараттар және басқа заттар)
• Биологиялық факторлар (шешек, желшешек, эпидемиялық паротит, тұмау, қызылша, гепатит және т.б. вирустары).

Евгеника.

Евгеника - адамзаттың тұқымын жақсарту туралы ғылым.

Евгеника грек тілінен аударғанда ең жақсының туылуы дегенді білдіреді. Бұл жанжалды ғылым генетикалық принциптерді қолдана отырып, адамның тұқым қуалаушылық қасиеттерін жақсарту жолдарын іздейді. Оның таза ғылым болып қалуы қашанда қиын болды: оның дамуын өз жемісін өзінше ысырап еткен саясат жіті бақылап отырды.

Ежелгі Спартада адамдарды іріктеу неғұрлым түбегейлі жүргізілді, болашақ жауынгерге қажетті физикалық қасиеттерге ие емес сәбилерді жойды. Оны ғылыми негіздеген евгениканың атасы 1869 жылы Фрэнсис Гальтон болды. Жүздеген дарынды тұлғалардың тегін саралай келе, данышпандық қабілеттер тұқым қуалайды деген қорытындыға келді.

Бүгінгі таңда евгеника адамзат тұқымындағы тұқым қуалайтын ауруларды жоюды мақсат етеді. Кез келген биологиялық түр, егер оның тіршілігі табиғатқа қайшы келсе, жойылу алдында болады. Жаңа туылған мың нәрестенің жартысы дерлік тұқым қуалайтын патологиямен туады. Әлемде жыл сайын осындай 2 миллион бала дүниеге келеді. Олардың ішінде – 150 мың даун синдромы бар. Аурумен күресуден гөрі баланың туылуына жол бермеу оңайырақ екені барлығына бұрыннан белгілі. Бірақ мұндай мүмкіндіктер біздің заманымызда ғана пайда болды. Пренатальды диагностика және генетикалық кеңес босанудың орындылығы мәселесін шешуге көмектеседі.

Медициналық-генетикалық кеңес берудің заманауи мүмкіндіктері жүктілікті жоспарлау кезінде тұқым қуалайтын аурулардың қаупін анықтауға мүмкіндік береді.

Николай Иванович Вавилов

Николай Иванович Вавилов (1887-1943) - орыс ботанигі, генетик, өсімдік өсіруші, географ. Тұқым қуалайтын өзгергіштіктің гомологиялық қатары заңын тұжырымдады. Мәдени өсімдіктердің шығу орталықтары туралы ілімді жасады.

Орыс ғалымы Н.И.Вавилов тұқым қуалайтын өзгергіштіктегі гомологиялық қатарлар заңы деп аталатын маңызды заңдылықты бекітті: генетикалық жақын (бір-бірімен шығу тегі бірлігі бойынша байланысқан) түрлер мен тектер тұқым қуалайтын өзгергіштікте ұқсас қатарлармен сипатталады. Осы заңның негізінде туысқан түрлер мен тектердегі ұқсас өзгерістердің ашылуын болжауға болады. Ол отбасында гомологтық қатарлар кестесін құрастырды

жарма. Жануарларда бұл үлгі де көрінеді: мысалы, кеміргіштерде пальто түсі бойынша гомологиялық қатарлар бар.

Гомологиялық қатарлар заңы

Мәдени өсімдіктер мен олардың ата-бабаларының тұқым қуалайтын өзгергіштігін зерттей отырып, Н.И. Вавилов гомологиялық қатар заңын тұжырымдады: «Генетикалық жағынан жақын түрлер мен тектер тұқым қуалайтын өзгергіштіктің ұқсас қатарларымен сипатталады, сондықтан бір түрдегі бірнеше формаларды біле отырып, басқа түрлер мен тектерде параллель формалардың болуын болжауға болады. .”

Дәнді дақылдар тұқымдасын мысал ретінде келтіре отырып, Вавилов осы тұқымдастың бірқатар түрлерінде ұқсас мутациялар кездесетінін көрсетті. Сонымен, тұқымның қара түсі сұлы, бидай, тары қоспағанда, қара бидай, бидай, арпа, жүгері және басқаларында кездеседі. Дәннің ұзартылған пішіні барлық зерттелген түрлерде кездеседі. Жануарларда да ұқсас мутациялар бар: сүтқоректілерде альбинизм және жүннің болмауы, ірі қара малда, қойда, иттерде, құстарда қысқа саусақ. Ұқсас мутациялардың пайда болу себебі генотиптердің ортақ шығу тегі болып табылады.

Осылайша, бір түрдегі мутацияларды анықтау туыс өсімдіктер мен жануарлар түрлерінде ұқсас мутацияларды іздеуге негіз болады.

Гомологиялық қатарлар заңы

1. Жақын түрлерде қандай мутантты формалар пайда болуы керек?
2. Гомологтық қатарлар заңының негізін салушы кім?
3. Заң қалай дейді?

Үй жұмысы.

1. 24-бөлім
2. Табиғаттағы мутацияларға мысалдарды табыңыз.

1920 жылы Н.И. ВавиловСаратовта өткен ІІІ Бүкілресейлік селекциялық конгресстегі баяндамасында Гомологиялық қатар заңының негізгі идеяларын ұсынады. Басты идея: туыстас өсімдіктер түрлерінің өзгергіштік спектрлері ұқсас (көбінесе нақты анықталған вариациялардың белгіленген саны).

«Ал Вавилов мұндай әрекетті жасады. Ол барлық белгілі тұқым қуалайтын белгілерді ең жақсы зерттелген, жоғарыда айтқанымдай, мәдени дәнді дақылдардың арасынан өсімдіктерден жинап, кестелерде белгілі бір ретпен орналастырды және сол кезде өзіне белгілі барлық түршелерді, формаларды және сорттарды салыстырды. Құрастырылған көптеген кестелер болды, әрине, материал өте үлкен болды. Сонымен бірге Саратовта бұршақ дақылдарын дәнді дақылдарға – түрлі бұршақ, винка, үрме бұршақ, т.б. - және басқа да дақылдар. Және бұл өте көп жағдайларда параллелизм өте көптеген түрлерде болды. Әрине, өсімдіктердің әр тұқымдасы, тұқымдастары, түрлері үшін барлық белгілердің өзіне тән белгілері, өзіндік пішіні, көрініс беру тәсілі болды. Мысалы, тұқымның түсі дерлік ақтан қараға дейін дерлік барлық мәдени өсімдіктерде әртүрлі болды. Бұл дегеніміз, жақсы зерттелген, бұрыннан белгілі, зерттелген сорттары мен формаларының көп саны бар дәнді дақылдар бірнеше жүздеген түрлі белгілерге ие болса, ал мәдени түрлердің басқа, аз зерттелген немесе жабайы туыстарында көп белгілер болмаса, олар, былайша айтқанда, мүмкін. , болжауға болады. Олар әлі де сәйкес үлкен материалда болады.

Вавилов, жалпы алғанда, барлық өсімдіктердің тұқым қуалайтын өзгергіштігі параллельді түрде өте күшті дәрежеде өзгеретінін көрсетті. Ол оны өсімдік өзгергіштігінің гомологиялық қатары деп атады. Және ол түрлер бір-біріне неғұрлым жақын болса, кейіпкерлердің өзгергіштік қатарының бұл гомологиясы соғұрлым жоғары екенін көрсетті. Әртүрлі ауқым жалпы үлгілерөсімдіктердің тұқым қуалайтын өзгергіштігінің осы гомологиялық қатарында анықталды. Және бұл жағдайды Вавилов өсіруге енгізілген өсімдіктердің одан әрі селекциясы мен экономикалық пайдалы қасиеттерін іздеудің маңызды негіздерінің бірі ретінде қабылдады. Тұқым қуалайтын өзгергіштіктің гомологтық қатарын, ең алдымен, мәдени өсімдіктерде, одан кейін үй жануарларында зерттеу қазір заңдылық, әрі қарай селекцияның негіздерінің бірі болып табылады. адамға қажетзерттелетін өсімдіктердің кейбір түрлерінің сорттары. Бұл, бәлкім, Вавиловтың әлемдік ауқымдағы алғашқы ірі жетістіктерінің бірі болды, ол оны тез арада әлемдік атауды жасады. Аты, егер бірінші және ең жақсы болмаса, әлемдегі алғашқы және ең жақсы қолданбалы ботаниктердің бірі.

Осымен қатар Вавилов бүкіл әлемді - бүкіл Еуропаны, Азияның көп бөлігін, Африканың үлкен бөлігін, Солтүстік, Орталық және Оңтүстік америка- негізінен мәдени өсімдіктер бойынша орасан зор материал жинайтын көптеген экспедициялар. 1920 жылы, менің ойымша, Вавилов қолданбалы ботаника және жаңа мәдениеттер бюросының директоры болды. Бұл бюро біршама өзгертіліп, қолданбалы ботаника және жаңа дақылдар институтына, кейін қолданбалы ботаника, генетика және өсімдік шаруашылығы институтына айналды. Ал 1930 жылдардың аяғында ол Бүкілодақтық өсімдік шаруашылығы институтына айналып үлгерді. Бұл атау әлі күнге дейін сақталғанымен, әлем үлес салмағыоның Вавилов қайтыс болғаннан кейін, әрине, күрт төмендеді. Дегенмен, әлі күнге дейін көптеген Вавилов дәстүрлері сақталады және жер шарында өсірілетін өсімдіктердің барлық топтарынан мәдени өсімдіктердің сорттары, кіші түрлері мен формаларының үлкен дүниежүзілік тірі коллекциясының бір бөлігі Пушкин, бұрынғы Децкое селосы, бұрынғы Царское қалаларында сақталған. Село. Бұл Вавилов жасаған жыл сайын қайта отырғызылатын тірі мұражай. Кеңес Одағында шашыраңқы орналасқан сансыз тәжірибелік станцияларда да солай.

Көптеген сапарлары кезінде Вавилов қайтадан үлкен көлемдегі материалға батып кетпеді, бұл жағдайда мәдени өсімдіктердің әртүрлі түрлерінің географиялық әртүрлілігі. Үлкен масштабты карталарда барлығын түрлі-түсті қарындаштармен белгіледі, алдымен кішкентай балалар сияқты ойнады географиялық карталар, содан кейін мұның барлығын әртүрлі типтегі қара белгішелері бар салыстырмалы түрде қарапайым шағын карталарға аудару әртүрлі формалармәдени өсімдіктер. Осылайша ол әлемде, жер шарында, планетамыздың биосферасында мәдени өсімдіктердің алуан түрлілігінің бірнеше орталықтарын ашты. Және ол жай карталарда жер бетінде тек жекелеген түрлердің ғана емес, белгілі бір жерде, айталық, Солтүстік немесе Орталық Қытайда немесе белгілі бір жерде алғаш рет өсірілген түрлердің белгілі бір топтарының таралуын, таралуын көрсетті. Солтүстік Африканың таулы бөлігі немесе айталық, Перу аймағында, Оңтүстік Америкада, тауларда, Андта. Ол жерден әдетте қандай да бір мәдени өсімдіктердің бір түрі емес, мәдени өсімдіктер ретінде пайда болып, белгілі бір жерде мәдени өсімдіктер ретінде тамыр жайған шаруашылық жағынан байланысты түрлер тобы жер шарына тарайды. Біреулер алыс емес, аз ғана қашықтықта, ал басқалары жарты әлемді жаулап алды, олар айтқандай, сол бидай немесе бұршақ сияқты.

Вавилов осылайша әртүрлілік пен шығу орталықтарын құрды әртүрлі формаларәлемнің әртүрлі бөліктерінде мәдени өсімдіктер. Және ол ең ежелгі және ежелгі әлемнің әртүрлі дәуірлерінде мәдени өсімдіктердің шығу тегі туралы тұтас теорияны жасады. Бұл Вавиловтың тағы да әлемдік деңгейдегі екінші үлкен жетістігі болды. Енді Вавилов құрған іргетассыз дүниежүзілік ауыл шаруашылығының тарихын және мәдени өсімдіктердің шығу орталықтарының тарихын одан әрі дамыту мүмкін емес. Вавиловтың көзқарастарын өзгерту және өзгерту әрекеттері бар, бірақ бұл Вавилов жасаған жалпы әлемдік суретпен салыстырғанда ерекшеліктер деп айта аламыз.

Бұл менің үш үлкен жетістікті: өсімдік иммунитеті, гомологиялық қатарлар заңы және егіншілік орталықтары теориясы мен мәдени өсімдіктердің әртүрлі формаларының пайда болуын тізіп өткенімді білдіреді. Вавиловтың жалпы жетістіктерінің ішінен мен атағым келетін ең соңғы нәрсе - оның көптеген еңбектері мен күш-жігері, негізінен әртүрлі конгрестерде, халықаралық және бүкілодақтық конгрестерде насихаттау, ілгерілеу мәселесі бойынша ғылыми-көпшілік мақалалар жазу мағынасында күш-жігері. бірінші кезекте солтүстікке қарай және шөлейттер мен шөлейт жерлерді алып жатқан аудандарда табиғатты толығымен заманауи және тіпті жақын болашаққа арналған қорғаумен біріктірілген ауыл шаруашылығы: қауымдастықтарға парасатты қатынаспен бірге мәдениетті көтеру. биосфераның тірі организмдері. Бұл салаларда Вавилов мүлдем ерекше, мен айтар едім, әлемдік ауқымдағы ерекше ұлы ғалым.

Н.И. Вавилов мәдени өсімдіктер мен олардың ата-бабаларындағы тұқым қуалайтын өзгергіштікті зерттей отырып, тұқым қуалайтын өзгергіштіктің гомологиялық қатарының заңын тұжырымдауға мүмкіндік беретін бірқатар заңдылықтарды ашты: «Генетикалық жағынан жақын түрлер мен тектер тұқым қуалайтын өзгергіштіктің осындай қатарларымен сипатталады. бір түрдегі бірнеше формаларды біле отырып, басқа түрлер мен тектерде параллель формалардың табылуын болжауға болатын заңдылық. Тұқымдар мен түрлер генетикалық тұрғыдан жалпы жүйеде неғұрлым жақын орналасса, олардың өзгергіштік қатарындағы ұқсастық соғұрлым толық болады. Өсімдіктердің бүкіл тұқымдастары әдетте 30 тұқымдасты құрайтын барлық тұқымдар мен түрлер арқылы өтетін белгілі бір өзгергіштік циклімен сипатталады.

Бұл заңды бидай, қара бидай, арпа, сұлы, тары және т.б. қамтитын Блюграсс тұқымдасының мысалы арқылы көрсетуге болады. Осылайша, қара бидай, бидай, арпа, жүгері және басқа да өсімдіктерде кариопсистің қара түсі табылды, кариопсистің ұзартылған пішіні барлық зерттелген тұқымдас түрлерінде табылды. Тұқым қуалайтын өзгергіштіктегі гомологиялық қатарлар заңы Н.И.Вавиловтың өзіне бидайда осы белгілердің болуына негізделген қара бидайдың бұрын белгісіз болған бірқатар формаларын табуға мүмкіндік берді. Оларға мыналар жатады: қырлы және қырлы масақтар, қызыл, ақ, қара және күлгін түсті дәндер, ұнтақты және шыны тәрізді дәндер және т.б.

Н.И.Вавилов ашқан заң өсімдіктерге ғана емес, жануарларға да жарамды. Сонымен, альбинизм сүтқоректілердің әртүрлі топтарында ғана емес, құстар мен басқа жануарларда да кездеседі. Қысқа саусақтылық адамда, ірі қарада, қойда, итте, құста байқалады, құстарда қауырсын, балықтарда қабыршақ, сүтқоректілерде жүн, т.б.

Тұқым қуалайтын өзгергіштіктің гомологиялық қатары заңының селекция тәжірибесі үшін үлкен маңызы бар. Ол белгілі бір түрде кездеспейтін, бірақ жақын туыстас түрлерге тән формалардың болуын болжауға мүмкіндік береді, яғни заң іздеу бағытын көрсетеді. Сонымен қатар, қажетті пішінді табиғатта табуға болады немесе жасанды мутагенез арқылы алуға болады. Мысалы, 1927 жылы неміс генетикі Э.Баур гомологтық қатарлар заңына сүйене отырып, мал азығына пайдалануға болатын люпиннің алкалоидсыз түрінің болуы мүмкін деген болжам жасады. Алайда мұндай формалар белгісіз болды. Алкалоидты емес мутанттар ащы люпиндік өсімдіктерге қарағанда зиянкестерге төзімділігі төмен және олардың көпшілігі гүлдену алдында өледі деген болжам бар.

Осы болжамдарға сүйене отырып, Р.Зенгбуш алкалоидсыз мутанттарды іздеуді бастады. Ол 2,5 млн люпин өсімдіктерін зерттеп, олардың арасында азықтық люпиннің ата-бабалары болып табылатын алкалоидтары аз 5 өсімдікті анықтады.

Кейінгі зерттеулер гомологиялық қатарлар заңының әртүрлі организмдердің – бактериялардан адамға дейінгі морфологиялық, физиологиялық және биохимиялық сипаттамаларының өзгергіштік деңгейіне әсерін көрсетті.

Мутацияларды жасанды алу

1925 жылы Г.А.Надсон және Г.С.Филиппов ашытқы жасушаларының тұқым қуалайтын өзгергіштікке радий сәулелерінің мутагендік әсерін ашты. Жасанды мутагенезді дамыту үшін Г.Меллердің (1927) еңбектері ерекше маңызға ие болды, ол дрозофилаға жүргізілген тәжірибелерде радий сәулелерінің мутагендік әсерін растап қана қоймай, сәулелену мутация жиілігін жүздеген есе арттыратынын көрсетті. 1928 жылы Л.Стадлер мутацияларды алу үшін рентген сәулелерін пайдаланды. Кейінірек химиялық заттардың мутагендік әсері де дәлелденді. Осы және басқа эксперименттер деп аталатын факторлардың үлкен саны бар екенін көрсетті мутагендікәртүрлі организмдерде мутациялар тудыруға қабілетті.

Мутацияларды алу үшін қолданылатын барлық мутагендер екі топқа бөлінеді:

физикалық -радиация, жоғары және төмен температура, механикалық әсер, ультрадыбыстық;

химиялық- әртүрлі органикалық және бейорганикалық қосылыстар: кофеин, қыша газы, ауыр металл тұздары, азот қышқылы және т.б.

индукцияланған мутагенез бар үлкен мән. Ол асыл тұқымды өсіру үшін құнды бастапқы материалды, өсімдіктер мен жануарлар тұқымдарының жоғары өнімді сорттарын жасауға, бірқатар биологиялық белсенді заттар өндірушілердің өнімділігін 10-20 есеге арттыруға мүмкіндік береді, сондай-ақ табиғи ресурстарды құру жолдарын ашады. адамды мутагендік факторлардың әсерінен қорғау.