Das Gesetz, das von dem herausragenden russischen Wissenschaftler N. I. Vavilov entdeckt wurde, ist der stärkste Stimulator für die Auswahl neuer Pflanzen- und Tierarten, die für den Menschen von Vorteil sind. Diese Regelmäßigkeit spielt auch heute noch eine wichtige Rolle bei der Erforschung evolutionärer Prozesse und der Entwicklung einer Akklimatisierungsbasis. Die Ergebnisse von Vavilovs Forschungen sind auch wichtig für die Interpretation verschiedener biogeographischer Phänomene.

Das Wesen des Gesetzes

Kurz gesagt, das Gesetz der homologischen Reihen lautet wie folgt: Die Variabilitätsspektren verwandter Pflanzenarten sind einander ähnlich (oft ist dies eine streng festgelegte Anzahl bestimmter Variationen). Vavilov stellte seine Ideen auf dem III. Auswahlkongress vor, der 1920 in Saratow stattfand. Um die Wirkungsweise des Gesetzes der homologen Reihe zu demonstrieren, sammelte er alle erblichen Merkmale von Kulturpflanzen, stellte sie in einer Tabelle zusammen und verglich die damals bekannten Sorten und Unterarten.

Pflanzenstudium

Neben Getreide betrachtete Vavilov auch Hülsenfrüchte. In vielen Fällen wurde Parallelität gefunden. Trotz der Tatsache, dass jede Familie unterschiedliche phänotypische Charaktere hatte, hatten sie ihre eigenen Merkmale und Ausdrucksformen. Beispielsweise reichte die Farbe der Samen fast aller Kulturpflanzen von hell bis schwarz. In von Forschern gut untersuchten Kulturpflanzen wurden bis zu mehreren hundert Merkmale gefunden. Bei anderen, damals weniger untersuchten oder wilden Verwandten von Kulturpflanzen, wurden viel weniger Anzeichen beobachtet.

Geografische Zentren der Artenverbreitung

Grundlage für die Entdeckung des Gesetzes der homologischen Reihen war das Material, das Vavilov während seiner Expedition in die Länder Afrikas, Asiens, Europas und Amerikas gesammelt hatte. Die erste Vermutung, dass es bestimmte geografische Zentren gibt, aus denen biologische Arten stammen, wurde von dem Schweizer Wissenschaftler A. Decandol gemacht. Nach seinen Vorstellungen bedeckten diese Arten einst große Territorien, manchmal ganze Kontinente. Es war jedoch Vavilov, der der Forscher war, der die Vielfalt der Pflanzen auf wissenschaftlicher Grundlage untersuchen konnte. Er verwendete eine Methode namens Differential. Die gesamte Sammlung, die der Forscher während der Expeditionen sammelte, wurde einer gründlichen Analyse mit morphologischen und genetischen Methoden unterzogen. So konnte der endgültige Konzentrationsbereich der Formen- und Ausstattungsvielfalt bestimmt werden.

Pflanzenkarte

Bei diesen Reisen ließ sich der Wissenschaftler nicht von der Vielfalt der verschiedenen Pflanzenarten verwirren. Alle Informationen trug er mit Buntstiften auf Karten auf und übersetzte das Material dann in eine schematische Form. So konnte er feststellen, dass es auf dem gesamten Planeten nur wenige Zentren der Vielfalt von Kulturpflanzen gibt. Der Wissenschaftler zeigte anhand von Karten direkt, wie sich Arten von diesen Zentren in andere geografische Regionen „ausbreiten“. Einige von ihnen gehen eine kurze Strecke. Andere erobern die ganze Welt, wie Weizen und Erbsen.

Konsequenzen

Nach dem Gesetz der homologischen Variabilität haben alle genetisch nahen Pflanzensorten ungefähr gleiche Reihen erblicher Variabilität. Gleichzeitig räumte der Wissenschaftler ein, dass auch äußerlich ähnliche Zeichen eine andere erbliche Grundlage haben könnten. Angesichts der Tatsache, dass jedes der Gene die Fähigkeit hat, in verschiedene Richtungen zu mutieren und dieser Prozess ohne eine bestimmte Richtung ablaufen kann, ging Vavilov davon aus, dass die Anzahl der Genmutationen bei verwandten Arten ungefähr gleich sein wird. Das Gesetz der homologischen Reihen von N. I. Vavilov spiegelt die allgemeinen Muster von Genmutationsprozessen sowie die Bildung verschiedener Organismen wider. Es ist die Hauptgrundlage für das Studium biologischer Arten.

Vavilov zeigte auch die Folgerung, die sich aus dem Gesetz der homologen Reihen ergibt. Es klingt so: Die erbliche Variabilität bei fast allen Pflanzenarten variiert parallel. Je näher die Arten beieinander stehen, desto mehr manifestiert sich diese Homologie der Charaktere. Jetzt wird dieses Gesetz universell bei der Auswahl von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen und Tieren angewendet. Die Entdeckung des Gesetzes der homologen Reihen ist eine der größten Errungenschaften des Wissenschaftlers, die ihm weltweiten Ruhm einbrachte.

Pflanzlicher Ursprung

Der Wissenschaftler erstellte eine Theorie über die Herkunft von Kulturpflanzen in abgelegenen Teilen der Erde in verschiedenen prähistorischen Epochen. Nach dem Gesetz der homologen Reihen von Vavilov weisen verwandte Pflanzen- und Tierarten ähnliche Variationen in der Merkmalsvariabilität auf. Die Rolle dieses Gesetzes in der Pflanzen- und Tierhaltung kann mit der Rolle verglichen werden, die D. Mendeleevs Periodensystem in der Chemie spielt. Anhand seiner Entdeckung kam Vavilov zu dem Schluss, welche Gebiete die Hauptquellen bestimmter Pflanzenarten sind.

• Der chinesisch-japanischen Region verdankt die Welt den Ursprung von Reis, Hirse, Haferflocken und vielen Apfelbaumarten. Die Gebiete dieser Region beherbergen auch wertvolle Pflaumensorten und orientalische Kakis.
• Kokospalme und Zuckerrohr - indonesisch-indochinesisches Zentrum.
• Mit Hilfe des Gesetzes der homologischen Variabilitätsreihe gelang es Vavilov, die große Bedeutung der Hindustan-Halbinsel für die Entwicklung der Pflanzenproduktion nachzuweisen. Diese Gebiete beherbergen einige Arten von Bohnen, Auberginen und Gurken.
• Auf dem Territorium der zentralasiatischen Region wurden traditionell Walnüsse, Mandeln und Pistazien angebaut. Vavilov entdeckte, dass dieses Gebiet der Geburtsort der Zwiebeln sowie der wichtigsten Karottenarten ist. In der Antike wurden Aprikosen angebaut. Eine der besten der Welt sind Melonen, die in den Gebieten Zentralasiens gezüchtet wurden.
• Trauben tauchten zuerst in den Mittelmeergebieten auf. Hier fand auch der Evolutionsprozess von Weizen, Flachs und verschiedenen Hafersorten statt. Ebenfalls ein ziemlich typisches Element der mediterranen Flora ist der Olivenbaum. Auch der Anbau von Lupine, Klee und Flachs begann hier.
• Flora des australischen Kontinents gab der Welt Eukalyptus, Akazie, Baumwolle.
• Die afrikanische Region ist der Geburtsort aller Arten von Wassermelonen.
• In den europäisch-sibirischen Gebieten wurden Zuckerrüben, sibirische Apfelbäume und Waldtrauben angebaut.
• Südamerika ist der Geburtsort der Baumwolle. Das Andengebiet ist auch die Heimat einiger Tomatensorten. In den Gebieten des alten Mexiko wuchsen Mais und einige Bohnensorten. Auch Tabak entstand hier.
• In den Gebieten Afrikas nutzten die Menschen der Antike zunächst nur einheimische Pflanzenarten. Der schwarze Kontinent ist der Geburtsort des Kaffees. Weizen tauchte erstmals in Äthiopien auf.

Unter Verwendung des Gesetzes der homologischen Variabilitätsreihe kann ein Wissenschaftler das Ursprungszentrum von Pflanzen anhand der Merkmale identifizieren, die den Formen von Arten aus einem anderen geografischen Gebiet ähnlich sind. Um ein großes Zentrum vielfältiger Kulturpflanzen zu entwickeln, bedarf es neben der notwendigen Vielfalt an Flora auch einer landwirtschaftlichen Zivilisation. So dachte N. I. Vavilov.

Domestizierung von Tieren

Dank der Entdeckung des Gesetzes der homologen Reihe erblicher Variabilität wurde es möglich, jene Orte zu entdecken, an denen einst die Domestikation von Tieren zum ersten Mal stattfand. Es wird angenommen, dass dies auf drei Arten geschah. Das ist die Annäherung von Mensch und Tier; gewaltsame Domestizierung junger Menschen; Domestizierung von Erwachsenen. Die Territorien, in denen Wildtiere domestiziert wurden, liegen vermutlich in den Lebensräumen ihrer wilden Verwandten.

Zähmung in verschiedenen Epochen

Es wird angenommen, dass der Hund während des Mesolithikums domestiziert wurde. Bereits in der Jungsteinzeit begann der Mensch Schweine und Ziegen zu züchten, wenig später wurden Wildpferde gezähmt. Allerdings ist die Frage, wer die Vorfahren der modernen Haustiere waren, immer noch nicht eindeutig genug. Es wird angenommen, dass die Vorfahren des Viehs Touren, Pferde - Tarpans und Przhevalsky-Pferde, Hausgans - wilde Graugans waren. Jetzt kann der Prozess der Domestizierung von Tieren nicht als abgeschlossen bezeichnet werden. Zum Beispiel sind Polarfüchse und Wildfüchse dabei, zu zähmen.

Bedeutung des Gesetzes der homologen Reihen

Mit Hilfe dieses Gesetzes kann man nicht nur die Herkunft bestimmter Pflanzenarten und die Domestikationszentren von Tieren feststellen. Es ermöglicht Ihnen, das Auftreten von Mutationen vorherzusagen, indem Sie Mutationsmuster in anderen Typen vergleichen. Unter Verwendung dieses Gesetzes ist es auch möglich, die Variabilität eines Merkmals, die Möglichkeit des Auftretens neuer Mutationen in Analogie zu den genetischen Anomalien, die bei anderen mit dieser Pflanze verwandten Arten gefunden wurden, vorherzusagen.

Gesetz der homologen Reihen

Die Verarbeitung von umfangreichem Beobachtungs- und Experimentmaterial, eine detaillierte Untersuchung der Variabilität zahlreicher linnäischer Arten (Linneons), eine riesige Menge neuer Fakten, die hauptsächlich aus dem Studium von Kulturpflanzen und ihren wilden Verwandten gewonnen wurden, ermöglichten es N.I. Vavilov, um alle bekannten Beispiele paralleler Variabilität zusammenzubringen und ein allgemeines Gesetz zu formulieren, das er das "Gesetz der homologischen Reihen in der erblichen Variabilität" (1920) nannte und von ihm auf dem Dritten Allrussischen Züchterkongress in Saratow berichtet wurde. 1921 N.I. Vavilov wurde nach Amerika geschickt, um am Internationalen Landwirtschaftskongress teilzunehmen, wo er einen Bericht über das Gesetz der homologen Reihen vorlegte. Das Gesetz der parallelen Variabilität eng verwandter Gattungen und Arten, aufgestellt von N.I. Vavilov und verbunden mit einem gemeinsamen Ursprung, der die evolutionären Lehren von Charles Darwin entwickelte, wurde von der Weltwissenschaft gebührend geschätzt. Sie wurde vom Publikum als die größte Veranstaltung der Welt der Biowissenschaften wahrgenommen, die der Praxis die weitesten Horizonte eröffnet.

Das Gesetz der homologischen Reihen legt zunächst die Grundlagen der Taxonomie der großen Vielfalt von Pflanzenformen fest, an denen die organische Welt so reich ist, und ermöglicht es dem Züchter, sich eine klare Vorstellung vom Platz jeder einzelnen zu machen. auch die kleinste, systematische Einheit in der Pflanzenwelt und beurteilen die mögliche Vielfalt des Ausgangsmaterials für die Auswahl.

Die wichtigsten Bestimmungen des Gesetzes der homologischen Reihen sind wie folgt.

"ein. Genetisch verwandte Arten und Gattungen zeichnen sich durch ähnliche Reihen erblicher Variabilität mit einer solchen Regelmäßigkeit aus, dass man bei Kenntnis der Anzahl von Formen innerhalb einer Art das Auftreten paralleler Formen in anderen Arten und Gattungen vorhersehen kann. Je näher Gattungen und Linneons im allgemeinen System genetisch angesiedelt sind, desto vollständiger ist die Ähnlichkeit in der Reihe ihrer Variabilität.

2. Ganze Pflanzenfamilien sind im Allgemeinen durch einen bestimmten Variabilitätszyklus gekennzeichnet, der alle Gattungen und Arten, aus denen die Familie besteht, durchläuft.

Sogar auf dem III. Allrussischen Kongress für Selektion (Saratow, Juni 1920), wo N.I. Vavilov zum ersten Mal über seine Entdeckung berichtete, erkannten alle Kongressteilnehmer, dass „wie das Periodensystem (Periodensystem)“ das Gesetz der homologischen Reihen die Vorhersage der Existenz, Eigenschaften und Struktur noch unbekannter Formen und Arten von Pflanzen und Tieren ermöglichen wird und schätzte die wissenschaftliche und praktische Bedeutung dieses Gesetzes sehr. Moderne Fortschritte in der molekularen Zellbiologie ermöglichen es, den Mechanismus der Existenz homologischer Variabilität in ähnlichen Organismen zu verstehen – was genau die Grundlage für die Ähnlichkeit zukünftiger Formen und Arten mit bestehenden ist – und sinnvoll neue Pflanzenformen zu synthetisieren nicht in der Natur gefunden. Jetzt wird ein neuer Inhalt in das Gesetz von Vavilov eingeführt, so wie das Aufkommen der Quantentheorie Mendelejews Periodensystem einen neuen, tieferen Inhalt gegeben hat.

Die Lehre von den Ursprungszentren der Kulturpflanzen

Mitte der 20er Jahre wurde die von N.I. Vavilov und unter seiner Führung erlaubten Nikolai Ivanovich, Ideen über die geografischen Herkunftszentren von Kulturpflanzen zu formulieren. 1926 erschien das Buch „Herkunftszentren von Kulturpflanzen“. Die theoretisch fundierte Idee der Herkunftszentren lieferte eine wissenschaftliche Grundlage für die gezielte Suche nach für den Menschen nützlichen Pflanzen und fand breite Anwendung in der Praxis.

Nicht weniger wichtig für die Weltwissenschaft ist die Lehre von N. I. Vavilov über die Herkunftszentren von Kulturpflanzen und über geografische Muster in der Verteilung ihrer erblichen Merkmale (erstmals veröffentlicht 1926 und 1927). In diesen klassischen Werken hat N.I. Vavilov präsentierte erstmals ein harmonisches Bild der Konzentration eines riesigen Formenreichtums von Kulturpflanzen in wenigen primären Zentren ihrer Herkunft und näherte sich der Lösung des Problems der Herkunft von Kulturpflanzen auf völlig neue Weise. Wenn vor ihm Botaniker-Geographen (Alphonse de Candol und andere) "allgemein" nach der Heimat des Weizens suchten, dann suchte Vavilov nach den Herkunftszentren einzelner Arten, Gruppen von Weizenarten in verschiedenen Regionen der Welt. Gleichzeitig war es besonders wichtig, Gebiete der natürlichen Verbreitung (Sortiment) von Sorten dieser Art zu identifizieren und das Zentrum der größten Vielfalt ihrer Formen zu bestimmen (botanisch-geografische Methode).

Um die geografische Verbreitung von Sorten und Rassen von Kulturpflanzen und ihren wilden Verwandten zu ermitteln, hat N.I. Vavilov studierte die Zentren der ältesten landwirtschaftlichen Kultur, deren Beginn er in den Bergregionen Äthiopiens, West- und Zentralasiens, Chinas, Indiens, in den Anden Südamerikas und nicht in den weiten Tälern großer Flüsse sah - Nil, Ganges, Tigris und Euphrat, wie Wissenschaftler zuvor behauptet hatten. . Die Ergebnisse nachfolgender archäologischer Forschungen stützen diese Hypothese.

Um die Zentren der Vielfalt und des Reichtums von Pflanzenformen zu finden, hat N.I. Vavilov organisierte nach einem bestimmten Plan, der seinen theoretischen Entdeckungen (homologe Serien und Ursprungszentren von Kulturpflanzen) entsprach, zahlreiche Expeditionen, die in den Jahren 1922-1933. besuchte 60 Länder der Welt sowie 140 Regionen unseres Landes. Als Ergebnis wurde ein wertvoller Fundus an weltweiten Pflanzenressourcen gesammelt, der über 250.000 Proben umfasst. Die gesammelte reichhaltigste Sammlung wurde sorgfältig mit den Methoden der Selektion, Genetik, Chemie, Morphologie, Taxonomie und in geografischen Kulturen untersucht. Es wird immer noch im VIR gehalten und von unseren und ausländischen Züchtern verwendet.

Gründung von N.I. Vavilov über die moderne Selektionslehre

Die systematische Untersuchung der weltweiten Pflanzenressourcen der wichtigsten Kulturpflanzen hat die Vorstellung von der Sorten- und Artenzusammensetzung selbst so gut untersuchter Nutzpflanzen wie Weizen, Roggen, Mais, Baumwolle, Erbsen, Flachs und Kartoffeln radikal verändert. Unter den Arten und vielen Varietäten dieser Kulturpflanzen, die von Expeditionen mitgebracht wurden, entpuppte sich fast die Hälfte als neu, der Wissenschaft noch nicht bekannt. Die Entdeckung neuer Arten und Sorten von Kartoffeln hat die bisherige Vorstellung vom Ausgangsmaterial für seine Auswahl völlig verändert. Basierend auf dem Material, das von den Expeditionen von N.I. Vavilov und seinen Mitarbeitern basierte die gesamte Baumwollzüchtung, und die Entwicklung der feuchten Subtropen in der UdSSR wurde aufgebaut.

Basierend auf den Ergebnissen einer detaillierten und langfristigen Untersuchung des Sortenreichtums, die durch Expeditionen gesammelt wurden, wurden Differenzkarten der geografischen Lokalisierung von Sorten von Weizen, Hafer, Gerste, Roggen, Mais, Hirse, Flachs, Erbsen, Linsen, Bohnen, Bohnen, Kichererbsen, Chinka, Kartoffeln und andere Pflanzen wurden zusammengestellt. Auf diesen Karten war ersichtlich, wo sich die Hauptsortenvielfalt dieser Pflanzen konzentriert, d.h. wo das Ausgangsmaterial für die Auswahl einer bestimmten Kultur gezogen werden sollte. Selbst für so alte Pflanzen wie Weizen, Gerste, Mais und Baumwolle, die sich längst auf der ganzen Welt angesiedelt haben, konnten die Hauptgebiete des primären Artenpotentials mit großer Genauigkeit bestimmt werden. Darüber hinaus wurde für viele Arten und sogar Gattungen die Koinzidenz der Bereiche der primären Morphogenese festgestellt. Geografische Studien führten zur Etablierung ganzer kulturell unabhängiger Floren, die für einzelne Regionen spezifisch sind.

Das Studium der weltweiten Pflanzenressourcen ermöglichte es N.I. Vavilov, um das Ausgangsmaterial für die Selektionsarbeit in unserem Land vollständig zu beherrschen, und er hat das Problem des Ausgangsmaterials für die genetische und Selektionsforschung gelöst und gelöst. Er entwickelte die wissenschaftlichen Grundlagen der Züchtung: die Lehre vom Ausgangsmaterial, die botanischen und geografischen Grundlagen des Pflanzenwissens, Züchtungsmethoden für wirtschaftliche Merkmale mit Hybridisierung, Inkubation usw., die Bedeutung der interspezifischen und intergenerischen Fernhybridisierung. Alle diese Arbeiten haben bis heute ihre wissenschaftliche und praktische Bedeutung nicht verloren.

Die botanische und geographische Untersuchung einer großen Zahl von Kulturpflanzen führte zur innerartlichen Taxonomie von Kulturpflanzen, als deren Ergebnis die Arbeiten von N.I. Vavilov „Linneische Arten als System“ und „Die Lehre vom Ursprung der Kulturpflanzen nach Darwin“.

Mutationen, die auf natürliche Weise auftreten, ohne den Körper von verschiedenen Faktoren zu beeinflussen, werden als Mutationen bezeichnet spontan. Das Hauptmerkmal der Manifestation spontaner Mutationen ist, dass genetisch verwandte Arten und Gattungen durch das Vorhandensein ähnlicher Variabilitätsformen gekennzeichnet sind. Das Muster des Vorhandenseins homologer Serien in der erblichen Variabilität wurde von dem herausragenden Genetiker und Züchter Academician N.I. Wawilow (1920). Er fand heraus, dass homologe Serien nicht nur auf Art- und Gattungsebene bei Pflanzen existieren, sondern auch bei Säugetieren und Menschen zu finden sind.

Das ist der Kern des Gesetzes Genetisch verwandte Gattungen und Arten zeichnen sich durch homologe (ähnliche) Reihen in der erblichen Variabilität aus. Eine ähnliche genotypische Variabilität basiert auf einem ähnlichen Genotyp in eng verwandten Formen (d. h. einem Satz von Genen, ihrer Position in homologen Loci). Wenn man also die Formen der Variabilität kennt, beispielsweise eine Reihe von Mutationen in Arten innerhalb derselben Gattung, kann man annehmen, dass dieselben Mutationen in anderen Arten einer bestimmten Gattung oder Familie vorhanden sind. Ähnliche Mutationen in genetisch verwandten Arten N.I. Vavilov nannte homologe Reihen in erblicher Variabilität. Beispiele:

1) Vertreter der Getreidefamilie haben einen ähnlichen Genotyp. Ähnliche Mutationen werden innerhalb der Gattungen dieser Familie (Weizen, Roggen, Hafer usw.) beobachtet. Dazu gehören: nacktnarbig, grannenlos, Lager, unterschiedliche Konsistenz und Farbe der Maserung etc. Grannlose Formen von Weizen, Roggen, Hafer und Reis sind besonders verbreitet;

2) у человека и млекопитающих встречаются сходные мутации: короткопалость (овцы, человек), альбинизм (крысы, собаки, человек), сахарный диабет (крысы, человек), катаракта (собаки, лошади, человек), глухота (собаки, кошки, человек ) usw.

Das Gesetz der homologischen Reihen erblicher Variabilität ist universell. Die medizinische Genetik nutzt dieses Gesetz, um Krankheiten bei Tieren zu untersuchen und Behandlungen für sie beim Menschen zu entwickeln. Es wurde festgestellt, dass onkogene Viren durch Keimzellen übertragen werden und sich in ihr Genom integrieren. Gleichzeitig entwickeln die Nachkommen ähnliche Begleiterkrankungen wie die Eltern. Die DNA-Nukleotidsequenz wurde in vielen eng verwandten Arten untersucht, und der Grad der Ähnlichkeit beträgt mehr als 90 %. Dies bedeutet, dass bei verwandten Arten die gleiche Art von Mutationen zu erwarten ist.

Das Gesetz findet breite Anwendung in der Pflanzenzüchtung. Da man die Art erblicher Veränderungen bei einigen Sorten kennt, ist es möglich, ähnliche Veränderungen bei verwandten Sorten vorherzusagen, indem man auf sie mit Mutagenen einwirkt oder Gentherapie einsetzt. Auf diese Weise können in ihnen wohltuende Veränderungen herbeigeführt werden.

Änderungsvariabilität(nach Ch. Darwin - eine gewisse Variabilität) - ist eine Veränderung des Phänotyps unter dem Einfluss von Umweltfaktoren, die nicht vererbt werden, und der Genotyp bleibt unverändert.

Als Veränderungen des Phänotyps unter dem Einfluss von Umweltfaktoren bei genetisch identischen Individuen bezeichnet Modifikationen. Modifikationen werden auch als Änderungen im Grad der Ausprägung eines Merkmals bezeichnet. Das Auftreten von Modifikationen ist darauf zurückzuführen, dass Umweltfaktoren (Temperatur, Licht, Feuchtigkeit usw.) die Aktivität von Enzymen beeinflussen und in bestimmten Grenzen den Ablauf biochemischer Reaktionen verändern. Die Modifikationsvariabilität ist im Gegensatz zur Mutationsvariabilität adaptiver Natur.

Modifikationsbeispiele:

1) Die Pfeilspitze hat 3 Arten von Blättern, die sich je nach Einwirkung des Umweltfaktors in ihrer Form unterscheiden: pfeilförmig, über dem Wasser gelegen, oval - auf der Wasseroberfläche, linear - in Wasser eingetaucht;

2) bei einem Himalaya-Kaninchen wachsen anstelle von rasierter weißer Wolle schwarze Haare, wenn es unter neuen Bedingungen (Temperatur 2 ° C) platziert wird;

3) bei Verwendung bestimmter Futtersorten steigen das Körpergewicht und die Milchleistung der Kühe deutlich an;

4) Maiglöckchenblätter auf Lehmböden sind breit, dunkelgrün, und auf armen Sandböden sind sie schmal und blass gefärbt;

5) Löwenzahnpflanzen, die hoch oben in den Bergen oder in Gebieten mit kaltem Klima angesiedelt sind, erreichen keine normale Größe und wachsen in den Schatten.

6) Bei einem übermäßigen Kaliumgehalt im Boden nimmt das Pflanzenwachstum zu, und wenn viel Eisen im Boden ist, erscheint auf den weißen Blütenblättern eine bräunliche Färbung.

Mod-Eigenschaften:

1) Modifikationen können in einer ganzen Gruppe von Individuen auftreten, weil dies sind Gruppenveränderungen in der Schwere der Anzeichen;

2) die Änderungen angemessen sind, d.h. entsprechen der Art und Dauer der Einwirkung eines bestimmten Umweltfaktors (Temperatur, Licht, Bodenfeuchte etc.);

3) Modifikationen bilden eine Variationsreihe, daher werden sie als quantitative Merkmalsänderungen bezeichnet;

4) Modifikationen sind innerhalb einer Generation reversibel, d.h. mit einer Änderung der äußeren Bedingungen bei Individuen ändert sich der Grad der Ausprägung der Zeichen. Beispielsweise kann sich bei Kühen mit einer Futterumstellung die Milchleistung ändern, beim Menschen unter dem Einfluss von UV-Strahlen eine Bräune, Sommersprossen usw. auftreten;

5) Modifikationen werden nicht vererbt;

6) Modifikationen sind adaptiver (adaptiver) Natur, d. h. als Reaktion auf Änderungen der Umweltbedingungen weisen Individuen phänotypische Veränderungen auf, die zu ihrem Überleben beitragen. Zum Beispiel passen sich Hausratten an Gifte an; Hasen ändern die saisonale Farbe;

7) gruppieren sich um den Mittelwert.

Unter dem Einfluss der äußeren Umgebung werden in größerem Maße die Länge und Form der Blätter, Höhe, Gewicht usw.

Unter dem Einfluss der Umwelt können sich die Vorzeichen jedoch in gewissen Grenzen ändern. Reaktionsrate sind die oberen und unteren Grenzen, innerhalb derer sich das Attribut ändern kann. Diese Grenzen, in denen sich der Phänotyp ändern kann, werden durch den Genotyp bestimmt. Beispiel 1: Die Milchleistung einer Kuh beträgt 4000–5000 l / Jahr. Dies weist darauf hin, dass die Variabilität dieses Merkmals innerhalb solcher Grenzen beobachtet wird und die Reaktionsrate 4000–5000 l/Jahr beträgt. Beispiel 2: Wenn die Höhe des Stiels einer Hafersorte zwischen 110 und 130 cm variiert, beträgt die Reaktionsgeschwindigkeit dieses Merkmals 110–130 cm.

Unterschiedliche Zeichen haben unterschiedliche Reaktionsnormen - breit und eng. Breite Reaktionsgeschwindigkeit- Blattlänge, Körpergewicht, Milchleistung der Kühe etc. Enge Reaktionsgeschwindigkeit- der Fettgehalt von Milch, die Farbe von Samen, Blumen, Früchten usw. Quantitative Zeichen haben eine breite Reaktionsgeschwindigkeit und qualitative haben eine enge Reaktionsgeschwindigkeit.

Statistische Analyse der Modifikationsvariabilität am Beispiel der Ährchenzahl in einer Ähre

Da Modifikation eine quantitative Änderung eines Merkmals ist, ist es möglich, eine statistische Analyse der Modifikationsvariabilität durchzuführen und den Durchschnittswert der Modifikationsvariabilität oder eine Variationsreihe abzuleiten. Variationsreihe Variabilität des Merkmals (d. h. die Anzahl der Ährchen in den Ohren) - die Anordnung in einer Reihe von Ähren entsprechend der Zunahme der Anzahl der Ährchen. Die Variationsserie besteht aus einzelnen Varianten (Variationen). Zählt man die Anzahl der einzelnen Varianten in der Variationsreihe, stellt man fest, dass die Häufigkeit ihres Auftretens nicht gleich ist. Optionen ( Variationen) ist die Anzahl der Ährchen in Weizenähren (einzelne Ausprägung des Merkmals). Am häufigsten werden die durchschnittlichen Indikatoren der Variationsreihe gefunden (die Anzahl der Ährchen variiert zwischen 14 und 20). In 100 Ohren müssen Sie beispielsweise die Häufigkeit des Auftretens verschiedener Optionen bestimmen. Den Berechnungsergebnissen zufolge gibt es am häufigsten Ähren mit einer durchschnittlichen Anzahl von Ährchen (16–18):

Die obere Reihe zeigt die Optionen, von der kleinsten bis zur größten. Die untere Zeile ist die Häufigkeit des Auftretens jeder Option.

Die Verteilung einer Variante in einer Variantenreihe lässt sich grafisch darstellen. Der grafische Ausdruck der Variabilität eines Merkmals heißt Variationskurve, die die Variationsgrenzen und die Häufigkeit des Auftretens bestimmter Variationen des Merkmals widerspiegelt (Abb. 36) .

v

Reis. 36 . Variationskurve der Ährchenzahl in einer Ähre

Um den Mittelwert der Modifikationsvariabilität von Ähren zu ermitteln, müssen folgende Parameter berücksichtigt werden:

P ist die Anzahl der Ährchen mit einer bestimmten Anzahl von Ährchen (die Häufigkeit des Auftretens des Merkmals);

n ist die Gesamtzahl der Serienoptionen;

V ist die Anzahl der Ährchen in einem Ohr (Optionen, die eine Variationsreihe bilden);

M - der Durchschnittswert der Modifikationsvariabilität oder das arithmetische Mittel der Variationsreihe von Weizenähren wird durch die Formel bestimmt:

M=–––––––––– (Mittelwert der Modifikationsvariabilität)

2x14+7x15+22x16+32x17+24x18+8x19+5x20

M=––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 17, 1 .

Der Durchschnittswert der Modifikationsvariabilität hat eine praktische Anwendung bei der Lösung des Problems der Steigerung der Produktivität landwirtschaftlicher Pflanzen und Tiere.

Mutationsvariabilität

Planen

Der Unterschied zwischen Mutationen und Modifikationen.

Mutationsklassifizierung.

Gesetz von N. I. Vavilov

Mutationen. Das Konzept der Mutation. mutagene Faktoren.

Mutationen - Dies sind plötzliche, anhaltende, natürliche oder künstliche Veränderungen des Erbguts, die unter dem Einfluss von auftreten mutagene Faktoren .

Arten von mutagenen Faktoren:

SONDERN) körperlich– Strahlung, Temperatur, elektromagnetische Strahlung.

B) chemische Faktoren - Substanzen, die eine Vergiftung des Körpers verursachen: Alkohol, Nikotin, Formalin.

BEIM) biologisch- Viren, Bakterien.

Der Unterschied zwischen Mutationen und Modifikationen

Mutationsklassifizierung

Es gibt mehrere Klassifikationen von Mutationen.

I Klassifizierung von Mutationen nach Wert: vorteilhaft, schädlich, neutral.

Nützlich Mutationen führen zu einer erhöhten Widerstandskraft des Organismus und sind das Material für natürliche und künstliche Selektion.

Schädliche Mutationen die Lebensfähigkeit verringern und zur Entwicklung von Erbkrankheiten führen: Hämophilie, Sichelzellenanämie.

II Klassifizierung von Mutationen nach Lokalisation oder Ort des Auftretens: somatisch und generativ.

Somatisch entstehen in den Zellen des Körpers und betreffen nur einen Teil des Körpers, während sich Individuen des Mosaiks entwickeln: unterschiedliche Augen, Haarfarbe. Diese Mutationen werden nur während der vegetativen Vermehrung (bei Johannisbeeren) vererbt.

Generativ – kommen in Keimzellen oder in Zellen vor, aus denen Gameten gebildet werden. Sie werden in nukleare und extranukleäre (mitochondriale, plastide) unterteilt.

III Mutationen nach Art der Veränderung des Genotyps: chromosomal, genomisch, Gen.

Genetisch (oder Punkt) die unter dem Mikroskop nicht sichtbar sind, mit einer Veränderung in der Struktur des Gens verbunden sind. Diese Mutationen resultieren aus dem Verlust eines Nukleotids, der Insertion oder Substitution eines Nukleotids durch ein anderes. Diese Mutationen führen zu Genkrankheiten: Farbenblindheit, Phenylketonurie.

Chromosomal (Perestroika) mit Veränderungen in der Struktur der Chromosomen verbunden. Könnte passieren:

Löschung: - Verlust eines Chromosomensegments;

Vervielfältigung - Duplikation eines Chromosomensegments;

Umkehrung - Drehung eines Teils des Chromosoms um 180 0 ;

Translokation - Austausch von Segmenten nichthomologer Chromosomen und Zusammenschluss zwei nicht homologe Chromosomen zu einem.

Ursachen chromosomaler Mutationen: das Auftreten von zwei oder mehr Chromosomenbrüchen und deren anschließende Verbindung, aber in der falschen Reihenfolge.

Genomisch Mutationen zu einer Veränderung der Chromosomenzahl führen. Unterscheiden Heteroploidie und Polyploidie.

Heteroploidie verbunden mit einer Veränderung der Chromosomenzahl, auf mehreren Chromosomen - 1.2.3. Ursachen: keine Chromosomensegregation bei Meiose:

- Monosomie - Abnahme der Chromosomenzahl um 1 Chromosom. Die allgemeine Formel des Chromosomensatzes lautet 2n-1.

- Trisonomie - eine Erhöhung der Chromosomenzahl um 1. Die allgemeine Formel lautet 2n + 1 (47 Chromosomen Clanfaiter-Syndrom; Trisonomie von 21 Chromosomenpaaren - Down-Syndrom (Anzeichen mehrerer angeborener Fehlbildungen, die die Lebensfähigkeit des Körpers und die geistige Entwicklung beeinträchtigen) .

Polyploidie - mehrfache Veränderung der Chromosomenzahl. Bei polyploiden Organismen wiederholt sich der haploide (n) Chromosomensatz in Zellen nicht zweimal wie bei diploiden, sondern 4-6 mal, manchmal viel mehr - bis zu 10-12 mal.

Die Entstehung von Polyploiden ist mit einer Verletzung der Mitose oder Meiose verbunden. Insbesondere die Nichttrennung homologer Chromosomen während der Meiose führt zur Bildung von Gameten mit einer erhöhten Chromosomenzahl. In diploiden Organismen kann dieser Prozess diploide (2n) Gameten erzeugen.

Es ist weit verbreitet in Kulturpflanzen: Buchweizen, Sonnenblumen usw. sowie in Wildpflanzen.

Das Gesetz von N. I. Vavilov (das Gesetz der homologen Reihe der erblichen Variabilität).

/ Seit der Antike haben Forscher die Existenz ähnlicher Merkmale in verschiedenen Arten und Gattungen derselben Familie beobachtet, zum Beispiel Melonen, die wie Gurken aussehen, oder Wassermelonen, die wie Melonen aussehen. Diese Tatsachen bildeten die Grundlage des Gesetzes der homologen Reihen in der erblichen Variabilität.

Mehrfacher Allelismus. Parallele Variabilität. Ein Gen kann sich in mehr als zwei Zuständen befinden. Die Vielfalt der Allele für ein einzelnes Gen wird genannt mehrfacher Allelismus. Unterschiedliche Allele bestimmen unterschiedliche Grade desselben Merkmals. Je mehr Allele die Individuen von Populationen tragen, je plastischer die Art ist, desto besser ist sie an veränderte Umweltbedingungen angepasst.

Multipler Allelismus liegt zugrunde parallele Variabilität - ein Phänomen, bei dem ähnliche Merkmale in verschiedenen Arten und Gattungen derselben Familie vorkommen. N. I. Vavilov systematisierte die Tatsachen der parallelen Variabilität./

N. I. Vavilov verglich Arten der Familie Zlaki. Er fand heraus, dass, wenn Weichweizen Winter- und Frühlingsformen hat, mit und ohne Grannen, die gleichen Formen zwangsläufig auch im Hartweizen zu finden sind. Darüber hinaus die Zusammensetzung der Funktionen. Welche Formen sich innerhalb von Art und Gattung unterscheiden, stellt sich bei anderen Gattungen oft als gleich heraus. Beispielsweise wiederholen die Formen von Roggen und Gerste die Formen verschiedener Weizenarten, während sie dieselbe parallele oder homologe Reihe erblicher Variabilität bilden.

Die Systematisierung von Fakten erlaubte N. I. Vavilov zu formulieren Gesetz der homologen Reihe in der erblichen Variabilität (1920): Arten und Gattungen, die genetisch nah beieinander liegen, sind mit einer solchen Regelmäßigkeit durch ähnliche Reihen erblicher Variabilität gekennzeichnet. Dass man bei Kenntnis einer Reihe von Formen innerhalb einer Art das Auffinden paralleler Formen in anderen Arten und Gattungen vorhersehen kann.

Die Homologie erblicher Merkmale nahe verwandter Arten und Gattungen erklärt sich aus der Homologie ihrer Gene, da sie von derselben Elternart abstammen. Außerdem verläuft der Mutationsprozess bei genetisch nahen Arten ähnlich. Daher haben sie ähnliche Reihen von rezessiven Allelen und als Ergebnis parallele Merkmale.

Ableitung aus dem Vavilov-Gesetz: Jede Art hat bestimmte Grenzen der Mutationsvariabilität. Kein Mutationsprozess kann zu Veränderungen führen, die über das Spektrum der erblichen Variabilität der Art hinausgehen. So können Mutationen bei Säugetieren die Farbe des Fells von schwarz zu braun, rot, weiß, Streifen und Flecken verändern, aber das Auftreten einer grünen Farbe ist ausgeschlossen.

Die Verarbeitung von umfangreichem Beobachtungs- und Experimentmaterial, eine detaillierte Untersuchung der Variabilität zahlreicher linnäischer Arten (Linneons), eine riesige Menge neuer Fakten, die hauptsächlich aus dem Studium von Kulturpflanzen und ihren wilden Verwandten gewonnen wurden, ermöglichten es N.I. Vavilov, um alle bekannten Beispiele paralleler Variabilität zusammenzubringen und ein allgemeines Gesetz zu formulieren, das er das "Gesetz der homologischen Reihen in der erblichen Variabilität" (1920) nannte und von ihm auf dem Dritten Allrussischen Züchterkongress in Saratow berichtet wurde. 1921 N.I. Vavilov wurde nach Amerika geschickt, um am Internationalen Landwirtschaftskongress teilzunehmen, wo er einen Bericht über das Gesetz der homologen Reihen vorlegte. Das Gesetz der parallelen Variabilität eng verwandter Gattungen und Arten, aufgestellt von N.I. Vavilov und verbunden mit einem gemeinsamen Ursprung, der die evolutionären Lehren von Charles Darwin entwickelte, wurde von der Weltwissenschaft gebührend geschätzt. Sie wurde vom Publikum als die größte Veranstaltung der Welt der Biowissenschaften wahrgenommen, die der Praxis die weitesten Horizonte eröffnet.

Das Gesetz der homologischen Reihen legt zunächst die Grundlagen der Taxonomie der großen Vielfalt von Pflanzenformen fest, an denen die organische Welt so reich ist, und ermöglicht es dem Züchter, sich eine klare Vorstellung vom Platz jeder einzelnen zu machen. auch die kleinste, systematische Einheit in der Pflanzenwelt und beurteilen die mögliche Vielfalt des Ausgangsmaterials für die Auswahl.

Die wichtigsten Bestimmungen des Gesetzes der homologischen Reihen sind wie folgt.

"ein. Genetisch verwandte Arten und Gattungen zeichnen sich durch ähnliche Reihen erblicher Variabilität mit einer solchen Regelmäßigkeit aus, dass man bei Kenntnis der Anzahl von Formen innerhalb einer Art das Auftreten paralleler Formen in anderen Arten und Gattungen vorhersehen kann. Je näher Gattungen und Linneons im allgemeinen System genetisch angesiedelt sind, desto vollständiger ist die Ähnlichkeit in der Reihe ihrer Variabilität.

2. Ganze Pflanzenfamilien sind im Allgemeinen durch einen bestimmten Variabilitätszyklus gekennzeichnet, der alle Gattungen und Arten, aus denen die Familie besteht, durchläuft.

Sogar auf dem III. Allrussischen Kongress für Selektion (Saratow, Juni 1920), wo N.I. Vavilov zum ersten Mal über seine Entdeckung berichtete, erkannten alle Kongressteilnehmer, dass „wie das Periodensystem (Periodensystem)“ das Gesetz der homologischen Reihen die Vorhersage der Existenz, Eigenschaften und Struktur noch unbekannter Formen und Arten von Pflanzen und Tieren ermöglichen wird und schätzte die wissenschaftliche und praktische Bedeutung dieses Gesetzes sehr. Moderne Fortschritte in der molekularen Zellbiologie ermöglichen es, den Mechanismus der Existenz homologischer Variabilität in ähnlichen Organismen zu verstehen – was genau die Grundlage für die Ähnlichkeit zukünftiger Formen und Arten mit bestehenden ist – und sinnvoll neue Formen von Pflanzen zu synthetisieren, die es nicht gibt in der Natur gefunden. Jetzt wird ein neuer Inhalt in das Gesetz von Vavilov eingeführt, so wie das Aufkommen der Quantentheorie Mendelejews Periodensystem einen neuen, tieferen Inhalt gegeben hat.