Das genetische Kriterium wirkt sich auf den für eine bestimmte Art charakteristischen Chromosomensatz aus: die Anzahl der Chromosomen und die Merkmale ihrer Struktur. Dieses Kriterium ist ziemlich zuverlässig, aber nicht absolut, weil Innerhalb einer Art können Chromosomenanomalien (Mutationen) häufig vorkommen.[...]

Der genetische Fundus ist die Gesamtheit aller Lebewesenarten, die bestimmte erbliche Anlagen aufweisen. Jede biologische Art ist einzigartig. Es speichert Informationen über die phylogenetische Entwicklung, deren Entschlüsselung sowohl wissenschaftlich als auch praktisch von außerordentlicher Bedeutung ist. Das Verschwinden mindestens einer Art ist ein großer Verlust für Wissenschaft und Praxis.[...]

Genetische Arten der Dynamik von Landschaftskomplexen. Manifestationen der Landschaftsdynamik werden durch die Summe vieler Komponenten verursacht, aber unter diesen ist es immer möglich, den führenden Faktor zu identifizieren und darauf basierend seine genetischen Typen zu unterscheiden.[...]

Genetische Bank – ein Aufbewahrungsort für Samen, gefrorenes Gewebe, Keimzellen von Pflanzen und Tieren, geeignet für die spätere Reproduktion lebender Organismen – ihrer Arten, Sorten und Rassen; insbesondere Samen von Kulturpflanzen und ihren wilden Verwandten. Akademiemitglied N. I. Vavilov und Mitarbeiter des All-Union Institute of Plant Growing (VIR) auf zahlreichen Expeditionen, die in den 40er Jahren alle Kontinente abdeckten. Aus 250.000 Proben wurde eine einzigartige Sammlung weltweiter Pflanzenressourcen zusammengestellt, davon 36.000 Weizenproben, 10.000 Maisproben, 23.000 Futterproben usw. D. N. I. Vavilov schrieb bereits 1939 in seinem Manuskript des unvollendeten Buches „Fünf Kontinente“ (es wurde erst 1987 veröffentlicht): „Um die Sorten von Kulturpflanzen zu verbessern, muss man über das notwendige „Baumaterial“ verfügen Ausgangsarten, Sorten, nutzen sie in geeigneten Gebieten für den Direktanbau oder nehmen ihnen durch Kreuzung die wertvollsten Eigenschaften ab.“[...]

Der Bestand an genetischer Information der Art Homo sapiens, geschätzt anhand der Anzahl der DNA-Nukleotidpaare im menschlichen Genom, beträgt 7.109. Die durchschnittliche Menge an Signalinformationen im Langzeitgedächtnis eines Erwachsenen ist ungefähr gleich – etwa 8.109 Bit. Die meisten dieser Informationen stimmen mit der überwiegenden Mehrheit der gleichzeitig lebenden Menschen überein. Daher wäre es falsch, die angegebene Zahl mit der Anzahl der Personen zu multiplizieren. Laut V.G. Laut Gorshkova (1995) können nur 0,01 % (6.105) Menschen einzigartige Abweichungen aufweisen. Somit beträgt der Gesamtvorrat an Signalinformationen im Langzeitgedächtnis des Menschen, der scheinbar mit dem Umfang an kulturellen und technischen Informationen der Zivilisation übereinstimmt, 8 109 6 ■ 105 5 1015 Bits. Bücher und Computer erhöhen diesen Bestand praktisch nicht (die darin geschriebenen Informationen sind nicht nur dann tot, wenn sie im Gedächtnis lebender Menschen enthalten sind), aber sie erhöhen die Verfügbarkeit und Effizienz ihrer Nutzung erheblich. Die Speicherkapazität aller Computergeräte ist in der Lage, sowohl die kulturellen und technischen Informationen der Zivilisation als auch die genetischen Informationen der gesamten Biota aufzunehmen.[...]

Der Mensch als eine von allen bisherigen Arten grundlegend verschiedene Art entstand im Verlauf der Evolution unter dem Einfluss von Gesetzen, die allen Lebewesen gemeinsam sind, als Ergebnis einer grundlegenden genetisch fixierten Entdeckung im Verlauf der Evolution von Organismen in der Biosphäre. Solche grundlegenden Entdeckungen, die zur Entstehung grundlegend neuer Arten führten, erfolgten vor der Entstehung des Menschen. So entstanden Vielzeller, Wirbeltiere und homöotherme Tiere mit konstanter Körpertemperatur. [...]

Auf molekulargenetischer Ebene sind die Auswirkungen von Schadstoffen, ionisierender und ultravioletter Strahlung besonders empfindlich. Sie verursachen Störungen der genetischen Systeme und der Zellstruktur und unterdrücken die Wirkung von Enzymsystemen. All dies führt zu Krankheiten bei Menschen, Tieren und Pflanzen, zur Unterdrückung und sogar zur Zerstörung von Arten und Lebewesen.[...]

Unter Berücksichtigung der angegebenen genetischen Eigenschaften des Menschen und der Tatsache, dass er Räume bewohnte, in denen die Umwelteinflüsse weitgehend gegensätzlich sind, können wir feststellen: Der Mensch hat die Art im Gegensatz zu Tieren in die Bedingungen einer sehr breiten ökologischen Nische gebracht, die durch ein Allgemeines gekennzeichnet ist Richtung der Anpassung.[...]

Niemand bestreitet die soziale Entwicklung der Spezies Homo sapiens. Doch sein moderner biologischer Fortschritt wird von vielen bestritten. Grundlage hierfür ist die morphologische Ähnlichkeit unserer entfernten Vorfahren mit lebenden Menschen. Es wird davon ausgegangen, dass die Menschheit seit Zehntausenden von Jahren genetisch grundsätzlich homogen ist und Selektionsfaktoren nahezu keinen Einfluss auf menschliche Populationen haben. Beide Aussagen erscheinen höchst zweifelhaft. Die rassische und adaptive Differenzierung der Menschen1, die sich über die gesamte Existenz der Spezies Homo sapiens erstreckt, legt eher das Gegenteil nahe. Die genetische Integrität einer Art im Sinne der Fortpflanzungsfähigkeit und der angeblichen tausendjährigen Stabilität der geistigen Kräfte (ebenfalls eine Hypothese, die Beweise erfordert, aus denen keine direkten Beweise gewonnen werden können2, da es unmöglich ist, entfernte Vorfahren wiederzubeleben) bedeutet nicht seine Unveränderlichkeit. Was die Selektion unter Bedingungen eines enormen Mutationsdrucks angeht, stößt man oft auf eine vereinfachte biologische, grobe Herangehensweise an den Menschen. Offensichtlich bietet eine subtilere und vielseitigere Analyse Vorteile, die die tatsächlichen Grenzen der Variabilität berücksichtigt, aber auch den schwer fassbaren biologischen Mechanismus unter sozialen Schichten nicht außer Acht lässt. Nach einem langen Prozess der Rassenbildung vollzieht sich nun das Gegenteil – die Verschmelzung der Rassen. Allerdings ist es keineswegs so einfach, konfliktfrei und schnell, wie oft vereinfachend angenommen wird.[...]

Die genetischen Typen quartärer Ablagerungen, ihr Alter und ihre lithologische Zusammensetzung werden im CCS farblich dargestellt. Die landschaftsindikative Interpretation von CES ermöglicht die Identifizierung von Landschaften und Geländetypen sowie die Gewinnung von Informationen über das Relief, die lithologische Zusammensetzung von Sedimenten und den Waldzustand. Eine gemeinsame Analyse der CER mit dem OK, Waldkarten und Forstplänen ermöglicht die Erstellung der für die Landschaftskartierung notwendigen Indikatorentabellen (Tabelle 10).[...]

Der größte Reichtum an genetischen Ressourcen konzentriert sich in tropischen Wäldern, in den Küstengewässern tropischer Meere, in Korallenriffzonen, d.h. wo vor allem wirtschaftlich schwache Entwicklungsländer ansässig sind. Und die Genlabore und biotechnologischen Einrichtungen, die diese Ressourcen nutzen, gehören wohlhabenden Unternehmen in entwickelten Ländern. Da das drohende Aussterben vieler genetischer Formen eine globale Herausforderung für den Erhalt der biologischen Vielfalt darstellt, halten es Entwicklungsländer für gerecht, einen Teil der Gewinne von Biotechnologieunternehmen für die Durchführung von Maßnahmen zur Artenerhaltung an sie zu übertragen oder ihnen zu Vorzugskonditionen zu überlassen neue Technologien und auf ihrer Grundlage geschaffene Materialien, die für den Schutz natürlicher Ressourcen notwendig sind. Umwelt, Bioindikatoren und biologische Methoden der landwirtschaftlichen Schädlingsbekämpfung.[...]

Die Verbreitungsgebiete der beiden eng verwandten Arten überschneiden sich. In den Teilen ihres Verbreitungsgebiets, in denen nur eine Art vorkommt, ähneln ihre Populationen denen der anderen Arten, so dass es manchmal schwierig ist, sie voneinander zu unterscheiden. In einem Überschneidungsgebiet, in dem beide Arten zusammen vorkommen, divergieren ihre Populationen stärker und sind leichter zu unterscheiden, das heißt, sie sind auf eine oder mehrere Arten relativ zueinander „verschoben“. Diese Merkmale können morphologischer, umweltbedingter oder physiologischer Natur sein; es wird angenommen, dass sie genetisch bedingt sind.[...]

Der Mensch als biologische Spezies ist im Gefüge der lebenden Materie des Planeten verankert. Der Grad der Einheit dieser Formation und die Tiefe der Artenvernetzung darin sind noch nicht klar genug. Verfügbare indirekte Beweise deuten auf das Vorhandensein einer gegenseitigen Abhängigkeit hin. Daher zirkulieren Influenzaviren in für den Menschen nicht pathogenen Formen weit verbreitet unter Tieren3. Genetische Rekombinationen führen zu identischen Veränderungen des Virus und zu einem nahezu gleichzeitigen Ausbruch der Krankheit auf der ganzen Welt, obwohl die natürlichen Reservoire des Virus äußerst vielfältig sind (Wild- und Hausvögel sowie Säugetiere) und Kontakte zwischen Menschen oft völlig ausgeschlossen sind. Der englische Epidemiologe Charles Creighton aus dem 19. Jahrhundert machte ein globales „Miasma“4 für die Gleichzeitigkeit von Grippepandemien verantwortlich. Es gab recht erfolgreiche Versuche, die Zeit der Grippepandemien mit Perioden erhöhter Sonnenaktivität in Verbindung zu bringen: 1917, 1928, 1937, 1947, 1957, 1968 und 1980–81 – gleichzeitig Jahre hoher Sonnenaktivität und Grippepandemien5. Während der Zeit erhöhter Sonnenaktivität in den Jahren 1990-1991 kam es auch zu einer Grippewelle. Mittlerweile folgen sie jedoch fast jedes Jahr.[...]

Das Leben auf der Erde ist in dem Sinne vom gleichen Typ, dass der genetische Code jedes Organismus, jeder biologischen Spezies aus ähnlichen organischen Verbindungen besteht. Trotz dieser Ähnlichkeiten ist das Leben auf der Erde überraschend vielfältig. Wissenschaftler kennen heute etwa 2 Millionen biologische Arten, von denen 20 % Pflanzen und 80 % Tiere sind. [...]

Dennoch gibt es selbst innerhalb derselben Art zwischen Populationen verschiedener Orte häufig Unterschiede in der Art der Reaktionen auf Temperatureinflüsse, und diese Unterschiede können oft nicht vollständig auf die Akklimatisierung zurückgeführt werden; höchstwahrscheinlich stellen sie Manifestationen genetischer Unterschiede dar (Abb. 2.9). Daher wäre es ein Fehler zu glauben, dass diese Art eine bestimmte einheitliche Norm für die Reaktion auf die Temperatur hat. Allerdings ist der Einfluss geographischer Unterschiede meist nicht so groß [mögliche Gründe dafür werden bei Wallace (1960) diskutiert], und für die meisten Arten lassen sich charakteristische Temperaturreaktionen angeben. Dieser Umstand schränkt den Temperaturbereich ein, bei dem Individuen dieser Arten existieren können, und begrenzt dadurch die Bandbreite der Lebensräume, die sie besetzen können.[...]

Je nach Entwicklungsgrad der Grundeigenschaften werden genetische Bodentypen unterschieden. Gewöhnliche Schwarzerden werden beispielsweise anhand des Humusgehalts in Typen mit mittlerem und niedrigem Humusgehalt eingeteilt.[...]

Das Emoticon-Programm mag komplex sein, aber es ist genetisch festgelegt, eindeutig und für jede Art unveränderlich. Es kann keiner Korrektur unter dem Einfluss äußerer Bedingungen unterliegen. Darüber hinaus verfügen Tiere über ein extragenetisches Gedächtnis, das während des gesamten Lebens des Individuums erhalten bleibt, aber nicht an nachfolgende Generationen weitergegeben wird. Diese Art des Gedächtnisses umfasst Reflexe und Prägungen (Informationen, die sich in jungen Jahren ins Gedächtnis einprägen: Erinnern an die Koordinaten des Geburtsortes bei Zugvögeln, Sprache beim Menschen usw.).[...]

Der Verlust jeder Art, selbst der auf den ersten Blick nutzlosesten, bedeutet eine unumkehrbare Verarmung des genetischen Fundus des Planeten.[...]

Anders verhält es sich mit dem Menschen, der die einzige Spezies in der Biosphäre ist, deren Bedürfnisse mit der Entwicklung der Zivilisation unbegrenzt wachsen. Die im Genom programmierten genetischen Bedürfnisse des Menschen als Spezies bleiben nahezu unverändert. Die Geschwindigkeit der Veränderung dieses Teils der menschlichen Bedürfnisse wird wie bei allen anderen Arten durch die Geschwindigkeit der Evolution bestimmt.[...]

In Zonen mit Schwefelwasserstoffbelastung (und H28 kann darin in Form von Lösung und Gas vorhanden sein) kommt es zu einer Reaktion zwischen H28 und gelösten Salzen und Metallen. Die Folge ist die Bildung schwerlöslicher Sulfide. So entstehen Schwefelwasserstoffbarrieren. Die globale Verbreitung und genetische Vielfalt solcher Barrieren in der Biosphäre ermöglicht es, Schwefelwasserstoffbarrieren in Bezug auf die Gesteine ​​(Sedimente) zu kombinieren, in denen sie gebildet werden und wo Sulfidablagerungen auftreten. Mit diesem Ansatz können sedimentär-diagenetische Schwefelwasserstoff- und epigenetische Barrieren in der Biosphäre identifiziert werden. Darüber hinaus können wir von einer magmatischen Barriere sprechen, die über die Biosphäre hinausreicht. Diese Einteilung hat auch eine gewisse geochemische Bedeutung: Es gibt einige Unterschiede in der Schwefelisotopenzusammensetzung der an diesen Barrieren gebildeten Sulfide.[...]

Mutagene beeinflussen das Wertvollste, was durch die Evolution der lebenden Materie geschaffen wurde – das menschliche genetische Programm sowie die Genpools der Populationen aller Arten von Tieren, Pflanzen, Bakterien und Viren, die in der Biosphäre leben.[...]

Landschaftsgebiete stellen die größten morphologischen Teile der Landschaft dar. Sie bestehen aus genetisch und dynamisch verbundenen Gebieten, kombiniert mit einem Komplex von Mesoformen des Reliefs, innerhalb großer Formen (Überschwemmungsgebiete großer Flüsse, Böden kleiner Flusstäler, isolierte Gebiete großer Flussterrassen). , alte Entwässerungsmulden, homogene Zusammensetzung sich wiederholender Trakttypen, isolierte Ebenenbereiche, Bereiche von Lavaplateaus, die durch Felsvorsprünge begrenzt sind, abgestufte Hänge von Plateaus und Tafelbergen, die durch Erosion zergliedert sind, geneigte, akkumulierte, durchnässte Ebenen, die durch umgebende Fallenkämme isoliert sind usw.) .[...]

Die LEBENSDAUER einer ART ist das durchschnittliche Höchstalter, das Individuen einer bestimmten Art unter den günstigsten Existenzbedingungen erreichen, d. h. nur durch die genetischen Merkmale der Individuen begrenzt.[...]

Einfach ausgedrückt weisen die Fauna und Flora der Inseln zwei charakteristische Merkmale auf; Auf Inseln gibt es weniger Arten als auf vergleichbaren Festlandgebieten gleicher Größe. Darüber hinaus unterscheiden sich viele der Inselarten geringfügig oder sogar erheblich von den Arten, die im nächstgelegenen vergleichbaren Gebiet des Festlandes leben. Dafür gibt es zwei Hauptgründe. Erstens beschränken sich die Fauna und Flora der Insel auf die Formen, deren Vorfahren es geschafft haben, diese Insel zu erreichen; Die Stärke dieser Einschränkung hängt natürlich von der Entfernung der Insel vom Festland oder von anderen Inseln ab und ist für verschiedene Organismengruppen unterschiedlich, abhängig von der inhärenten Fähigkeit dieser Organismen, sich auszubreiten. Zweitens könnte aufgrund der gleichen Isolation die Geschwindigkeit der evolutionären Transformation der Inselpopulation ausreichen, um die Folgen des Austauschs von genetischem Material mit der Elternpopulation auf dem Festland zu überwinden.[...]

Wir können also sagen, dass der moderne Mensch einen Teil seines lebensnotwendigen Genoms in Form des kulturellen Erbes vergangener Generationen besitzt. Im Gegensatz zum genetischen Erbe (genetische Information), das im normalen Genom einer Art zuverlässig geschützt ist, ist das kulturelle Erbe (kulturelle Information) ziemlich gefährdet und kann im Laufe des Lebens verloren gehen, solange es genügend Individuen für die Fortpflanzung gibt die Arten. [...]

Eine einzigartige, nur dem Menschen innewohnende Eigenschaft ist die Fähigkeit, Informationen zu nutzen, die nicht im genetischen Programm festgelegt sind. Alle bekannten Organismen, außer dem Menschen, enthalten in ihrem Genom alle für ihre Existenz notwendigen Informationen über die Umwelt. Kein einziges Tier gibt die im Training erlernten Fähigkeiten an seine Nachkommen weiter. Alle im extragenetischen Gedächtnis des Organismus angesammelten Informationen bleiben nur während des gesamten Lebens eines Individuums erhalten. Diese Situation verhindert, dass das Tier falsche oder unnötige Informationen an zukünftige Generationen weitergibt.[...]

Die menschliche Besiedlung ging mit der Entstehung rassischer und ethnischer Polymorphie und der Entstehung von Nationen einher. Die hohe genetische Anpassungsfähigkeit der frühen Vertreter des Homo sapiens wurde durch die ungewöhnlich gesteigerten Fähigkeiten des adaptiven Verhaltens erheblich ergänzt. Fähigkeiten zur Optimierung der Mikroumgebung, des Feuers, der Kleidung, der Unterbringung, der Herstellung und Verwendung immer fortschrittlicherer Werkzeuge, d. h. Die Anfänge der Technogenese trugen zur Entwicklung verschiedener Naturzonen und unterschiedlicher Stereotypen der Nutzung natürlicher Ressourcen bei. Die entstehenden ethnischen Gruppen wurden im Wesentlichen zu ökologisch-geografischen Lebensformen der Art Homo sapiens (JI.H. Gumilyov, 1990).[...]

Das Untersuchungsobjekt der Demoökologie oder Populationsökologie ist die Bevölkerung. Es wird als eine Gruppe von Organismen derselben Art definiert (innerhalb derer Individuen genetische Informationen austauschen können), die einen bestimmten Raum einnehmen und als Teil einer biotischen Gemeinschaft fungieren. Die Bevölkerung zeichnet sich durch eine Reihe von Merkmalen aus; Ihr einziger Träger ist die Gruppe, nicht aber die Individuen dieser Gruppe. Die wichtigste Eigenschaft einer Population ist die Dichte, also die Anzahl der Individuen pro Raumeinheit.[...]

Bekanntlich ist die Erbinformation von Organismen in Keimzellen in speziellen Formationen konzentriert – Chromosomen in Form von Nukleinsäuren (DNA und RNA). Die Moleküle dieser Säuren oder ihre einzelnen Abschnitte werden Gene genannt. Die Gesamtheit aller Gene, die erbliche Merkmale bestimmen, ist ein Genotyp, und die Gesamtheit aller Individuen, die diese Informationen speichern und an Nachkommen vererben, ist ein genetischer Fundus oder Genpool.[...]

Präventive Maßnahmen zur Verhinderung der Übertragung genetischer Informationen von Haustieren auf Wildarten und zur Verringerung des Risikos einer genetischen Kontamination des Genpools seltener und gefährdeter Arten sind ebenfalls wichtig, um die biologische Sicherheit und den Erhalt der biologischen Vielfalt zu gewährleisten.[...]

Eine sehr wichtige Aufgabe besteht darin, die Pflanzenartenvielfalt als Genpool zu erhalten. Für den Fall, dass alle Reserven zur Erhaltung von Pflanzenarten erschöpft sind, werden spezielle Lagerstätten geschaffen – Genbanken, in denen der Genpool der Arten in Form von Samen konserviert wird.[...]

Von besonderem Interesse ist der Vergleich der Energie- und Informationspotenziale von Biosphäre und Technosphäre. Nach verfügbaren Schätzungen (Gorshkov, 1987, 1995) beträgt der Bestand an genetischen Informationen in der gesamten Biota der Biosphäre etwa 1015 Bits. Dieser Wert wurde als Produkt der Anzahl der Arten in der Biosphäre 107 und der durchschnittlichen Menge an Informationen im Genom einer Art erhalten, die mit den Informationen im Genom der größten Artengruppe – Insekten – übereinstimmt. Das sind etwa 108 Bit. Die intraspezifische genetische Diversität erhöht die erhaltene Schätzung nicht, da sie hauptsächlich Zerfallsveränderungen im Genom umfasst. [...]

Zu den differenzierten Umweltobjekten zählen einzelne Naturobjekte: Land, Untergrund, Wasser, Wälder, Nichtwaldvegetation, atmosphärische Luft, Fauna, genetischer Fundus, Naturlandschaften, natürliche Ressourcen und Naturkomplexe. In Naturkomplexen funktionieren mehrere Naturobjekte und Ressourcen auf einem Territorium. Und obwohl die gesamte natürliche Umwelt nichts anderes als ein zusammenhängender Naturkomplex ist, zeichnet sie das Gesetz dennoch als eigenständiges Objekt des Umweltschutzes aus, also nicht als eine Kombination von Naturobjekten, sondern nur als besonders geschützte Gebiete: Naturschutzgebiete, Reservate, nationale Naturschutzgebiete Parks, Denkmäler der belebten und unbelebten Natur, Waldparks, typische oder seltene Landschaften. Alle bedeutenden Naturobjekte gelten als besonders geschützt.[...]

NÜTZLICHKEIT (ORGANISMEN) ist ein herkömmliches Konzept, das manchmal zur Bewertung der Rolle von Pflanzen und Tieren in der Natur und der menschlichen Wirtschaft verwendet wird. In der Natur gibt es weder „nützliche“ noch „schädliche“ Arten; es gibt eine enge, evolutionär bedingte gegenseitige Anpassungsfähigkeit von Organismen, bei der sich jede Art als „nützlich“ erweist, eine bestimmte Rolle in Ökosystemen spielt und Träger einzigartiger Genetik ist Information.[...]

Im Rahmen des bioökologischen (sanitär-hygienischen) Monitorings wird den Beobachtungen des Wachstums von Geburtsfehlern in menschlichen Populationen und der Dynamik der genetischen Folgen der Verschmutzung der Biosphäre, vor allem durch Mutagene, große Aufmerksamkeit geschenkt. Ihre Umweltgefahr ist kaum zu überschätzen, denn wie D.P. Nikitin und Yu.V betonen; Novikov (1980): „Mutagene beeinflussen das Kostbarste, was durch die Evolution der lebenden Materie geschaffen wurde – das genetische Programm des Menschen sowie die Genpools der Populationen aller Tier-, Pflanzen-, Bakterien- und Virenarten, die in der Biosphäre leben.“ „[...]

Eines der auffälligsten Beispiele für die Artbildung auf Inseln sind die Fruchtfliegen der Gattung Drosophila, die auf den Hawaii-Inseln leben. Dieses gleiche Beispiel ist zweifellos das genetisch am besten untersuchte. Die hawaiianische Inselkette ist vulkanischen Ursprungs (Abb. 1.7); Sie bildete sich im Laufe der letzten 40 Millionen Jahre allmählich, als der zentrale Teil der pazifischen Lithosphärenplatte sich allmählich in nordwestlicher Richtung verschob und über die Magmakammer hinwegzog (daher ist Niihau Island die älteste der Hawaii-Inseln und Hawaii die jüngste). . Die Vielfalt der Hawaii-Fruchtfliegen ist erstaunlich: Weltweit gibt es offenbar rund 1.500 Arten der Gattung Drosophila, mindestens 500 davon kommen jedoch ausschließlich auf den Hawaii-Inseln vor. Diese Vielfalt scheint zumindest teilweise durch die Tatsache zu erklären, dass es auf Hawaii viele „Inseln auf Inseln“ gibt: Vielerorts haben Lavaströme Vegetationsbereiche eingezäunt (solche Isolate werden „Kipuka“ genannt). [...]

Man muss sich darüber im Klaren sein, dass die Tierwelt nicht nur ein wichtiger Bestandteil des natürlichen Ökosystems und gleichzeitig eine äußerst wertvolle biologische Ressource ist. Es ist auch sehr wichtig, dass alle Tierarten den genetischen Fundus des Planeten bilden; sie sind alle notwendig und nützlich. In der Natur gibt es keine Stiefkinder, genauso wenig wie es absolut nützliche und absolut schädliche Tiere gibt. Es hängt alles von ihrer Anzahl, ihren Lebensbedingungen und einer Reihe anderer Faktoren ab. Die Stubenfliege ist eine der 100.000 verschiedenen Fliegenarten und Überträger zahlreicher Infektionskrankheiten. Gleichzeitig ernähren sich Fliegen von einer Vielzahl von Tieren (kleine Vögel, Kröten, Spinnen, Eidechsen usw.). Nur einige Arten (Zecken, Schadnager etc.) unterliegen einer strengen Kontrolle.[...]

Aus Sicht der biologischen Sicherheit ist es auch wichtig, mögliche Folgen, insbesondere die Einführung und Akklimatisierung von in einem bestimmten Gebiet heimischen Pflanzen- und Tierarten, vorab zu begründen und vorherzusagen. Hierzu gibt es positive Beispiele. Zum Beispiel die Wiederherstellung der Zobelpopulation in der Taigazone, der Bisonpopulation im Zentrum des europäischen Teils Russlands und im Kaukasus usw. Die ökologischen und genetischen Folgen einer unbeabsichtigten Einschleppung sind weniger vorhersehbar. Nach offiziellen Angaben des Quarantänedienstes der ehemaligen UdSSR wurden beispielsweise bei der Untersuchung von 1 Million importierter Pflanzenladungen etwa 600 Arten potenzieller Krankheitserreger (Viren, Bakterien, Pilze) und mehr als 1000 Arten verschiedener Insekten gefunden (hauptsächlich Schädlinge) entdeckt wurden.[. ..]

Eine große Zahl an Geburtsfehlern wird durch Mutationen in mehreren Genen verursacht. Dabei handelt es sich um polygene oder multifaktorielle Erkrankungen, die das Ergebnis eines komplexen Zusammenspiels genetischer und umweltbedingter Faktoren sind. Sie liegen in Form einer erblichen Veranlagung vor und werden unter bestimmten Bedingungen in einem bestimmten Alter realisiert. Dazu gehören weit verbreitete Krankheiten wie Diabetes mellitus, Bluthochdruck, Herzinsuffizienz, Arteriosklerose, Fettleibigkeit, Asthma bronchiale, Schizophrenie, Glaukom, Rheuma, Magen- und Zwölffingerdarmgeschwüre, Gicht, einige Krebsarten und andere Krankheiten. Das Schema von G. Harris (1973), das den Zusammenhang zwischen genetischen und Umweltfaktoren bei der Entstehung multifaktorieller Krankheiten erklärt, ist in Abb. dargestellt. 5.8.[...]

Die Ausbeutung lebender Naturressourcen (hauptsächlich Flora und Fauna) führt dazu, dass die Wiederherstellungsrate ihrer Anzahl hinter der Ausbeutungsrate (d. h. Entfernung von Biomasse und Erschöpfung des genetischen Fonds) zurückbleibt. Somit werden erschöpfbare Ressourcen trotz ihrer Fähigkeit zur Wiederherstellung erschöpft. Schätzungen zufolge sind in den letzten 370 Jahren 130 Vogel- und Säugetierarten von der Erde verschwunden, und Hunderte Arten stehen im Roten Buch – einer traurigen Liste gefährdeter Arten. Darüber hinaus beträgt die Zahl einiger Arten mittlerweile nur noch Hunderte Paare oder sogar Dutzende Individuen. Viele sind nur in Zoos erhalten geblieben.[...]

Umweltschutz und Gesundheitssysteme sind Faktoren, die der natürlichen Selektion in menschlichen Populationen im Wesentlichen entgegenstehen. Allerdings wirkt die Selektion insbesondere auf pränataler Ebene (z. B. in Form früher Spontanaborte, die möglicherweise unentdeckt bleiben). Jede Krankheit verringert die Chancen auf eine erfolgreiche Karriere, die Gründung einer Familie und einen vollständigen genetischen Beitrag zur nächsten Generation. Da die Widerstandsfähigkeit der Menschen gegen spezifische und allgemeine Einwirkungen unterschiedlich ist, wirkt sich die Selektion unabhängig von ihren persönlichen Qualitäten zugunsten der Widerstandsfähigeren aus, und zwar umso aktiver, je größer die Umweltbelastung ist. Diese Prozesse reduzieren nicht nur die Vielfalt der Menschen (vor dreitausend Jahren kämpften die blonden Achäer mit den dunkelhaarigen Stämmen Kleinasiens; heute sind echte Blondinen selbst bei den Skandinaviern, ganz zu schweigen von den Griechen, selten), sondern auch Seltene Gene, die zur Entwicklung gesellschaftlich wertvoller Eigenschaften beitragen, werden aus der Bevölkerung ausgewaschen, sofern sie nicht mit genetischen Faktoren der Resistenz gegen Umweltverschmutzung verknüpft sind.[...]

Auf flachen Sammelebenen sind Bilder, die mit Kameras mit kurzer Brennweite (50–70 mm) und einem Bildformat von 180 x 180 mm aufgenommen wurden, besonders wertvoll. Die Überhöhung des Reliefs um das 4-5-fache in der Höhe ermöglicht es, genetische Reliefformen mit unbedeutender Höhe klar zu unterscheiden, die Form der Oberfläche von Sumpf-PTCs und Unterschiede in der Höhe von Baumbeständen zu erkennen. In bergigen Landschaften sollte die Brennweite von Kameras bei gleichem Bildformat etwa 200 mm betragen. Um das Bild der Vegetation zu verbessern, sind Sommerfotos auf infrachromatischen und spektrozonalen Filmen und Herbst-, Winter- und Frühlingsfotos auf panchromatischen Filmen wünschenswert.[...]

Die Wiederherstellung der Genese trägt dazu bei, die Zuverlässigkeit und Vollständigkeit der Offenlegung der Struktur des PTC zu erhöhen (Kireev, 1973; 1977). Die Feststellung der Genese einzelner Arten von Landschaftsfazies hilft, die moderne Struktur und die natürlichen Eigenschaften bereits im Prozess der Interpretation landschaftlicher Informationsquellen zu beurteilen. So bildet sich beispielsweise in einem bestimmten Segmentierungsstadium infolge der intensivsten Sedimentation (Ablagerung alluvialer Sedimente), die während des Höhepunkts der Überschwemmung auftritt, in der Landschaft eine Fazies aus Kiefernwäldern der Küstenwälle die Usolka-Biryusinskaya-Ebene im Süden der Angara-Region. Die Entstehungs- und Entstehungsbedingungen bestimmen die physikalischen Eigenschaften und Umweltbedingungen dieser Art von Fazies. Die Lage des Flussbettes, die maximale Höhe über der Niedrigwasserperiode, gleich der Höhe der Flutwelle, hohe Fließgeschwindigkeiten bestimmen die sandige Zusammensetzung des Alluviums, die Schichtung, die Steilheit des dem Kanal zugewandten Hangs und ein sanftes Gefälle zum Kanal hin die Mitte des Segments. Daher sind die Gebiete der Küstenwälle durch Armut, Trockenheit, kurzlebiges Wasser, geringen Salzgehalt, Mobilität und starke Sedimentation gekennzeichnet. Die Kombination solcher Regime steht am ehesten im Einklang mit der Entwicklung von Schilfkiefernwäldern an den Küstenwällen. Die Ländereien der Küstenwälle werden oft mit Hafer gepflügt – einer Ernte, die keinen nennenswerten Landreichtum erfordert.[...]

Allen diesen limitierenden Mechanismen begegnen Organismen mit der Möglichkeit der Präadaptation. Das Prinzip der Präadaptation besteht darin, dass Organismen aufgrund der Eigenschaft der genetischen Präadaptation immer neue ökologische Nischen besetzen (sobald sie entstehen). Es besteht darin, dass die Anpassungsfähigkeit von Organismen „zunächst“ inhärent ist und nicht in direktem Zusammenhang mit ihrer Interaktion mit der Umwelt steht. Diese Fähigkeit beruht auf der praktischen Unerschöpflichkeit des genetischen Codes und damit der Informationen im Genotyp eines jeden Organismus. Bei einer Mindestanzahl an Allelen erreicht die Anzahl der Genvarianten 1050. In dieser Vielfalt gibt es immer auch Anpassungsmöglichkeiten. Wenn sie für eine Art erschöpft sind und diese ausstirbt, wird eine Ersatzart gefunden und die ökologische Nische gefüllt. Der Zeitpunkt der Bildung ökologischer Nischen kann variieren. Manchmal geschieht dies systematisch fast augenblicklich (über einzelne Jahre hinweg), manchmal langsam.[...]

Wie schon oft betont wurde, sind Organismen keine Sklaven der physikalischen Bedingungen ihrer Umwelt; Sie passen sich an und verändern die Umweltbedingungen, um den einschränkenden Einfluss von Temperatur, Licht, Wasser und anderen physikalischen Faktoren abzuschwächen. Eine solche Kompensation von Faktoren ist vor allem auf Gemeinschaftsebene wirksam, ist aber auch auf Artenebene möglich. Arten mit einer weiten geografischen Verbreitung bilden fast immer lokal angepasste Populationen, sogenannte Ökotypen. Ihr Optimum und ihre Toleranzgrenzen entsprechen den örtlichen Gegebenheiten. Die Kompensation in Bezug auf verschiedene Teile des Gradienten von Temperatur, Licht und anderen Faktoren kann mit der Entstehung genetischer Rassen (mit oder ohne morphologische Manifestationen) einhergehen oder einfach eine physiologische Akklimatisierung sein. Eine bequeme Methode zur Überprüfung, ob das Auftreten von Ökotypen mit einer genetischen Fixierung einhergeht, ist die Methode der reziproken Transplantation. McMillan (1956) fand beispielsweise heraus, dass Getreide, das zur gleichen Art gehörte und in allen äußeren Merkmalen identisch war, unterschiedlich auf Licht reagierte, wenn es auf Versuchsflächen in verschiedenen Teilen des geografischen Verbreitungsgebiets verpflanzt wurde. In jedem Fall behielten sie saisonale Zyklen (Wachstums- und Fortpflanzungszeiten) bei, die an die ursprüngliche Region angepasst waren. In der angewandten Ökologie wurde die Möglichkeit der genetischen Fixierung der Eigenschaften lokaler Linien oft außer Acht gelassen, so dass die Einführung von Tieren und Pflanzen oft scheiterte, da anstelle von an die örtlichen Gegebenheiten angepassten Linien Individuen aus entfernten Gebieten verwendet wurden. Die Kompensation von Faktoren in einem lokalen oder saisonalen Gradienten kann auch mit der Entstehung genetischer Rassen einhergehen, wird jedoch häufig durch physiologische Anpassung von Organen oder Verschiebungen der Enzym-Substrat-Beziehungen auf zellulärer Ebene erreicht. Somero (1969) weist beispielsweise darauf hin, dass die kurzfristige Temperaturkompensation auf einem umgekehrten Zusammenhang zwischen der Affinität des Enzyms zum Substrat und der Temperatur beruht, während die langfristige evolutionäre Anpassung eher diese Affinität selbst verändert. Bei Tieren, insbesondere bei großen Tieren mit gut entwickelten motorischen Fähigkeiten, ist eine Kompensation von Faktoren durch adaptives Verhalten möglich – sie meiden die Extreme des lokalen Gefälles der Bedingungen.[...]

Diese Bedingungen werden durch das Biosystem selbst verändert und bilden die Bioumgebung seiner eigenen Existenz. Diese Eigenschaft von Biosystemen wird in Form des Gesetzes der maximalen biogenen Energie (Entropie) von V. I. Vernadsky - E. S. Bauer formuliert: jedes biologische oder bioinerte (unter Beteiligung lebender) Systeme, das sich im mobilen (dynamischen) Gleichgewicht mit seiner Umgebung befindet und evolutionär entwickelt, erhöht seine Auswirkungen auf die Umwelt. Der Druck wächst, bis er durch äußere Faktoren (Supersysteme oder andere Konkurrenzsysteme gleicher Hierarchiestufe) strikt begrenzt wird oder eine evolutionär-ökologische Katastrophe eintritt. Es kann darin bestehen, dass sich das Ökosystem nach dem Wandel eines höheren Supersystems zu einer labileren Formation bereits verändert hat, die Art jedoch, die einem genetischen Konservatismus unterliegt, unverändert bleibt. Dies führt zu einer langen Reihe von Widersprüchen, die zu einem anomalen Phänomen führen: der Zerstörung des eigenen Lebensraums durch eine Art (die Rückkopplung, die die Aktivität der Art innerhalb des Ökosystems reguliert, funktioniert nicht und die Populationsmechanismen sind teilweise gestört). In diesem Fall wird das Biosystem zerstört: Die Art stirbt aus, die Biozönose wird zerstört und verändert sich qualitativ.[...]

Manchmal ist es nützlich, zwischen Katastrophen und Katastrophen zu unterscheiden. Lassen Sie uns zunächst vereinbaren, Ereignisse zu berücksichtigen, die im Leben von Populationen häufig genug auftreten, um Selektionsdruck auszulösen und zu evolutionären Veränderungen zu führen. Durch Katastrophen kann eine Bevölkerung neues Eigentum erwerben, und wenn eine ähnliche Situation das nächste Mal eintritt, kann sie anders reagieren oder gar nicht leiden. Im Gegensatz dazu bezeichnen wir eine Katastrophe als eine Störung, die zu selten ist, als dass die Bevölkerung bei ihrem erneuten Auftreten ein „genetisches Gedächtnis“ daran behalten könnte. Washington, USA), werden die Pflanzen und Tiere, die seine Hänge bewohnen, wahrscheinlich nicht weniger leiden als während des Ausbruchs vom 18. Mai 1980 (Baross et al., 1982). Aber Hurrikane, die die Wälder Neuenglands verwüsteten, werden oft genug beobachtet, dass man sie eher als Katastrophen denn als Katastrophen bezeichnen kann. Ihre ökologische (und möglicherweise evolutionäre) Konsequenz besteht darin, dass die hier charakteristische Waldart, die Weymouth-Kiefer (Pinus strobus), alle Merkmale von Arten in den Pionierstadien der Sukzession aufweist - schnelle Reifung, effektive Samenverbreitung usw. [...]

Die Gesamtheit des BRC bildet den biologischen (biotischen) Zyklus, der die Grundlage für das Funktionieren und die Entwicklung des Lebens auf planetarischer Ebene bildet. Der biologische Kreislauf ist ein Prozess der Lebensentwicklung in einer Spirale, in dem Lebewesen ständig die Grenzen eines geschlossenen Kreislaufs zu überschreiten scheinen und neue Formen schaffen, die in den Kreislauf einbezogen werden, und als eine Form der Organisation der Biosphäre Dank der Spiralstruktur gewährleistet es sowohl die Kontinuität des Lebens als auch seine fortschreitende Entwicklung. Im biologischen Kreislauf ist der Verlust von Materie minimal, Informationen gehen mit Artensterben und irreversiblen genetischen Veränderungen verloren, in Energiekreisläufen überwiegt der unidirektionale Energiefluss von Erzeugerpflanzen mit anschließender Abfuhr durch Verbraucher in den erdnahen und Weltraum , während der Koeffizient der Energiezirkulation vom Zersetzer zum Erzeuger 0,24 % nicht überschreitet.[...]

Aus theoretischer Sicht stellt jede der oben genannten Phasen des Waldbildungsprozesses eine einzigartige Biogeozänose dar, da Veränderungen in der phytozönologischen Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften mit Veränderungen in anderen Komponenten der Biogeozänose sowie funktionellen Verbindungen zwischen ihnen einhergehen verändert die Eigenschaften von Stoffwechselprozessen. Nach dem Konzept von V. N. Sukachev ist ein Waldtyp also eine Art Waldbiogeozänose, deren einzelne Entwicklungsstadien als separate Waldtypen betrachtet werden könnten. Es ist jedoch unangemessen, einen einzelnen Waldbildungsprozess, der den Entwicklungszeitraum eines Baumbestandes abdeckt, in mehrere Waldtypen zu unterteilen. Vom Standpunkt der genetischen Ausrichtung der Waldtypologie von Kolesnikov sowie der dynamischen Typologie von Melekhov, deren Konzepte wir sowohl aus theoretischer als auch aus praktischer Sicht für gerechtfertigt halten, gehören alle Stadien der Plantagenentwicklung zum selben Waldtyp. In diesem Fall ist es notwendig, diagnostische Merkmale zu ermitteln, die helfen, die Zugehörigkeit einzelner Biogeozänosen, einzelner Waldgebiete, die sich in unterschiedlichen Altersentwicklungsstadien befinden, zu bestimmten Waldtypen zuverlässig festzustellen. Es gibt solche Anzeichen, auch wenn sie nicht immer offensichtlich sind. Wie oben erwähnt, bleiben Waldarten auch in gerodeten Gebieten unter dem Schutz der vorherrschenden Pflanzen der gerodeten Gebiete erhalten. Dies geht aus der Tabelle deutlich hervor. 2, woraus deutlich wird, dass viele Waldarten in allen Phasen des Waldbildungsprozesses erhalten bleiben, wenn auch nicht in allen Gebieten. Allerdings nimmt ihre projektive Abdeckung ab und sie werden unauffälliger.[...]

Die ältesten Hominiden waren Australopithecinen (zweibeinige Affen), Homo habilis und Homo erectus, deren Entstehung sich über einen Zeitraum von etwa 1,5 bis 2 Millionen Jahren erstreckte. Dann (ca. 500.000 Jahre) entstanden Gruppen - Archanthropen (Pithecanthropus, Sinanthropus, Heidelberger Mann), die sich neben Afrika auch in Südostasien und Europa niederließen. Vor etwa 250.000 Jahren entstand ein neuer Zweig – Paläoanthropen (Neandertaler), die die gesamte Alte Welt bevölkerten. Vor etwa 40.000 Jahren entstanden Nichtanthropen – Homo sapiens, deren frühe Vertreter Cro-Magnons genannt wurden. Die Entstehung und Entwicklung des modernen Menschen waren offensichtlich mit großen Veränderungen in der Biosphäre unseres Planeten verbunden. Infolgedessen begann der Mensch – als eine der Arten des Tierreichs – ein hochentwickeltes Gehirn, eine komplexe soziale Organisation und Arbeitstätigkeit zu besitzen. Wie I. T. Frolov (1985) schreibt: „Der Mensch ... ist ein biosoziales Wesen, das genetisch mit anderen Lebensformen verwandt ist, aber von ihnen dank der Fähigkeit, Werkzeuge herzustellen, getrennt ist und über artikulierte Sprache und Bewusstsein, kreative Aktivität und moralische Selbstbestimmung verfügt.“ Bewusstsein."

Das genetische (zytogenetische) Kriterium einer Art dient unter anderem dazu, elementare systematische Gruppen zu unterscheiden und den Zustand der Art zu analysieren. In diesem Artikel werden wir die Merkmale des Kriteriums sowie die Schwierigkeiten betrachten, auf die ein Forscher bei seiner Anwendung stoßen kann.

Was ist eine Art?

In verschiedenen Zweigen der biologischen Wissenschaft werden Arten auf ihre eigene Weise definiert. Aus evolutionärer Sicht können wir sagen, dass eine Art eine Ansammlung von Individuen ist, die Ähnlichkeiten in der äußeren Struktur und inneren Organisation sowie in physiologischen und biochemischen Prozessen aufweisen, sich unbegrenzt kreuzen lassen, fruchtbare Nachkommen hinterlassen und genetisch von ähnlichen Gruppen isoliert sind.

Eine Art kann durch eine oder mehrere Populationen repräsentiert werden und dementsprechend ein integrales oder zergliedertes Verbreitungsgebiet (Territorium/Lebensraum) haben.

Typennomenklatur

Jede Art hat ihren eigenen Namen. Nach den Regeln der binären Nomenklatur besteht es aus zwei Wörtern: einem Substantiv und einem Adjektiv. Ein Substantiv ist ein Gattungsname und ein Adjektiv ein spezifischer Name. Beispielsweise ist im Namen „Löwenzahn officinalis“ die Art „medizinisch“ einer der Vertreter von Pflanzen der Gattung „Löwenzahn“.

Individuen verwandter Arten innerhalb der Gattung weisen einige Unterschiede in Aussehen, Physiologie und Umweltpräferenzen auf. Wenn sie sich jedoch zu ähnlich sind, wird ihre Artidentität durch das genetische Kriterium der Art basierend auf der Analyse von Karyotypen bestimmt.

Warum braucht eine Art Kriterien?

Carl Linnaeus, der als erster vielen Arten lebender Organismen moderne Namen gab und sie beschrieb, betrachtete sie als unverändert und nicht variabel. Das heißt, dass alle Individuen einem einzigen Artenbild entsprechen und Abweichungen davon einen Fehler in der Umsetzung der Artenidee darstellen.

Seit der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts vertreten Charles Darwin und seine Anhänger einen völlig anderen Artenbegriff. Demnach ist die Art variabel, heterogen und umfasst Übergangsformen. Die Beständigkeit einer Art ist relativ; sie hängt von der Variabilität der Umweltbedingungen ab. Die elementare Existenzeinheit einer Art ist eine Population. Es ist reproduktiv isoliert und erfüllt die genetischen Kriterien der Art.

Angesichts der Heterogenität der Individuen derselben Art kann es für Wissenschaftler schwierig sein, die Artidentität von Organismen zu bestimmen oder sie auf systematische Gruppen aufzuteilen.

Morphologische und genetische, physiologische, geografische, ökologische, verhaltensbezogene (ethologische) Aspekte – all dies sind Komplexe von Unterschieden zwischen Arten. Sie bestimmen die Isolation systematischer Gruppen, ihre reproduktive Diskretion. Und anhand von ihnen kann man eine Art von einer anderen unterscheiden, den Grad ihrer Verwandtschaft und Stellung im biologischen System feststellen.

Merkmale des genetischen Kriteriums der Art

Der Kern dieses Merkmals besteht darin, dass alle Individuen derselben Art den gleichen Karyotyp haben.

Ein Karyotyp ist eine Art chromosomaler „Pass“ eines Organismus; er wird durch die Anzahl der in reifen Körperzellen des Körpers vorhandenen Chromosomen, ihre Größe und strukturellen Merkmale bestimmt:

• Chromosomen-Armlängenverhältnis;
• die Position der Zentromere in ihnen;
• das Vorhandensein sekundärer Verengungen und Satelliten.

Individuen, die verschiedenen Arten angehören, können sich nicht kreuzen. Selbst wenn es möglich ist, Nachkommen zu bekommen, wie bei einem Esel und einem Pferd, einem Tiger und einem Löwen, sind interspezifische Hybriden nicht fruchtbar. Dies wird durch die Tatsache erklärt, dass die Hälften des Genotyps nicht gleich sind und keine Konjugation zwischen Chromosomen stattfinden kann, sodass keine Gameten gebildet werden.

Auf dem Foto: Ein Maultier ist eine sterile Mischung aus Esel und Stute.

Studienobjekt - Karyotyp

Der menschliche Karyotyp wird durch 46 Chromosomen repräsentiert. Bei den meisten untersuchten Arten liegt die Anzahl der einzelnen DNA-Moleküle im Zellkern, die Chromosomen bilden, im Bereich von 12 bis 50. Es gibt jedoch Ausnahmen. Die Fruchtfliege Drosophila hat 8 Chromosomen in ihren Zellkernen, und der kleine Vertreter der Lepidoptera-Familie Lysandra hat einen diploiden Chromosomensatz von 380.

Eine elektronenmikroskopische Aufnahme kondensierter Chromosomen, die eine Beurteilung ihrer Form und Größe ermöglicht, spiegelt den Karyotyp wider. Die Analyse des Karyotyps im Rahmen der Untersuchung genetischer Kriterien sowie der Vergleich der Karyotypen untereinander tragen zur Bestimmung der Artenidentität von Organismen bei.

Wenn zwei Arten eins sind

Die allgemeine Idee ist, dass sie nicht absolut sind. Dies bedeutet, dass die Verwendung nur einer davon für eine genaue Bestimmung möglicherweise nicht ausreicht. Organismen, die äußerlich nicht voneinander zu unterscheiden sind, können sich als Vertreter verschiedener Arten erweisen. Hier kommt dem morphologischen das genetische Kriterium zu Hilfe. Beispiele für Doppelgänger:

1. Heute sind zwei Arten schwarzer Ratten bekannt, die früher aufgrund ihrer äußeren Identität als eine identifiziert wurden.
2. Es gibt mindestens 15 Arten von Malariamücken, die nur durch unterschieden werden können
3. In Nordamerika wurden 17 Grillenarten gefunden, die genetische Unterschiede aufweisen, aber phänotypisch als eine einzige Art klassifiziert werden.
4. Man geht davon aus, dass es unter allen Vogelarten 5 % Duplikate gibt, für deren Identifizierung ein genetisches Kriterium herangezogen werden muss.
5. Die Verwirrung in der Taxonomie der Bergrinder konnte dank karyologischer Analysen ausgeräumt werden. Es wurden drei Arten von Karyotypen identifiziert (Mufflons haben 2n=54, Argali und Argali haben 56, Uriale haben jeweils 58 Chromosomen).

Eine Art schwarzer Ratte hat 42 Chromosomen, der Karyotyp einer anderen wird durch 38 DNA-Moleküle repräsentiert.

Wenn eine Ansicht wie zwei ist

Für Artengruppen mit einem großen Verbreitungsgebiet und einer großen Individuenzahl ist das Vorhandensein von Individuen mit unterschiedlichen Karyotypen typisch, wenn in ihnen eine geografische Isolation besteht oder Individuen eine große ökologische Wertigkeit aufweisen. Dieses Phänomen ist eine weitere Variante von Ausnahmen in den genetischen Kriterien der Art.

Beispiele für chromosomalen und genomischen Polymorphismus kommen bei Fischen häufig vor:

• bei Regenbogenforellen variiert die Anzahl der Chromosomen zwischen 58 und 64;
• zwei Karyomorphe mit 52 und 54 Chromosomen wurden im Weißmeerhering gefunden;
• Bei einem diploiden Satz von 50 Chromosomen haben Vertreter verschiedener Populationen 100 (Tetraploide), 150 (Hexaploide), 200 (Oktaploide) Chromosomen.

Polyploide Formen kommen sowohl bei Pflanzen (Ziegenweide) als auch bei Insekten (Rüsselkäfer) vor. Hausmäuse und Rennmäuse können unterschiedliche Chromosomenzahlen haben, die kein Vielfaches des diploiden Satzes sind.

Doppelt nach Karyotyp

Vertreter verschiedener Klassen und Typen können Karyotypen mit der gleichen Chromosomenzahl haben. Es gibt viel mehr solcher Zufälle unter Vertretern derselben Familien und Gattungen:

1. Gorillas, Orang-Utans und Schimpansen haben einen Karyotyp, der aus 48 Chromosomen besteht. Die Unterschiede lassen sich nicht anhand des Aussehens feststellen, hier muss die Reihenfolge der Nukleotide verglichen werden.
2. Es gibt geringfügige Unterschiede in den Karyotypen des nordamerikanischen Bisons und des europäischen Bisons. Beide haben 60 Chromosomen im diploiden Satz. Sie werden als eine Art klassifiziert, wenn sie nur nach genetischen Kriterien analysiert werden.
3. Beispiele für genetische Zwillinge finden sich auch bei Pflanzen, insbesondere innerhalb von Familien. Bei Weiden ist es sogar möglich, interspezifische Hybriden zu erhalten.

Um subtile Unterschiede im genetischen Material solcher Arten zu identifizieren, ist es notwendig, die Gensequenzen und die Reihenfolge, in der sie eingefügt werden, zu bestimmen.

Einfluss von Mutationen auf die Kriterienanalyse

Die Anzahl der Chromosomen in einem Karyotyp kann sich durch genomische Mutationen – Aneuploidie oder Euploidie – verändern.

Bei der Aneuploidie treten im Karyotyp ein oder mehrere zusätzliche Chromosomen auf, es kann aber auch eine geringere Chromosomenzahl als bei einem ausgewachsenen Individuum geben. Der Grund für diese Störung ist die Nichtdisjunktion der Chromosomen im Stadium der Gametenbildung.

Die Abbildung zeigt ein Beispiel für Aneuploidie beim Menschen (Down-Syndrom).

Zygoten mit einer reduzierten Chromosomenzahl beginnen in der Regel nicht zu fragmentieren. Und polysomale Organismen (mit „zusätzlichen“ Chromosomen) könnten sich durchaus als lebensfähig erweisen. Bei einer Trisomie (2n+1) oder Pentasomie (2n+3) weist eine ungerade Anzahl von Chromosomen auf eine Anomalie hin. Tetrasomie (2n+2) kann zu einem tatsächlichen Fehler bei der Artbestimmung anhand genetischer Kriterien führen.

Die Vermehrung des Karyotyps – Polyploidie – kann den Forscher auch dann in die Irre führen, wenn der Karyotyp des Mutanten die Summe mehrerer diploider Chromosomensätze darstellt.

Kriteriumsschwierigkeit: Schwer fassbare DNA

Der Durchmesser des DNA-Strangs im unverdrillten Zustand beträgt 2 nm. Das genetische Kriterium bestimmt den Karyotyp in der Zeit vor der Zellteilung, wenn dünne DNA-Moleküle wiederholt helikalisiert (kondensiert) werden und dichte stäbchenförmige Strukturen – Chromosomen – bilden. Die Dicke eines Chromosoms beträgt durchschnittlich 700 nm.

Schul- und Universitätslabore sind in der Regel mit Mikroskopen mit geringer Vergrößerung (von 8 bis 100) ausgestattet, eine detaillierte Untersuchung des Karyotyps ist darin nicht möglich. Die Auflösung eines Lichtmikroskops ermöglicht es Ihnen außerdem, Objekte zu sehen, die nicht kürzer als die Hälfte der Länge der kürzesten Lichtwelle sind, und zwar bei jeder, selbst bei der höchsten Vergrößerung. Die kürzeste Länge gilt für violette Wellen (400 nm). Das bedeutet, dass das kleinste im Lichtmikroskop sichtbare Objekt eine Größe von 200 nm hat.

Es stellt sich heraus, dass das farbige dekondensierte Chromatin als trübe Bereiche erscheint und die Chromosomen ohne Details sichtbar sind. Mit einem Elektronenmikroskop mit einer Auflösung von 0,5 nm können Sie verschiedene Karyotypen klar erkennen und vergleichen. Angesichts der Dicke der filamentösen DNA (2 nm) ist sie unter einem solchen Gerät deutlich sichtbar.

Zytogenetisches Kriterium in der Schule

Aus den oben beschriebenen Gründen ist der Einsatz von Mikropräparaten bei Laborarbeiten, die auf dem genetischen Kriterium einer Art basieren, ungeeignet. Bei Aufgaben können Sie Fotos von Chromosomen verwenden, die unter einem Elektronenmikroskop aufgenommen wurden. Der Einfachheit halber sind auf dem Foto einzelne Chromosomen zu homologen Paaren zusammengefasst und in der richtigen Reihenfolge angeordnet. Dieses Diagramm wird Karyogramm genannt.

Probenaufgabe für Laborarbeiten

Übung. Schauen Sie sich die bereitgestellten Fotos von Karyotypen an, vergleichen Sie sie und schließen Sie daraus, ob die Individuen einer oder zwei Arten angehören.

Fotos von Karyotypen zum Vergleich in Laborarbeiten.

An einer Aufgabe arbeiten. Zählen Sie die Gesamtzahl der Chromosomen in jedem Karyotypfoto. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, vergleichen Sie sie nach Aussehen. Wenn es sich nicht um ein Karyogramm handelt, suchen Sie unter den Chromosomen mittlerer Länge das kürzeste und das längste in beiden Bildern und vergleichen Sie sie nach Größe und Lage der Zentromere. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung über die Unterschiede/Gemeinsamkeiten von Karyotypen.

Antworten zur Aufgabe:

1. Wenn Anzahl, Größe und Form der Chromosomen übereinstimmen, gehören die beiden Individuen, deren genetisches Material zur Untersuchung vorgelegt wird, derselben Art an.
2. Wenn sich die Anzahl der Chromosomen um den Faktor zwei unterscheidet und auf beiden Fotos Chromosomen gleicher Größe und Form zu finden sind, handelt es sich höchstwahrscheinlich um Vertreter derselben Art. Dabei handelt es sich um Karyotypen diploider und tetraploider Formen.
3. Wenn die Anzahl der Chromosomen nicht gleich ist (um eins oder zwei unterschiedlich), aber im Allgemeinen die Form und Größe der Chromosomen beider Karyotypen gleich ist, sprechen wir von normalen und mutierten Formen derselben Art (das Phänomen von Aneuploidie).
4. Wenn die Anzahl der Chromosomen unterschiedlich ist und die Merkmale Größe und Form nicht übereinstimmen, klassifiziert das Kriterium die präsentierten Individuen als zwei verschiedene Arten.

Die Schlussfolgerung muss zeigen, ob es möglich ist, die Artidentität von Individuen anhand des genetischen Kriteriums (und nur dieses) zu bestimmen.

Antwort: Dies ist unmöglich, da es für jedes Artenkriterium, einschließlich genetischer Kriterien, Ausnahmen gibt und ein fehlerhaftes Bestimmungsergebnis liefern kann. Die Genauigkeit kann nur durch die Anwendung einer Reihe von Typkriterien gewährleistet werden.

Sicht- eine Gruppe von Individuen mit erblicher Ähnlichkeit der morphologischen, physiologischen und biologischen Merkmale, die sich frei kreuzen und Nachkommen hervorbringen, an bestimmte Lebensbedingungen angepasst sind und ein bestimmtes Gebiet in der Natur besetzen.

Arten sind stabile genetische Systeme, da sie in der Natur durch eine Reihe von Barrieren voneinander getrennt sind.

Eine Art ist eine der Hauptorganisationsformen von Lebewesen. Allerdings kann es manchmal schwierig sein, festzustellen, ob bestimmte Individuen derselben Art angehören oder nicht. Um zu entscheiden, ob Individuen zu einer bestimmten Art gehören, werden daher eine Reihe von Kriterien herangezogen:

Morphologisches Kriterium- Das Hauptkriterium basiert auf äußeren Unterschieden zwischen Tier- oder Pflanzenarten. Dieses Kriterium dient der Trennung von Organismen, die sich in äußeren oder inneren morphologischen Merkmalen deutlich unterscheiden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass es sehr oft sehr subtile Unterschiede zwischen den Arten gibt, die nur durch Langzeitstudien dieser Organismen aufgedeckt werden können.

Geografisches Kriterium– basiert auf der Tatsache, dass jede Art in einem bestimmten Raum lebt (). Das Verbreitungsgebiet sind die geografischen Grenzen der Verbreitung einer Art, deren Größe, Form und Lage sich von den Verbreitungsgebieten anderer Arten unterscheidet. Allerdings ist auch dieses Kriterium aus drei Gründen nicht universell genug. Erstens stimmen die Verbreitungsgebiete vieler Arten geografisch überein, und zweitens gibt es kosmopolitische Arten, deren Verbreitungsgebiet fast den gesamten Planeten umfasst (Orca-Wal). Drittens ändert das Verbreitungsgebiet bei einigen sich schnell ausbreitenden Arten (Haussperling, Stubenfliege usw.) seine Grenzen so schnell, dass es nicht bestimmt werden kann.

Ökologisches Kriterium– geht davon aus, dass jede Art durch eine bestimmte Art von Ernährung, Lebensraum, Zeitpunkt, d. h. besetzt eine gewisse Nische.
Das ethologische Kriterium besteht darin, dass sich das Verhalten einiger Tiere vom Verhalten anderer unterscheidet.

Genetisches Kriterium- enthält die Haupteigenschaft der Art – ihre Isolation von anderen. Tiere und Pflanzen verschiedener Arten kreuzen sich fast nie. Natürlich kann eine Art nicht vollständig vom Genfluss eng verwandter Arten isoliert werden, sie behält jedoch über einen langen Zeitraum eine konstante genetische Zusammensetzung bei. Die klarsten Grenzen zwischen den Arten bestehen aus genetischer Sicht.

Physiologisch-biochemisches Kriterium– Dieses Kriterium kann nicht als zuverlässige Methode zur Unterscheidung von Arten dienen, da die wichtigsten biochemischen Prozesse in ähnlichen Organismengruppen auf die gleiche Weise ablaufen. Und innerhalb jeder Art gibt es eine Vielzahl von Anpassungen an bestimmte Lebensbedingungen, indem sie den Ablauf physiologischer und biochemischer Prozesse verändern.
Einem der Kriterien zufolge ist es unmöglich, die Arten genau zu unterscheiden. Die Zugehörigkeit eines Individuums zu einer bestimmten Art kann nur anhand einer Kombination aller oder der meisten Kriterien festgestellt werden. Individuen, die ein bestimmtes Territorium besetzen und sich frei miteinander kreuzen, werden als Population bezeichnet.

Bevölkerung– eine Ansammlung von Individuen derselben Art, die ein bestimmtes Territorium besetzen und genetisches Material austauschen. Der Satz an Genen aller Individuen einer Population wird als Genpool der Population bezeichnet. In jeder Generation tragen einzelne Individuen je nach Anpassungswert mehr oder weniger zum gesamten Genpool bei. Die Heterogenität der in der Population enthaltenen Organismen schafft die Handlungsbedingungen, daher gilt die Population als die kleinste evolutionäre Einheit, von der aus die Transformation der Art beginnt. Die Population stellt daher eine supraorganismische Formel für die Organisation des Lebens dar. Eine Population ist keine völlig isolierte Gruppe. Manchmal kommt es zu Kreuzungen zwischen Individuen aus verschiedenen Populationen. Wenn sich herausstellt, dass eine Population geografisch oder ökologisch vollständig von anderen isoliert ist, kann daraus eine neue Unterart und anschließend eine Art entstehen.

Jede Tier- oder Pflanzenpopulation besteht aus Individuen unterschiedlichen Geschlechts und unterschiedlichen Alters. Das Verhältnis der Anzahl dieser Individuen kann je nach Jahreszeit und natürlichen Bedingungen variieren. Die Größe einer Population wird durch das Verhältnis der Geburten- und Sterberaten der Organismen, aus denen sie besteht, bestimmt. Wenn diese Indikatoren über einen ausreichend langen Zeitraum gleich sind, ändert sich die Bevölkerungsgröße nicht. Umweltfaktoren und Interaktionen mit anderen Populationen können die Populationsgröße verändern.

1. Genetik als Wissenschaft, ihr Gegenstand, ihre Aufgaben und Methoden. Hauptstadien der Entwicklung .

Genetik- eine Disziplin, die die Mechanismen und Muster der Vererbung und Variabilität von Organismen sowie Methoden zur Steuerung dieser Prozesse untersucht.

Gegenstand der Genetik ist die Vererbung und Variabilität von Organismen.

Probleme der Genetik beruhen auf etablierten allgemeinen Gesetzen der Vererbung und Variabilität. Zu diesen Aufgaben gehört die Forschung:

1) Mechanismen zur Speicherung und Übertragung genetischer Informationen von Elternformen auf Tochterformen;

2) der Mechanismus zur Umsetzung dieser Informationen in Form von Merkmalen und Eigenschaften von Organismen im Prozess ihrer individuellen Entwicklung unter der Kontrolle von Genen und dem Einfluss von Umweltbedingungen;

3) Arten, Ursachen und Mechanismen der Variabilität aller Lebewesen;

4) die Beziehung zwischen den Prozessen der Vererbung, Variabilität und Selektion als treibende Faktoren in der Evolution der organischen Welt.

Die Genetik ist auch die Grundlage für die Lösung einer Reihe wichtiger praktischer Probleme. Diese beinhalten:

1) Auswahl der effektivsten Hybridisierungsarten und Selektionsmethoden;

2) Steuerung der Entwicklung erblicher Merkmale, um die bedeutendsten Ergebnisse für eine Person zu erzielen;

3) künstliche Produktion erblich veränderter Formen lebender Organismen;

4) Entwicklung von Maßnahmen zum Schutz der Tierwelt vor den schädlichen mutagenen Wirkungen verschiedener Umweltfaktoren und Methoden zur Bekämpfung erblicher menschlicher Krankheiten, Schädlinge landwirtschaftlicher Pflanzen und Tiere;

5) Entwicklung gentechnischer Methoden, um hocheffiziente Produzenten biologisch aktiver Verbindungen zu gewinnen und grundlegend neue Technologien bei der Auswahl von Mikroorganismen, Pflanzen und Tieren zu schaffen.

Die Objekte der Genetik sind Viren, Bakterien, Pilze, Pflanzen, Tiere und Menschen.

Genetische Methoden:

Die wichtigsten Entwicklungsstadien der Genetik.

Bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts. Versuche von Wissenschaftlern, Phänomene im Zusammenhang mit Vererbung und Variabilität zu erklären, waren weitgehend spekulativ. Nach und nach wurden viele Informationen über die Übertragung verschiedener Merkmale von den Eltern auf die Nachkommen gesammelt. Allerdings hatten die damaligen Biologen keine klaren Vorstellungen über die Vererbungsmuster. Die Ausnahme bildete das Werk des österreichischen Naturforschers G. Mendel.

G. Mendel stellte in seinen Experimenten mit verschiedenen Erbsensorten die wichtigsten Vererbungsmuster von Merkmalen fest, die die Grundlage der modernen Genetik bildeten. G. Mendel präsentierte die Ergebnisse seiner Forschung in einem Artikel, der 1865 in den „Tagungen der Gesellschaft der Naturforscher“ in Brünn veröffentlicht wurde. Allerdings waren G. Mendels Experimente dem damaligen Forschungsstand voraus, so dass dieser Artikel die Aufmerksamkeit seiner Zeitgenossen nicht auf sich zog und 35 Jahre lang, bis 1900, nicht beansprucht wurde. In diesem Jahr waren drei Botaniker – G. De Vries in Holland , K. Correns in Deutschland und E. Cermak in Österreich, die unabhängig voneinander Experimente zur Pflanzenhybridisierung durchführten, stießen auf einen vergessenen Artikel von G. Mendel und entdeckten Ähnlichkeiten zwischen den Ergebnissen ihrer Forschung und den Ergebnissen von G. Mendel. 1900 gilt als das Geburtsjahr der Genetik.

Erste Stufe Die Entwicklung der Genetik (von 1900 bis etwa 1912) ist durch die Festlegung der Vererbungsgesetze in hybridologischen Experimenten an verschiedenen Pflanzen- und Tierarten gekennzeichnet. Im Jahr 1906 schlug der englische Wissenschaftler W. Watson die wichtigen genetischen Begriffe „Gen“ und „Genetik“ vor. Im Jahr 1909 führte der dänische Genetiker V. Johannsen die Konzepte „Genotyp“ und „Phänotyp“ in die Wissenschaft ein.

Zweite Phase Die Entwicklung der Genetik (von etwa 1912 bis 1925) ist mit der Schaffung und Genehmigung der chromosomalen Vererbungstheorie verbunden, bei deren Entstehung der amerikanische Wissenschaftler T. Morgan und seine Schüler die führende Rolle spielten.

Dritter Abschnitt Die Entwicklung der Genetik (1925 – 1940) ist mit der künstlichen Erzeugung von Mutationen – vererbten Veränderungen in Genen oder Chromosomen – verbunden. Im Jahr 1925 entdeckten die russischen Wissenschaftler G. A. Nadson und G. S. Filippov erstmals, dass eindringende Strahlung Mutationen in Genen und Chromosomen verursacht. Gleichzeitig wurden genetische und mathematische Methoden zur Untersuchung der in Populationen ablaufenden Prozesse festgelegt. S. S. Chetverikov leistete einen grundlegenden Beitrag zur Populationsgenetik.

Für moderne Bühne Die Entwicklung der Genetik, die Mitte der 50er Jahre des 20. Jahrhunderts begann, ist geprägt von der Untersuchung genetischer Phänomene auf molekularer Ebene. Diese Phase ist durch herausragende Entdeckungen gekennzeichnet: die Erstellung eines DNA-Modells, die Bestimmung des Wesens eines Gens und die Entschlüsselung des genetischen Codes. 1969 wurde das erste relativ kleine und einfache Gen außerhalb des Körpers chemisch synthetisiert. Nach einiger Zeit gelang es den Wissenschaftlern, das gewünschte Gen in die Zelle einzuführen und dadurch dessen Vererbung in die gewünschte Richtung zu ändern.

2. Grundkonzepte der Genetik

Vererbung - Dies ist eine integrale Eigenschaft aller Lebewesen, die für eine Art oder Population charakteristischen Struktur-, Funktions- und Entwicklungsmerkmale zu bewahren und über Generationen weiterzugeben.

Die Vererbung gewährleistet die Beständigkeit und Vielfalt der Lebensformen und liegt der Übertragung erblicher Neigungen zugrunde, die für die Bildung der Merkmale und Eigenschaften des Organismus verantwortlich sind.

Variabilität - die Fähigkeit von Organismen im Prozess der Ontogenese, neue Eigenschaften zu erwerben und alte zu verlieren.

Variabilität drückt sich darin aus, dass sich einzelne Individuen in jeder Generation in irgendeiner Weise voneinander und von ihren Eltern unterscheiden.

Gen ist ein Abschnitt eines DNA-Moleküls, der für ein bestimmtes Merkmal verantwortlich ist.

Genotyp - Dies ist die Gesamtheit aller Gene eines Organismus, die seine erbliche Grundlage bilden.

Phänotyp - die Gesamtheit aller Zeichen und Eigenschaften eines Organismus, die sich im Prozess der individuellen Entwicklung unter gegebenen Bedingungen offenbaren und das Ergebnis der Wechselwirkung des Genotyps mit einem Komplex von Faktoren der inneren und äußeren Umgebung sind.

Allelische Gene - verschiedene Formen desselben Gens, die denselben Ort (Ort) homologer Chromosomen besetzen und alternative Zustände desselben Merkmals bestimmen.

Dominanz - eine Form der Beziehung zwischen Allelen eines einzelnen Gens, bei der eines von ihnen die Manifestation des anderen unterdrückt.

Rezessivität – das Fehlen (Nichtmanifestation) eines Paares gegensätzlicher (alternativer) Merkmale in einem heterozygoten Organismus.

Homozygotie – ein Zustand eines diploiden Organismus, in dem identische Gen-Allele auf homologen Chromosomen gefunden werden.

Heterozygotie - ein Zustand eines diploiden Organismus, in dem verschiedene Allele von Genen auf homologen Chromosomen gefunden werden.

Hemizygotie - ein Zustand eines Gens, in dem sein Allel auf dem homologen Chromosom vollständig fehlt.

3. Grundtypen der Vererbung von Merkmalen.

Monogen (diese Art der Vererbung, wenn ein Erbmerkmal durch ein Gen gesteuert wird)

1. Autosomal

   1. Dominant (kann in jeder Generation verfolgt werden; kranke Eltern haben ein krankes Kind; sowohl Männer als auch Frauen sind krank; die Wahrscheinlichkeit einer Vererbung beträgt 50-100%)

      Rezessiv (nicht in jeder Generation; manifestiert sich bei Nachkommen gesunder Eltern; tritt sowohl bei Männern als auch bei Frauen auf; Vererbungswahrscheinlichkeit – 25–50–100 %)

Genosomal

1. X-chromosomal-dominant (ähnlich wie autosomal-dominant, aber Männchen vererben das Merkmal nur an ihre Töchter)

   X-chromosomal-rezessiv (nicht in jeder Generation; meist sind Männer betroffen; gesunde Eltern haben ein 25-prozentiges Risiko, kranke Söhne zu bekommen; kranke Mädchen, wenn der Vater krank ist und die Mutter Trägerin ist)

   Y-chromosomal (holandrisch) (in jeder Generation; Männer sind betroffen; ein kranker Vater hat alle kranken Söhne; die Vererbungswahrscheinlichkeit liegt bei allen Männern bei 100 %)

Polygen

4. Monohybridkreuzung. Mendels erstes und zweites Gesetz, ihre zytologische Grundlage.

Monohybrid Kreuzung genannt, bei der sich die Elternformen durch ein Paar kontrastierender, alternativer Zeichen voneinander unterscheiden.

Mendels erstes Gesetz(Gesetz der Einheitlichkeit von Hybriden der ersten Generation):

„Bei der Kreuzung homozygoter Individuen, die auf ein Paar alternativer Merkmale untersucht wurden, wird eine Einheitlichkeit der Hybriden der ersten Generation sowohl im Phänotyp als auch im Genotyp beobachtet.“

Mendels zweites Gesetz(Gesetz der Aufspaltungseigenschaften):

„Bei der Kreuzung von Hybriden der ersten Generation, die auf ein Paar alternativer Merkmale untersucht wurden, wird eine 3:1-Aufteilung im Phänotyp und 1:2:1 im Genotyp beobachtet.“

In Mendels Experimenten wurde die erste Generation von Hybriden durch Kreuzung reiner (homozygoter) Erbsenelternpflanzen mit alternativen Merkmalen (AA x aa) erhalten. Sie bilden haploide Gameten A und a. Folglich wird die Hybridpflanze der ersten Generation nach der Befruchtung heterozygot (Aa) sein und nur das dominante Merkmal (gelbe Samenfarbe) aufweisen, d. h. sie wird einheitlich und im Phänotyp identisch sein.

Die zweite Generation von Hybriden wurde durch Kreuzung von Hybridpflanzen der ersten Generation (Aa) untereinander erhalten, die jeweils zwei Arten von Gameten hervorbringen: A und a. Eine ebenso wahrscheinliche Kombination von Gameten während der Befruchtung von Individuen der ersten Generation führt zu einer Aufspaltung bei Hybriden der zweiten Generation im Verhältnis: je nach Phänotyp 3 Pflanzenteile mit dominantem Merkmal (gelbkörnig) zu 1 Pflanzenteil mit a rezessives Merkmal (grünkörnig), je nach Genotyp - 1 AA: 2 Aa: 1 AA .

Genetik- die Wissenschaft der Gesetze der Vererbung und Variabilität. Als Geburtsdatum der Genetik kann das Jahr 1900 angesehen werden, als G. De Vries in Holland, K. Correns in Deutschland und E. Cermak in Österreich unabhängig voneinander die von G. Mendel aufgestellten Vererbungsgesetze von Merkmalen „wiederentdeckten“. 1865.

Vererbung- die Fähigkeit von Organismen, ihre Eigenschaften von einer Generation an die nächste weiterzugeben.

Variabilität- die Eigenschaft von Organismen, im Vergleich zu ihren Eltern neue Eigenschaften zu erwerben. Im weitesten Sinne bezieht sich Variabilität auf Unterschiede zwischen Individuen derselben Art.

Zeichen- jedes strukturelle Merkmal, jede Eigenschaft des Körpers. Die Entwicklung eines Merkmals hängt sowohl vom Vorhandensein anderer Gene als auch von Umweltbedingungen ab; die Bildung von Merkmalen erfolgt während der individuellen Entwicklung von Individuen. Daher verfügt jedes einzelne Individuum über eine Reihe von Merkmalen, die nur für ihn charakteristisch sind.

Phänotyp- die Gesamtheit aller äußeren und inneren Zeichen des Körpers.

Gen- eine funktionell unteilbare Einheit genetischen Materials, ein Abschnitt eines DNA-Moleküls, der die Primärstruktur eines Polypeptids, eines Transfer- oder ribosomalen RNA-Moleküls kodiert. Im weitesten Sinne ist ein Gen ein Abschnitt der DNA, der die Möglichkeit der Entwicklung eines separaten elementaren Merkmals bestimmt.

Genotyp- eine Reihe von Genen eines Organismus.

Ort- Lage des Gens auf dem Chromosom.

Allelische Gene- Gene, die sich an identischen Orten homologer Chromosomen befinden.

Homozygot- ein Organismus, der allele Gene einer molekularen Form besitzt.

Heterozygot- ein Organismus, der Allelgene verschiedener molekularer Formen besitzt; In diesem Fall ist eines der Gene dominant, das andere rezessiv.

Rezessives Gen- ein Allel, das die Entwicklung eines Merkmals nur im homozygoten Zustand bestimmt; ein solches Merkmal wird als rezessiv bezeichnet.

Dominantes Gen- ein Allel, das die Entwicklung eines Merkmals nicht nur im homozygoten, sondern auch im heterozygoten Zustand bestimmt; ein solches Merkmal wird als dominant bezeichnet.

Genetische Methoden

Der wichtigste ist hybridologische Methode- ein Kreuzungssystem, das es ermöglicht, die Vererbungsmuster von Merkmalen über eine Reihe von Generationen hinweg zu verfolgen. Zuerst entwickelt und verwendet von G. Mendel. Besonderheiten der Methode: 1) gezielte Auswahl von Eltern, die sich in einem, zwei, drei usw. Paaren kontrastierender (alternativer) stabiler Merkmale unterscheiden; 2) strenge quantitative Berücksichtigung der Vererbung von Merkmalen bei Hybriden; 3) individuelle Beurteilung der Nachkommen jedes Elternteils in einer Reihe von Generationen.

Kreuzung, bei der die Vererbung eines Paares alternativer Zeichen analysiert wird, nennt man Monohybrid, zwei Paare - Dihybrid, mehrere Paare - Polyhybrid. Unter alternativen Merkmalen versteht man unterschiedliche Bedeutungen eines Merkmals, beispielsweise ist das Merkmal die Farbe von Erbsen, alternative Merkmale sind die Farbe Gelb, die grüne Farbe von Erbsen.

Neben der hybridologischen Methode werden in der Genetik verwendet: genealogisch— Zusammenstellung und Analyse von Stammbäumen; zytogenetisch— Untersuchung der Chromosomen; Zwilling— Untersuchung von Zwillingen; bevölkerungsstatistisch Methode - Untersuchung der genetischen Struktur von Populationen.

Genetische Symbolik

Vorgeschlagen von G. Mendel, zur Aufzeichnung der Ergebnisse von Kreuzungen: P – Eltern; F – Nachkommen, die Zahl unter oder unmittelbar nach dem Buchstaben gibt die Seriennummer der Generation an (F 1 – Hybriden der ersten Generation – direkte Nachkommen der Eltern, F 2 – Hybriden der zweiten Generation – entstehen durch Kreuzung von F 1-Hybriden mit jedem andere); × – Kreuzungssymbol; G – männlich; E – weiblich; A ist ein dominantes Gen, a ist ein rezessives Gen; AA ist eine Homozygote für eine Dominante, aa ist eine Homozygote für eine Rezessive, Aa ist eine Heterozygote.

Das Gesetz der Einheitlichkeit von Hybriden der ersten Generation oder das erste Mendelsche Gesetz

Der Erfolg von Mendels Arbeit wurde durch die erfolgreiche Wahl des Kreuzungsobjekts – verschiedener Erbsensorten – erleichtert. Merkmale von Erbsen: 1) Sie sind relativ einfach anzubauen und haben eine kurze Entwicklungszeit; 2) hat zahlreiche Nachkommen; 3) weist eine große Anzahl deutlich sichtbarer alternativer Merkmale auf (Kronenfarbe – weiß oder rot; Keimblattfarbe – grün oder gelb; Samenform – faltig oder glatt; Hülsenfarbe – gelb oder grün; Hülsenform – rund oder verengt; Anordnung der Blüten oder Früchte – entlang der gesamten Länge des Stiels oder an seiner Spitze; Stielhöhe – lang oder kurz); 4) ist ein Selbstbestäuber, weshalb er über eine große Anzahl reiner Linien verfügt, die ihre Eigenschaften von Generation zu Generation stabil behalten.

Mendel führte ab 1854 acht Jahre lang Experimente zur Kreuzung verschiedener Erbsensorten durch. Am 8. Februar 1865 sprach G. Mendel auf einem Treffen der Brunn Society of Naturalists mit einem Bericht „Experimente an Pflanzenhybriden“, in dem die Ergebnisse seiner Arbeit zusammengefasst wurden.

Mendels Experimente waren sorgfältig durchdacht. Während seine Vorgänger versuchten, die Vererbungsmuster vieler Merkmale gleichzeitig zu untersuchen, begann Mendel seine Forschung mit der Untersuchung der Vererbung nur eines Paars alternativer Merkmale.

Mendel nahm Erbsensorten mit gelben und grünen Samen und bestäubte sie künstlich: Er entfernte die Staubblätter einer Sorte und bestäubte sie mit Pollen einer anderen Sorte. Die Hybriden der ersten Generation hatten gelbe Samen. Ein ähnliches Bild wurde bei Kreuzungen beobachtet, bei denen die Vererbung anderer Merkmale untersucht wurde: Bei der Kreuzung von Pflanzen mit glatten und faltigen Samenformen waren alle Samen der resultierenden Hybriden glatt; bei der Kreuzung rotblühender Pflanzen mit weißblumigen Pflanzen waren alle Samen glatt die resultierenden waren rotblütig. Mendel kam zu dem Schluss, dass in Hybriden der ersten Generation von jedem Paar alternativer Charaktere nur einer erscheint und der zweite zu verschwinden scheint. Mendel nannte das Merkmal, das sich in Hybriden der ersten Generation manifestierte, dominant und das unterdrückte Merkmal rezessiv.

Bei Monohybride Kreuzung homozygoter Individuen Hybriden haben unterschiedliche Werte alternativer Merkmale und sind im Genotyp und Phänotyp einheitlich.

Genetisches Diagramm des Mendelschen Uniformitätsgesetzes

(A ist die gelbe Farbe von Erbsen und ist die grüne Farbe von Erbsen)

Gesetz der Segregation oder Mendels zweites Gesetz

G. Mendel gab den Hybriden der ersten Generation die Möglichkeit zur Selbstbestäubung. Die so gewonnenen Hybriden der zweiten Generation zeigten nicht nur ein dominantes, sondern auch ein rezessives Merkmal. Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.

Zeichen	Dominant		Rezessiv		Gesamt
	Nummer	%	Nummer	%
Samenform	5474	74,74	1850	25,26	7324
Färbung der Keimblätter	6022	75,06	2001	24,94	8023
Farbe der Samenschale	705	75,90	224	24,10	929
Bob-Form	882	74,68	299	25,32	1181
Bob-Färbung	428	73,79	152	26,21	580
Blumenarrangement	651	75,87	207	24,13	858
Stammhöhe	787	73,96	277	26,04	1064
Gesamt:	14949	74,90	5010	25,10	19959

Durch die Analyse der Tabellendaten konnten wir folgende Schlussfolgerungen ziehen:

1. In der zweiten Generation gibt es keine Einheitlichkeit der Hybriden: Einige Hybriden tragen ein (dominantes), andere ein anderes (rezessives) Merkmal eines alternativen Paares;
2. die Zahl der Hybriden, die ein dominantes Merkmal tragen, ist etwa dreimal so groß wie die Zahl der Hybriden, die ein rezessives Merkmal tragen;
3. Das rezessive Merkmal verschwindet bei den Hybriden der ersten Generation nicht, sondern wird nur unterdrückt und tritt in der zweiten Hybridgeneration auf.

Das Phänomen, bei dem ein Teil der Hybriden der zweiten Generation ein dominantes Merkmal und ein Teil ein rezessives Merkmal trägt, wird als bezeichnet Spaltung. Darüber hinaus ist die bei Hybriden beobachtete Aufspaltung nicht zufällig, sondern unterliegt bestimmten quantitativen Mustern. Darauf aufbauend kam Mendel zu einer weiteren Schlussfolgerung: Bei der Kreuzung von Hybriden der ersten Generation werden die Merkmale der Nachkommen in einem bestimmten Zahlenverhältnis aufgeteilt.

Bei Monohybride Kreuzung heterozygoter Individuen Bei Hybriden erfolgt eine Aufteilung je nach Phänotyp im Verhältnis 3:1, je nach Genotyp 1:2:1.

Genetisches Diagramm des Mendelschen Segregationsgesetzes

(A ist die gelbe Farbe von Erbsen und die grüne Farbe von Erbsen):

Gesetz der Gametenreinheit

Ab 1854 führte Mendel acht Jahre lang Experimente zur Kreuzung von Erbsenpflanzen durch. Er entdeckte, dass durch die Kreuzung verschiedener Erbsensorten untereinander die Hybriden der ersten Generation den gleichen Phänotyp aufweisen und bei den Hybriden der zweiten Generation die Merkmale in bestimmten Anteilen aufgeteilt sind. Um dieses Phänomen zu erklären, machte Mendel eine Reihe von Annahmen, die als „Gameten-Reinheitshypothese“ oder „Gameten-Reinheitsgesetz“ bezeichnet wurden. Mendel schlug Folgendes vor:

1. einige einzelne erbliche Faktoren sind für die Bildung von Merkmalen verantwortlich;
2. Organismen enthalten zwei Faktoren, die die Entwicklung eines Merkmals bestimmen;
3. während der Bildung von Gameten tritt jeweils nur einer von zwei Faktoren in sie ein;
4. Wenn männliche und weibliche Gameten verschmelzen, vermischen sich diese Erbfaktoren nicht (sie bleiben rein).

1909 nannte V. Johansen diese Erbfaktoren Gene, und 1912 zeigte T. Morgan, dass sie sich in Chromosomen befinden.

Um seine Annahmen zu beweisen, verwendete G. Mendel die Kreuzung, die heute als Analyse bezeichnet wird ( Testkreuz- Kreuzung eines Organismus eines unbekannten Genotyps mit einem Organismus, der homozygot für ein rezessives ist. Mendel argumentierte wahrscheinlich wie folgt: „Wenn meine Annahmen richtig sind, dann wird es durch die Kreuzung von F 1 mit einer Sorte, die ein rezessives Merkmal aufweist (grüne Erbsen), unter den Hybriden halb grüne Erbsen und halb gelbe Erbsen geben.“ Wie aus dem genetischen Diagramm unten hervorgeht, erhielt er tatsächlich eine 1:1-Aufteilung und war von der Richtigkeit seiner Annahmen und Schlussfolgerungen überzeugt, wurde von seinen Zeitgenossen jedoch nicht verstanden. Sein Bericht „Experimente an Pflanzenhybriden“, der auf einer Tagung der Brunn Society of Naturalists verfasst wurde, stieß auf völliges Schweigen.

Zytologische Grundlagen des ersten und zweiten Mendelschen Gesetzes

Zur Zeit Mendels war der Aufbau und die Entwicklung von Keimzellen noch nicht erforscht, daher ist seine Hypothese von der Reinheit der Gameten ein Beispiel brillanter Weitsicht, die später wissenschaftliche Bestätigung fand.

Die von Mendel beobachteten Phänomene der Dominanz und Segregation von Charakteren werden derzeit durch die Paarung von Chromosomen, die Divergenz der Chromosomen während der Meiose und ihre Vereinigung während der Befruchtung erklärt. Bezeichnen wir das Gen, das die gelbe Farbe bestimmt, mit dem Buchstaben A und die grüne Farbe mit a. Da Mendel mit reinen Linien arbeitete, sind beide gekreuzten Organismen homozygot, das heißt, sie tragen zwei identische Allele des Samenfarbgens (AA bzw. aa). Während der Meiose wird die Anzahl der Chromosomen halbiert und nur ein Chromosom eines Paares landet in jedem Gameten. Da homologe Chromosomen die gleichen Allele tragen, enthalten alle Gameten eines Organismus ein Chromosom mit dem Gen A und des anderen Organismus ein Chromosom mit dem Gen a.

Bei der Befruchtung verschmelzen die männlichen und weiblichen Gameten und ihre Chromosomen verbinden sich zu einer einzigen Zygote. Der resultierende Hybrid wird heterozygot, da seine Zellen den Aa-Genotyp haben; Eine Variante des Genotyps ergibt eine Variante des Phänotyps – die gelbe Farbe der Erbsen.

In einem Hybridorganismus, der während der Meiose den Aa-Genotyp aufweist, trennen sich die Chromosomen in verschiedene Zellen und es werden zwei Arten von Gameten gebildet – die Hälfte der Gameten trägt das Gen A, die andere Hälfte trägt das Gen a. Die Befruchtung ist ein zufälliger und gleichermaßen wahrscheinlicher Vorgang, das heißt, jedes Spermium kann jede Eizelle befruchten. Da zwei Arten von Spermien und zwei Arten von Eizellen gebildet wurden, sind vier Arten von Zygoten möglich. Die Hälfte von ihnen sind heterozygot (tragen die A- und a-Gene), 1/4 sind homozygot für ein dominantes Merkmal (tragen zwei A-Gene) und 1/4 sind homozygot für ein rezessives Merkmal (tragen zwei a-Gene). Homozygote für die dominanten und heterozygoten Erbsen produzieren gelbe Erbsen (3/4), Homozygote für die rezessiven Erbsen - grüne (1/4).

Das Gesetz der unabhängigen Kombination (Vererbung) von Merkmalen oder das dritte Mendelsche Gesetz

Organismen unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht voneinander. Nachdem G. Mendel die Vererbungsmuster eines Merkmalspaares ermittelt hatte, untersuchte er nun die Vererbung von zwei (oder mehr) Paaren alternativer Merkmale. Für Dihybrid-Kreuzungen nahm Mendel homozygote Erbsenpflanzen, die sich in der Samenfarbe (gelb und grün) und der Samenform (glatt und faltig) unterschieden. Die gelbe Farbe (A) und die glatte Form (B) der Samen sind dominante Merkmale, die grüne Farbe (a) und die faltige Form (b) sind rezessive Merkmale.

Durch die Kreuzung einer Pflanze mit gelben und glatten Samen mit einer Pflanze mit grünen und faltigen Samen erhielt Mendel eine einheitliche Hybridgeneration F 1 mit gelben und glatten Samen. Aus der Selbstbestäubung von 15 Hybriden der ersten Generation wurden 556 Samen gewonnen, davon 315 gelbe, glatte, 101 gelbe, faltige, 108 grüne, glatte und 32 grüne, faltige (Aufteilung 9:3:3:1).

Bei der Analyse der resultierenden Nachkommen machte Mendel auf die Tatsache aufmerksam, dass: 1) neben Kombinationen von Merkmalen der ursprünglichen Sorten (gelbe, glatte und grüne, faltige Samen) während der Dihybridkreuzung neue Kombinationen von Merkmalen auftreten (gelbe, faltige und grüne, glatte Samen); 2) Die Aufspaltung für jedes einzelne Merkmal entspricht der Aufspaltung während der Monohybridkreuzung. Von den 556 Samen waren 423 glatt und 133 faltig (Verhältnis 3:1), 416 Samen hatten eine gelbe Farbe und 140 waren grün (Verhältnis 3:1). Mendel kam zu dem Schluss, dass die Aufspaltung in ein Merkmalspaar nicht mit der Aufspaltung in das andere Paar verbunden ist. Hybridsamen zeichnen sich nicht nur durch Kombinationen von Merkmalen der Elternpflanzen (gelbe, glatte Samen und grüne, faltige Samen) aus, sondern auch durch die Entstehung neuer Merkmalskombinationen (gelbe, faltige Samen und grüne, glatte Samen).

Bei der Dihybridkreuzung von Diheterozygoten in Hybriden erfolgt eine Spaltung je nach Phänotyp im Verhältnis 9:3:3:1, je nach Genotyp im Verhältnis 4:2:2:2:2:1:1:1:1 , werden die Zeichen unabhängig voneinander vererbt und in allen möglichen Kombinationen kombiniert.

R	♀AABB gelb, glatt	×	♂aabb grün, faltig
Arten von Gameten	AB		ab
F 1	AaBb gelb, glatt, 100 %
P	♀AaBb gelb, glatt	×	♂AàBb gelb, glatt
Arten von Gameten	AB Ab aB ab		AB Ab aB ab

Genetisches Schema des Gesetzes der unabhängigen Kombination von Merkmalen:

Gameten:	♂	AB	Ab	aB	ab
♀
AB		AABB Gelb glatt	AABb Gelb glatt	AaBB Gelb glatt	AaBb Gelb glatt
Ab		AABb Gelb glatt	AAbb Gelb faltig	AaBb Gelb glatt	Aabb Gelb faltig
aB		AaBB Gelb glatt	AaBb Gelb glatt	aaBB Grün glatt	aaBb Grün glatt
ab		AaBb Gelb glatt	Aabb Gelb faltig	aaBb Grün glatt	aabb Grün faltig

Analyse der Kreuzungsergebnisse nach Phänotyp: gelb, glatt – 9/16, gelb, faltig – 3/16, grün, glatt – 3/16, grün, faltig – 1/16. Die Phänotypaufteilung beträgt 9:3:3:1.

Analyse der Kreuzungsergebnisse nach Genotyp: AaBb – 4/16, AABb – 2/16, AaBB – 2/16, Aabb – 2/16, aaBb – 2/16, AABB – 1/16, Aabb – 1/16, aaBB - 1/16, aabb - 1/16. Segregation nach Genotyp 4:2:2:2:2:1:1:1:1.

Wenn sich bei einer Monohybridkreuzung die Elternorganismen in einem Zeichenpaar (gelbe und grüne Samen) unterscheiden und in der zweiten Generation zwei Phänotypen (2 1) im Verhältnis (3 + 1) 1 ergeben, dann unterscheiden sie sich bei einem Dihybrid in zwei Zeichenpaare und ergeben in der zweiten Generation vier Phänotypen (2 2) im Verhältnis (3 + 1) 2. Wie viele Phänotypen und in welchem ​​Verhältnis sich in der zweiten Generation bei einer Trihybridkreuzung bilden, lässt sich leicht berechnen: acht Phänotypen (2 3) im Verhältnis (3 + 1) 3.

Wenn die Aufteilung nach Genotypen in F 2 bei einer Monohybrid-Generation 1:2:1 war, das heißt, es gab drei verschiedene Genotypen (3 1), dann werden bei einer Dihybrid-Kreuzung 9 verschiedene Genotypen gebildet - 3 2, bei einer Trihybrid-Kreuzung 3 3 - 27 verschiedene Genotypen werden gebildet.

Das dritte Mendelsche Gesetz gilt nur für die Fälle, in denen sich die Gene für die analysierten Merkmale in verschiedenen homologen Chromosomenpaaren befinden.

Zytologische Grundlage des dritten Mendelschen Gesetzes

Sei A das Gen, das die Entwicklung der gelben Farbe von Samen bestimmt, a - grüne Farbe, B - glatte Form des Samens, b - faltige Form. Es werden Hybriden der ersten Generation mit dem Genotyp AaBb gekreuzt. Während der Bildung von Gameten gelangt von jedem Paar allelischer Gene nur eines in den Gameten, und aufgrund der zufälligen Divergenz der Chromosomen in der ersten Teilung der Meiose kann Gen A im selben Gameten wie Gen B oder Gen landen b und Gen a – mit Gen B oder Gen b. Somit produziert jeder Organismus vier Arten von Gameten in der gleichen Menge (25 %): AB, Ab, aB, ab. Bei der Befruchtung kann jede der vier Arten von Spermien jede der vier Arten von Eizellen befruchten. Durch die Befruchtung können neun genotypische Klassen entstehen, aus denen vier phänotypische Klassen entstehen.

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