Ģenētiskais kritērijs darbojas uz konkrētai sugai raksturīgo hromosomu kopumu: hromosomu skaitu un to struktūras īpatnībām. Šis kritērijs ir diezgan uzticams, bet ne absolūts, jo Sugas ietvaros hromosomu anomālijas (mutācijas) var būt izplatītas.[...]

Ģenētiskais fonds ir visu dzīvo būtņu sugu kopums, kam ir noteiktas iedzimtas tieksmes. Katra bioloģiskā suga ir unikāla. Tajā tiek glabāta informācija par filoģenētisko attīstību, kuras atšifrēšana ir ārkārtīgi svarīga gan zinātniskā, gan praktiskā ziņā. Vismaz vienas sugas izzušana ir liels zaudējums zinātnei un praksei.[...]

Ainavu kompleksu dinamikas ģenētiskie veidi. Ainavas dinamikas izpausmes izraisa daudzu komponentu summa, bet no pēdējo vienmēr var identificēt vadošo faktoru un, pamatojoties uz to, atšķirt tā ģenētiskos tipus.[...]

Ģenētiskā banka - augu un dzīvnieku sēklu, saldētu audu, dzimumšūnu krātuve, kas piemērota dzīvo organismu - to sugu, šķirņu un šķirņu turpmākai pavairošanai; īpaši kultivēto augu un to savvaļas radinieku sēklas. Akadēmiķis N.I. Vavilovs un Vissavienības Augu audzēšanas institūta (VIR) darbinieki daudzās ekspedīcijās, kas 40. gados aptvēra visus kontinentus. tika savākta unikāla pasaules augu resursu kolekcija no 250 tūkstošiem paraugu, no kuriem 36 tūkstoši kviešu, 10 tūkstoši kukurūzas, 23 tūkstoši barības paraugu u.c. D. N. I. Vavilovs tālajā 1939. gadā nepabeigtās grāmatas “Pieci kontinenti” manuskriptā (tā izdota tikai 1987. gadā) rakstīja: “Lai uzlabotu kultivēto augu šķirnes, ir jābūt nepieciešamajam “būvmateriālam”, sākotnējās sugas, šķirnes, izmantot tos atbilstošās platībās tiešai audzēšanai vai krustojot ņemt no tām vērtīgākās īpašības.”[...]

Homo sapiens sugas ģenētiskās informācijas krājums, kas aprēķināts pēc DNS nukleotīdu pāru skaita cilvēka genomā, ir 7109. Viena pieaugušā cilvēka ilgtermiņa atmiņā vidējais signāla informācijas apjoms ir aptuveni vienāds - aptuveni 8109 biti. Lielākā daļa šīs informācijas sakrīt ar lielāko daļu vienlaikus dzīvojošo cilvēku. Tāpēc būtu nekorekti doto skaitli reizināt ar cilvēku skaitu. Saskaņā ar V.G. Gorškova (1995), tikai 0,01% (6105) cilvēku var būt unikālas neatbilstības. Līdz ar to kopējais signāla informācijas apjoms cilvēku ilgtermiņa atmiņā, kas acīmredzot sakrīt ar civilizācijas kultūras un tehniskās informācijas apjomu, ir 8 109 6 ■ 105 5 1015 biti. Grāmatas un datori praktiski nepalielina šo krājumu (tajos rakstītā informācija nav mirusi tikai tad, ja tā ir ietverta dzīvo cilvēku atmiņā), bet tie ievērojami palielina tā pieejamību un izmantošanas efektivitāti. Visas datortehnikas atmiņas ietilpība spēj uzņemt gan civilizācijas kultūras un tehnisko informāciju, gan visas biotas ģenētisko informāciju.[...]

Cilvēks kā suga, kas principiāli atšķiras no visām iepriekšējām sugām, radās evolūcijas procesā visām dzīvajām būtnēm kopīgu likumu ietekmē fundamentāla ģenētiski fiksēta atklājuma rezultātā organismu evolūcijas procesā biosfērā. Šādi kardināli atklājumi, kas noveda pie principiāli jaunu sugu rašanās, notika pirms cilvēka rašanās. Tādējādi radās daudzšūnu organismi, mugurkaulnieki un homeotermiski dzīvnieki ar nemainīgu ķermeņa temperatūru. [...]

Molekulāri ģenētiskajā līmenī piesārņojošo vielu, jonizējošā un ultravioletā starojuma ietekme ir īpaši jutīga. Tie izraisa ģenētisko sistēmu, šūnu struktūras traucējumus un nomāc fermentu sistēmu darbību. Tas viss noved pie cilvēku, dzīvnieku un augu slimībām, sugu un dzīvo organismu apspiešanas un pat iznīcināšanas.[...]

Ņemot vērā norādītās cilvēka ģenētiskās īpašības un to, ka viņš ieņēma telpas, kur vides ietekme lielā mērā ir pretēja, varam konstatēt: cilvēks atšķirībā no dzīvniekiem ir novietojis sugu ļoti plašas ekoloģiskās nišas apstākļos, kam raksturīga vispārēja adaptācijas virziens.[...]

Neviens nenoliedz Homo sapiens sugu sociālo attīstību. Taču daudzi apstrīd viņa mūsdienu bioloģisko progresu. Pamats tam ir mūsu tālo senču morfoloģiskā līdzība ar dzīviem cilvēkiem. Tiek pieņemts, ka ģenētiski cilvēce ir bijusi principiāli viendabīga desmitiem tūkstošu gadu, un selekcijas faktori gandrīz neietekmē cilvēku populācijas. Abi apgalvojumi šķiet ļoti apšaubāmi. Cilvēku rasu un adaptīvā diferenciācija1, kas ir notikusi visu Homo sapiens sugas pastāvēšanas laiku, drīzāk liecina par pretējo. Sugas ģenētiskā integritāte vairošanās spēju izpratnē un domājamā garīgo potenciālu tūkstošgadu stabilitāte (arī hipotēze, kas prasa pierādījumus, no kuriem nevar iegūt tiešus pierādījumus2, jo nav iespējams atdzīvināt tālos senčus) nenozīmē. tās nemainīgums. Runājot par atlasi milzīga mutācijas spiediena apstākļos, bieži vien ir sastopama vienkāršota bioloģiska, rupja pieeja cilvēkam. Acīmredzot smalkākai un daudzpusīgākai analīzei ir priekšrocības, kas ņem vērā reālos mainīguma ierobežojumus, bet arī neatceļ netveramo bioloģisko mehānismu sociālajos slāņos. Pēc ilga rasu veidošanās procesa tagad notiek otrādi – rasu saplūšana. Tomēr tas nebūt nav tik vienkārši, bez konfliktiem un ātri, kā bieži vien tiek pieņemts vienkāršoti.[...]

Kvartāra atradņu ģenētiskie tipi, to vecums un litoloģiskais sastāvs CCS ir parādīti krāsaini. CES ainaviski indikatīvā interpretācija ļauj tos izmantot ainavu, reljefa veidu identificēšanai, kā arī informācijas iegūšanai par reljefu, nogulumu litoloģisko sastāvu un meža stāvokli. Kopīga OIK analīze ar OK, meža kartēm un mežu plāniem ļauj sastādīt ainavu kartēšanai nepieciešamās rādītāju tabulas (10.tabula).[...]

Lielākā ģenētisko resursu bagātība ir koncentrēta tropu mežos, tropu jūru piekrastes ūdeņos, koraļļu rifu zonās, t.i. kur galvenokārt atrodas ekonomiski vājas jaunattīstības valstis. Un ģenētiskās laboratorijas un biotehnoloģiskās iekārtas, kas izmanto šos resursus, pieder plaukstošiem uzņēmumiem attīstītajās valstīs. Tā kā daudzu ģenētisko formu izzušanas draudi rada globālu izaicinājumu bioloģiskās daudzveidības saglabāšanai, jaunattīstības valstis uzskata par taisnīgu tām pārskaitīt daļu no biotehnoloģiju uzņēmumu peļņas, kas gūti sugu saglabāšanas pasākumu veikšanā vai ar atvieglotiem nosacījumiem. jaunas tehnoloģijas un uz to bāzes radīti materiāli, kas nepieciešami dabas resursu aizsardzībai.vide, bioindikatori un lauksaimniecības kaitēkļu apkarošanas bioloģiskās metodes.[...]

Abu cieši radniecīgo sugu areāls pārklājas. Tajās to areāla daļās, kur sastopama tikai viena suga, tās populācijas ir līdzīgas citu sugu populācijām, tāpēc dažreiz tās ir grūti atšķirt vienu no otras. Pārklāšanās zonā, kur abas sugas sastopamas kopā, to populācijas vairāk atšķiras un ir viegli atšķiramas, tas ir, tās ir “nobīdītas” viena pret otru vienā vai vairākos veidos. Šīs rakstzīmes var būt morfoloģiskas, vides vai fizioloģiskas; tiek pieņemts, ka tie ir ģenētiski noteikti.[...]

Cilvēce kā bioloģiskā suga atrodas planētas dzīvās vielas struktūrā. Šī veidojuma vienotības pakāpe un sugu savstarpējās saiknes dziļums tajā vēl nav pietiekami skaidrs. Pieejamie netiešie pierādījumi liecina par savstarpēju atkarību. Tādējādi cilvēkiem nepatogēnas formas gripas vīrusi plaši cirkulē starp dzīvniekiem3. Ģenētiskās rekombinācijas izraisa identiskas vīrusa izmaiņas un gandrīz vienlaicīgu slimības uzliesmojumu visā pasaulē, lai gan vīrusa dabiskie rezervuāri ir ārkārtīgi dažādi (savvaļas un mājas putni un zīdītāji), un kontakti starp cilvēkiem bieži tiek pilnībā izslēgti. 19. gadsimta angļu epidemiologs Čārlzs Kreitons gripas pandēmiju vienlaicīgumā vainoja dažas globālas “miasmas”4. Ir bijuši diezgan veiksmīgi mēģinājumi saistīt gripas pandēmiju laiku ar paaugstinātas Saules aktivitātes periodiem: 1917., 1928., 1937., 1947., 1957., 1968. un 1980.-81.gadi - vienlaikus augstas Saules aktivitātes un gripas pandēmijas gadi5. Gripas vilnis radās arī saules aktivitātes pieauguma periodā 1990.-1991.gadā. Tomēr tagad tie seko gandrīz katru gadu.[...]

Dzīve uz Zemes ir tāda paša veida tādā nozīmē, ka jebkura organisma, jebkuras bioloģiskās sugas ģenētiskais kods sastāv no līdzīgiem organiskiem savienojumiem. Neskatoties uz šīm līdzībām, dzīvība uz Zemes ir pārsteidzoši daudzveidīga. Zinātnieki šodien zina apmēram 2 miljonus bioloģisko sugu, no kurām 20% ir augi, 80% ir dzīvnieki. [...]

Tomēr pat vienas sugas ietvaros starp populācijām no dažādām vietām bieži ir atšķirības reakcijas raksturā uz temperatūras ietekmi, un šīs atšķirības bieži vien nevar pilnībā saistīt ar aklimatizāciju; visticamāk, tie ir ģenētisko atšķirību izpausmes (2.9. att.). Līdz ar to būtu kļūdaini uzskatīt, ka šai sugai ir noteikta vienota temperatūras reakcijas norma. Tomēr ģeogrāfisko atšķirību ietekme parasti nav tik liela [iespējamie iemesli ir aplūkoti Wallace (1960)], un lielākajai daļai sugu var norādīt raksturīgās temperatūras reakcijas. Šis apstāklis ​​ierobežo temperatūru diapazonu, kurā var pastāvēt šo sugu indivīdi, un tādējādi ierobežo to dzīvotņu diapazonu, ko tie var aizņemt.[...]

Pēc pamatīpašību attīstības pakāpes izšķir augšņu ģenētiskos tipus. Piemēram, parastos černozemus pēc humusa satura iedala vidēja un zema trūdvielu veidos.[...]

Emociju programma var būt sarežģīta, taču tā ir ģenētiski fiksēta, nepārprotama un katrai sugai nemaināma. Tas nevar tikt pakļauts nekādai korekcijai ārējo apstākļu ietekmē. Turklāt dzīvniekiem ir ekstraģenētiska atmiņa, kas tiek saglabāta visā indivīda dzīves laikā, bet netiek nodota nākamajām paaudzēm. Šāda veida atmiņa ietver refleksus un nospiedumu (informācija, kas atmiņā iespiedusies jau agrīnā vecumā: gājputnu dzimšanas vietas koordināšu atcerēšanās, cilvēka runa utt.).[...]

Jebkuras, pat no pirmā acu uzmetiena visnejēdzīgākās sugas zaudēšana nozīmē neatgriezenisku planētas ģenētiskā fonda nabadzību.[...]

Citāda situācija ir cilvēkiem, kas ir vienīgā suga biosfērā, kuras vajadzības pieaug neierobežoti, civilizācijai attīstoties. Cilvēka kā sugas ģenētiskās vajadzības, kas ieprogrammētas genomā, praktiski nemainās. Šīs cilvēka vajadzību daļas izmaiņu ātrumu, tāpat kā visām citām sugām, nosaka evolūcijas ātrums.[...]

Sērūdeņraža piesārņojuma zonās (un tajās var būt H28 šķīduma un gāzes veidā) notiek reakcija starp H28 un izšķīdušiem sāļiem un metāliem. Tā rezultātā veidojas slikti šķīstošie sulfīdi. Tādā veidā veidojas sērūdeņraža barjeras. Šādu barjeru globālā izplatība un ģenētiskā daudzveidība biosfērā ļauj apvienot sērūdeņraža barjeras attiecībā pret akmeņiem (nogulumiem), kuros tie veidojas un kur notiek sulfīdu nogulsnēšanās. Izmantojot šo pieeju, biosfērā var identificēt sedimentāro-diagenētisko sērūdeņradi un epiģenētiskās barjeras. Papildus tiem mēs varam runāt par magmatisko barjeru, kas sniedzas ārpus biosfēras. Šim dalījumam ir arī noteikta ģeoķīmiskā nozīme: ir dažas atšķirības pie šīm barjerām izveidoto sulfīdu sēra izotopu sastāvā.[...]

Mutagēni ietekmē visdārgāko, ko radījusi dzīvās vielas evolūcija – cilvēka ģenētisko programmu, kā arī visu biosfērā mītošo dzīvnieku, augu, baktēriju un vīrusu sugu populāciju genofondus.[...]

Ainavu apgabali ir ainavas lielākās morfoloģiskās daļas, kas sastāv no ģenētiski un dinamiski saistītiem traktiem, kas apvienoti ar reljefa mezoformu kompleksu, lielās formās (lielu upju palienes, mazu upju ieleju dibeni, izolēti lielu upju terašu laukumi). , senas drenāžas ieplakas, pēc sastāva viendabīgas, atkārtojot traktātu tipus, izolēti līdzenumu apgabali, ar dzegas ierobežoti lavas plakankalni apgabali, kāpinātas plakankalnu nogāzes un erozijas sadalīti galdkalni, slīpi akumulējoši, ar ūdeni piesūcināti līdzenumi, ko izolē apkārtējās lamatas u.c.) [...]

SUGAS DZĪVES LAIKS ir vidējais maksimālais vecums, ko konkrētas sugas indivīdi sasniedz vislabvēlīgākajos eksistences apstākļos, t.i., ierobežo tikai indivīdu ģenētiskās īpašības.[...]

Vienkārši sakot, salu faunai un flora ir divas atšķirīgas iezīmes; salās ir mazāk sugu nekā salīdzināmās tāda paša izmēra cietzemes teritorijās; turklāt daudzas salu sugas nedaudz vai pat būtiski atšķiras no sugām, kas apdzīvo tuvāko salīdzināmo cietzemes apgabalu. Tam ir divi galvenie iemesli. Pirmkārt, salas fauna un flora aprobežojas ar formām, kuru senčiem izdevās sasniegt šo salu; šī ierobežojuma stiprumu, protams, nosaka salas attālums no cietzemes vai no citām salām, un tas ir atšķirīgs dažādām organismu grupām atkarībā no šo organismu raksturīgās izkliedēšanas spējas. Otrkārt, tās pašas izolācijas dēļ salu populācijas evolucionārās transformācijas ātrums var būt pietiekams, lai pārvarētu ģenētiskā materiāla apmaiņas sekas ar vecāku populāciju kontinentālajā daļā.[...]

Tādējādi mēs varam teikt, ka mūsdienu cilvēkam ir daļa no viņa dzīvībai nepieciešamā genoma pagātnes paaudžu kultūras mantojuma veidā. Atšķirībā no ģenētiskā mantojuma (ģenētiskā informācija), kas tiek droši aizsargāts normālā sugas genomā, kamēr vien ir pietiekami daudz īpatņu vairošanai, kultūras mantojums (kultūras informācija) ir diezgan neaizsargāts un var tikt zaudēts sugas dzīves laikā. suga. [...]

Unikāla īpašība, kas raksturīga tikai cilvēkiem, ir iespēja izmantot informāciju, kas nav fiksēta ģenētiskajā programmā. Visi zināmie organismi, izņemot cilvēku, savā genomā satur visu informāciju par vidi, kas nepieciešama pastāvēšanai. Ne viens vien dzīvnieks saviem pēcnācējiem nodod apmācības laikā apgūtās prasmes. Visa informācija, kas uzkrāta organisma ekstraģenētiskajā atmiņā, tiek saglabāta tikai viena indivīda dzīves laikā. Šāda situācija neļauj dzīvniekam nākamajām paaudzēm nodot nepareizu vai nevajadzīgu informāciju.[...]

Cilvēku apdzīvošanu pavadīja rasu un etniskā polimorfisma rašanās un nāciju rašanās. Homo sapiens agrīno pārstāvju augsto ģenētisko pielāgošanās spēju ievērojami papildināja neparasti palielinātās adaptīvās uzvedības spējas. Prasmes mikrovides, uguns, apģērba, mājokļa optimizēšanai, arvien progresīvāku instrumentu izgatavošanai un lietošanai, t.i. Tehnoģenēzes aizsākumi veicināja dažādu dabas zonu un dažādu dabas resursu izmantošanas stereotipu attīstību. Jaunās etniskās grupas kļuva par būtībā par Homo sapiens sugas ekoloģiski-ģeogrāfiskām dzīvības formām (JI.H. Gumilyov, 1990).[...]

Demoekoloģijas jeb populācijas ekoloģijas izpētes objekts ir populācija. To definē kā vienas sugas organismu grupu (kurā indivīdi var apmainīties ar ģenētisko informāciju), kas aizņem noteiktu telpu un darbojas kā daļa no biotiskās kopienas. Iedzīvotājus raksturo vairākas pazīmes; to vienīgais nesējs ir grupa, bet ne šīs grupas indivīdi. Populācijas svarīgākā īpašība ir blīvums, t.i., īpatņu skaits uz telpas vienību.[...]

Kā zināms, organismu iedzimtā informācija ir koncentrēta dzimumšūnās īpašos veidojumos - hromosomās nukleīnskābju (DNS un RNS) veidā. Šo skābju molekulas vai to atsevišķās sadaļas sauc par gēniem. Visu gēnu kopums, kas nosaka iedzimtas īpašības, ir genotips, un visu indivīdu kopums, kas glabā un manto šo informāciju pēcnācējiem, ir ģenētiskais fonds jeb gēnu fonds.[...]

Biodrošības nodrošināšanai un bioloģiskās daudzveidības saglabāšanai svarīgi ir arī preventīvie pasākumi, lai novērstu ģenētiskās informācijas pārnesi no mājas formām uz savvaļas sugām un samazinātu reto un apdraudēto sugu genofonda ģenētiskās piesārņošanas risku.[...]

Ļoti svarīgs uzdevums ir saglabāt augu sugu daudzveidību kā genofondu. Gadījumā, ja visas rezerves augu sugu saglabāšanai ir izsmeltas, tiek izveidotas speciālas glabātuves - ģenētiskās bankas, kurās sugu genofonds tiek saglabāts sēklu veidā.[...]

Īpaši interesanti ir biosfēras un tehnosfēras enerģijas un informācijas potenciālu salīdzinājums. Saskaņā ar pieejamajiem aprēķiniem (Gorshkov, 1987, 1995) ģenētiskās informācijas krājums visā biosfēras biotā ir aptuveni 1015 biti. Šī vērtība iegūta kā sugu skaita biosfērā 107 un vienas sugas genoma vidējā informācijas apjoma reizinājums, ko var uzskatīt par sakrītošu ar lielākās sugu grupas - kukaiņu genoma informāciju, kas ir aptuveni 108 biti. Intraspecifiskā ģenētiskā daudzveidība nepalielina iegūto novērtējumu, jo tā galvenokārt ietver genoma sabrukšanas izmaiņas. [...]

Diferencētie vides objekti ietver atsevišķus dabas objektus: zemi, zemes dzīles, ūdeņus, mežus, nemeža augāju, atmosfēras gaisu, faunu, ģenētisko fondu, dabas ainavas, dabas resursus un dabas kompleksus. Dabas kompleksos vienā teritorijā funkcionē vairāki dabas objekti un resursi. Un, lai gan visa dabas vide ir nekas vairāk kā viens nepārtraukts dabas komplekss, tomēr likums to nošķir kā patstāvīgu vides aizsardzības objektu, ar to saprotot nevis jebkuru dabas objektu kombināciju, bet tikai īpaši aizsargājamas teritorijas: dabas liegumus, liegumus, valsts dabas objektus. parki, dzīvās un nedzīvās dabas pieminekļi, meža parki, tipiskas vai retas ainavas. Visi lielākie dabas objekti ir klasificēti kā īpaši aizsargājami.[...]

NODERĪGUMS (ORGANISMI) ir vispārpieņemts jēdziens, ko dažkārt izmanto, lai novērtētu augu un dzīvnieku lomu dabā un cilvēku ekonomikā. Dabā nav ne “izdevīgu”, ne “kaitīgu” sugu, pastāv cieša evolucionāri noteikta organismu savstarpēja adaptācijas spēja, kurā katra suga izrādās “noderīga”, spēlējot noteiktu lomu ekosistēmās un esot unikālas ģenētiskas nesējas. informācija.[...]

Bioekoloģiskā (sanitāri higiēniskā) monitoringa ietvaros liela uzmanība tiek pievērsta iedzimtu defektu pieauguma novērojumiem cilvēku populācijās un biosfēras piesārņojuma, galvenokārt mutagēnu, ģenētisko seku dinamikas novērojumiem. Viņu bīstamību videi ir grūti pārvērtēt, jo, kā uzsver D.P.Ņikitins un Ju.V; Novikovs (1980), “mutagēni ietekmē visdārgāko, ko radījusi dzīvās vielas evolūcija - cilvēka ģenētisko programmu, kā arī visu biosfērā mītošo dzīvnieku, augu, baktēriju un vīrusu sugu populāciju genofondus. ”[...]

Viens no spilgtākajiem salu veidošanās piemēriem ir Drosophila ģints augļu mušas, kas apdzīvo Havaju salas. Šis pats piemērs neapšaubāmi ir vislabāk izpētītais ģenētiski. Havaju salu ķēde ir vulkāniskas izcelsmes (1.7. att.); tā veidojās pakāpeniski pēdējo 40 miljonu gadu laikā, kad Klusā okeāna litosfēras plāksnes centrālā daļa, pakāpeniski virzoties ziemeļrietumu virzienā, šķērsoja magmas kameru (tātad Niihau sala ir vecākā no Havaju salām, bet Havaju salas ir jaunākā) . Havaju augļu mušu daudzveidība ir pārsteidzoša: šķiet, ka visā pasaulē ir aptuveni 1500 Drosophila ģints sugu, bet vismaz 500 no tām ir sastopamas tikai Havaju salās. Šķiet, ka šo daudzveidību vismaz daļēji izskaidro fakts, ka Havaju salās ir daudz “salu salās”: daudzviet lavas plūsmas ir norobežojušas veģetācijas zonas (šādus izolātus sauc par “kipuku”).

Ir jāapzinās, ka dzīvnieku pasaule ir ne tikai svarīga dabiskās ekoloģiskās sistēmas sastāvdaļa un vienlaikus visvērtīgākais bioloģiskais resurss. Ir arī ļoti svarīgi, lai visas dzīvnieku sugas veidotu planētas ģenētisko fondu, tās visas ir vajadzīgas un noderīgas. Dabā nav pabērnu, tāpat kā nav absolūti derīgu un absolūti kaitīgu dzīvnieku. Tas viss ir atkarīgs no viņu skaita, dzīves apstākļiem un vairākiem citiem faktoriem. Viena no 100 tūkstošiem dažādu mušu šķirnēm, mājas muša ir vairāku infekcijas slimību pārnēsātājs. Tajā pašā laikā mušas baro lielu skaitu dzīvnieku (mazi putni, krupji, zirnekļi, ķirzakas utt.). Stingrai kontrolei tiek pakļautas tikai dažas sugas (ērces, grauzēji, kaitēkļi u.c.).[...]

No bioloģiskās drošības viedokļa būtiski ir arī provizoriski pamatot un prognozēt iespējamās sekas, jo īpaši noteiktas teritorijas vietējo augu un dzīvnieku sugu introducēšanu un aklimatizāciju. Šajā ziņā ir pozitīvi piemēri. Piemēram, sabalu populācijas atjaunošana taigas zonā, bizonu populācijas Krievijas Eiropas daļas centrā un Kaukāzā uc Netīšas introducēšanas ekoloģiskās un ģenētiskās sekas ir mazāk paredzamas. Piemēram, pēc bijušās PSRS Karantīnas dienesta oficiālajiem datiem, 1 miljona ievesto augu kravu apskates rezultātā konstatētas ap 600 potenciālo patogēnu sugu (vīrusu, baktēriju, sēnīšu) un vairāk nekā 1000 dažādu kukaiņu sugu. (galvenokārt kaitēkļi) tika atklāti.[. ..]

Lielu skaitu iedzimtu defektu izraisa vairāku gēnu mutācijas. Tās ir poligēnas jeb daudzfaktoriālas slimības, kas rodas ģenētisku un vides faktoru sarežģītas mijiedarbības rezultātā. Tie pastāv iedzimtas predispozīcijas veidā un tiek realizēti noteiktos apstākļos noteiktā vecumā. Tās ir tādas plaši izplatītas slimības kā cukura diabēts, hipertensija, koronārā mazspēja, ateroskleroze, aptaukošanās, bronhiālā astma, šizofrēnija, glaukoma, reimatisms, kuņģa un divpadsmitpirkstu zarnas čūla, podagra, daži vēža veidi un citas slimības. G. Harisa shēma (1973), kas skaidro ģenētisko un vides faktoru saistību multifaktoriālu slimību attīstībā, ir parādīta att. 5.8.[...]

Dzīvās dabas resursu (galvenokārt floras un faunas) izmantošana noved pie tā, ka to skaita atjaunošanas temps atpaliek no izmantošanas (t.i., biomasas izņemšanas un ģenētiskā fonda izsīkšanas) ātruma. Tādējādi izsīkstošie resursi, neskatoties uz to spēju atjaunoties, izsīkst. Pēdējo 370 gadu laikā, pēc dažām aplēsēm, no Zemes virsmas ir pazudušas 130 putnu un zīdītāju sugas, un simtiem sugu ir iekļautas Sarkanajā grāmatā - bēdīgā apdraudēto sugu sarakstā. Turklāt dažu sugu skaits tagad ir tikai simtiem pāru vai pat desmitiem īpatņu. Daudzi ir saglabājušies tikai zooloģiskajos dārzos.[...]

Vides aizsardzība un veselības sistēmas ir faktori, kas būtībā iebilst pret dabisko atlasi cilvēku populācijās. Tomēr atlase īpaši darbojas pirmsdzemdību līmenī (piemēram, agrīnu spontānu abortu veidā, kas var palikt neatklāti). Jebkura slimība samazina izredzes uz veiksmīgu karjeru, izveidot ģimeni un sniegt pilnu ģenētisko ieguldījumu nākamajā paaudzē. Tā kā cilvēki ir nevienlīdzīgi pretestības ziņā pret specifiskām un vispārīgām ietekmēm, atlase notiek par labu izturīgākajiem neatkarīgi no viņu personiskajām īpašībām un jo aktīvāk, jo lielāks ir vides piesārņojums. Šie procesi ne tikai samazina cilvēku daudzveidību (pirms 3 tūkstošiem gadu gaišmatainie ahajieši cīnījās ar Mazāzijas tumšmatainajām ciltīm; tagad īstas blondīnes ir reti sastopamas pat skandināvu vidū, par grieķiem nemaz nerunājot), bet arī izskalo no populācijas retus gēnus, kas veicina sociāli vērtīgu īpašību attīstību, ja vien tie nav saistīti ar ģenētiskiem piesārņojuma izturības faktoriem.[...]

Uz plakaniem akumulējošiem līdzenumiem īpaši vērtīgi ir attēli, kas uzņemti ar īsa fokusa kamerām (50-70 mm), kuru kadra formāts ir 180x180 mm. Reljefa pārspīlēšana 4-5 reizes augstumā ļauj skaidri izšķirt ģenētiskās reljefa formas, kuru augstums ir nenozīmīgs, redzēt purva PTC virsmas formu un koku audžu augstuma atšķirības. Kalnainās ainavās kameru fokusa attālumam jābūt aptuveni 200 mm ar tādu pašu kadra formātu. Veģetācijas attēla uzlabošanai vēlamas vasaras fotogrāfijas uz infrahromatiskajām un spektrozonālajām filmām, bet rudens, ziemas un agra pavasara fotogrāfijas uz pankromatiskajām filmām.[...]

Ģenēzes atjaunošana palīdz palielināt PTC struktūras atklāšanas uzticamību un pilnīgumu (Kireev, 1973; 1977). Atsevišķu ainavu faciju tipu ģenēzes noteikšana palīdz novērtēt mūsdienu struktūru un dabas īpašības jau ainavu informācijas avotu interpretācijas procesā. Tā, piemēram, noteiktā segmentācijas stadijā intensīvākās sedimentācijas (aluviālo nogulumu nogulsnēšanās) rezultātā, kas notiek plūdu pīķa laikā, ainavā veidojas piekrastes vaļņu priežu mežu fasijas. Usolkas-Biryusinskaya līdzenums Angaras reģiona dienvidos. Veidošanās un ģenēzes apstākļi nosaka šāda veida fasiju fizikālās īpašības un vides režīmus. Upes gultnes novietojums, maksimālais augstums virs zemūdens perioda, kas vienāds ar palu viļņa augstumu, lieli plūsmas ātrumi nosaka sanesu smilšaino sastāvu, slāņojumu, nogāzes stāvumu pret kanālu un lēnu slīpumu pret. segmenta centrs. Tāpēc piekrastes vaļņu zemēm raksturīga nabadzība, sausums, īslaicīgs ūdens mūžs, zems sāļums, mobilitāte un intensīva sedimentācija. Šādu režīmu kombinācija visvairāk atbilst piekrastes vaļņu zemes-niedru priežu mežu attīstībai. Piekrastes vaļņu zemes bieži tiek uzartas zem auzām - kultūrai, kas neprasa ievērojamu zemes bagātību.[...]

Organismi pretojas visiem šiem ierobežojošajiem mehānismiem ar iepriekšējas adaptācijas iespēju. Iepriekšējas adaptācijas princips ir tāds, ka organismi ieņem arvien jaunas ekoloģiskas nišas (kā tās rodas), pateicoties ģenētiskās priekšadaptācijas īpašībai. Tas sastāv no tā, ka spēja pielāgoties organismiem ir “sākotnēji” raksturīga un nav tieši saistīta ar to mijiedarbību ar vidi. Šī spēja ir saistīta ar ģenētiskā koda praktisko neizsmeļamību un līdz ar to arī jebkura organisma genotipa informāciju. Ar minimālu alēļu skaitu gēnu variantu skaits sasniedz 1050. Šajā daudzveidībā vienmēr ir iespējas pielāgoties. Ja vienai sugai tās ir izsmeltas un tā izzūd, tiek atrasta rezerves suga, un ekoloģiskā niša tiek aizpildīta. Ekoloģisko nišu veidošanās laiks var atšķirties. Dažreiz tas notiek sistēmiski gandrīz acumirklī (atsevišķos gados), dažreiz lēnām.[...]

Kā jau daudzkārt uzsvērts, organismi nav savas vides fizisko apstākļu vergi; tie pielāgojas un maina vides apstākļus, lai vājinātu temperatūras, gaismas, ūdens un citu fizisko faktoru ierobežojošo ietekmi. Šāda faktoru kompensācija ir īpaši efektīva kopienas līmenī, bet iespējama arī sugu līmenī. Sugas ar plašu ģeogrāfisko izplatību gandrīz vienmēr veido lokāli pielāgotas populācijas, ko sauc par ekotipiem. To optimālais un tolerances robežas atbilst vietējiem apstākļiem. Kompensācija saistībā ar dažādām temperatūras, gaismas un citu faktoru gradienta daļām var būt saistīta ar ģenētisko rasu rašanos (ar morfoloģiskām izpausmēm vai bez tām), vai arī tā var būt vienkārši fizioloģiska aklimatizācija. Ērta metode, lai pārbaudītu, vai ekotipu parādīšanās ir saistīta ar ģenētisku fiksāciju, ir abpusējas transplantācijas metode. McMillan (1956), piemēram, atklāja, ka graudaugi, kas pieder vienai sugai un ir identiski visās ārējās pazīmēs, kad tos pārstāda eksperimentālos parauglaukumos no dažādām ģeogrāfiskā diapazona daļām, atšķirīgi reaģēja uz gaismu. Katrā gadījumā tie saglabāja sezonālu cikliskumu (augšanas un vairošanās laiku), kas pielāgots sākotnējam reģionam. Lietišķajā ekoloģijā bieži tika ignorēta iespēja ģenētiski fiksēt vietējo līniju īpašības, kā rezultātā dzīvnieku un augu introducēšana bieži beidzās ar neveiksmi, jo vietējiem apstākļiem pielāgotu līniju vietā tika izmantoti indivīdi no attālām teritorijām. Vietējā vai sezonālā gradienta faktoru kompensāciju var pavadīt arī ģenētisko rasu rašanās, bet bieži vien to panāk ar orgānu fizioloģisku pielāgošanos vai enzīmu-substrātu attiecību maiņām šūnu līmenī. Somero (1969), piemēram, norāda, ka īstermiņa temperatūras kompensācija ir balstīta uz apgrieztu sakarību starp fermenta afinitāti pret substrātu un temperatūru, savukārt ilgtermiņa evolucionārā adaptācija drīzāk maina šo afinitāti. Dzīvniekiem, īpaši lielajiem ar labi attīstītām kustību spējām, faktoru kompensācija iespējama adaptīvās uzvedības dēļ - tie izvairās no lokālā apstākļu gradienta galējībām.[...]

Šos apstākļus maina pati biosistēma, veidojot savas eksistences biovidi. Šo biosistēmu īpašību maksimālās biogēnās enerģijas (entropijas) likuma veidā formulējis V. I. Vernadskis - E. S. Bauers: jebkura bioloģiskā vai bioinerta (ar dzīvu piedalīšanos) sistēma, kas atrodas mobilā (dinamiskā) līdzsvarā ar savu vidi un evolucionāri attīstoties, palielina tā ietekmi uz vidi. Spiediens pieaug, līdz to stingri ierobežo ārējie faktori (supersistēmas vai citas viena un tā paša hierarhijas līmeņa konkurētspējīgas sistēmas), vai arī notiek evolucionāri ekoloģiska katastrofa. Tas var sastāvēt no tā, ka ekosistēma pēc augstākas virssistēmas maiņas kā labilāks veidojums jau ir mainījusies, bet suga, kas pakļauta ģenētiskajam konservatīvismam, paliek nemainīga. Tas noved pie garas pretrunu sērijas, kas noved pie anomālas parādības: sugas iznīcināšana ar savu dzīvotni (nedarbojas atgriezeniskā saite, kas regulē sugas darbību ekosistēmā, un populācijas mehānismi ir daļēji nesakārtoti). Tādā gadījumā tiek iznīcināta biosistēma: suga izmirst, biocenoze piedzīvo iznīcināšanu un mainās kvalitatīvi.[...]

Dažreiz ir lietderīgi atšķirt katastrofas un katastrofas. Vispirms vienosimies apsvērt notikumus, kas notiek populāciju dzīvē pietiekami bieži, lai izraisītu atlases spiedienu un izraisītu evolūcijas izmaiņas. Katastrofu rezultātā iedzīvotāji var iegūt jaunus īpašumus, un, līdzīgai situācijai nākamreiz reaģējot citādi vai pat neciest vispār. Turpretim katastrofu mēs sauksim par traucējumiem, kas ir pārāk reti, lai populācijas saglabātu "ģenētisko atmiņu" par to, kad tā atkārtojas. Vašingtonā, ASV), augi un dzīvnieki, kas apdzīvo tās nogāzes, visticamāk, necietīs mazāk nekā 1980. gada 18. maija izvirduma laikā (Baross et al., 1982). Taču viesuļvētras, kas krita Jaunanglijas mežos, tiek novērotas pietiekami bieži, lai tās drīzāk sauktu par katastrofām, nevis katastrofām. To ekoloģiskās (un, iespējams, evolucionārās) sekas ir tādas, ka šeit raksturīgajai meža sugai Veimutas priedei (Pinus strobus) ir visas sugas pazīmes sukcesijas pionieru stadijās - ātra nobriešana, efektīva sēklu izplatība utt.

BRC kopums veido bioloģisko (biotisko) ciklu, kas ir pamats dzīvības funkcionēšanai un evolūcijai planētas mērogā. Bioloģiskais cikls ir dzīvības attīstības process spirālē, kurā dzīvās būtnes visu laiku šķietami pārsniedz slēgtā cikla robežas, radot jaunas formas, kas tiek iekļautas ciklā un kā biosfēras organizācijas forma. , pateicoties spirālveida struktūrai, tas nodrošina gan dzīves nepārtrauktību, gan tās progresīvu attīstību. Bioloģiskajā ciklā matērijas zudums ir minimāls, informācija zūd līdz ar sugu bojāeju un neatgriezeniskiem ģenētiskiem pārkārtojumiem, enerģijas ciklos dominē vienvirziena enerģijas plūsma no ražotājaugiem ar sekojošu tās izvadīšanu caur patērētājiem Zemes tuvumā un kosmosā. , savukārt enerģijas aprites koeficients no sadalītājiem uz ražotājiem nepārsniedz 0,24%.[...]

No teorētiskā viedokļa katrs no iepriekš minētajiem meža veidošanās procesa posmiem atspoguļo unikālu biogeocenozi, jo izmaiņas kopienu fitocenoloģiskajā sastāvā pavada izmaiņas citos biogeocenozes komponentos, kā arī funkcionālajās saiknēs starp tām, kas. maina vielmaiņas procesu īpašības. Tātad, vadoties pēc V.N.Sukačova koncepcijas, meža tips ir meža biogeocenozes veids, kura atsevišķus attīstības posmus varētu uzskatīt par atsevišķiem meža tipiem. Tomēr nav lietderīgi vienu meža veidošanās procesu, kas aptver vienas koku audzes attīstības periodu, sadalīt vairākos meža tipos. No Koļesņikova meža tipoloģijas ģenētiskā virziena, kā arī Meļekhova dinamiskās tipoloģijas viedokļa, kuras koncepcijas uzskatām par taisnīgām gan no teorētiskā, gan praktiskā viedokļa, visi plantāciju attīstības posmi pieder vienam un tam pašam meža tipam. Šajā gadījumā ir jānosaka diagnostikas pazīmes, kas palīdz droši noteikt atsevišķu biogeocenožu, atsevišķu meža platību, kas atrodas dažādās vecuma attīstības stadijās, piederību noteiktiem meža veidiem. Ir šādas pazīmes, lai gan tās ne vienmēr ir acīmredzamas. Kā minēts iepriekš, pat izcirtajās platībās, izcirto platību dominējošo augu aizsegā, tiek saglabātas meža sugas. Tas ir skaidri parādīts tabulā. 2, no kura izriet, ka daudzas meža sugas tiek saglabātas visos meža veidošanās procesa posmos, lai gan ne visās platībās. Taču to projekcijas pārklājums samazinās un tie kļūst mazāk pamanāmi.[...]

Vecākos hominīdus pārstāvēja australopitecīni (divkāju pērtiķi), Homo habilis un Homo erectus, kuru veidošanās aptvēra laika intervālu aptuveni pirms 1,5–2 miljoniem gadu. Tad (apmēram 500 tūkstošus gadu) radās grupas - arhantropi (Pithecanthropus, Sinanthropus, Heidelberg man), kas papildus Āfrikai apmetās Dienvidaustrumāzijā un Eiropā. Apmēram pirms 250 tūkstošiem gadu radās jauns atzars - paleoantropi (neandertālieši), kas apdzīvoja visu Veco pasauli. Apmēram pirms 40 tūkstošiem gadu radās ne-antropi - Homo sapiens, kura agrīnos pārstāvjus sauca par kromanjoniešiem. Mūsdienu cilvēku rašanās un evolūcija acīmredzami bija saistīta ar lielām izmaiņām mūsu planētas biosfērā. Rezultātā cilvēkam - kā vienai no dzīvnieku valsts sugām - sākās augsti attīstītas smadzenes, sarežģīta sociālā organizācija un darba aktivitāte. Kā raksta I. T. Frolovs (1985): “Cilvēks... ir biosociāla būtne, kas ģenētiski saistīta ar citām dzīvības formām, bet atdalīta no tām, pateicoties spējai ražot instrumentus, tai piemīt artikulēta runa un apziņa, radoša darbība un morālā pašpārvalde. apziņa.”

Sugas ģenētiskais (citoģenētiskais) kritērijs kopā ar citiem tiek izmantots, lai atšķirtu elementāras sistemātiskas grupas un analizētu sugas stāvokli. Šajā rakstā mēs apskatīsim kritērija īpašības, kā arī grūtības, ar kurām var saskarties pētnieks, kurš to piemēro.

Kas ir suga

Dažādās bioloģijas zinātnes nozarēs sugas tiek definētas savā veidā. No evolūcijas viedokļa var teikt, ka suga ir indivīdu kopums, kam ir līdzības ārējā struktūrā un iekšējā organizācijā, fizioloģiskajos un bioķīmiskos procesos, kas spēj neierobežoti krustoties, atstājot auglīgus pēcnācējus un ir ģenētiski izolēti no līdzīgām grupām.

Sugu var pārstāvēt viena vai vairākas populācijas, un attiecīgi tai var būt vienots vai sadalīts areāls (teritorija/biotops)

Veidu nomenklatūra

Katrai sugai ir savs nosaukums. Saskaņā ar binārās nomenklatūras noteikumiem tas sastāv no diviem vārdiem: lietvārda un īpašības vārda. Lietvārds ir sugas vārds, un īpašības vārds ir īpašs vārds. Piemēram, nosaukumā "Dandelion officinalis" suga "medicinal" ir viena no "Dandelion" ģints augu pārstāvjiem.

Ģints radniecīgo sugu indivīdiem ir dažas atšķirības izskatā, fizioloģijā un vides izvēlē. Bet, ja tie ir pārāk līdzīgi, tad to sugas identitāti nosaka sugas ģenētiskais kritērijs, pamatojoties uz kariotipu analīzi.

Kāpēc sugai ir nepieciešami kritēriji?

Kārlis Linnejs, kurš pirmais deva mūsdienu nosaukumus un aprakstīja daudzas dzīvo organismu sugas, uzskatīja tās par nemainīgām un nemainīgām. Tas ir, visi indivīdi atbilst vienam sugas attēlam, un jebkuras novirzes no tā ir kļūda sugas idejas īstenošanā.

Kopš 19. gadsimta pirmās puses Čārlzs Darvins un viņa sekotāji ir iestājušies par pilnīgi atšķirīgu sugu jēdzienu. Saskaņā ar to suga ir mainīga, neviendabīga un ietver pārejas formas. Sugas noturība ir relatīva, tā ir atkarīga no vides apstākļu mainīguma. Sugas pastāvēšanas elementārā vienība ir populācija. Tas ir reproduktīvi izolēts un atbilst sugas ģenētiskajam kritērijam.

Ņemot vērā vienas sugas indivīdu neviendabīgumu, zinātniekiem var būt grūti noteikt organismu sugu identitāti vai sadalīt tos starp sistemātiskām grupām.

Morfoloģiskie un ģenētiskie fizioloģiskie, ģeogrāfiskie, ekoloģiskie, uzvedības (etoloģiskie) - tie visi ir sugu atšķirību kompleksi. Tie nosaka sistemātisko grupu izolāciju, to reproduktīvo diskrētumu. Un no tiem var atšķirt vienu sugu no otras, noteikt to attiecību pakāpi un stāvokli bioloģiskajā sistēmā.

Sugas ģenētiskā kritērija raksturojums

Šīs pazīmes būtība ir tāda, ka visiem vienas sugas indivīdiem ir vienāds kariotips.

Kariotips ir sava veida organisma hromosomu “pase”, ko nosaka hromosomu skaits, kas atrodas ķermeņa nobriedušajās somatiskajās šūnās, to lielums un struktūras iezīmes:

• hromosomu roku garuma attiecība;
• centromēru novietojums tajos;
• sekundāro sašaurinājumu un satelītu klātbūtne.

Indivīdi, kas pieder dažādām sugām, nevarēs krustoties. Pat ja ir iespējams iegūt pēcnācējus, piemēram, ar ēzeli un zirgu, tīģeri un lauvu, starpsugu hibrīdi nebūs auglīgi. Tas izskaidrojams ar to, ka genotipa puses nav vienādas un konjugācija starp hromosomām nevar notikt, tāpēc gametas neveidojas.

Fotoattēlā: mūlis ir sterils ēzeļa un ķēves hibrīds.

Pētījuma objekts - kariotips

Cilvēka kariotipu pārstāv 46 hromosomas. Lielākajā daļā pētīto sugu atsevišķu DNS molekulu skaits kodolā, kas veido hromosomas, ir robežās no 12 līdz 50. Taču ir arī izņēmumi. Augļu mušai Drosophila šūnu kodolos ir 8 hromosomas, un mazajam Lepidoptera dzimtas pārstāvim Lysandra ir diploīdu hromosomu komplekts 380.

Kondensēto hromosomu elektronu mikrogrāfs, kas ļauj novērtēt to formu un izmēru, atspoguļo kariotipu. Kariotipa analīze kā daļa no ģenētisko kritēriju izpētes, kā arī kariotipu salīdzināšana savā starpā palīdz noteikt organismu sugu identitāti.

Kad divas sugas ir kā viena

Vispārējā ideja ir tāda, ka tie nav absolūti. Tas nozīmē, ka precīzai noteikšanai var nepietikt, izmantojot tikai vienu no tiem. Organismi, kas ārēji neatšķiras viens no otra, var izrādīties dažādu sugu pārstāvji. Šeit ģenētiskais kritērijs nāk palīgā morfoloģiskajam. Dubultspēļu piemēri:

1. Mūsdienās ir zināmas divas melno žurku sugas, kuras iepriekš tika identificētas kā viena ārējās identitātes dēļ.
2. Ir vismaz 15 malārijas odu sugas, kuras var atšķirt tikai pateicoties
3. Ziemeļamerikā ir atrastas 17 circeņu sugas, kurām ir ģenētiskas atšķirības, taču tās fenotipiski klasificētas kā viena suga.
4. Tiek uzskatīts, ka starp visām putnu sugām ir 5% dublikātu, kuru identificēšanai jāizmanto ģenētiskais kritērijs.
5. Karioloģiskās analīzes rezultātā ir novērstas neskaidrības kalnu dzīvnieku taksonomijā. Ir identificēti trīs kariotipu veidi (mufloniem ir 2n=54, argali un argali ir 56, uriāliem katrā ir 58 hromosomas).

Vienai melno žurku sugai ir 42 hromosomas, citas kariotipu pārstāv 38 DNS molekulas.

Kad viens skats ir kā divi

Sugu grupām ar lielu izplatības platību un īpatņu skaitu, ja tajās ir ģeogrāfiska izolācija vai indivīdiem ir plaša ekoloģiskā valence, raksturīga indivīdu klātbūtne ar dažādiem kariotipiem. Šī parādība ir vēl viens izņēmumu variants sugas ģenētiskajos kritērijos.

Hromosomu un genoma polimorfisma piemēri ir izplatīti zivīm:

• varavīksnes forelēm hromosomu skaits svārstās no 58 līdz 64;
• Baltās jūras siļķēs tika atrasti divi kariomorfi ar 52 un 54 hromosomām;
• ar diploīdu 50 hromosomu komplektu dažādu populāciju pārstāvjiem ir 100 (tetraploīdi), 150 (heksaploīdi), 200 (oktaploīdi) hromosomas.

Poliploīdās formas ir sastopamas gan augos (kazas vītols), gan kukaiņos (smīkleņos). Mājas pelēm un smilšu smiltīm var būt atšķirīgs hromosomu skaits, kas nav diploīdā komplekta daudzkārtnis.

Divkāršojas pēc kariotipa

Dažādu klašu un tipu pārstāvjiem var būt kariotipi ar vienādu hromosomu skaitu. Šādu sakritību starp vienas un tās pašas dzimtas un ģinšu pārstāvjiem ir daudz vairāk:

1. Gorilām, orangutāniem un šimpanzēm ir kariotips, kas sastāv no 48 hromosomām. Atšķirības nevar noteikt pēc izskata, šeit ir jāsalīdzina nukleotīdu secība.
2. Ziemeļamerikas bizonu un Eiropas sumbru kariotipos ir nelielas atšķirības. Abām diploīdajā komplektā ir 60 hromosomas. Tos klasificēs kā vienu sugu, ja analizēs tikai pēc ģenētiskiem kritērijiem.
3. Ģenētisko dvīņu piemēri ir sastopami arī starp augiem, īpaši ģimenēs. Starp vītoliem ir iespējams iegūt pat starpsugu hibrīdus.

Lai noteiktu smalkas atšķirības ģenētiskajā materiālā šādās sugās, ir jānosaka gēnu sekvences un secība, kādā tās ievietotas.

Mutāciju ietekme uz kritēriju analīzi

Kariotipa hromosomu skaits var tikt mainīts genoma mutāciju – aneuploidijas vai euploidijas – rezultātā.

Ar aneuploīdiju kariotipā parādās viena vai vairākas papildu hromosomas, un var būt arī hromosomu skaits, kas ir mazāks nekā pilnvērtīgam indivīdam. Šī traucējuma iemesls ir hromosomu nesadalīšanās gametu veidošanās stadijā.

Attēlā parādīts aneuploidijas piemērs cilvēkiem (Dauna sindroms).

Zigoti ar samazinātu hromosomu skaitu, kā likums, nesāk sadrumstalot. Un polisomiskie organismi (ar “papildu” hromosomām) var izrādīties dzīvotspējīgi. Trisomijas (2n+1) vai pentasomijas (2n+3) gadījumā nepāra hromosomu skaits norāda uz anomāliju. Tetrasomija (2n+2) var izraisīt faktisku kļūdu, nosakot sugu, pamatojoties uz ģenētiskiem kritērijiem.

Kariotipa pavairošana - poliploīdija - var arī maldināt pētnieku, ja mutanta kariotips ir vairāku diploīdu hromosomu kopu summa.

Kritērija grūtības pakāpe: nenotverama DNS

DNS virknes diametrs nesavītā stāvoklī ir 2 nm. Ģenētiskais kritērijs nosaka kariotipu periodā pirms šūnu dalīšanās, kad plānās DNS molekulas tiek atkārtoti spirālētas (kondensētas) un veido blīvas stieņveida struktūras - hromosomas. Hromosomas biezums ir vidēji 700 nm.

Skolu un augstskolu laboratorijas parasti ir aprīkotas ar mikroskopiem ar mazu palielinājumu (no 8 līdz 100), tajos nav iespējams izpētīt kariotipa detaļas. Turklāt gaismas mikroskopa izšķirtspēja ļauj redzēt objektus, kas nav mazāki par pusi no īsākā gaismas viļņa garuma jebkurā, pat vislielākajā palielinājumā. Īsākais garums ir violetajiem viļņiem (400 nm). Tas nozīmē, ka mazākais gaismas mikroskopā redzamais objekts būs no 200 nm.

Izrādās, ka krāsainais dekondensētais hromatīns parādīsies kā duļķaini apgabali, un hromosomas būs redzamas bez detaļām. Elektronu mikroskops ar 0,5 nm izšķirtspēju ļauj skaidri redzēt un salīdzināt dažādus kariotipus. Ņemot vērā pavedienveida DNS biezumu (2 nm), tas būs skaidri redzams zem šādas ierīces.

Citoģenētiskais kritērijs skolā

Iepriekš aprakstīto iemeslu dēļ mikropreparātu izmantošana laboratorijas darbos, pamatojoties uz sugas ģenētisko kritēriju, nav piemērota. Uzdevumos varat izmantot hromosomu fotogrāfijas, kas iegūtas elektronu mikroskopā. Ērtības labad fotoattēlā atsevišķas hromosomas ir apvienotas homologos pāros un sakārtotas secībā. Šo diagrammu sauc par kariogrammu.

Parauga uzdevums laboratorijas darbam

Vingrinājums. Apskatiet dotās kariotipu fotogrāfijas, salīdziniet tās un izdariet secinājumu, vai indivīdi pieder vienai vai divām sugām.

Kariotipu fotogrāfijas salīdzināšanai laboratorijas darbos.

Darbs pie uzdevuma. Saskaitiet kopējo hromosomu skaitu katrā kariotipa fotoattēlā. Ja ir sakritība, salīdziniet tos pēc izskata. Ja tā nav kariogramma, starp vidējā garuma hromosomām atrodiet īsāko un garāko abos attēlos, salīdziniet tos pēc centromēru lieluma un atrašanās vietas. Izdariet secinājumu par kariotipu atšķirībām/līdzībām.

Atbildes uz uzdevumu:

1. Ja hromosomu skaits, izmērs un forma sakrīt, tad divi indivīdi, kuru ģenētiskais materiāls ir iesniegts izpētei, pieder vienai un tai pašai sugai.
2. Ja hromosomu skaits atšķiras divas reizes, un abās fotogrāfijās ir atrodamas vienāda izmēra un formas hromosomas, tad, visticamāk, indivīdi ir vienas sugas pārstāvji. Tie būs diploīdu un tetraploīdu formu kariotipi.
3. Ja hromosomu skaits nav vienāds (atšķiras par vienu vai divām), bet kopumā abu kariotipu hromosomu forma un izmērs ir vienādi, runa ir par vienas sugas normālām un mutantām formām (par fenomenu aneuploīdija).
4. Ja hromosomu skaits ir atšķirīgs, kā arī neatbilstība starp izmēra un formas īpašībām, kritērijs klasificēs uzrādītos indivīdus kā divas dažādas sugas.

Secinājumā jānorāda, vai pēc ģenētiskā kritērija (un tikai tā) ir iespējams noteikt indivīdu sugas identitāti.

Atbilde: tas nav iespējams, jo jebkuram sugas kritērijam, arī ģenētiskajam, ir izņēmumi un tas var dot kļūdainu noteikšanas rezultātu. Precizitāti var garantēt, tikai piemērojot tipa kritēriju kopumu.

Skatīt- indivīdu kopums ar iedzimtu morfoloģisko, fizioloģisko un bioloģisko īpašību līdzību, kas brīvi krustojas un rada pēcnācējus, kas pielāgoti noteiktiem dzīves apstākļiem un dabā aizņem noteiktu platību.

Sugas ir stabilas ģenētiskās sistēmas, jo dabā tās ir atdalītas viena no otras ar vairākiem šķēršļiem.

Suga ir viena no galvenajām dzīvo būtņu organizācijas formām. Tomēr dažkārt var būt grūti noteikt, vai konkrētie indivīdi pieder vienai un tai pašai sugai. Tāpēc, lai izlemtu, vai indivīdi pieder noteiktai sugai, tiek izmantoti vairāki kritēriji:

Morfoloģiskais kritērijs- galvenais kritērijs, kas balstīts uz ārējām atšķirībām starp dzīvnieku vai augu sugām. Šis kritērijs kalpo, lai atdalītu organismus, kas skaidri atšķiras pēc ārējām vai iekšējām morfoloģiskajām īpašībām. Bet jāatzīmē, ka ļoti bieži starp sugām ir ļoti smalkas atšķirības, kuras var atklāt tikai ilgstoši pētot šos organismus.

Ģeogrāfiskais kritērijs– ir balstīts uz faktu, ka katra suga dzīvo noteiktā telpā (). Areāls ir sugas izplatības ģeogrāfiskās robežas, kuras izmērs, forma un atrašanās vieta atšķiras no citu sugu areāla. Tomēr arī šis kritērijs nav pietiekami universāls trīs iemeslu dēļ. Pirmkārt, daudzu sugu areāls sakrīt ģeogrāfiski, otrkārt, ir kosmopolītiskas sugas, kuru areāls ir gandrīz visa planēta (orka valis). Treškārt, dažām strauji izplatošām sugām (mājas zvirbulis, mājas muša u.c.) areāls maina savas robežas tik ātri, ka to nav iespējams noteikt.

Ekoloģiskais kritērijs– pieņem, ka katrai sugai ir raksturīgs noteikts uztura veids, biotops, laiks, t.i. ieņem noteiktu nišu.
Etoloģiskais kritērijs ir tāds, ka dažu sugu dzīvnieku uzvedība atšķiras no citu sugu dzīvnieku uzvedības.

Ģenētiskais kritērijs- satur galveno sugas īpašību - tās izolāciju no citiem. Dažādu sugu dzīvnieki un augi gandrīz nekad nekrustojas. Protams, sugu nevar pilnībā izolēt no gēnu plūsmas no cieši radniecīgām sugām, taču tā saglabā nemainīgu ģenētisko sastāvu ilgākā laika periodā. Visskaidrākās robežas starp sugām ir no ģenētiskā viedokļa.

Fizioloģiski bioķīmiskais kritērijs– šis kritērijs nevar kalpot kā uzticams veids, kā atšķirt sugas, jo galvenie bioķīmiskie procesi līdzīgās organismu grupās notiek vienādi. Un katras sugas ietvaros ir liels skaits pielāgojumu konkrētiem dzīves apstākļiem, mainot fizioloģisko un bioķīmisko procesu gaitu.
Saskaņā ar vienu no kritērijiem nav iespējams precīzi atšķirt sugas. Noteikt, vai indivīds pieder kādai konkrētai sugai, ir iespējams tikai pēc visu vai lielākās daļas kritēriju kombinācijas. Indivīdus, kas ieņem noteiktu teritoriju un brīvi krustojas savā starpā, sauc par populāciju.

Populācija– vienas sugas īpatņu kolekcija, kas aizņem noteiktu teritoriju un apmainās ar ģenētisko materiālu. Visu populācijas indivīdu gēnu kopumu sauc par populācijas genofondu. Katrā paaudzē atsevišķi indivīdi dod lielāku vai mazāku ieguldījumu kopējā gēnu fondā atkarībā no to adaptīvās vērtības. Populācijā iekļauto organismu neviendabīgums rada apstākļus darbībai, tāpēc populācija tiek uzskatīta par mazāko evolūcijas vienību, no kuras sākas sugas transformācija. Tādējādi populācija ir dzīvības organizācijas supraorganismu formula. Iedzīvotāji nav pilnībā izolēta grupa. Dažreiz krustošanās notiek starp indivīdiem no dažādām populācijām. Ja kāda populācija izrādās pilnīgi ģeogrāfiski vai ekoloģiski izolēta no citām, tad tā var radīt jaunu pasugu un pēc tam sugu.

Katra dzīvnieku vai augu populācija sastāv no dažāda dzimuma un dažāda vecuma indivīdiem. Šo īpatņu skaita attiecība var atšķirties atkarībā no gada laika un dabas apstākļiem. Populācijas lielumu nosaka to veidojošo organismu dzimstības un mirstības attiecība. Ja šie rādītāji ir vienādi pietiekami ilgu laiku, tad iedzīvotāju skaits nemainās. Vides faktori un mijiedarbība ar citām populācijām var mainīt populācijas lielumu.

1. Ģenētika kā zinātne, tās priekšmets, uzdevumi un metodes. Galvenie attīstības posmi .

Ģenētika- disciplīna, kas pēta organismu iedzimtības un mainīguma mehānismus un modeļus, šo procesu kontroles metodes.

Ģenētikas priekšmets ir organismu iedzimtība un mainīgums.

Ģenētikas problēmas izriet no vispārējiem iedzimtības un mainīguma likumiem. Šie uzdevumi ietver pētījumus:

1) mehānismi ģenētiskās informācijas glabāšanai un pārnešanai no vecāku formām uz meitas formām;

2) mehānisms šīs informācijas ieviešanai organismu īpašību un īpašību veidā to individuālās attīstības procesā gēnu un vides apstākļu ietekmē;

3) visu dzīvo būtņu mainīguma veidi, cēloņi un mehānismi;

4) attiecības starp iedzimtības, mainīguma un atlases procesiem kā virzītājspēkiem organiskās pasaules evolūcijā.

Ģenētika ir arī pamats vairāku svarīgu praktisku problēmu risināšanai. Tie ietver:

1) efektīvāko hibridizācijas veidu un selekcijas metožu izvēle;

2) iedzimto īpašību attīstības vadīšana, lai iegūtu personai nozīmīgākos rezultātus;

3) iedzimti modificētu dzīvo organismu formu mākslīga ražošana;

4) pasākumu izstrāde savvaļas dzīvnieku aizsardzībai no dažādu vides faktoru kaitīgās mutagēnās ietekmes un cilvēku pārmantoto slimību, lauksaimniecības augu un dzīvnieku kaitēkļu apkarošanas metožu izstrāde;

5) gēnu inženierijas metožu izstrāde, lai iegūtu augsti efektīvus bioloģiski aktīvo savienojumu ražotājus, kā arī radītu principiāli jaunas tehnoloģijas mikroorganismu, augu un dzīvnieku selekcijā.

Ģenētikas objekti ir vīrusi, baktērijas, sēnītes, augi, dzīvnieki un cilvēki.

Ģenētiskās metodes:

Ģenētikas attīstības galvenie posmi.

Līdz divdesmitā gadsimta sākumam. Zinātnieku mēģinājumi izskaidrot ar iedzimtību un mainīgumu saistītās parādības lielākoties bija spekulatīvi. Pamazām sakrājās daudz informācijas par dažādu īpašību pārnešanu no vecākiem uz pēcnācējiem. Tomēr tā laika biologiem nebija skaidru priekšstatu par mantojuma modeļiem. Izņēmums bija austriešu dabaszinātnieka G. Mendeļa darbs.

G. Mendelis savos eksperimentos ar dažādām zirņu šķirnēm noteica svarīgākos pazīmju pārmantošanas modeļus, kas veidoja mūsdienu ģenētikas pamatu. G. Mendelis savu pētījumu rezultātus izklāstīja rakstā, kas publicēts 1865. gadā Brno “Dabas zinātnieku biedrības darbos”. Tomēr G. Mendeļa eksperimenti apsteidza tā laika pētījumu līmeni, tāpēc šis raksts nepiesaistīja viņa laikabiedru uzmanību un palika nepieprasīts 35 gadus, līdz 1900. Šogad trīs botāniķi - G. De Vrīss Holandē. , K. Correns Vācijā un E. Cermak Austrijā, kuri neatkarīgi veica eksperimentus par augu hibridizāciju, nonāca pie aizmirsta G. Mendeļa raksta un atklāja līdzības starp savu pētījumu rezultātiem un G. Mendela iegūtajiem rezultātiem. 1900. gads tiek uzskatīts par ģenētikas dzimšanas gadu.

Pirmais posmsĢenētikas attīstību (no 1900. līdz aptuveni 1912. gadam) raksturo iedzimtības likumu noteikšana hibridoloģiskajos eksperimentos, kas veikti ar dažādām augu un dzīvnieku sugām. 1906. gadā angļu zinātnieks V. Vatsons ierosināja svarīgus ģenētiskos terminus “gēns” un “ģenētika”. 1909. gadā dāņu ģenētiķis V. Johannsens ieviesa zinātnē jēdzienus “genotips” un “fenotips”.

Otrā fāzeģenētikas attīstība (aptuveni no 1912. līdz 1925. gadam) ir saistīta ar hromosomu iedzimtības teorijas izveidi un apstiprināšanu, kuras izveidē vadošā loma piederēja amerikāņu zinātniekam T. Morganam un viņa audzēkņiem.

Trešais posmsģenētikas attīstība (1925 - 1940) ir saistīta ar mākslīgu mutāciju veidošanu - iedzimtām izmaiņām gēnos vai hromosomās. 1925. gadā krievu zinātnieki G. A. Nadsons un G. S. Filippovs pirmo reizi atklāja, ka iekļūstošais starojums izraisa mutācijas gēnos un hromosomās. Tajā pašā laikā tika noteiktas ģenētiskās un matemātiskās metodes populācijās notiekošo procesu izpētei. S. S. Četverikovs sniedza būtisku ieguldījumu populācijas ģenētikā.

Priekš mūsdienu skatuveĢenētikas attīstību, kas aizsākās 20. gadsimta 50. gadu vidū, raksturo ģenētisko parādību pētījumi molekulārā līmenī. Šo posmu iezīmē izcili atklājumi: DNS modeļa izveide, gēna būtības noteikšana un ģenētiskā koda atšifrēšana. 1969. gadā pirmais salīdzinoši nelielais un vienkāršais gēns tika ķīmiski sintezēts ārpus ķermeņa. Pēc kāda laika zinātniekiem izdevās ievadīt vajadzīgo gēnu šūnā un tādējādi mainīt tās iedzimtību vēlamajā virzienā.

2. Ģenētikas pamatjēdzieni

Iedzimtība - tā ir visu dzīvo būtņu neatņemama īpašība, lai saglabātu un paaudzēs nodotu sugai vai populācijai raksturīgās strukturālās, funkcionālās un attīstības iezīmes.

Iedzimtība nodrošina dzīvības formu pastāvību un daudzveidību un ir pamatā iedzimto tieksmju pārnešanai, kas ir atbildīgas par organisma īpašību un īpašību veidošanos.

Mainīgums - organismu spēja ontoģenēzes procesā iegūt jaunas īpašības un zaudēt vecās.

Mainīgums izpaužas faktā, ka jebkurā paaudzē atsevišķi indivīdi savā ziņā atšķiras viens no otra un no saviem vecākiem.

Gene ir DNS molekulas sadaļa, kas ir atbildīga par noteiktu iezīmi.

Genotips - tas ir visu organisma gēnu kopums, kas ir tā iedzimtais pamats.

Fenotips - visu organisma pazīmju un īpašību kopums, kas konkrētajos apstākļos atklājas individuālās attīstības procesā un ir genotipa mijiedarbības rezultāts ar iekšējās un ārējās vides faktoru kompleksu.

Alēlie gēni - viena un tā paša gēna dažādas formas, kas ieņem vienu un to pašu homologo hromosomu vietu (locusu) un nosaka vienas un tās pašas pazīmes alternatīvus stāvokļus.

Dominēšana - viena gēna alēļu attiecību forma, kurā viena no tām nomāc otra izpausmi.

Recesivitāte – viena no pretēju (alternatīvu) īpašību pāra neesamība (neizpaušanās) heterozigotā organismā.

Homozigozitāte – diploīda organisma stāvoklis, kurā homologās hromosomās ir atrodamas identiskas gēnu alēles.

Heterozigozitāte - diploīda organisma stāvoklis, kurā homologās hromosomās ir atrodamas dažādas gēnu alēles.

Hemizigotiskums - gēna stāvoklis, kurā tā alēle pilnībā nav homologajā hromosomā.

3. Pazīmju pārmantošanas pamattipi.

Monogēns (šis mantojuma veids, ja iedzimtu pazīmi kontrolē viens gēns)

1. Autosomāls

   1. Dominējošs (var izsekot katrā paaudzē; slimiem vecākiem ir slims bērns; slimo gan vīrieši, gan sievietes; mantojuma iespējamība ir 50-100%)

      Recesīvs (ne katrā paaudzē; izpaužas veselu vecāku pēcnācējos; sastopams gan vīriešiem, gan sievietēm; mantojuma iespējamība – 25-50-100%)

Genosomāls

1. Ar X saistīts dominējošais stāvoklis (līdzīgs autosomālajam dominējošajam, bet tēviņi šo pazīmi nodod tikai savām meitām)

   X-saistīts recesīvs (ne katrā paaudzē; skar galvenokārt vīrieši; veseliem vecākiem ir 25% iespēja, ka viņiem būs slimi dēli; slimām meitenēm, ja tēvs ir slims un māte ir nēsātāja)

   Saistīts ar Y (holandiešu) (katrā paaudzē; skarti vīrieši; slimam tēvam visi slimi dēli; mantojuma iespējamība visiem vīriešiem ir 100%)

Poligēns

4. Monohibrīda šķērsošana. Mendeļa pirmais un otrais likumi, to citoloģiskais pamats.

Monohibrīds sauc par krustojumu, kurā vecāku formas atšķiras viena no otras ar vienu kontrastējošu, alternatīvu rakstzīmju pāri.

Mendeļa pirmais likums(Pirmās paaudzes hibrīdu vienveidības likums):

“Krustojot homozigotus indivīdus, kas analizēti vienam alternatīvo pazīmju pārim, tiek novērota pirmās paaudzes hibrīdu vienveidība gan fenotipā, gan genotipā”

Mendeļa otrais likums(Sadalīšanas raksturlielumu likums):

"Krustojot pirmās paaudzes hibrīdus, kas analizēti vienam alternatīvu pazīmju pārim, tiek novērota fenotipa šķelšanās 3:1 un genotipa 1:2:1."

Mendela eksperimentos pirmās paaudzes hibrīdus ieguva, krustojot tīrlīnijas (homozigotus) vecāku zirņu augus ar alternatīvām pazīmēm (AA x aa). Tie veido haploīdas gametas A un a. Līdz ar to pēc apaugļošanas pirmās paaudzes hibrīdaugs būs heterozigots (Aa) ar tikai dominējošās (dzeltenās sēklu krāsas) pazīmes izpausmi, t.i., tas būs viendabīgs, identisks pēc fenotipa.

Otrās paaudzes hibrīdi iegūti, krustojot savā starpā pirmās paaudzes (Aa) hibrīdaugus, no kuriem katrs ražo divu veidu gametas: A un a. Tikpat iespējama gametu kombinācija pirmās paaudzes īpatņu apaugļošanas laikā nodrošina otrās paaudzes hibrīdu sadalīšanos proporcijā: atbilstoši fenotipam 3 augu daļas ar dominējošu pazīmi (dzeltengraudains) pret 1 daļu augu ar recesīvā pazīme (zaļgraudaina), pēc genotipa - 1 AA: 2 Aa: 1 aa .

Ģenētika- zinātne par iedzimtības un mainīguma likumiem. Par ģenētikas “dzimšanas” datumu var uzskatīt 1900. gadu, kad G. De Vrīss Holandē, K. Korenss Vācijā un E. Čermaks Austrijā patstāvīgi “atklāja” G. Mendela iedibinātos pazīmju pārmantošanas likumus. 1865. gads.

Iedzimtība- organismu spēja nodot savas īpašības no vienas paaudzes otrai.

Mainīgums- organismu īpašība iegūt jaunas īpašības salīdzinājumā ar saviem vecākiem. Plašā nozīmē mainīgums attiecas uz atšķirībām starp vienas sugas indivīdiem.

Pierakstīties- jebkura struktūras iezīme, jebkura ķermeņa īpašība. Pazīmes attīstība ir atkarīga gan no citu gēnu klātbūtnes, gan no vides apstākļiem, pazīmju veidošanās notiek indivīda individuālās attīstības laikā. Tāpēc katram indivīdam ir tikai viņam raksturīgu īpašību kopums.

Fenotips- visu ķermeņa ārējo un iekšējo pazīmju kopums.

Gene- funkcionāli nedalāma ģenētiskā materiāla vienība, DNS molekulas sadaļa, kas kodē polipeptīda primāro struktūru, pārneses vai ribosomu RNS molekulas. Plašā nozīmē gēns ir DNS sadaļa, kas nosaka iespēju attīstīt atsevišķu elementāru pazīmi.

Genotips- organisma gēnu kopums.

Lokuss- gēna atrašanās vieta hromosomā.

Alēlie gēni- gēni, kas atrodas identiskos homologo hromosomu lokos.

Homozigots- organisms, kuram ir vienas molekulārās formas alēlie gēni.

Heterozigots- organisms, kuram ir dažādu molekulāro formu alēlie gēni; šajā gadījumā viens no gēniem ir dominējošs, otrs ir recesīvs.

Recesīvais gēns- alēle, kas nosaka pazīmes attīstību tikai homozigotā stāvoklī; šāda īpašība tiks saukta par recesīvu.

Dominējošais gēns- alēle, kas nosaka pazīmes attīstību ne tikai homozigotā, bet arī heterozigotā stāvoklī; šāda īpašība tiks saukta par dominējošo.

Ģenētikas metodes

Galvenais ir hibridoloģiskā metode- krustojumu sistēma, kas ļauj izsekot pazīmju pārmantojamības modeļiem vairākās paaudzēs. Pirmo reizi izstrādāja un izmantoja G. Mendelis. Metodes atšķirīgās iezīmes: 1) mērķtiecīga vecāku atlase, kuri atšķiras ar vienu, diviem, trim utt kontrastējošu (alternatīvu) stabilu īpašību pāriem; 2) stingra kvantitatīvā pazīmju pārmantošanas uzskaite hibrīdos; 3) individuāls pēcnācēju novērtējums no katra vecāka paaudžu virknē.

Tiek izsaukts krustojums, kurā tiek analizēta viena alternatīvo rakstzīmju pāra mantošana monohibrīds, divi pāri - dihibrīds, vairāki pāri - polihibrīds. Ar alternatīvām pazīmēm saprot dažādas pazīmes nozīmes, piemēram, pazīme ir zirņu krāsa, alternatīvās pazīmes ir dzeltenā krāsa, zirņu zaļā krāsa.

Papildus hibridoloģiskajai metodei ģenētikā izmanto: ģenealoģisks— ciltsrakstu apkopošana un analīze; citoģenētisks— hromosomu izpēte; dvīnis— dvīņu izpēte; iedzīvotāju statistikas metode - populāciju ģenētiskās struktūras izpēte.

Ģenētiskā simbolika

G. Mendeļa ierosinājums, izmantots krustojumu rezultātu fiksēšanai: P - vecāki; F - pēcnācēji, cipars zem vai tūlīt aiz burta norāda paaudzes kārtas numuru (F 1 - pirmās paaudzes hibrīdi - vecāku tiešie pēcnācēji, F 2 - otrās paaudzes hibrīdi - rodas krustojot F 1 hibrīdus ar katru cits); × — krustojuma ikona; G — vīrietis; E — sieviete; A ir dominējošais gēns, a ir recesīvs gēns; AA ir homozigots dominējošajam, aa ir homozigots recesīvam, Aa ir heterozigots.

Pirmās paaudzes hibrīdu vienveidības likums jeb Mendeļa pirmais likums

Mendeļa darba panākumus veicināja veiksmīgā krustojuma objekta izvēle - dažādas zirņu šķirnes. Zirņu īpašības: 1) salīdzinoši viegli audzējams un ar īsu attīstības periodu; 2) ir daudz pēcnācēju; 3) ir liels skaits skaidri saskatāmu alternatīvu īpašību (korola krāsa - balta vai sarkana; dīgļlapu krāsa - zaļa vai dzeltena; sēklu forma - grumbaina vai gluda; pāksts krāsa - dzeltena vai zaļa; pāksts forma - apaļa vai saspiesta; ziedu izkārtojums vai augļi - visā stumbra garumā vai tā augšdaļā; stublāja augstums - garš vai īss); 4) ir pašapputeksnētājs, kā rezultātā tam ir liels skaits tīru līniju, kas stabili saglabā savas īpašības no paaudzes paaudzē.

Mendels veica eksperimentus, krustojot dažādu šķirņu zirņus astoņus gadus, sākot ar 1854. gadu. 1865. gada 8. februārī G. Mendelis runāja Brunnas dabaszinātnieku biedrības sēdē ar ziņojumu “Eksperimenti par augu hibrīdiem”, kurā tika apkopoti viņa darba rezultāti.

Mendeļa eksperimenti bija rūpīgi pārdomāti. Ja viņa priekšgājēji mēģināja vienlaikus izpētīt daudzu īpašību pārmantošanas modeļus, Mendels sāka savu pētījumu, pētot tikai viena alternatīvu pazīmju pāra pārmantošanu.

Mendels paņēma zirņu šķirnes ar dzeltenām un zaļām sēklām un mākslīgi tās apputeksnēja: no vienas šķirnes izņēma putekšņlapas un apputeksnēja ar citas šķirnes putekšņiem. Pirmās paaudzes hibrīdiem bija dzeltenas sēklas. Līdzīga aina tika novērota krustojumos, kuros pētīta citu īpašību pārmantošana: krustojot augus ar gludu un krokotu sēklu formu, visas iegūto hibrīdu sēklas bija gludas, krustojot sarkanziedu augus ar baltziedu augiem, visas iegūtie bija sarkanziedi. Mendels nonāca pie secinājuma, ka pirmās paaudzes hibrīdos no katra alternatīvo varoņu pāra parādās tikai viens, bet otrais, šķiet, pazūd. Mendels nosauca pazīmi, kas izpaužas pirmās paaudzes hibrīdos, par dominējošu, un nomākto pazīmi sauca par recesīvu.

Plkst homozigotu indivīdu monohibrīda šķērsošana ar dažādām alternatīvo īpašību vērtībām, hibrīdi ir vienādi pēc genotipa un fenotipa.

Mendeļa vienveidības likuma ģenētiskā diagramma

(A ir zirņu dzeltenā krāsa un zirņu zaļā krāsa)

Segregācijas likums jeb Mendeļa otrais likums

G. Mendels deva pirmās paaudzes hibrīdiem pašapputes iespēju. Šādā veidā iegūtie otrās paaudzes hibrīdi parādīja ne tikai dominējošo, bet arī recesīvo pazīmi. Eksperimenta rezultāti ir parādīti tabulā.

Zīmes	Dominējošais		Recesīvs		Kopā
	Numurs	%	Numurs	%
Sēklu forma	5474	74,74	1850	25,26	7324
Dīgļlapu krāsošana	6022	75,06	2001	24,94	8023
Sēklu apvalka krāsa	705	75,90	224	24,10	929
Boba forma	882	74,68	299	25,32	1181
Boba krāsošana	428	73,79	152	26,21	580
Ziedu kompozīcija	651	75,87	207	24,13	858
Kāta augstums	787	73,96	277	26,04	1064
Kopā:	14949	74,90	5010	25,10	19959

Tabulas datu analīze ļāva izdarīt šādus secinājumus:

1. Otrajā paaudzē nav hibrīdu vienveidības: daži hibrīdi nes vienu (dominējošu), daži - citu (recesīvu) pazīmi no alternatīvā pāra;
2. hibrīdu skaits ar dominējošo pazīmi ir aptuveni trīs reizes lielāks nekā hibrīdu skaits ar recesīvo pazīmi;
3. Recesīvā īpašība pirmās paaudzes hibrīdos nepazūd, bet tiek tikai nomākta un parādās otrajā hibrīda paaudzē.

Tiek saukta parādība, kurā daļai otrās paaudzes hibrīdu ir dominējoša iezīme, bet daļai - recesīva. sadalīšana. Turklāt hibrīdos novērotā sadalīšanās nav nejauša, bet ir pakļauta noteiktiem kvantitatīviem modeļiem. Pamatojoties uz to, Mendels izdarīja vēl vienu secinājumu: krustojot pirmās paaudzes hibrīdus, pēcnācēju īpašības tiek sadalītas noteiktā skaitliskā attiecībā.

Plkst heterozigotu indivīdu monohibrīda šķērsošana hibrīdos notiek šķelšanās pēc fenotipa attiecībā 3:1, pēc genotipa 1:2:1.

Mendeļa segregācijas likuma ģenētiskā diagramma

(A ir zirņu dzeltenā krāsa un zirņu zaļā krāsa):

Gametas tīrības likums

No 1854. gada astoņus gadus Mendels veica eksperimentus, krustojot zirņu augus. Viņš atklāja, ka, savstarpēji krustojot dažādas zirņu šķirnes, pirmās paaudzes hibrīdiem ir vienāds fenotips, bet otrās paaudzes hibrīdos īpašības tiek sadalītas noteiktās proporcijās. Lai izskaidrotu šo fenomenu, Mendels izdarīja vairākus pieņēmumus, kurus sauca par "gametu tīrības hipotēzi" vai "gametu tīrības likumu". Mendels ieteica:

1. daži diskrēti iedzimti faktori ir atbildīgi par pazīmju veidošanos;
2. organismi satur divus faktorus, kas nosaka pazīmes attīstību;
3. gametu veidošanās laikā katrā no tām nonāk tikai viens no faktoru pāra;
4. vīriešu un sieviešu dzimumšūnām saplūstot, šie iedzimtie faktori nesajaucas (paliek tīri).

1909. gadā V. Johansens šos iedzimtības faktorus nosauca par gēniem, un 1912. gadā T. Morgans parādīja, ka tie atrodas hromosomās.

Lai pierādītu savus pieņēmumus, G. Mendels izmantoja krustošanu, ko tagad sauc par analīzi ( testa krusts- nezināma genotipa organisma šķērsošana ar organismu, kas ir homozigots recesīvam). Mendels, iespējams, sprieda šādi: "Ja mani pieņēmumi ir pareizi, tad, krustojot F 1 ar šķirni, kurai ir recesīva īpašība (zaļie zirnīši), hibrīdu vidū būs pa pusei zaļie un pa pusei dzeltenie zirņi." Kā redzams zemāk redzamajā ģenētiskajā diagrammā, viņš faktiski saņēma 1:1 šķelšanos un bija pārliecināts par savu pieņēmumu un secinājumu pareizību, taču laikabiedri viņu nesaprata. Viņa ziņojums “Eksperimenti ar augu hibrīdiem”, kas tika sagatavots Brunnas dabaszinātnieku biedrības sanāksmē, tika sagaidīts ar pilnīgu klusumu.

Mendeļa pirmā un otrā likuma citoloģiskais pamats

Mendeļa laikā dzimumšūnu struktūra un attīstība nebija pētīta, tāpēc viņa hipotēze par gametu tīrību ir izcilas tālredzības piemērs, kas vēlāk atrada zinātnisku apstiprinājumu.

Mendela novērotās dominēšanas un raksturu segregācijas parādības šobrīd ir izskaidrojamas ar hromosomu savienošanu pārī, hromosomu diverģenci mejozes laikā un to apvienošanos apaugļošanas laikā. Gēnu, kas nosaka dzelteno krāsu, apzīmēsim ar burtu A un zaļo krāsu ar a. Tā kā Mendels strādāja ar tīrām līnijām, abi krustotie organismi ir homozigoti, tas ir, tiem ir divas identiskas sēklu krāsas gēna alēles (attiecīgi AA un aa). Mejozes laikā hromosomu skaits samazinās uz pusi, un katrā gametē nonāk tikai viena hromosoma no pāra. Tā kā homologās hromosomas satur vienas un tās pašas alēles, visas viena organisma gametas saturēs hromosomu ar gēnu A, bet otras – ar gēnu a.

Apaugļošanas laikā vīriešu un sieviešu dzimumšūnas saplūst, un to hromosomas apvienojas, veidojot vienu zigotu. Iegūtais hibrīds kļūst heterozigots, jo tā šūnām būs Aa genotips; viens genotipa variants dos vienu fenotipa variantu - zirņu dzelteno krāsu.

Hibrīdorganismā, kuram meiozes laikā ir Aa genotips, hromosomas atdalās dažādās šūnās un veidojas divu veidu gametas - puse dzimumšūnu nesīs A gēnu, otra puse a gēnu. Apaugļošana ir nejaušs un vienlīdz iespējams process, tas ir, jebkura sperma var apaugļot jebkuru olšūnu. Tā kā tika izveidoti divu veidu spermas un divu veidu olas, ir iespējami četri zigotu veidi. Puse no tiem ir heterozigoti (nes gēnus A un a), 1/4 ir homozigoti attiecībā uz dominējošo pazīmi (nes divus A gēnus) un 1/4 ir homozigoti attiecībā uz recesīvu pazīmi (nes divus a gēnus). Homozigoti dominējošajiem un heterozigoti ražos dzeltenos zirņus (3/4), homozigoti recesīvajiem - zaļiem (1/4).

Pazīmju neatkarīgas kombinācijas (mantojuma) likums jeb Mendeļa trešais likums

Organismi viens no otra atšķiras daudzos veidos. Tāpēc, izveidojis viena pazīmju pāra pārmantošanas modeļus, G. Mendels pārgāja uz divu (vai vairāku) alternatīvo pazīmju pāru pārmantošanas pētīšanu. Dihibrīdiem krustojumiem Mendels paņēma homozigotus zirņu augus, kas atšķīrās pēc sēklu krāsas (dzeltena un zaļa) un sēklu formas (gluda un krunkaina). Sēklu dzeltenā krāsa (A) un gludā forma (B) ir dominējošās iezīmes, zaļā krāsa (a) un grumbaina forma (b) ir recesīvas pazīmes.

Krustojot augu ar dzeltenām un gludām sēklām ar augu ar zaļām un saburzītām sēklām, Mendels ieguva vienotu hibrīda paaudzi F 1 ar dzeltenām un gludām sēklām. No 15 pirmās paaudzes hibrīdu pašapputes iegūtas 556 sēklas, no kurām 315 bija dzelteni gludas, 101 dzelteni grumbuļainas, 108 zaļas gludas un 32 zaļas grumbainas (šķelšanās 9:3:3:1).

Analizējot iegūtos pēcnācējus, Mendels vērsa uzmanību uz to, ka: 1) līdzās oriģinālo šķirņu īpašību kombinācijām (dzeltenas gludas un zaļas krunkainas sēklas), dihibrīdās krustošanās laikā parādās jaunas īpašību kombinācijas (dzeltenas grumbainas un zaļas gludas sēklas); 2) sadalīšana katrai atsevišķai pazīmei atbilst sadalīšanai monohibrīda krustošanās laikā. No 556 sēklām 423 bija gludas un 133 saburzītas (attiecība 3:1), 416 sēklas bija dzeltenā krāsā un 140 bija zaļas (attiecība 3:1). Mendels nonāca pie secinājuma, ka šķelšanās vienā pazīmju pārī nav saistīta ar šķelšanos otrā pārī. Hibrīdās sēklas raksturo ne tikai vecāku augu īpašību kombinācijas (dzeltenas gludas sēklas un zaļas grumbainas sēklas), bet arī jaunu īpašību kombināciju rašanās (dzeltenas grumbainas sēklas un zaļas gludas sēklas).

Dihibrīdam krustojot diheterozigotus hibrīdos, notiek šķelšanās pēc fenotipa attiecībā 9:3:3:1, pēc genotipa attiecībā 4:2:2:2:2:1:1:1:1. , rakstzīmes tiek mantotas neatkarīgi viena no otras un ir apvienotas visās iespējamās kombinācijās.

R	♀AABB dzeltens, gluds	×	♂aabb zaļa, krunkaina
Gametu veidi	AB		ab
F 1	AaBb dzeltena, gluda, 100%
P	♀ AaBb dzeltens, gluds	×	♂ AABb dzeltens, gluds
Gametu veidi	AB Ab aB ab		AB Ab aB ab

Neatkarīgas pazīmju kombinācijas likuma ģenētiskā shēma:

Gametes:	♂	AB	Ab	aB	ab
♀
AB		AABB dzeltens gluda	AABb dzeltens gluda	AaBB dzeltens gluda	AaBb dzeltens gluda
Ab		AABb dzeltens gluda	AAbb dzeltens saburzīts	AaBb dzeltens gluda	Aabb dzeltens saburzīts
aB		AaBB dzeltens gluda	AaBb dzeltens gluda	aaBB zaļš gluda	aaBb zaļš gluda
ab		AaBb dzeltens gluda	Aabb dzeltens saburzīts	aaBb zaļš gluda	aabb zaļš saburzīts

Krustojumu rezultātu analīze pēc fenotipa: dzeltena, gluda - 9/16, dzeltena, grumbaina - 3/16, zaļa, gluda - 3/16, zaļa, krunkaina - 1/16. Fenotipa sadalīšanās ir 9:3:3:1.

Krustojumu rezultātu analīze pēc genotipa: AaBb - 4/16, AABb - 2/16, AaBB - 2/16, Aabb - 2/16, aaBb - 2/16, AABB - 1/16, Aabb - 1/16, aaBB - 1/16, aabb - 1/16. Segregācija pēc genotipa 4:2:2:2:2:1:1:1:1.

Ja monohibrīdā krustojumā vecāku organismi atšķiras ar vienu zīmju pāri (dzeltenās un zaļās sēklas) un otrajā paaudzē dod divus fenotipus (2 1) attiecībā (3 + 1) 1, tad dihibrīdā tie atšķiras ar diviem. rakstzīmju pārus un otrajā paaudzē dod četrus fenotipus (2 2) attiecībā (3 + 1) 2. Ir viegli aprēķināt, cik fenotipu un kādā proporcijā veidosies otrajā paaudzē trihibrīdā krustojuma laikā: astoņi fenotipi (2 3) attiecībā (3 + 1) 3.

Ja sadalījums pēc genotipa F 2 ar monohibrīdo paaudzi bija 1: 2: 1, tas ir, bija trīs dažādi genotipi (3 1), tad ar dihibrīdo krustojumu veidojas 9 dažādi genotipi - 3 2, ar trihibrīdo šķērsošanu. Veidojas 3 3 - 27 dažādi genotipi.

Trešais Mendeļa likums ir spēkā tikai tajos gadījumos, kad analizējamo pazīmju gēni atrodas dažādos homologo hromosomu pāros.

Mendeļa trešā likuma citoloģiskais pamats

Lai A ir gēns, kas nosaka sēklu dzeltenās krāsas veidošanos, a - zaļa krāsa, B - gluda sēklas forma, b - grumbaina. Tiek krustoti pirmās paaudzes hibrīdi ar genotipu AaBb. Gametu veidošanās laikā no katra alēlisko gēnu pāra gametē nokļūst tikai viens, un hromosomu nejaušas diverģences rezultātā pirmajā mejozes dalījumā gēns A var nonākt vienā gametā ar gēnu B vai gēnu. b, un gēns a - ar gēnu B vai gēnu b. Tādējādi katrs organisms ražo četru veidu gametas vienā daudzumā (25%): AB, Ab, aB, ab. Apaugļošanas laikā katrs no četriem spermas veidiem var apaugļot jebkuru no četriem olšūnu veidiem. Apaugļošanas rezultātā var parādīties deviņas genotipiskās klases, kas radīs četras fenotipiskās klases.

Iet uz lekcijas Nr.16"Daudzšūnu dzīvnieku, kas vairojas seksuāli, ontoģenēze"

Iet uz lekcijas Nr.18"Ķēdes mantojums"