Kriteria genetik beroperasi dengan sekumpulan karakteristik kromosom suatu spesies tertentu: jumlah kromosom dan ciri-ciri strukturnya. Kriteria ini cukup dapat diandalkan, tetapi tidak mutlak karena kelainan kromosom (mutasi) dapat umum terjadi pada suatu spesies.[ ...]

Dana genetik adalah totalitas semua jenis makhluk hidup yang mempunyai kecenderungan turun-temurun tertentu. Setiap spesies adalah unik. Ini menyimpan informasi perkembangan filogenetik, yang penguraiannya sangat penting, baik secara ilmiah maupun praktis. Hilangnya setidaknya satu spesies merupakan kerugian besar bagi ilmu pengetahuan dan praktik.[ ...]

Jenis genetik dinamika kompleks lanskap. Manifestasi dinamika bentang alam disebabkan oleh penjumlahan dari banyak istilah, namun dari sekian banyak istilah tersebut kita selalu dapat memilih faktor utama dan sudah membedakan tipe genetiknya berdasarkan faktor tersebut.[ ...]

Bank Genetik - penyimpanan benih, jaringan beku, sel benih tumbuhan dan hewan yang cocok untuk reproduksi organisme hidup selanjutnya - spesies, varietas, dan rasnya; terutama benih tanaman budidaya dan kerabat liarnya. Akademik. N. I. Vavilov dan karyawan All-Union Institute of Plant Industry (VIR) dalam berbagai ekspedisi yang mencakup seluruh benua pada tahun 40-an. Koleksi unik sumber daya tanaman dunia dikumpulkan dari 250 ribu sampel, dimana 36 ribu sampel gandum, 10 ribu sampel jagung, 23 ribu sampel pakan ternak, dll. D. N. I. Vavilov, pada tahun 1939, dalam manuskrip bukunya yang belum selesai “Lima Benua” (baru diterbitkan pada tahun 1987) menulis: “Untuk meningkatkan varietas tanaman budidaya, seseorang harus memiliki “bahan bangunan” yang diperlukan, memiliki spesies awal, varietas, gunakan di area masing-masing untuk budidaya langsung atau ambil darinya kualitas yang paling berharga dengan menyilangkan ".[ ...]

Stok informasi genetik spesies Homo sapiens yang diperkirakan berdasarkan jumlah pasangan nukleotida DNA dalam genom manusia adalah 7109 . Kira-kira sama dengan jumlah rata-rata informasi sinyal dalam memori jangka panjang satu orang dewasa - sekitar 8109 bit. Sebagian besar informasi ini sama untuk sebagian besar orang yang hidup pada waktu yang sama. Oleh karena itu, mengalikan angka yang diberikan dengan jumlah orang adalah salah. Menurut V.G. Gorshkov (1995), hanya 0,01% (6105) orang yang dapat memiliki ketidakcocokan unik. Oleh karena itu, total stok informasi sinyal dalam ingatan jangka panjang masyarakat, yang tampaknya bertepatan dengan jumlah informasi budaya dan teknis suatu peradaban, adalah 8 109 6 ■ 105 5 1015 bit. Buku dan komputer praktis tidak menambah cadangan ini (informasi yang terekam di dalamnya tidak mati hanya jika disimpan dalam ingatan orang yang masih hidup), tetapi mereka sangat meningkatkan ketersediaan dan efisiensi penggunaannya. Kapasitas memori semua teknologi komputer mampu menampung informasi budaya dan teknis suatu peradaban, serta informasi genetik seluruh biota.[ ...]

Manusia, sebagai spesies yang pada dasarnya berbeda dari semua spesies sebelumnya, muncul dalam proses evolusi di bawah pengaruh hukum-hukum yang umum bagi semua makhluk hidup sebagai hasil dari penemuan mendasar yang ditetapkan secara genetik dalam proses evolusi organisme di biosfer. Penemuan-penemuan penting seperti itu, yang mengarah pada munculnya spesies-spesies baru yang fundamental, terjadi bahkan sebelum munculnya manusia. Dengan demikian, organisme multiseluler, vertebrata, hewan homoitermik dengan suhu tubuh konstan muncul.[ ...]

Pada tingkat genetik molekuler, dampak polutan, pengion, dan radiasi ultraviolet sangatlah sensitif. Mereka menyebabkan pelanggaran sistem genetik, struktur sel dan menghambat kerja sistem enzim. Semua ini mengarah pada penyakit pada manusia, hewan dan tumbuhan, penindasan dan bahkan kehancuran spesies, organisme hidup.[ ...]

Dengan mempertimbangkan ciri-ciri genetik manusia yang ditunjukkan dan bahwa ia menempati ruang di mana pengaruh lingkungan dalam banyak hal berlawanan, kita dapat menyatakan bahwa manusia, tidak seperti hewan, menempatkan spesies dalam kondisi relung ekologi terluas, yang dicirikan oleh orientasi umum. adaptasi.[ ...]

Tidak ada yang menyangkal perkembangan sosial spesies Homo sapiens. Namun kemajuan biologis modernnya masih diperdebatkan oleh banyak orang. Hal ini didasarkan pada kesamaan morfologi nenek moyang kita yang jauh dengan manusia yang masih hidup. Diasumsikan bahwa secara genetis umat manusia pada dasarnya homogen selama puluhan ribu tahun, dan faktor seleksi dalam populasi manusia hampir tidak berpengaruh. Kedua pernyataan ini nampaknya sangat meragukan. Diferensiasi ras dan adaptif manusia1, yang terjadi sepanjang keberadaan spesies Homo sapiens, justru menunjukkan sebaliknya. Integritas genetik suatu spesies dalam hal kemampuan reproduksi dan dugaan stabilitas potensi mental selama ribuan tahun (juga merupakan hipotesis yang memerlukan pembuktian, bukti langsung yang tidak dapat diperoleh2, karena tidak mungkin menghidupkan kembali nenek moyang jauh) belum berarti kekekalannya. Mengenai seleksi dalam kondisi tekanan mutasi yang sangat besar, pendekatan yang disederhanakan, biologis, dan kasar terhadap manusia sering dijumpai di sini. Rupanya, analisis yang lebih halus dan serbaguna memiliki kelebihan, dengan mempertimbangkan keterbatasan variabilitas yang sebenarnya, namun juga tidak mengabaikan mekanisme biologis, yang sulit ditangkap "dalam bentuk film" di bawah stratifikasi sosial. Setelah proses panjang pembentukan ras, kini terjadi kebalikannya - penggabungan ras. Namun, hal ini tidak sesederhana, bebas konflik, dan cepat seperti yang sering diterima secara sederhana.[ ...]

Pada KChO, tipe genetik endapan Kuarter, umur dan komposisi litologinya diberi warna. Interpretasi indikatif lanskap KCHO memungkinkan penggunaannya untuk mengidentifikasi lanskap, jenis lokalitas, serta memperoleh informasi tentang relief, komposisi litologi sedimen, dan kondisi hutan. Analisis bersama KCHO dengan OK, peta hutan dan rencana penghijauan memungkinkan penyusunan tabel indikator yang diperlukan untuk pemetaan lanskap (Tabel 10).[ ...]

Kekayaan sumber daya genetik terbesar terkonsentrasi di hutan tropis, di perairan pesisir laut tropis, di zona terumbu karang, yaitu. dimana sebagian besar negara-negara berkembang yang ekonominya lemah berada. Dan laboratorium genetika serta fasilitas bioteknologi yang menggunakan sumber daya ini adalah milik perusahaan-perusahaan makmur di negara-negara maju. Karena masalah global dalam konservasi keanekaragaman hayati berkaitan dengan ancaman kepunahan berbagai bentuk genetik, negara-negara berkembang menganggap adil untuk mentransfer kepada mereka sebagian dari keuntungan perusahaan bioteknologi untuk tindakan konservasi atau mentransfer kepada mereka, dengan persyaratan preferensial, teknologi dan bahan baru yang dibuat atas dasar mereka yang diperlukan untuk perlindungan lingkungan alam, bioindikator dan metode biologis pengendalian hama di bidang pertanian.[ ...]

Kisaran dua spesies yang berkerabat dekat saling tumpang tindih. Di wilayah jelajah yang hanya ditemukan satu spesies, populasinya mirip dengan spesies lain, sehingga terkadang sulit untuk membedakannya satu sama lain. Di daerah yang tumpang tindih, di mana kedua spesies muncul bersama-sama, populasinya lebih menyimpang dan mudah dibedakan, yaitu “bergeser” satu relatif terhadap yang lain dalam satu atau lebih karakter. Tanda-tanda ini mungkin bersifat morfologis, ekologis, atau fisiologis; diasumsikan bahwa mereka ditentukan secara genetik.[ ...]

Kemanusiaan sebagai spesies biologis merupakan bagian dari materi kehidupan di planet ini. Derajat kesatuan formasi ini, kedalaman keterkaitan spesies di dalamnya, masih belum cukup jelas. Bukti tidak langsung yang ada menunjukkan adanya saling ketergantungan. Misalnya, virus influenza dalam bentuk yang tidak patogen bagi manusia banyak beredar di antara hewan3. Rekombinasi genetik menyebabkan perubahan yang sama pada virus dan wabah penyakit yang hampir terjadi secara bersamaan di seluruh dunia, meskipun sumber alami dari virus ini sangat beragam (burung dan mamalia liar dan peliharaan), dan kontak antar manusia seringkali tidak ada sama sekali. . Ahli epidemiologi Inggris abad ke-19 Charles Creighton menyalahkan terjadinya “racun” global yang disebabkan oleh pandemi influenza4. Terdapat upaya yang cukup berhasil untuk menghubungkan masa pandemi influenza dengan periode peningkatan aktivitas matahari: tahun 1917, 1928, 1937, 1947, 1957, 1968, dan 1980-81 secara bersamaan merupakan tahun-tahun dengan aktivitas matahari yang tinggi dan pandemi influenza5. Gelombang influenza juga meningkat selama periode peningkatan aktivitas matahari pada tahun 1990-1991. Namun, kini mereka mengikuti hampir setiap tahun.[ ...]

Kehidupan di Bumi memiliki tipe yang sama dalam arti bahwa kode genetik suatu organisme, spesies biologis apa pun terdiri dari senyawa organik yang serupa. Meskipun terdapat kesamaan, kehidupan di Bumi sangatlah beragam. Para ilmuwan saat ini mengetahui sekitar 2 juta spesies biologis, dimana 20% adalah tumbuhan, 80% adalah hewan.[ ...]

Namun demikian, bahkan dalam spesies yang sama, seringkali terdapat perbedaan sifat reaksi terhadap pengaruh suhu antara populasi dari tempat yang berbeda, dan perbedaan ini seringkali tidak dapat sepenuhnya dikaitkan dengan aklimatisasi; melainkan merupakan manifestasi dari perbedaan genetik (Gambar 2.9). Oleh karena itu, keliru jika berasumsi bahwa spesies ini memiliki tingkat respons tertentu yang seragam terhadap suhu. Namun, pengaruh perbedaan geografis biasanya tidak terlalu besar [kemungkinan alasan untuk hal ini dibahas dalam karya Wallace (1960)], dan untuk sebagian besar spesies, reaksi suhu karakteristiknya dapat ditunjukkan. Keadaan ini membatasi kisaran suhu di mana individu-individu dari spesies ini dapat hidup, dan dengan demikian membatasi rangkaian habitat yang dapat mereka tempati.[ ...]

Menurut tingkat perkembangan sifat-sifat dasar, jenis genetik tanah dibedakan. Jadi, misalnya, chernozem biasa dibagi menjadi spesies humus sedang dan rendah sesuai dengan kandungan humusnya.[ ...]

Program emosi bisa jadi rumit, tetapi bersifat tetap secara genetis, tidak ambigu, dan tidak berubah untuk setiap spesies. Hal ini tidak dapat diperbaiki di bawah pengaruh kondisi eksternal. Selain itu, hewan memiliki memori ekstragenetik yang dipertahankan sepanjang hidup seseorang, namun tidak diturunkan ke generasi berikutnya. Jenis memori ini meliputi refleks dan pencetakan (informasi yang tercetak ke dalam memori pada usia dini: mengingat koordinat daerah lahir pada burung migran, ucapan pada manusia, dll).[ ...]

Hilangnya spesies apa pun, bahkan yang paling tidak berguna, pada pandangan pertama, berarti pemiskinan dana genetik planet ini yang tidak dapat diubah.[ ...]

Situasinya berbeda dengan manusia, yang merupakan satu-satunya spesies di biosfer yang kebutuhannya meningkat tanpa batas seiring berkembangnya peradaban. Kebutuhan genetik manusia sebagai spesies, yang diprogram dalam genom, sebenarnya tidak berubah. Laju perubahan bagian kebutuhan manusia ini, seperti halnya semua spesies lainnya, ditentukan oleh laju evolusi.[ ...]

Di zona kontaminasi hidrogen sulfida (dan H28 dapat ditemukan di dalamnya dalam bentuk larutan dan gas), terjadi reaksi antara H28 dan garam serta logam terlarut. Hasilnya adalah pembentukan sulfida yang sedikit larut. Ini adalah bagaimana penghalang hidrogen sulfida terbentuk. Distribusi global dan keragaman genetik dari penghalang tersebut di biosfer memungkinkan untuk menggabungkan penghalang hidrogen sulfida dalam kaitannya dengan batuan (sedimen) di mana mereka terbentuk dan di mana sulfida diendapkan. Dengan pendekatan ini, dimungkinkan untuk membedakan hidrogen sulfida diagenetik sedimen dan penghalang epigenetik di biosfer. Selain itu, kita dapat berbicara tentang penghalang magmatik yang melampaui biosfer. Pembagian seperti itu juga memiliki arti geokimia tertentu: terdapat beberapa perbedaan dalam komposisi isotop belerang dalam sulfida yang terbentuk pada penghalang ini.[ ...]

Mutagen mempengaruhi hal paling berharga yang diciptakan oleh evolusi materi hidup - program genetik manusia, serta kumpulan gen populasi semua jenis hewan, tumbuhan, bakteri dan virus yang menghuni biosfer.[ ...]

Daerah bentang alam merupakan bagian morfologi terbesar dari suatu bentang alam, terdiri dari saluran-saluran yang terkonjugasi secara genetik dan dinamis, dikombinasikan dengan kompleks mesoform relief, dalam bentuk-bentuk besar (dataran banjir sungai besar, dasar lembah sungai kecil, bagian teras sungai besar yang terisolasi , cekungan limpasan kuno, jenis saluran yang berulang dengan komposisi homogen, daerah dataran yang terisolasi, daerah dataran tinggi lava yang dibatasi oleh tepian, lereng dataran tinggi dan mesa yang dibelah oleh erosi, dataran tergenang air akumulatif yang landai, terisolasi oleh punggung bukit yang mengelilinginya, dll.) .[ ...]

WAKTU HIDUP KHUSUS adalah usia maksimum rata-rata yang dicapai oleh individu-individu dari spesies tertentu dalam kondisi keberadaan yang paling menguntungkan, yaitu hanya dibatasi oleh karakteristik genetik individu.[ ...]

Sederhananya, fauna dan flora di pulau-pulau tersebut memiliki dua ciri khas; pulau-pulau tersebut memiliki lebih sedikit spesies dibandingkan wilayah daratan sebanding dengan ukuran yang sama; selain itu, banyak spesies kepulauan yang sedikit atau bahkan berbeda secara signifikan dari spesies yang menghuni bagian terdekat dari daratan. Ada dua alasan utama untuk hal ini. Pertama, fauna dan flora di pulau ini terbatas pada bentuk-bentuk nenek moyang yang berhasil sampai ke pulau ini; Kuatnya batasan ini tentunya ditentukan oleh keterpencilan pulau tersebut dari daratan atau dari pulau lain dan berbeda-beda untuk kelompok organisme yang berbeda, tergantung pada kemampuan organisme tersebut untuk menetap. Kedua, karena isolasi yang sama, laju transformasi evolusioner populasi pulau mungkin cukup untuk mengatasi konsekuensi pertukaran materi genetik dengan populasi induk di daratan.[ ...]

Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa manusia modern memiliki bagian genomnya, yang diperlukan untuk kehidupan, berupa warisan budaya generasi lampau. Berbeda dengan warisan genetik (informasi genetik), yang dilindungi secara andal dalam genom normal suatu spesies, selama terdapat cukup individu untuk reproduksi, warisan budaya (informasi budaya) cukup rentan dan dapat hilang sepanjang hidup. dari spesies.[ ...]

Sifat unik yang hanya melekat pada manusia adalah kemampuan untuk menggunakan informasi yang tidak ditetapkan dalam program genetik. Semua organisme yang diketahui, kecuali manusia, mengandung semua informasi tentang lingkungan yang diperlukan untuk keberadaannya dalam genomnya. Tidak ada satu hewan pun yang mewariskan keterampilan yang dipelajari selama pelatihan kepada keturunannya. Semua informasi yang terakumulasi dalam memori ekstragenetik suatu organisme hanya disimpan selama hidup satu individu. Situasi ini mencegah hewan tersebut meneruskan informasi yang salah atau tidak perlu ke generasi berikutnya.[ ...]

Pemukiman manusia dibarengi dengan munculnya polimorfisme ras dan etnis, serta lahirnya bangsa-bangsa. Adaptasi genetik yang tinggi dari perwakilan awal Homo sapiens secara signifikan dilengkapi dengan peningkatan kemungkinan perilaku adaptif yang luar biasa. Keterampilan untuk mengoptimalkan lingkungan mikro, kebakaran, pakaian, tempat tinggal, pembuatan dan penggunaan peralatan yang lebih canggih, mis. permulaan teknogenesis berkontribusi pada pengembangan zona alam yang berbeda dan stereotip yang berbeda dalam penggunaan sumber daya alam. Kelompok etnis yang muncul pada hakikatnya menjadi bentuk kehidupan ekologis dan geografis dari keberadaan spesies Homo sapiens (JI.H. Gumilyov, 1990).[ ...]

Objek kajian demoekologi atau ekologi populasi adalah populasi. Ini didefinisikan sebagai sekelompok organisme dari spesies yang sama (di mana individu dapat bertukar informasi genetik), menempati ruang tertentu dan berfungsi sebagai bagian dari komunitas biotik. Populasi dicirikan oleh sejumlah ciri; satu-satunya pembawa mereka adalah kelompok, tetapi bukan individu dalam kelompok ini. Sifat terpenting suatu populasi adalah kepadatan, yaitu jumlah individu yang termasuk dalam satuan ruang tertentu.[ ...]

Seperti yang Anda ketahui, informasi herediter organisme terkonsentrasi di sel germinal dalam formasi khusus - kromosom dalam bentuk asam nukleat (DNA dan RNA). Molekul asam ini atau bagiannya masing-masing disebut gen. Totalitas semua gen yang menentukan sifat-sifat keturunan adalah genotipe, dan totalitas semua individu yang menyimpan dan mewarisi informasi ini kepada keturunannya adalah dana genetik, atau kumpulan gen.[ ...]

Langkah-langkah pencegahan untuk mencegah transfer informasi genetik dari spesies domestik ke spesies liar dan mengurangi risiko kontaminasi genetik pada kumpulan gen spesies langka dan terancam punah juga penting untuk memastikan biosekuriti dan konservasi keanekaragaman hayati.[ ...]

Tugas yang sangat penting adalah melestarikan keanekaragaman spesies tumbuhan sebagai kumpulan gen. Dalam hal semua cadangan untuk konservasi spesies tanaman telah habis, penyimpanan khusus dibuat - bank genetik, tempat kumpulan gen spesies disimpan dalam bentuk benih.[ ...]

Yang menarik adalah perbandingan potensi energi dan informasi biosfer dan teknosfer. Menurut perkiraan yang ada (Gorshkov, 1987, 1995), stok informasi genetik di seluruh biota biosfer adalah sekitar 1015 bit. Nilai ini diperoleh sebagai produk dari jumlah spesies di biosfer 107 dan jumlah rata-rata informasi dalam genom satu spesies, yang dapat dianggap bertepatan dengan informasi genom kelompok spesies yang paling banyak jumlahnya - serangga , yang memiliki urutan 108 bit. Keanekaragaman genetik intraspesifik tidak meningkatkan perkiraan, karena ini terutama mencakup perubahan peluruhan dalam genom.[ ...]

Objek lingkungan yang dibedakan mencakup objek alam individu: tanah, lapisan tanah di bawahnya, air, hutan, vegetasi non-hutan, udara atmosfer, satwa liar, dana genetik, bentang alam, sumber daya alam, dan kompleks alam. Beberapa benda dan sumber daya alam berfungsi dalam kompleks alam dalam satu wilayah. Dan meskipun seluruh lingkungan alam tidak lebih dari satu kompleks alam yang berkesinambungan, namun undang-undang memilihnya sebagai objek perlindungan lingkungan yang berdiri sendiri, yang berarti bukan kumpulan benda-benda alam, tetapi hanya kawasan yang dilindungi secara khusus: cagar alam, suaka margasatwa, taman alam nasional, monumen alam hidup dan mati, taman hutan, bentang alam yang khas atau langka. Semua objek utama alam dilindungi secara khusus.[ ...]

UTILITAS (ORGANISME) adalah konsep kondisional, terkadang digunakan untuk menilai peran tumbuhan dan hewan terhadap alam dan perekonomian manusia. Di alam, tidak ada spesies yang "berguna" atau "berbahaya", yang ada adalah kesesuaian timbal balik organisme yang terkondisikan secara evolusioner, di mana setiap spesies menjadi "berguna", memainkan peran tertentu dalam ekosistem dan menjadi pembawa keunikan. informasi genetik.[ ...]

Sebagai bagian dari pemantauan biologis (sanitasi dan higienis), banyak perhatian diberikan untuk memantau pertumbuhan cacat lahir pada populasi manusia dan dinamika konsekuensi genetik dari pencemaran biosfer, terutama mutagen. Sulit untuk melebih-lebihkan bahaya ekologisnya, karena seperti yang ditekankan oleh D. P. Nikitin dan Yu.V; Novikov (1980), "mutagen mempengaruhi hal paling berharga yang diciptakan oleh evolusi materi hidup - program genetik manusia, serta kumpulan gen populasi semua jenis hewan, tumbuhan, bakteri dan virus yang menghuni biosfer".[ ...]

Salah satu contoh spesiasi pulau yang paling jelas adalah lalat buah dari genus Drosophila yang menghuni Kepulauan Hawaii. Contoh ini tidak diragukan lagi adalah contoh yang paling baik dipelajari secara genetik. Rangkaian pulau Hawaii - berasal dari gunung berapi (Gbr. 1.7); itu terbentuk secara bertahap selama 40 juta tahun terakhir ketika bagian tengah lempeng litosfer Pasifik, secara bertahap bergeser ke barat laut, melewati ruang magma (dengan demikian, Pulau Niihau adalah yang tertua di Kepulauan Hawaii, dan Hawaii adalah yang termuda) . Keanekaragaman lalat buah Hawaii sungguh mencengangkan: terdapat sekitar 1.500 spesies dari genus Drosophila di seluruh dunia, namun dari jumlah tersebut, setidaknya 500 hanya ditemukan di Kepulauan Hawaii. Keanekaragaman ini, tampaknya, setidaknya sebagian disebabkan oleh fakta bahwa Hawaii penuh dengan “pulau di pulau-pulau”: di banyak tempat, aliran lava telah memagari petak-petak vegetasi (isolasi seperti itu disebut “kipuka”).[ ... ]

Perlu disadari bahwa dunia binatang bukan hanya merupakan komponen penting dari sistem ekologi alam dan sekaligus merupakan sumber daya hayati yang paling berharga. Penting juga bahwa semua jenis hewan membentuk dana genetik planet ini, semuanya diperlukan dan berguna. Tidak ada anak tiri di alam, sama seperti tidak ada hewan yang benar-benar berguna dan berbahaya. Itu semua tergantung pada jumlah mereka, kondisi kehidupan dan sejumlah faktor lainnya. Salah satu dari 100 ribu spesies berbagai lalat, lalat rumah, merupakan pembawa sejumlah penyakit menular. Pada saat yang sama, lalat memberi makan sejumlah besar hewan (burung kecil, kodok, laba-laba, kadal, dll.). Hanya beberapa spesies (kutu, hewan pengerat, hama, dll.) yang harus dikontrol secara ketat.[ ...]

Dari sudut pandang keamanan hayati, penting juga untuk terlebih dahulu membuktikan dan memprediksi konsekuensi yang mungkin terjadi, khususnya, masuknya dan aklimatisasi spesies tumbuhan dan hewan yang berada di wilayah tertentu. Ada contoh positif dalam hal ini. Misalnya, pemulihan populasi musang di zona taiga, populasi bison di bagian tengah Rusia bagian Eropa dan Kaukasus, dll. Konsekuensi ekologis dan genetik dari introduksi yang tidak disengaja kurang dapat diprediksi. Misalnya, menurut data resmi Layanan Karantina bekas Uni Soviet, sebagai hasil pemeriksaan 1 juta muatan tanaman impor, sekitar 600 spesies patogen potensial (virus, bakteri, jamur) dan lebih dari 1.000 spesies dari berbagai jenis penyakit. serangga (terutama hama) ditemukan di dalamnya.[ . ..]

Banyaknya cacat lahir disebabkan oleh mutasi pada beberapa gen. Ini adalah penyakit poligenik, atau penyakit multifaktorial, yang merupakan hasil interaksi kompleks antara faktor genetik dan lingkungan. Mereka ada dalam bentuk kecenderungan turun-temurun dan diwujudkan dalam kondisi tertentu pada usia tertentu. Ini termasuk penyakit yang tersebar luas seperti diabetes mellitus, hipertensi, insufisiensi koroner, aterosklerosis, obesitas, asma bronkial, skizofrenia, glaukoma, rematik, tukak lambung dan duodenum, asam urat, beberapa bentuk kanker dan penyakit lainnya. Skema G. Harris (1973), yang menjelaskan rasio faktor genetik dan lingkungan dalam perkembangan penyakit multifaktorial, ditunjukkan pada gambar. 5.8.[ ...]

Eksploitasi sumber daya satwa liar (terutama flora dan fauna) mengarah pada fakta bahwa laju pemulihan kelimpahannya tertinggal dibandingkan laju eksploitasi (yaitu penghilangan biomassa dan penipisan dana genetik). Dengan demikian, sumber daya yang habis, meskipun memiliki kemampuan untuk pulih, berubah menjadi sumber daya yang habis. Selama 370 tahun terakhir, menurut beberapa sumber, 130 spesies burung dan mamalia telah menghilang dari muka bumi, dan ratusan spesies terdaftar dalam Buku Merah - daftar spesies terancam punah yang menyedihkan. Sementara itu, jumlah beberapa spesies kini hanya tinggal ratusan pasang atau bahkan puluhan individu. Banyak yang hanya bertahan hidup di kebun binatang.[ ...]

Perlindungan habitat dan sistem layanan kesehatan pada dasarnya bertentangan dengan seleksi alam pada populasi manusia. Namun, seleksi terjadi terutama pada tingkat prenatal (misalnya, dalam bentuk aborsi spontan dini, yang mungkin luput dari perhatian). Penyakit apa pun mengurangi peluang kesuksesan karier, keluarga, dan kontribusi genetik penuh kepada generasi berikutnya. Karena masyarakat tidak setara dalam hal ketahanan terhadap dampak spesifik dan umum, seleksi menguntungkan mereka yang lebih stabil, terlepas dari kualitas pribadi mereka, dan semakin aktif, semakin besar pencemaran lingkungan. Proses-proses ini tidak hanya mengurangi keragaman manusia (3 ribu tahun yang lalu, suku Akhaia yang berambut terang berperang melawan suku-suku berambut gelap di Asia Kecil; sekarang orang-orang berambut pirang yang asli jarang ditemukan bahkan di kalangan orang Skandinavia, apalagi orang Yunani), tetapi juga menghapus gen langka dari populasi yang berkontribusi pada pengembangan sifat-sifat yang bernilai sosial, jika gen tersebut tidak dikaitkan dengan faktor ketahanan terhadap polusi genetik.[ ...]

Pada dataran akumulatif datar, gambar yang diperoleh dengan kamera fokus pendek (50-70 mm) dengan format bingkai 180x180 mm sangatlah berharga. Relief yang dibesar-besarkan sebanyak 4-5 kali tingginya memungkinkan untuk membedakan dengan jelas bentuk-bentuk relief genetik yang tingginya tidak signifikan, melihat bentuk permukaan rawa NTC, dan perbedaan ketinggian tegakan hutan. Di lanskap pegunungan, panjang fokus kamera harus sekitar 200 mm dengan format bingkai yang sama. Untuk meningkatkan citra vegetasi, foto musim panas lebih disukai pada film infrakromatik dan spektrozonal, dan foto musim gugur, musim dingin, dan awal musim semi pada film pankromatik.[ ...]

Pemulihan genesis membantu meningkatkan keandalan dan kelengkapan pengungkapan struktur PTK (Kireev, 1973; 1977). Menetapkan asal-usul jenis fasies lanskap tertentu membantu menilai struktur saat ini dan sifat-sifat alami yang sudah ada dalam proses menafsirkan sumber informasi lanskap. Jadi, misalnya, pada tahap pembentukan segmen tertentu, akibat sedimentasi paling intensif (pengendapan sedimen aluvial) yang terjadi pada puncak banjir, terbentuklah fasies hutan pinus pantai di lanskap. Dataran Usolka-Biryusa di selatan wilayah Angara. Kondisi pembentukan dan asal usul menentukan sifat fisik dan rezim ekologi jenis fasies ini. Letak dekat saluran, ketinggian maksimum di atas muka air rendah, sama dengan tinggi gelombang banjir, kecepatan arus yang tinggi menentukan komposisi pasir alluvium, lapisan, kecuraman lereng menghadap saluran, dan kemiringan landai. menuju ke tengah segmen. Oleh karena itu, wilayah pegunungan pesisir dicirikan oleh kemiskinan, kekeringan, banjir jangka pendek, salinitas rendah, mobilitas dan sedimentasi yang intens. Kombinasi rezim tersebut paling konsisten dengan perkembangan hutan pinus di pegunungan pesisir. Tanah di benteng pantai sering dibajak untuk mendapatkan gandum - tanaman yang tidak membutuhkan banyak lahan.[ ...]

Terhadap semua mekanisme pembatas ini, organisme menentang kemungkinan pra-adaptasi. Prinsip pra-adaptasi adalah bahwa organisme menempati relung ekologi yang semakin baru (saat muncul) karena adanya sifat-sifat pra-adaptasi genetik di dalamnya. Hal ini terletak pada kenyataan bahwa kemampuan beradaptasi pada organisme melekat "pada awalnya" dan tidak berhubungan langsung dengan interaksinya dengan lingkungan. Kemampuan ini disebabkan oleh tidak adanya habisnya kode genetik, dan oleh karena itu, informasi dalam genotipe organisme mana pun. Dengan jumlah alel yang minimal, jumlah varian gen mencapai 1050. Dalam keragaman ini, selalu ada pilihan yang diperlukan untuk adaptasi. Jika spesies tersebut habis dan spesies tersebut punah, spesies ganda akan ditemukan dan relung ekologi terisi. Waktu terbentuknya relung ekologi bisa berbeda-beda. Kadang-kadang terjadi secara sistematis hampir seketika (selama beberapa tahun), kadang-kadang perlahan.[ ...]

Sebagaimana telah ditekankan berkali-kali, organisme bukanlah budak dari kondisi fisik lingkungan; mereka menyesuaikan diri dan mengubah kondisi lingkungan sedemikian rupa untuk melemahkan pengaruh pembatas suhu, cahaya, air dan faktor fisik lainnya. Kompensasi faktor seperti ini sangat efektif pada tingkat komunitas, namun juga mungkin terjadi pada tingkat spesies. Spesies dengan sebaran geografis yang luas hampir selalu membentuk populasi yang beradaptasi secara lokal yang disebut ekotipe. Batas optimal dan toleransinya sesuai dengan kondisi setempat. Kompensasi dalam kaitannya dengan berbagai bagian gradien suhu, cahaya, dan faktor lainnya dapat disertai dengan munculnya ras genetik (dengan atau tanpa manifestasi morfologi) atau mungkin sekadar aklimatisasi fisiologis. Metode yang mudah untuk menguji apakah kemunculan ekotipe disertai dengan fiksasi genetik adalah metode transplantasi timbal balik. MacMillan (1956), misalnya, menemukan bahwa sereal yang termasuk dalam spesies yang sama dan identik dalam semua ciri eksternal, ketika ditransplantasikan ke petak percobaan dari berbagai wilayah dalam rentang geografis, bereaksi berbeda terhadap cahaya. Dalam setiap kasus, mereka mempertahankan siklus musiman yang disesuaikan dengan wilayah aslinya (waktu pertumbuhan dan reproduksi). Dalam ekologi terapan, kemungkinan fiksasi genetik ciri-ciri galur lokal sering diabaikan, akibatnya introduksi hewan dan tumbuhan seringkali berakhir dengan kegagalan, karena individu dari daerah terpencil yang digunakan sebagai pengganti galur yang disesuaikan dengan kondisi lokal. Kompensasi faktor dalam gradien lokal atau musiman juga dapat disertai dengan munculnya ras genetik, namun sering kali dicapai melalui adaptasi fisiologis organ atau pergeseran hubungan enzim-substrat pada tingkat sel. Somero (1969), misalnya, menunjukkan bahwa kompensasi suhu jangka pendek didasarkan pada ketergantungan terbalik dari afinitas enzim terhadap substrat pada suhu, sedangkan adaptasi evolusioner jangka panjang justru mengubah afinitas itu sendiri. Pada hewan, terutama yang besar, dengan kemampuan lokomotor yang berkembang dengan baik, kompensasi faktor dimungkinkan karena perilaku adaptif - mereka menghindari gradien kondisi lokal yang ekstrem.[ ...]

Kondisi ini juga diubah oleh biosistem itu sendiri sehingga membentuk lingkungan hayati yang keberadaannya sendiri. Sifat biosistem ini dirumuskan dalam bentuk hukum energi biogenik maksimum (entropi) oleh V.I.Vernadsky - E.S.Sementara berkembang secara rasional, semakin meningkatkan dampaknya terhadap lingkungan. Tekanan meningkat hingga dibatasi secara ketat oleh faktor eksternal (supersistem atau sistem kompetitif lain pada tingkat hierarki yang sama), atau terjadi bencana evolusioner-ekologis. Ini mungkin terdiri dari fakta bahwa ekosistem, setelah perubahan dari supersistem yang lebih tinggi menjadi formasi yang lebih labil, telah berubah, sedangkan spesies, yang tunduk pada konservatisme genetik, tetap tidak berubah. Hal ini menimbulkan serangkaian kontradiksi yang panjang, yang mengarah pada fenomena anomali: perusakan habitat suatu spesies (umpan balik yang mengatur aktivitas spesies dalam ekosistem tidak berfungsi, dan mekanisme populasi sebagian tidak terorganisir). Dalam hal ini, biosistem hancur: spesies punah, biocenosis mengalami kehancuran dan perubahan kualitatif.[ ...]

Terkadang berguna untuk membedakan antara bencana dan malapetaka. Pertama, mari kita sepakat untuk mempertimbangkan peristiwa-peristiwa yang cukup sering terjadi dalam kehidupan suatu populasi sehingga menimbulkan tekanan seleksi dan mengarah pada perubahan evolusioner. Akibat bencana, suatu populasi dapat memperoleh properti baru, dan ketika situasi serupa terjadi di lain waktu, mereka akan bereaksi berbeda atau bahkan tidak menderita sama sekali. Sebaliknya, kita akan menyebut suatu gangguan sebagai bencana jika sangat jarang bagi suatu populasi untuk mempertahankan “ingatan genetik” mengenai gangguan tersebut pada saat gangguan tersebut terjadi lagi. Washington, AS), tumbuhan dan hewan yang menghuni lerengnya kemungkinan besar tidak akan menderita lebih sedikit dibandingkan saat letusan 18 Mei 1980 (Baross dkk., 1982). Di sisi lain, angin topan yang menggunduli hutan di New England sering kali disebut sebagai bencana, bukan malapetaka. Konsekuensi ekologis (dan mungkin evolusioner) mereka adalah bahwa karakteristik spesies hutan di sini, pinus Weymouth (Pinus strobus), memiliki semua ciri spesies tahap suksesi pionir - pematangan yang cepat, penyebaran benih yang efisien, dll.[ .. .]

Totalitas BRC membentuk siklus biologis (biotik), yang menjadi dasar berfungsinya dan evolusi kehidupan dalam skala planet. Daur biologis adalah suatu proses perkembangan kehidupan secara spiral, di mana makhluk hidup sepanjang waktu seolah-olah melampaui siklus tertutup, menciptakan bentuk-bentuk baru yang termasuk dalam siklus tersebut, dan sebagai bentuk pengorganisasian kehidupan. biosfer, berkat struktur spiralnya, menjamin kelangsungan kehidupan dan perkembangan progresifnya. Dalam siklus biologis, hilangnya materi sangat sedikit, informasi hilang seiring dengan matinya spesies dan penataan ulang genetik yang tidak dapat diubah, siklus energi didominasi oleh aliran energi searah dari tanaman penghasil, diikuti dengan pembuangannya melalui konsumen ke dekat Bumi dan luar angkasa, sedangkan koefisien peredaran energi dari pengurai ke produsen tidak melebihi 0,24%.[ ...]

Dari sudut pandang teoritis, masing-masing tahapan proses pembentukan hutan di atas mewakili sejenis biogeocenosis, karena perubahan komposisi fitokenologi komunitas disertai dengan perubahan komponen biogeocenosis lainnya, serta hubungan fungsional di antara mereka. , yang mengubah ciri-ciri proses metabolisme. Dengan demikian, mengikuti konsep V. N. Sukachev, bahwa suatu tipe hutan adalah suatu tipe biogeocenosis hutan, yang masing-masing tahap perkembangannya dapat dianggap sebagai tipe hutan yang terpisah. Akan tetapi, tidaklah tepat untuk membagi satu proses pembentukan hutan yang mencakup masa perkembangan suatu tegakan menjadi beberapa tipe hutan. Dari sudut pandang arah genetik tipologi hutan Kolesnikov, serta tipologi dinamis Melekhov, yang konsepnya kami anggap adil baik dari sudut pandang teoretis maupun praktis, semua tahapan perkembangan tegakan termasuk dalam tipe yang sama. hutan. Dalam hal ini, perlu untuk menentukan ciri-ciri diagnostik yang membantu menentukan secara akurat apakah biogeocenosis individu, kawasan hutan individu pada berbagai tahap perkembangan umur termasuk dalam jenis hutan tertentu. Ada tanda-tanda seperti itu, meski tidak selalu terlihat jelas. Seperti disebutkan di atas, bahkan pada saat pembukaan lahan, di bawah naungan tanaman dominan pada pembukaan lahan, spesies hutan juga tetap terjaga. Hal ini ditunjukkan dengan jelas pada Tabel. Gambar 2 menunjukkan bahwa banyak spesies hutan yang terpelihara pada semua tahapan proses pembentukan hutan, meskipun tidak di semua kawasan. Namun, cakupan proyektifnya berkurang dan menjadi kurang terlihat.[ ...]

Hominid tertua diwakili oleh Australopithecus (kera berkaki dua), Homo habilis dan Homo erectus, yang pembentukannya mencakup selang waktu sekitar 1,5-2 juta tahun yang lalu. Kemudian muncullah (sekitar 500 ribu tahun) kelompok - archanthropes (Pithecanthropus, Sinanthropus, Heidelberg man), yang, selain Afrika, menetap di Asia Tenggara dan Eropa. Sekitar 250 ribu tahun yang lalu, cabang baru muncul - paleoanthropes (Neanderthal), yang menghuni seluruh Dunia Lama. Sekitar 40 ribu tahun yang lalu, non-antrop muncul - Homo sapiens (.Homo sapiens), yang perwakilan awalnya disebut Cro-Magnon. Kemunculan dan evolusi tipe manusia modern jelas terkait dengan restrukturisasi besar-besaran di biosfer planet kita. Akibatnya, manusia - sebagai salah satu spesies dalam dunia hewan - mulai memiliki otak yang sangat berkembang, organisasi sosial yang kompleks, dan aktivitas kerja. Seperti yang ditulis I. T. Frolov (1985): “Manusia ... adalah makhluk biososial, yang secara genetis terkait dengan bentuk kehidupan lain, tetapi terpisah darinya karena kemampuan menghasilkan alat, memiliki artikulasi ucapan dan kesadaran, aktivitas kreatif dan moral. kesadaran diri.”

Kriteria genetik (sitogenetik) suatu spesies, bersama dengan kriteria lainnya, digunakan untuk membedakan kelompok sistematik dasar dan untuk menganalisis keadaan suatu spesies. Pada artikel ini, kami akan mempertimbangkan karakteristik kriteria, serta kesulitan yang mungkin dihadapi peneliti dalam menggunakannya.

Apa itu pemandangan

Di berbagai cabang ilmu biologi, spesies didefinisikan dengan caranya sendiri. Dari sudut pandang evolusi, kita dapat mengatakan bahwa suatu spesies adalah kumpulan individu yang memiliki kesamaan dalam struktur eksternal dan organisasi internal, proses fisiologis dan biokimia, mampu kawin silang tanpa batas, meninggalkan keturunan yang subur dan terisolasi secara genetik dari kelompok serupa.

Suatu spesies dapat diwakili oleh satu atau beberapa populasi dan, karenanya, mempunyai wilayah jelajah yang utuh atau terbedah (wilayah habitat/wilayah perairan)

Tata nama spesies

Setiap jenis memiliki namanya sendiri. Sesuai dengan aturan tata nama biner, terdiri dari dua kata: kata benda dan kata sifat. Kata benda adalah nama generik, dan kata sifat adalah nama spesifik. Misalnya pada nama "Dandelion officinalis", spesies "officinalis" merupakan salah satu perwakilan tumbuhan dari genus "Dandelion".

Individu dari spesies terkait dalam genus memiliki beberapa perbedaan dalam penampilan, fisiologi, dan preferensi ekologi. Namun jika terlalu mirip, maka afiliasi spesiesnya ditentukan oleh kriteria genetik spesies tersebut berdasarkan analisis kariotipe.

Mengapa suatu spesies memerlukan kriteria?

Carl Linnaeus, orang pertama yang memberikan nama modern dan mendeskripsikan banyak jenis organisme hidup, menganggapnya tidak berubah dan tidak dapat diubah. Artinya, semua individu bersesuaian dengan satu citra spesies, dan setiap penyimpangan darinya merupakan kesalahan dalam perwujudan gagasan spesies.

Sejak paruh pertama abad ke-19, Charles Darwin dan para pengikutnya telah mendukung konsep spesies yang sangat berbeda. Sesuai dengan itu, spesies bersifat berubah-ubah, heterogen dan termasuk bentuk peralihan. Keteguhan suatu spesies bersifat relatif, tergantung pada variabilitas kondisi lingkungan. Unit dasar keberadaan suatu spesies adalah populasi. Ia terisolasi secara reproduktif dan sesuai dengan kriteria genetik spesies.

Mengingat heterogenitas individu dari spesies yang sama, mungkin sulit bagi para ilmuwan untuk menentukan afiliasi spesies suatu organisme atau mendistribusikannya ke dalam kelompok sistematis.

Fisiologis morfologi dan genetik, geografis, ekologi, perilaku (etologis) - semua ini adalah kompleks perbedaan antar spesies. Mereka menentukan isolasi kelompok sistematis, keleluasaan reproduksinya. Dan melalui mereka dimungkinkan untuk membedakan satu spesies dari spesies lainnya, untuk menentukan tingkat hubungan dan posisi mereka dalam sistem biologis.

Karakteristik kriteria genetik suatu spesies

Inti dari sifat ini adalah semua individu dari spesies yang sama mempunyai kariotipe yang sama.

Kariotipe adalah semacam "paspor" kromosom tubuh, yang ditentukan oleh jumlah kromosom yang ada dalam sel somatik dewasa tubuh, ukuran dan ciri strukturalnya:

• perbandingan panjang lengan kromosom;
• posisi sentromer di dalamnya;
• adanya penyempitan sekunder dan satelit.

Individu yang berasal dari spesies berbeda tidak akan dapat kawin silang. Sekalipun dimungkinkan untuk menghasilkan keturunan, seperti keledai dan kuda, harimau dan singa, hibrida interspesifik tidak akan produktif. Hal ini disebabkan karena separuh genotipenya tidak sama dan konjugasi antar kromosom tidak dapat terjadi, sehingga gamet tidak terbentuk.

Dalam foto: bagal adalah hasil persilangan keledai dan kuda betina yang steril.

Objek penelitiannya adalah kariotipe

Kariotipe manusia diwakili oleh 46 kromosom. Pada sebagian besar spesies yang diteliti, jumlah molekul DNA individu dalam nukleus yang membentuk kromosom berada dalam kisaran 12–50. Namun ada pengecualian. Lalat buah Drosophila memiliki 8 kromosom dalam inti selnya, dan perwakilan kecil dari keluarga Lepidoptera Lysandra memiliki set kromosom diploid sebanyak 380.

Mikrograf elektron dari kromosom yang terkondensasi, yang memungkinkan seseorang menilai bentuk dan ukurannya, mencerminkan kariotipe. Analisis kariotipe sebagai bagian dari studi tentang kriteria genetik, serta perbandingan kariotipe satu sama lain, membantu menentukan spesies organisme.

Ketika dua jenis menjadi satu

Yang umum adalah bahwa mereka tidak mutlak. Artinya, penggunaan salah satu saja mungkin tidak cukup untuk menentukan secara akurat. Organisme yang secara lahiriah tidak dapat dibedakan satu sama lain mungkin merupakan perwakilan dari spesies yang berbeda. Di sini kriteria morfologi membantu kriteria genetik. Contoh kembar:

1. Hingga saat ini, telah diketahui dua spesies tikus hitam, yang sebelumnya dianggap satu karena identitas luarnya.
2. Setidaknya ada 15 spesies nyamuk malaria yang hanya dapat dibedakan berdasarkan
3. Di Amerika Utara, ditemukan 17 spesies jangkrik yang memiliki perbedaan genetik, tetapi secara fenotip berkerabat dengan satu spesies.
4. Dipercaya bahwa di antara semua spesies burung terdapat 5% burung kembar, yang untuk identifikasinya perlu menerapkan kriteria genetik.
5. Kebingungan dalam taksonomi hewan gunung dihilangkan berkat analisis kariologis. Tiga jenis kariotipe telah diidentifikasi (2n=54 untuk mouflon, 56 untuk argali dan argali, dan 58 kromosom untuk urial).

Salah satu spesies tikus hitam memiliki 42 kromosom, kariotipe lainnya diwakili oleh 38 molekul DNA.

Ketika satu pandangan seperti dua

Untuk kelompok spesies dengan wilayah jelajah dan jumlah individu yang luas, ketika isolasi geografis terjadi di dalamnya atau individu memiliki valensi ekologis yang luas, keberadaan individu dengan kariotipe berbeda merupakan hal yang khas. Fenomena seperti itu merupakan varian lain dari pengecualian dalam kriteria genetik suatu spesies.

Contoh polimorfisme kromosom dan genom yang umum terjadi pada ikan:

• pada ikan rainbow trout, jumlah kromosom bervariasi dari 58 hingga 64;
• dua karyomorf, dengan 52 dan 54 kromosom, ditemukan pada ikan haring Laut Putih;
• dengan set diploid yang terdiri dari 50 kromosom, perwakilan dari populasi yang berbeda memiliki 100 (tetraploid), 150 (heksaploid), 200 (oktaploid) kromosom.

Bentuk poliploid ditemukan pada tumbuhan (willow kambing) dan serangga (kumbang penggerek). Tikus rumah dan gerbil dapat memiliki jumlah kromosom berbeda yang bukan merupakan kelipatan dari himpunan diploid.

Kembar berdasarkan kariotipe

Perwakilan dari kelas dan tipe yang berbeda mungkin memiliki kariotipe dengan jumlah kromosom yang sama. Ada lebih banyak lagi kebetulan serupa di antara perwakilan keluarga dan genera yang sama:

1. Gorila, orangutan, dan simpanse memiliki kariotipe 48 kromosom. Secara tampilan, perbedaannya tidak ditentukan, di sini Anda perlu membandingkan urutan nukleotida.
2. Terdapat perbedaan yang tidak signifikan pada kariotipe bison Amerika Utara dan bison Eropa. Keduanya memiliki 60 kromosom dalam satu set diploid. Mereka akan dimasukkan ke dalam spesies yang sama jika analisis dilakukan hanya berdasarkan kriteria genetik.
3. Contoh genetik kembar juga ditemukan pada tumbuhan, terutama dalam satu famili. Di antara pohon willow, bahkan dimungkinkan untuk mendapatkan hibrida interspesifik.

Untuk mengidentifikasi perbedaan halus dalam materi genetik pada spesies tersebut, perlu untuk menentukan urutan gen dan urutan penempatannya.

Pengaruh mutasi terhadap analisis kriteria

Jumlah kromosom kariotipe dapat diubah akibat mutasi genom - aneuploidi atau euploidi.

Dengan aneuploidi, satu atau lebih kromosom tambahan muncul dalam kariotipe, dan mungkin juga terdapat jumlah kromosom yang lebih sedikit dibandingkan pada individu utuh. Penyebab pelanggaran ini adalah tidak terdisjungsinya kromosom pada tahap pembentukan gamet.

Gambar tersebut menunjukkan contoh aneuploidi pada manusia (sindrom Down).

Zigot dengan jumlah kromosom yang berkurang, sebagai suatu peraturan, tidak melanjutkan pembelahan. Dan organisme polisomik (dengan kromosom "ekstra") mungkin dapat bertahan hidup. Dalam kasus trisomi (2n+1) atau pentasomi (2n+3), jumlah kromosom ganjil akan menunjukkan adanya anomali. Tetrasomi (2n + 2) dapat menyebabkan kesalahan nyata dalam menentukan spesies berdasarkan kriteria genetik.

Penggandaan kariotipe - poliploidi - juga dapat menyesatkan peneliti ketika kariotipe mutan adalah jumlah dari beberapa set kromosom diploid.

Kompleksitas kriteria: DNA yang sulit dipahami

Diameter untai DNA yang tidak digulung adalah 2 nm. Kriteria genetik menentukan kariotipe pada periode sebelum pembelahan sel, ketika molekul DNA tipis berulang kali berputar (memadat) dan mewakili struktur padat berbentuk batang - kromosom. Ketebalan kromosom rata-rata 700 nm.

Laboratorium sekolah dan universitas biasanya dilengkapi dengan mikroskop dengan perbesaran rendah (dari 8 hingga 100), sehingga tidak memungkinkan untuk melihat detail kariotipe di dalamnya. Selain itu, daya pisah mikroskop cahaya memungkinkan pada perbesaran apa pun, bahkan perbesaran tertinggi, untuk melihat objek tidak kurang dari setengah panjang gelombang cahaya terpendek. Panjang gelombang terkecil adalah untuk gelombang ungu (400 nm). Artinya, benda terkecil yang terlihat di mikroskop cahaya berukuran 200 nm.

Ternyata kromatin terdekondensasi yang diwarnai akan terlihat seperti area keruh, dan kromosom akan terlihat tanpa detail. Mikroskop elektron dengan resolusi 0,5 nm memungkinkan Anda melihat dengan jelas dan membandingkan berbagai kariotipe. Mengingat ketebalan DNA berfilamen (2 nm), maka akan dapat dibedakan dengan jelas di bawah alat tersebut.

Kriteria sitogenetik di sekolah

Karena alasan yang dijelaskan di atas, penggunaan sediaan mikro dalam pekerjaan laboratorium sesuai dengan kriteria genetik suatu spesies tidak tepat. Dalam tugas, Anda dapat menggunakan foto kromosom yang diperoleh di bawah mikroskop elektron. Untuk kenyamanan pengerjaan foto, masing-masing kromosom digabungkan menjadi pasangan homolog dan disusun secara berurutan. Skema seperti ini disebut kariogram.

Contoh tugas untuk pekerjaan laboratorium

Latihan. Perhatikan foto kariotipe yang diberikan, bandingkan dan simpulkan bahwa individu termasuk dalam satu atau dua spesies.

Foto kariotipe untuk perbandingan dalam pekerjaan laboratorium.

Mengerjakan suatu tugas. Hitung jumlah total kromosom pada setiap foto kariotipe. Jika cocok, bandingkan tampilannya. Jika kariogram tidak disajikan, carilah yang terpendek dan terpanjang di antara kromosom-kromosom dengan panjang sedang pada kedua gambar, bandingkan menurut ukuran dan letak sentromernya. Membuat kesimpulan tentang perbedaan/kesamaan kariotipe.

Jawaban atas tugas:

1. Jika jumlah, ukuran dan bentuk kromosom cocok, maka kedua individu yang materi genetiknya disajikan untuk dipelajari termasuk dalam spesies yang sama.
2. Jika jumlah kromosom berbeda dua kali lipat, dan kromosom dengan ukuran dan bentuk yang sama ditemukan di kedua foto, kemungkinan besar individu tersebut adalah perwakilan dari spesies yang sama. Ini akan menjadi kariotipe diploid dan tetraploid.
3. Jika jumlah kromosom tidak sama (berbeda satu atau dua), tetapi secara umum bentuk dan ukuran kromosom kedua kariotipe sama, kita berbicara tentang bentuk normal dan mutan dari spesies yang sama (fenomena dari aneuploidi).
4. Dengan perbedaan jumlah kromosom, serta ketidaksesuaian ciri ukuran dan bentuk, kriteria tersebut akan mengklasifikasikan individu yang disajikan sebagai dua spesies berbeda.

Sebagai kesimpulan, perlu ditunjukkan apakah mungkin untuk menentukan afiliasi spesies individu berdasarkan kriteria genetik (dan hanya itu).

Jawaban: tidak mungkin, karena kriteria spesies apa pun, termasuk kriteria genetik, mempunyai pengecualian dan dapat memberikan hasil penentuan yang salah. Akurasi hanya dapat dijamin dengan penggunaan serangkaian kriteria tipe.

Melihat- sekumpulan individu yang mempunyai kesamaan ciri morfologi, fisiologi dan biologi secara turun-temurun, kawin silang secara bebas dan menghasilkan keturunan, pada kondisi kehidupan tertentu dan menempati suatu wilayah tertentu di alam.

Spesies adalah sistem genetik yang stabil, karena di alam mereka dipisahkan satu sama lain oleh sejumlah penghalang.

Spesies adalah salah satu bentuk utama organisasi makhluk hidup. Namun, terkadang sulit untuk menentukan apakah individu-individu tersebut termasuk dalam spesies yang sama atau tidak. Oleh karena itu, untuk menentukan apakah suatu individu termasuk dalam spesies ini, sejumlah kriteria digunakan:

Kriteria morfologi- kriteria utama berdasarkan perbedaan eksternal antara spesies hewan atau tumbuhan. Kriteria ini berfungsi untuk membedakan organisme yang dapat dibedakan secara jelas berdasarkan ciri morfologi eksternal atau internal. Namun perlu dicatat bahwa seringkali terdapat perbedaan yang sangat halus antar spesies, yang hanya dapat terungkap melalui penelitian jangka panjang terhadap organisme ini.

Kriteria geografis- berdasarkan fakta bahwa setiap spesies hidup dalam ruang tertentu (). Kawasan adalah batas geografis sebaran suatu jenis yang ukuran, bentuk, dan letaknya berbeda dengan kawasan jenis lain. Namun, kriteria ini juga tidak cukup universal karena tiga alasan. Pertama, wilayah jelajah banyak spesies bertepatan secara geografis, dan kedua, terdapat spesies kosmopolitan yang wilayah jelajahnya hampir mencakup seluruh planet (paus pembunuh). Ketiga, pada beberapa spesies yang menyebar dengan cepat (burung gereja, lalat rumah, dll.), wilayah jelajahnya mengubah batasnya begitu cepat sehingga tidak dapat ditentukan.

Kriteria lingkungan- mengasumsikan bahwa setiap spesies dicirikan oleh jenis makanan, habitat, waktu tertentu, mis. menempati ceruk tertentu.
Kriteria etologis - terletak pada kenyataan bahwa perilaku hewan dari beberapa spesies berbeda dari perilaku spesies lain.

Kriteria genetik- berisi properti utama suatu spesies - isolasinya dari spesies lain. Hewan dan tumbuhan dari spesies yang berbeda hampir tidak pernah kawin silang. Tentu saja, suatu spesies tidak dapat sepenuhnya diisolasi dari aliran gen spesies yang berkerabat dekat, tetapi pada saat yang sama ia mempertahankan komposisi genetik yang konstan dalam jangka waktu yang lama. Batasan yang paling jelas antar spesies justru dari sudut pandang genetik.

Kriteria fisiologis dan biokimia- kriteria ini tidak dapat berfungsi sebagai cara yang dapat diandalkan untuk membedakan spesies, karena proses biokimia utama berlangsung dalam kelompok organisme serupa dengan cara yang sama. Dan dalam setiap spesies terdapat sejumlah besar adaptasi terhadap kondisi kehidupan tertentu dengan mengubah jalannya proses fisiologis dan biokimia.
Menurut salah satu kriteria, tidak mungkin membedakan spesies satu sama lain secara akurat. Dimungkinkan untuk menentukan apakah suatu individu termasuk dalam spesies tertentu hanya berdasarkan kombinasi semua atau sebagian besar kriteria. Individu-individu yang menempati suatu wilayah tertentu dan bebas kawin silang satu sama lain disebut populasi.

populasi- sekumpulan individu dari spesies yang sama yang menempati wilayah tertentu dan bertukar materi genetik. Totalitas gen seluruh individu dalam suatu populasi disebut kumpulan gen populasi. Dalam setiap generasi, individu berkontribusi lebih besar atau lebih kecil terhadap total kumpulan gen, bergantung pada nilai adaptifnya. Heterogenitas organisme yang termasuk dalam populasi menciptakan kondisi untuk tindakan, oleh karena itu, populasi dianggap sebagai unit evolusi terkecil dari mana transformasi spesies dimulai -. Dengan demikian, populasi merupakan formula supra-organisme untuk pengorganisasian kehidupan. Populasi bukanlah kelompok yang sepenuhnya terisolasi. Terkadang perkawinan silang terjadi antara individu dari populasi yang berbeda. Jika suatu populasi ternyata benar-benar terisolasi secara geografis atau ekologis dari populasi lain, maka hal tersebut dapat memunculkan subspesies baru, dan selanjutnya menjadi spesies.

Setiap populasi hewan atau tumbuhan terdiri dari individu-individu yang berbeda jenis kelamin dan umur berbeda. Rasio jumlah individu ini mungkin berbeda tergantung musim, kondisi alam. Besar kecilnya suatu populasi ditentukan oleh perbandingan kelahiran dan kematian organisme penyusunnya. Jika dalam jangka waktu yang cukup lama indikator-indikator tersebut sama, maka jumlah penduduk tidak berubah. Faktor lingkungan, interaksi dengan populasi lain dapat mengubah besarnya populasi.

1. Genetika sebagai ilmu, pokok bahasannya, tugas dan metodenya. Tonggak perkembangan .

Genetika- suatu disiplin ilmu yang mempelajari mekanisme dan pola hereditas dan variabilitas organisme, metode pengelolaan proses ini.

Pokok bahasan genetika adalah hereditas dan variabilitas organisme.

Tugas genetika mengikuti hukum umum hereditas dan variabilitas yang telah ditetapkan. Tugas-tugas ini meliputi penelitian:

1) mekanisme penyimpanan dan pemindahan informasi genetik dari bentuk induk ke bentuk anak;

2) mekanisme realisasi informasi tersebut berupa tanda dan sifat organisme dalam proses perkembangan individunya di bawah kendali gen dan pengaruh kondisi lingkungan;

3) jenis, penyebab dan mekanisme variabilitas semua makhluk hidup;

4) hubungan antara proses hereditas, variabilitas dan seleksi sebagai faktor pendorong evolusi dunia organik.

Genetika juga merupakan dasar untuk memecahkan sejumlah masalah praktis yang penting. Ini termasuk:

1) pemilihan jenis hibridisasi dan metode seleksi yang paling efektif;

2) mengelola perkembangan sifat-sifat keturunan untuk memperoleh hasil yang sebesar-besarnya bagi seseorang;

3) produksi buatan dari bentuk organisme hidup yang dimodifikasi secara turun-temurun;

4) pengembangan langkah-langkah untuk melindungi satwa liar dari efek mutagenik berbahaya dari berbagai faktor lingkungan dan metode pemberantasan penyakit keturunan manusia, hama tanaman dan hewan pertanian;

5) pengembangan metode rekayasa genetika untuk memperoleh produsen senyawa aktif biologis yang sangat efisien, serta untuk menciptakan teknologi baru yang mendasar dalam pemuliaan mikroorganisme, tumbuhan dan hewan.

Objek genetika adalah virus, bakteri, jamur, tumbuhan, hewan dan manusia.

Metode genetik:

Tahapan utama dalam perkembangan genetika.

Sampai awal abad kedua puluh. upaya para ilmuwan untuk menjelaskan fenomena yang terkait dengan hereditas dan variabilitas sebagian besar bersifat spekulatif. Lambat laun, banyak informasi yang terkumpul mengenai pewarisan berbagai sifat dari orang tua kepada keturunannya. Namun, para ahli biologi pada masa itu tidak memiliki gambaran yang jelas tentang pola pewarisan. Pengecualian adalah karya naturalis Austria G. Mendel.

G. Mendel, dalam eksperimennya dengan berbagai varietas kacang polong, menetapkan pola pewarisan sifat yang paling penting, yang menjadi dasar genetika modern. G. Mendel menguraikan hasil penelitiannya dalam artikel yang diterbitkan pada tahun 1865 dalam Proceedings of the Society of Naturalists di Brno. Namun percobaan G. Mendel berada di depan tingkat penelitian pada masa itu, sehingga artikel ini tidak menarik perhatian orang-orang sezaman dan tetap tidak diklaim selama 35 tahun, hingga tahun 1900. Tahun ini, tiga ahli botani - G. De Vries di Holland, K. Korrens di Jerman dan E. Chermak di Austria, yang secara mandiri melakukan percobaan hibridisasi tumbuhan, menemukan artikel G. Mendel yang terlupakan dan menemukan kesamaan hasil penelitian mereka dengan hasil yang diperoleh G. Mendel. 1900 dianggap sebagai tahun lahirnya genetika.

Tahap pertama Perkembangan genetika (dari tahun 1900 hingga sekitar tahun 1912) ditandai dengan disetujuinya hukum hereditas dalam eksperimen hibridologi yang dilakukan pada berbagai jenis tumbuhan dan hewan. Pada tahun 1906, ilmuwan Inggris W. Watson mengusulkan istilah genetik penting "gen", "genetika". Pada tahun 1909, ahli genetika Denmark W. Johannsen memperkenalkan konsep "genotipe", "fenotipe" ke dalam sains.

Fase kedua Perkembangan genetika (kira-kira dari tahun 1912 hingga 1925) dikaitkan dengan penciptaan dan persetujuan teori hereditas kromosom, yang dalam penciptaannya peran utama dimiliki oleh ilmuwan Amerika T. Morgan dan murid-muridnya.

Tahap ketiga Perkembangan genetika (1925 - 1940) dikaitkan dengan produksi mutasi buatan - perubahan bawaan pada gen atau kromosom. Pada tahun 1925, ilmuwan Rusia G. A. Nadson dan G. S. Filippov untuk pertama kalinya menemukan bahwa radiasi tembus menyebabkan mutasi pada gen dan kromosom. Pada saat yang sama, metode genetik dan matematika untuk mempelajari proses yang terjadi dalam populasi ditetapkan. Kontribusi mendasar terhadap genetika populasi dibuat oleh S. S. Chetverikov.

Untuk panggung modern Perkembangan ilmu genetika yang dimulai pada pertengahan tahun 1950-an ditandai dengan kajian fenomena genetik pada tingkat molekuler. Tahap ini ditandai dengan penemuan-penemuan luar biasa: penciptaan model DNA, penentuan esensi gen, dan penguraian kode genetik. Pada tahun 1969, gen pertama yang relatif kecil dan sederhana disintesis secara kimiawi di luar tubuh. Setelah beberapa waktu, para ilmuwan berhasil memasukkan gen yang diinginkan ke dalam sel dan dengan demikian mengubah hereditasnya ke arah yang diinginkan.

2. Konsep dasar genetika

Keturunan - ini adalah properti integral dari semua makhluk hidup untuk melestarikan dan mewariskan dalam beberapa generasi ciri-ciri struktur, fungsi dan perkembangan yang menjadi ciri suatu spesies atau populasi.

Keturunan menjamin keteguhan dan keragaman bentuk kehidupan dan mendasari perpindahan kecenderungan turun-temurun yang bertanggung jawab atas pembentukan karakteristik dan sifat organisme.

Variabilitas - kemampuan organisme dalam proses entogenesis untuk memperoleh ciri-ciri baru dan kehilangan ciri-ciri lama.

Variabilitas dinyatakan dalam kenyataan bahwa dalam generasi mana pun, individu-individu berbeda dalam beberapa hal baik satu sama lain maupun dari orang tua mereka.

Gen Wilayah molekul DNA yang bertanggung jawab atas sifat tertentu.

Genotip adalah totalitas semua gen suatu organisme, yang merupakan dasar keturunannya.

Fenotipe - totalitas semua tanda dan sifat organisme, yang terungkap dalam proses perkembangan individu dalam kondisi tertentu dan merupakan hasil interaksi genotipe dengan faktor kompleks lingkungan internal dan eksternal.

gen alel - berbagai bentuk gen yang sama yang menempati tempat (lokus) yang sama dari kromosom homolog dan menentukan keadaan alternatif dari sifat yang sama.

dominasi - suatu bentuk hubungan antara alel dari satu gen, di mana salah satu dari mereka menekan manifestasi yang lain.

sifat resesif - tidak adanya (non-manifestasi) dalam organisme heterozigot dari salah satu dari sepasang tanda yang berlawanan (alternatif).

Homozigositas - keadaan organisme diploid di mana alel gen yang identik ditemukan pada kromosom homolog.

Heterozigositas Keadaan organisme diploid di mana kromosom homolog mengandung alel gen yang berbeda.

Hemizigositas - keadaan gen di mana alelnya sama sekali tidak ada pada kromosom homolog.

3. Jenis utama pewarisan sifat.

Monogenik (jenis pewarisan ini, ketika sifat keturunan dikendalikan oleh satu gen)

1. autosomal

   1. Dominan (dapat ditelusuri di setiap generasi; orang tua yang sakit mempunyai anak yang sakit; baik laki-laki maupun perempuan sakit; kemungkinan mendapat warisan 50-100%)

      Resesif (tidak terjadi pada setiap generasi; muncul pada keturunan orang tua yang sehat; terjadi pada pria dan wanita; kemungkinan pewarisan adalah 25-50-100%)

Genosom

1. X-linked dominan (mirip dengan autosomal dominan, namun laki-laki hanya mewariskan sifat tersebut kepada anak perempuannya)

   Resesif terkait-X (tidak terjadi pada setiap generasi; sebagian besar laki-laki sakit; pada orang tua yang sehat dengan kemungkinan 25% - anak laki-laki sakit; anak perempuan sakit jika ayahnya sakit dan ibunya adalah karier)

   Y-linked (Holandric) (di setiap generasi; laki-laki sakit; semua anak laki-laki dari ayah yang sakit sakit; kemungkinan mendapat warisan 100% pada semua laki-laki)

poligenik

4. Persilangan monohibrid. Hukum pertama dan kedua Mendel, dasar sitologinya.

Monohibrid disebut persilangan, di mana bentuk-bentuk induk berbeda satu sama lain dalam sepasang karakter alternatif yang kontras.

hukum pertama Mendel(Hukum keseragaman hibrida generasi pertama):

“Ketika persilangan individu homozigot dianalisis untuk sepasang sifat alternatif, keseragaman hibrida generasi pertama diamati baik dari segi fenotipe maupun genotipe”

hukum kedua Mendel(Hukum pemisahan fitur):

“Ketika menyilangkan hibrida generasi pertama, dianalisis dengan sepasang sifat alternatif, pemisahan diamati menurut fenotipe 3:1, menurut genotipe 1:2:1”

Dalam percobaan Mendel, hibrida generasi pertama diperoleh dengan menyilangkan tanaman kacang polong galur murni (homozigot) dengan sifat alternatif (AA x aa). Mereka membentuk gamet haploid A dan a. Oleh karena itu, setelah pembuahan, tanaman hibrida generasi pertama akan menjadi heterozigot (Aa) dengan manifestasi hanya sifat dominan (warna kuning pada biji), yaitu seragam, identik dalam fenotipe.

Hibrida generasi kedua diperoleh dengan menyilangkan tanaman hibrida generasi pertama (Aa) satu sama lain, yang masing-masing membentuk dua jenis gamet: A dan a. Kombinasi gamet yang sama kemungkinannya selama pembuahan individu generasi pertama menghasilkan pembelahan pada hibrida generasi kedua dengan perbandingan: menurut fenotipe, 3 bagian tanaman yang bersifat dominan (berbutir kuning) dengan 1 bagian tanaman yang mempunyai sifat dominan (berbutir kuning) dengan 1 bagian tanaman dengan sifat dominan (berbutir kuning) dengan perbandingan: sifat resesif (butir hijau), menurut genotipe - 1 AA: 2 Aa: 1 aa .

Genetika- ilmu tentang hukum hereditas dan variabilitas. Tanggal "kelahiran" genetika dapat dianggap tahun 1900, ketika G. De Vries di Belanda, K. Correns di Jerman dan E. Cermak di Austria secara mandiri "menemukan kembali" hukum pewarisan sifat yang ditetapkan oleh G. Mendel pada tahun 1900. 1865.

Keturunan- sifat organisme untuk meneruskan karakteristiknya dari satu generasi ke generasi lainnya.

Variabilitas- kemampuan organisme untuk memperoleh ciri-ciri baru dibandingkan dengan induknya. Dalam arti luas, variabilitas dipahami sebagai perbedaan antara individu-individu dalam spesies yang sama.

tanda- setiap fitur struktur, setiap properti organisme. Perkembangan suatu sifat bergantung pada keberadaan gen lain dan kondisi lingkungan; pembentukan sifat terjadi selama perkembangan individu. Oleh karena itu, setiap individu memiliki seperangkat ciri-ciri yang menjadi ciri khasnya saja.

Fenotipe- totalitas semua tanda eksternal dan internal tubuh.

Gen- unit materi genetik yang tidak dapat dibagi secara fungsional, bagian dari molekul DNA yang mengkode struktur utama polipeptida, molekul transpor, atau RNA ribosom. Dalam arti luas, gen adalah bagian DNA yang menentukan kemungkinan berkembangnya sifat dasar tertentu.

Genotip adalah totalitas gen suatu organisme.

Tempat letak gen pada kromosom.

gen alel- gen yang terletak di lokus identik kromosom homolog.

Homozigot Suatu organisme yang memiliki gen alel dengan bentuk molekul yang sama.

heterozigot- organisme yang memiliki gen alelik dengan bentuk molekul berbeda; dalam hal ini, salah satu gen bersifat dominan, yang lainnya bersifat resesif.

gen resesif- alel yang menentukan perkembangan suatu sifat hanya dalam keadaan homozigot; sifat seperti itu disebut resesif.

gen dominan- alel yang menentukan perkembangan suatu sifat tidak hanya dalam keadaan homozigot, tetapi juga dalam keadaan heterozigot; sifat seperti itu akan disebut dominan.

Metode genetik

Yang utama adalah metode hibridologi- sistem persilangan yang memungkinkan Anda menelusuri pola pewarisan sifat dalam beberapa generasi. Pertama kali dikembangkan dan digunakan oleh G. Mendel. Ciri khas metode ini: 1) pemilihan orang tua yang ditargetkan yang berbeda dalam satu, dua, tiga, dll. pasangan sifat stabil yang kontras (alternatif); 2) penghitungan kuantitatif yang ketat tentang pewarisan sifat pada hibrida; 3) penilaian individu terhadap keturunan dari masing-masing orang tua dalam beberapa generasi.

Persilangan yang menganalisis pewarisan sepasang sifat alternatif disebut monohibrid, dua pasang - dihibrid, beberapa pasang - polihibrid. Tanda alternatif dipahami sebagai nilai yang berbeda dari suatu tanda, misalnya tanda adalah warna kacang polong, tanda alternatif adalah kuning, kacang hijau.

Selain metode hibridologi, genetika menggunakan: silsilah- kompilasi dan analisis silsilah; sitogenetik- studi tentang kromosom; kembar- studi tentang anak kembar; statistik populasi metodenya adalah studi tentang struktur genetik populasi.

Simbolisme genetik

Diusulkan oleh G. Mendel, digunakan untuk mencatat hasil persilangan: P - tetua; F - keturunan, angka di bawah atau tepat setelah huruf menunjukkan nomor urut generasi (F 1 - hibrida generasi pertama - keturunan langsung dari induknya, F 2 - hibrida generasi kedua - muncul sebagai hasil persilangan F 1 hibrida satu sama lain); × - ikon persimpangan; G - laki-laki; E - perempuan; A - gen dominan, a - gen resesif; AA homozigot dominan, aa homozigot resesif, Aa heterozigot.

Hukum keseragaman hibrida generasi pertama, atau hukum Mendel pertama

Keberhasilan karya Mendel difasilitasi oleh keberhasilan pemilihan objek persilangan - berbagai varietas kacang polong. Ciri-ciri kacang polong: 1) relatif mudah tumbuh dan mempunyai masa perkembangan yang singkat; 2) mempunyai banyak keturunan; 3) mempunyai sejumlah besar karakter alternatif yang ditandai dengan baik (warna mahkota - putih atau merah; warna kotiledon - hijau atau kuning; bentuk biji - keriput atau halus; warna polong - kuning atau hijau; bentuk polong - bulat atau menyempit; susunan buah bunga atau buah - sepanjang batang atau di atasnya; tinggi batang - panjang atau pendek); 4) merupakan penyerbuk sendiri, sehingga memiliki sejumlah besar galur murni yang secara stabil mempertahankan sifat-sifatnya dari generasi ke generasi.

Mendel melakukan percobaan persilangan berbagai varietas kacang polong selama delapan tahun, dimulai pada tahun 1854. Pada tanggal 8 Februari 1865, G. Mendel berbicara pada pertemuan Brunn Society of Naturalists dengan laporan “Eksperimen pada tanaman hibrida”, yang merangkum hasil karyanya.

Eksperimen Mendel dipikirkan dengan cermat. Jika para pendahulunya mencoba mempelajari pola pewarisan banyak sifat sekaligus, maka Mendel memulai penelitiannya dengan mempelajari pewarisan sepasang sifat alternatif saja.

Mendel mengambil varietas kacang polong berbiji kuning dan hijau dan melakukan penyerbukan silang secara artifisial: ia menghilangkan benang sari dari satu varietas dan menyerbukinya dengan serbuk sari dari varietas lain. Hibrida generasi pertama memiliki biji berwarna kuning. Gambaran serupa diamati pada persilangan yang mempelajari pewarisan sifat-sifat lain: ketika menyilangkan tanaman dengan bentuk biji halus dan keriput, semua benih hibrida yang dihasilkan halus, dari persilangan tanaman berbunga merah dengan tanaman berbunga putih, semuanya benih yang diperoleh berbunga merah. Mendel sampai pada kesimpulan bahwa dalam hibrida generasi pertama, hanya satu dari setiap pasangan sifat alternatif yang muncul, dan yang kedua seolah-olah menghilang. Mendel menyebut sifat yang muncul pada hibrida generasi pertama adalah dominan, dan sifat yang ditekan adalah resesif.

Pada persilangan monohibrid dari individu homozigot memiliki nilai sifat alternatif yang berbeda, hibrida memiliki genotipe dan fenotipe yang seragam.

Skema genetik hukum keseragaman Mendel

(A - warna kuning kacang polong, dan - warna hijau kacang polong)

Hukum pemisahan, atau hukum kedua Mendel

G. Mendel memungkinkan hibrida generasi pertama melakukan penyerbukan sendiri. Hibrida generasi kedua yang diperoleh tidak hanya menunjukkan sifat dominan, tetapi juga resesif. Hasil percobaan ditunjukkan pada tabel.

tanda-tanda	Dominan		terdesak		Total
	Nomor	%	Nomor	%
bentuk biji	5474	74,74	1850	25,26	7324
Pewarnaan kotiledon	6022	75,06	2001	24,94	8023
Pewarnaan kulit biji	705	75,90	224	24,10	929
bentuk kacang	882	74,68	299	25,32	1181
pewarna kacang	428	73,79	152	26,21	580
rangkaian bunga	651	75,87	207	24,13	858
tinggi batang	787	73,96	277	26,04	1064
Total:	14949	74,90	5010	25,10	19959

Analisis data pada tabel memungkinkan untuk menarik kesimpulan sebagai berikut:

1. keseragaman hibrida pada generasi kedua tidak diamati: beberapa hibrida membawa satu sifat (dominan), beberapa - sifat lain (resesif) dari pasangan alternatif;
2. jumlah hibrida yang membawa sifat dominan kira-kira tiga kali lebih banyak dibandingkan hibrida yang membawa sifat resesif;
3. sifat resesif pada hibrida generasi pertama tidak hilang, tetapi hanya ditekan dan muncul pada generasi hibrida kedua.

Fenomena dimana sebagian hibrida generasi kedua bersifat dominan dan sebagian lagi bersifat resesif disebut pemisahan. Selain itu, pembelahan yang diamati pada hibrida tidak terjadi secara acak, tetapi mengikuti pola kuantitatif tertentu. Berdasarkan hal tersebut, Mendel membuat kesimpulan lain: ketika hibrida generasi pertama disilangkan pada keturunannya, karakter-karakternya akan terpecah dalam rasio numerik tertentu.

Pada persilangan monohibrid dari individu heterozigot pada hibrida terjadi pembelahan menurut fenotipe dengan perbandingan 3:1, menurut genotipe 1:2:1.

Skema genetik hukum pembelahan Mendel

(A - warna kuning kacang polong, dan - warna hijau kacang polong):

Hukum kemurnian gamet

Sejak tahun 1854, selama delapan tahun, Mendel melakukan percobaan persilangan tanaman kacang polong. Ia menemukan bahwa sebagai hasil persilangan varietas kacang polong yang berbeda, hibrida generasi pertama memiliki fenotipe yang sama, dan hibrida generasi kedua memiliki pemisahan karakter dalam rasio tertentu. Untuk menjelaskan fenomena ini, Mendel membuat serangkaian asumsi yang disebut "hipotesis kemurnian gamet", atau "hukum kemurnian gamet". Mendel menyarankan agar:

1. beberapa faktor keturunan yang terpisah bertanggung jawab atas pembentukan sifat;
2. organisme mengandung dua faktor yang menentukan perkembangan suatu sifat;
3. selama pembentukan gamet, hanya satu dari sepasang faktor yang masuk ke masing-masing gamet;
4. ketika gamet jantan dan betina menyatu, faktor keturunan tersebut tidak bercampur (tetap murni).

Pada tahun 1909, W. Johansen akan menyebut faktor keturunan ini sebagai gen, dan pada tahun 1912, T. Morgan akan menunjukkan bahwa faktor tersebut terletak di dalam kromosom.

Untuk membuktikan asumsinya, G. Mendel menggunakan persilangan yang sekarang disebut analisis ( menganalisis silang- persilangan organisme yang genotipenya tidak diketahui dengan organisme homozigot resesif). Mungkin Mendel beralasan sebagai berikut: “Jika asumsi saya benar, maka hasil persilangan F 1 dengan varietas yang bersifat resesif (kacang hijau), di antara hibrida akan ada setengah kacang hijau dan setengah kacang kuning.” Terlihat dari diagram genetik di bawah ini, ia memang mendapat perpecahan 1:1 dan yakin akan kebenaran asumsi dan kesimpulannya, namun ia tidak dipahami oleh orang-orang sezamannya. Laporannya "Eksperimen pada Tanaman Hibrida", yang dibuat pada pertemuan Masyarakat Naturalis Brunn, ditanggapi dengan keheningan total.

Landasan sitologi hukum pertama dan kedua Mendel

Pada masa Mendel, struktur dan perkembangan sel germinal belum dipelajari, sehingga hipotesisnya tentang kemurnian gamet adalah contoh pandangan ke depan yang brilian, yang kemudian mendapat konfirmasi ilmiah.

Fenomena dominasi dan pembelahan karakter yang diamati Mendel saat ini dijelaskan oleh pemasangan kromosom, divergensi kromosom pada meiosis, dan penyatuannya pada saat pembuahan. Mari kita tentukan gen yang menentukan warna kuning sebagai A, dan gen yang menentukan warna hijau sebagai a. Karena Mendel bekerja dengan garis murni, kedua organisme persilangan tersebut homozigot, yaitu mereka membawa dua alel identik dari gen warna benih (masing-masing, AA dan aa). Selama meiosis, jumlah kromosom berkurang setengahnya, dan hanya satu kromosom dari sepasang yang masuk ke setiap gamet. Karena kromosom homolog membawa alel yang sama, semua gamet dari satu organisme akan mengandung kromosom dengan gen A, dan organisme lainnya dengan gen a.

Pada saat pembuahan, gamet jantan dan betina menyatu dan kromosomnya bersatu menjadi satu zigot. Hibrida hasil persilangan menjadi heterozigot karena selnya bergenotipe Aa; satu varian genotipe akan menghasilkan satu varian fenotipe - kacang polong kuning.

Dalam organisme hibrida yang memiliki genotipe Aa selama meiosis, kromosom terpisah menjadi sel yang berbeda dan dua jenis gamet terbentuk - separuh gamet akan membawa gen A, separuh lainnya akan membawa gen a. Pembuahan adalah proses acak dan kemungkinannya sama, yaitu sperma mana pun dapat membuahi sel telur mana pun. Karena dua jenis spermatozoa dan dua jenis sel telur terbentuk, empat varian zigot dimungkinkan. Setengah dari mereka adalah heterozigot (membawa gen A dan a), 1/4 homozigot untuk sifat dominan (membawa dua gen A), dan 1/4 homozigot untuk sifat resesif (membawa dua gen a). Homozigot untuk dominan dan heterozigot akan menghasilkan kacang polong kuning (3/4), homozigot untuk resesif - hijau (1/4).

Hukum kombinasi independen (pewarisan) sifat, atau hukum ketiga Mendel

Organisme berbeda satu sama lain dalam banyak hal. Oleh karena itu, setelah menetapkan pola pewarisan sepasang sifat, G. Mendel melanjutkan mempelajari pewarisan dua (atau lebih) pasang sifat alternatif. Untuk persilangan dihibrid, Mendel mengambil tanaman kacang polong homozigot yang berbeda warna biji (kuning dan hijau) dan bentuk biji (halus dan keriput). Warna biji kuning (A) dan bentuk halus (B) merupakan sifat dominan, warna hijau (a) dan bentuk keriput (b) merupakan sifat resesif.

Dengan menyilangkan tanaman berbiji kuning dan halus dengan tanaman berbiji hijau dan keriput, Mendel memperoleh generasi hibrida F 1 yang seragam berbiji kuning dan halus. Dari penyerbukan sendiri 15 hibrida generasi pertama diperoleh 556 biji, terdiri dari 315 biji kuning mulus, 101 kuning keriput, 108 hijau mulus, dan 32 hijau keriput (pembelahan 9:3:3:1).

Menganalisis keturunan yang dihasilkan, Mendel memperhatikan fakta bahwa: 1) seiring dengan kombinasi sifat-sifat varietas asli (biji kuning halus dan hijau keriput), muncul kombinasi sifat baru pada persilangan dihibrid (biji kuning keriput dan hijau halus); 2) pemisahan untuk setiap sifat individu berhubungan dengan pemisahan selama persilangan monohibrid. Dari 556 biji tersebut, 423 biji halus dan 133 biji keriput (perbandingan 3:1), 416 biji berwarna kuning, dan 140 biji berwarna hijau (perbandingan 3:1). Mendel sampai pada kesimpulan bahwa pemisahan pada satu pasangan sifat tidak berhubungan dengan pemisahan pada pasangan lainnya. Benih hibrida dicirikan tidak hanya oleh kombinasi ciri-ciri tanaman induknya (biji kuning halus dan biji keriput hijau), tetapi juga oleh munculnya kombinasi sifat baru (biji keriput kuning dan biji hijau halus).

Pada persilangan dihibrid dari diheterozigot secara hibrida terjadi pembelahan menurut fenotipe dengan perbandingan 9:3:3:1, menurut genotipe dengan perbandingan 4:2:2:2:2:1:1:1:1: 1, sifat-sifat tersebut diwarisi secara independen satu sama lain dan digabungkan dalam semua kemungkinan kombinasi.

R	♀AABB kuning, halus	×	♂aabb hijau, keriput
Jenis gamet	AB		ab
F1	AaBb kuning, halus, 100%
P	♀AaBb kuning, halus	×	♂AaBb kuning, halus
Jenis gamet	AB Ab aB ab		AB Ab aB ab

Skema genetik dari hukum kombinasi sifat yang independen:

Gamet:	♂	AB	Ab	aB	ab
♀
AB		AABB kuning mulus	AABb kuning mulus	AaBB kuning mulus	AaBb kuning mulus
Ab		AABb kuning mulus	AAbb kuning berkerut	AaBb kuning mulus	Aabb kuning berkerut
aB		AaBB kuning mulus	AaBb kuning mulus	aaBB hijau mulus	aaBb hijau mulus
ab		AaBb kuning mulus	Aabb kuning berkerut	aaBb hijau mulus	aabb hijau berkerut

Analisis hasil persilangan berdasarkan fenotipe: kuning, halus - 9/16, kuning, keriput - 3/16, hijau, halus - 16/3, hijau, keriput - 1/16. Pemisahan berdasarkan fenotip 9:3:3:1.

Analisis hasil persilangan berdasarkan genotipe : 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 - 16/1. Pembelahan berdasarkan genotipe 4:2:2:2:2:1:1:1:1.

Jika pada persilangan monohibrid, organisme induk berbeda dalam satu pasang sifat (biji kuning dan hijau) dan memberikan dua fenotipe (2 1) dengan perbandingan (3 + 1) 1 pada generasi kedua, maka pada persilangan dihibrid mereka berbeda dalam dua pasang. sifat-sifat dan memberikan pada generasi kedua empat fenotipe (2 2) dengan perbandingan (3 + 1) 2 . Mudah untuk menghitung berapa banyak fenotipe dan berapa rasio yang akan terbentuk pada generasi kedua selama persilangan trihibrid: delapan fenotipe (2 3) dengan perbandingan (3 + 1) 3.

Jika pembelahan berdasarkan genotipe pada F 2 dengan generasi monohibrid adalah 1: 2: 1, yaitu terdapat tiga genotipe yang berbeda (3 1), maka dengan dihibrid akan terbentuk 9 genotipe yang berbeda - 3 2, dengan persilangan trihibrid 3 3 - 27 genotipe berbeda terbentuk.

Hukum ketiga Mendel hanya berlaku untuk kasus-kasus ketika gen dari sifat yang dianalisis berada pada pasangan kromosom homolog yang berbeda.

Landasan sitologi hukum ketiga Mendel

Misal A adalah gen yang bertanggung jawab terhadap perkembangan warna biji kuning, biji hijau, B biji halus, b biji keriput. Hibrida generasi pertama dengan genotipe AaBb disilangkan. Selama pembentukan gamet dari setiap pasangan gen alelik, hanya satu yang masuk ke dalam gamet, sedangkan akibat divergensi acak kromosom pada pembelahan meiosis pertama, gen A dapat masuk ke dalam satu gamet dengan gen B atau dengan gen b, dan gen a - dengan gen B atau dengan gen b. Jadi, setiap organisme membentuk empat jenis gamet dalam jumlah yang sama (masing-masing 25%): AB, Ab, aB, ab. Selama pembuahan, masing-masing dari empat jenis sperma dapat membuahi salah satu dari empat jenis sel telur. Sebagai hasil pembuahan, sembilan kelas genotip dimungkinkan, yang akan menghasilkan empat kelas fenotipik.

Pergi ke kuliah nomor 16"Ontogeni hewan multiseluler yang bereproduksi secara seksual"

Pergi ke kuliah nomor 18"Warisan Tertaut"