Seções: Biologia

Lições objetivas

1. Familiarizar os alunos com as formas de variabilidade hereditária, suas causas e efeitos no corpo. Desenvolver nos escolares a capacidade de classificar as formas de variabilidade, de compará-las entre si; dê exemplos ilustrando a manifestação de cada um deles;
2. Formar conhecimento sobre os tipos de mutações;
3. Formular a lei das séries homólogas e explicar o seu significado;
4. Convencer os alunos do ensino médio de que o processo de mutação é muito importante para a evolução do mundo orgânico e do trabalho de seleção humana.

Demonstrações

• Esquema de diferentes tipos de mutações cromossômicas.
• Esquema de poliploidização.
• Séries homológicas na variabilidade hereditária.

Termos Variabilidade genotípica, mutação, mutações genéticas, mutações genômicas, mutações cromossômicas:

• inversão;
• eliminação;
• duplicação;
• translocação.

Tarefas para os alunos:

1. Formule a lei das séries homólogas e dê exemplos.
2. Conheça a biografia de N.I. Vavilov e conheça suas principais descobertas científicas.
3. Faça uma tabela "Formas de variabilidade"

1. Organizando o tempo.
2. Testando conhecimentos e habilidades.

Trabalho frontal

1. O que a genética estuda?
2. O que significa o termo hereditariedade? - variabilidade?
3. Que formas de variabilidade você conhece?
4. O que significa taxa de reação?
5. Quais são os padrões de variabilidade de modificação?
6. Como as condições em mudança afetam as características quantitativas e qualitativas? Dar exemplos
7. O que é uma taxa de reação? Por que a diversidade de traços qualitativos depende em pequena medida da influência das condições ambientais?
8. Qual é o significado prático das normas de reação de animais e plantas na agricultura?

Trabalho individual no computador - trabalho de teste

Preencha o quadro:

Trabalho dos alunos nos computadores com a aplicação 1 . (Durante a lição, as tarefas 1-5 são concluídas).

1. Aprendendo novos materiais

O conceito de variabilidade hereditária inclui variabilidade genotípica e citoplasmática. O primeiro é dividido em mutacional, combinativo, correlativo. A variabilidade combinativa ocorre com crossing over, divergência independente de cromossomos na meiose e fusão aleatória de gametas durante a reprodução sexual. A composição da variabilidade mutacional inclui mutações genômicas, cromossômicas e genéticas. O termo mutação foi introduzido na ciência por G. de Vries. Sua biografia e principais realizações científicas estão localizadas na seção. Mutações genômicas estão associadas à ocorrência de poliploides e aneuploides. As mutações cromossômicas são determinadas por alterações intercromossômicas - translocação ou rearranjos intracromossômicos: deleção, duplicação, inversão. As mutações genéticas são explicadas por mudanças na sequência de nucleotídeos: aumento ou diminuição em seu número (deleção, duplicação), inserção de um novo nucleotídeo ou rotação de uma seção dentro de um gene (inversão). A variabilidade citoplasmática está associada ao DNA, que é encontrado nos plastídios e nas mitocôndrias da célula. A variabilidade hereditária de espécies e gêneros relacionados obedece à lei da série homóloga de Vavilov.

A variabilidade de modificação reflete mudanças no fenótipo sem afetar o genótipo. Oposta a ela está outra forma de variabilidade - genotípica, ou mutacional (segundo Darwin - hereditária, indefinida, individual), alterando o genótipo. A mutação é uma mudança hereditária persistente no material genético.

As mudanças individuais no genótipo são chamadas de mutações.

O conceito de mutações foi introduzido na ciência pelo holandês de Vries. Mutações são alterações hereditárias que levam a um aumento ou diminuição da quantidade de material genético, a uma alteração nos nucleotídeos ou na sua sequência.

Classificação de mutação

• Mutações pela natureza da manifestação: Dominante, recessivo.
• Mutações no local de sua ocorrência: somáticas, generativas.
• Mutações pela natureza da aparência: espontâneas, induzidas.
• Mutações por valor adaptativo: benéficas, prejudiciais, neutras. (Letal, semi-letal.)

A maioria das mutações resultantes são recessivas e desfavoráveis ​​ao organismo, podendo até causar sua morte. Em combinação com um gene alélico dominante, as mutações recessivas não aparecem fenotipicamente. As mutações ocorrem nas células sexuais e somáticas. Se as mutações ocorrem em células germinativas, elas são chamadas de gerador e se manifestam na geração que se desenvolve a partir das células germinativas. As alterações nas células vegetativas são chamadas de mutações somáticas. Tais mutações levam a uma mudança na característica de apenas uma parte do organismo que se desenvolve a partir das células alteradas. Nos animais, as mutações somáticas não são transmitidas às gerações subsequentes, uma vez que um novo organismo não surge de células somáticas. É diferente nas plantas: em células híbridas de organismos vegetais, a replicação e a mitose podem ser realizadas em diferentes núcleos de maneira um pouco diferente. Ao longo de várias gerações de células, cromossomos individuais são perdidos e certos cariótipos são selecionados que podem ser preservados por muitas gerações.

Existem vários tipos de mutações de acordo com o nível de ocorrência:

1. Mutações genômicas - mudança na ploidia, ou seja, números cromossômicos (aberrações cromossômicas numéricas), que são especialmente comuns em plantas;
2. Mutações cromossômicas - alterações na estrutura dos cromossomos (aberrações cromossômicas estruturais);
3. Mutações genéticas - alterações em genes individuais;

Mutações genômicas

A poliploidia é um aumento múltiplo no número de cromossomos.
Aneuploidia é a perda ou aparecimento de cromossomos extras como resultado de uma violação da meiose.

Ocorrem devido a uma mudança no número ou na estrutura dos cromossomos. Alterações na ploidia são observadas em distúrbios de divergência cromossômica.

Doenças cromossômicas

• mutações generativas
• XXY; HUU - síndrome de Klinefelter.
• XO - síndrome de Shershevsky-Turner.

Mutações autossômicas

• Síndrome de Patau (no cromossomo 13).
• Síndrome de Edwards (no cromossomo 18).
• Síndrome de Down (no cromossomo 21).

Síndrome de klinefelter.

XXY e XXXY - síndrome de Klinefelter. A frequência de ocorrência é 1:400 - 1:500. O cariótipo é 47, XXY, 48, XXXY, etc. O fenótipo é masculino. Tipo de corpo feminino, ginecomastia. Braços e pernas altos e relativamente longos. Linha do cabelo pouco desenvolvida. A inteligência é reduzida.

Síndrome de Shershevsky-Turner

X0 - Síndrome de Shereshevsky-Turner (monossomia X). A frequência de ocorrência é 1:2000 - 1:3000. Cariótipo 45,X. O fenótipo é feminino. Sinais somáticos: altura 135 - 145 cm, dobra cutânea pterigóide no pescoço (da parte de trás da cabeça ao ombro), posição baixa das orelhas, subdesenvolvimento das características sexuais primárias e secundárias. Em 25% dos casos, há defeitos cardíacos e anomalias no funcionamento dos rins. O intelecto raramente sofre.

Síndrome de Patau - A trissomia no cromossomo 13 (síndrome de Patau) é encontrada em recém-nascidos com uma frequência de cerca de 1:5.000 - 1:7.000 e está associada a uma ampla gama de malformações. A SP é caracterizada por múltiplas malformações congênitas do cérebro e da face. Este é um grupo de distúrbios iniciais na formação do cérebro, globos oculares, ossos do cérebro e partes faciais do crânio. A circunferência do crânio é geralmente reduzida. Testa inclinada, baixa; as fissuras palpebrais são estreitas, a ponte nasal é afundada, as aurículas são baixas e deformadas. Um sinal típico de SP é a fissura labiopalatina.

Síndrome de Down - Uma doença causada por uma anomalia do conjunto cromossômico (uma mudança no número ou na estrutura dos autossomos), cujas principais manifestações são retardo mental, aparência peculiar do paciente e malformações congênitas. Uma das doenças cromossômicas mais comuns, ocorre em média com uma frequência de 1 em 700 recém-nascidos. Uma dobra transversal é frequentemente encontrada na palma da mão

Mutações cromossômicas

Existem vários tipos de mutações cromossômicas associadas a alterações na estrutura dos cromossomos:

• deleção - perda de uma porção de um cromossomo;
• duplicação - duplicação de uma seção de um cromossomo;
• inversão - rotação de um segmento cromossômico em 180 graus;
• translocação - a transferência de uma seção de um cromossomo para outro cromossomo.
• transposição - movimento em um cromossomo.

Deleções e duplicações alteram a quantidade de material genético. Fenotipicamente, eles aparecem dependendo do tamanho das seções correspondentes dos cromossomos e se eles contêm genes importantes. Duplicações podem levar à criação de novos genes. Durante as inversões e translocações, a quantidade de material genético não muda, mas sua localização muda. Tais mutações também desempenham um papel importante, uma vez que o cruzamento de mutantes com as formas originais é difícil, e seus híbridos F1 são na maioria das vezes estéreis.

Exclusões. Em humanos, como resultado de uma exclusão:

• Síndrome de Wolf - uma seção perdida do grande cromossomo 4 -
• síndrome "grito de gato" - com uma deleção no cromossomo 5. Causa: mutação cromossômica; perda de um fragmento cromossômico no 5º par.
  Manifestação: desenvolvimento anormal da laringe, gritos felinos, eu na primeira infância, atraso no desenvolvimento físico e mental

Inversões

• Esta é uma mudança na estrutura do cromossomo, causada por uma volta de 180 ° de uma de suas seções internas.
• cromossômico semelhante rearranjo é uma consequência de duas quebras simultâneas em um cromossomo.

Translocações

• Durante a translocação, regiões de cromossomos não homólogos são trocadas, mas o número total de genes não muda.

Substituição da base

1. fenilcetonúria. Manifestação: clivagem prejudicada da fenilalanina; isto é devido à demência causada por hiperfenilalaninemia. Com uma dieta oportuna prescrita e observada (nutrição, baixa fenilalanina) e o uso de certos medicamentos, as manifestações clínicas desta doença estão praticamente ausentes.
2. anemia falciforme.
3. Síndrome de Morfan.

Genético(ponto) as mutações estão associadas a alterações na sequência de nucleótidos. O gene normal (peculiar ao tipo selvagem) e os genes mutantes que surgem dele são chamados de alelos.

Com mutações genéticas, ocorrem as seguintes mudanças estruturais:

Mutação de Gene

Por exemplo, a anemia falciforme é o resultado de uma única substituição de base na cadeia b da globina do sangue (adenina é substituída por timina). Durante a deleção e duplicação, a sequência de tripletos é deslocada e aparecem mutantes com um “frameshift”, ou seja, mudanças de limites entre códons - todos os aminoácidos subsequentes mudam a partir do local da mutação.

A estrutura primária da hemoglobina em pacientes saudáveis ​​(1) e com anemia falciforme (2).

1. - val-gis-ley-tre - pró-glut. to-ta- glu-liz
2. - val-gis-ley-tre - valina- glu liz

Mutação no gene da hemoglobina beta

Síndrome de Morfan

A alta liberação de adrenalina, característica da doença, contribui não apenas para o desenvolvimento de complicações cardiovasculares, mas também para o aparecimento em alguns indivíduos de força e dotes mentais especiais. Os métodos de tratamento são desconhecidos. Acredita-se que Paganini, Andersen, Chukovsky estavam doentes com isso

Hemofilia

Mutágenos são fatores que causam mutações: biológicas, químicas, físicas.

Experimentalmente, a taxa de mutação pode ser aumentada. Em condições naturais, as mutações ocorrem com mudanças bruscas de temperatura, sob a influência da radiação ultravioleta e por outros motivos. No entanto, na maioria dos casos, as verdadeiras causas das mutações permanecem desconhecidas. Atualmente, métodos têm sido desenvolvidos para aumentar o número de mutações por meios artificiais. Pela primeira vez, foi obtido um aumento acentuado no número de mudanças hereditárias que ocorrem sob a influência dos raios X.

• Fatores físicos (vários tipos de radiação ionizante, radiação ultravioleta, raios X)
• Fatores químicos (inseticidas, herbicidas, chumbo, drogas, álcool, certas drogas e outras substâncias)
• Fatores biológicos (vírus da varíola, varicela, caxumba, gripe, sarampo, hepatite, etc.)

Eugenia.

Eugenia é a ciência de melhorar a raça da humanidade.

Eugenia em grego significa o nascimento do melhor. Esta ciência escandalosa está procurando maneiras de melhorar as qualidades hereditárias de uma pessoa usando princípios genéticos. Sempre foi difícil para ela permanecer uma ciência pura: seu desenvolvimento foi acompanhado de perto pela política, que dispôs de seus frutos à sua maneira.

Na antiga Esparta, a seleção de pessoas era realizada de forma mais radical, destruindo bebês que não possuíam as qualidades físicas necessárias para um futuro guerreiro. O pai da eugenia, que a colocou em bases científicas, foi Francis Galton em 1869. Depois de analisar os pedigrees de centenas de pessoas talentosas, ele chegou à conclusão de que as habilidades geniais são herdadas.

Hoje, a eugenia visa erradicar doenças hereditárias na raça humana. Qualquer espécie biológica estará à beira da destruição se sua existência entrar em conflito com a natureza. Quase metade dos recém-nascidos em mil nascem com algum tipo de patologia hereditária. No mundo, 2 milhões dessas crianças nascem todos os anos. Entre eles - 150 mil com síndrome de Down. Todo mundo sabe há muito tempo que é mais fácil impedir o nascimento de uma criança do que lidar com doenças. Mas essas oportunidades apareceram apenas em nosso tempo. O diagnóstico pré-natal e o aconselhamento genético ajudam a resolver o problema da conveniência do parto.

As possibilidades modernas de aconselhamento genético médico permitem determinar o risco de doenças hereditárias durante o planejamento da gravidez.

Nikolay Ivanovich Vavilov

Nikolai Ivanovich Vavilov (1887-1943) - botânico russo, geneticista, cultivador de plantas, geógrafo. Formulou a lei da série homóloga da variabilidade hereditária. Ele criou a doutrina dos centros de origem das plantas cultivadas.

O cientista russo N. I. Vavilov estabeleceu uma importante regularidade conhecida como lei das séries homológicas na variabilidade hereditária: espécies e gêneros geneticamente próximos (relacionados entre si pela unidade de origem) são caracterizados por séries semelhantes na variabilidade hereditária. Com base nessa lei, pode-se prever a descoberta de mudanças semelhantes em espécies e gêneros relacionados. Ele compilou uma tabela de séries homólogas na família

cereais. Nos animais, esse padrão também se manifesta: por exemplo, nos roedores há séries homólogas quanto à cor da pelagem.

Lei das séries homólogas

Estudando a variabilidade hereditária de plantas cultivadas e seus ancestrais, N.I. Vavilov formulou a lei das séries homológicas: “Espécies e gêneros geneticamente próximos são caracterizados por séries semelhantes de variabilidade hereditária com tal regularidade que conhecendo várias formas dentro de uma espécie, pode-se prever a presença de formas paralelas em outras espécies e gêneros. .”

Usando a família dos cereais como exemplo, Vavilov mostrou que mutações semelhantes são encontradas em várias espécies dessa família. Assim, a cor preta das sementes é encontrada no centeio, trigo, cevada, milho e outros, com exceção da aveia, grama de trigo e milho. A forma alongada do grão é encontrada em todas as espécies estudadas. Os animais também têm mutações semelhantes: albinismo e falta de pêlos em mamíferos, dedos curtos em bovinos, ovelhas, cães, pássaros. A razão para o aparecimento de mutações semelhantes é a origem comum dos genótipos.

Assim, a detecção de mutações em uma espécie fornece uma base para a busca de mutações semelhantes em espécies vegetais e animais relacionadas.

Lei das séries homólogas

1. Que formas mutantes devem surgir em espécies intimamente relacionadas?
2. Quem é o fundador da lei das séries homólogas?
3. Como diz a lei?

Trabalho de casa.

1. Seção 24
2. Encontre exemplos de mutações na natureza.

No dia 4 de junho, ele fez uma apresentação "A lei das séries homológicas na variabilidade hereditária". Este é um daqueles trabalhos que são considerados fundamentais e são a base teórica da pesquisa biológica. A essência da lei é que espécies e gêneros geneticamente próximos (conectados entre si pela unidade de origem) são caracterizados por séries semelhantes na variabilidade hereditária. O entusiasmo dos alunos pelo estudo de cereais e depois crucíferos, leguminosas e abóbora permitiu que Vavilov e seus alunos encontrassem mutações semelhantes em espécies relacionadas e depois em gêneros. Na tabela desenvolvida como resultado dos experimentos, Vavilov observou as mutações, cuja manifestação foi encontrada nessas espécies, com um sinal “+”, e os espaços vazios indicam que tais mutações deveriam ser, mas ainda não foram descobertas. Uma tabela com células vazias que serão preenchidas com o desenvolvimento da ciência. Onde nos encontramos com algo assim? Claro, em química, a famosa tabela periódica! A regularidade das duas leis é confirmada pela ciência. As células "vazias" são preenchidas, e esta é a base para a seleção prática. O trigo duro é conhecido apenas na forma de primavera, mas com base na lei, o trigo duro na forma de inverno também deve existir na natureza. De fato, logo foi descoberto na fronteira do Irã e da Turquia. Abóboras e melões são caracterizados por frutas simples e segmentadas, mas a melancia dessa forma não foi descrita na época de Vavilov. Mas melancias segmentadas foram encontradas no sudeste da parte européia da Rússia. A cultura é dominada pelo cultivo de beterraba de três brotos, cujas culturas requerem capina e remoção de dois brotos extras. Mas entre os parentes das beterrabas na natureza também havia formas de broto único, então os cientistas conseguiram criar uma nova variedade de beterraba de broto único. A falta de propriedade das culturas de cereais é uma mutação que provou ser benéfica na introdução da colheita mecanizada quando o maquinário está menos entupido. Os criadores, usando a lei de Vavilov, encontraram formas sem toldo e criaram novas variedades de cereais sem toldo. Os fatos da variabilidade paralela em espécies próximas e distantes já eram conhecidos por C. Darwin. Por exemplo, a mesma cor de pelagem de roedores, albinismo em representantes de diferentes grupos do mundo animal e humanos (um caso de albinismo em negros é descrito), falta de plumagem em pássaros, falta de escamas em peixes, coloração semelhante de frutas de culturas de frutas e bagas, variabilidade de culturas de raízes, etc. Razão paralelismo na variabilidade reside no fato de que a base de características homólogas é a presença de genes semelhantes: quanto mais próximos geneticamente as espécies e gêneros, mais completa a semelhança na série de variabilidade. Daí - a causa das mutações homólogas - a origem comum dos genótipos. A natureza viva em processo de evolução foi programada, por assim dizer, de acordo com uma fórmula, independentemente do tempo de origem das espécies. A lei das séries homológicas na variabilidade hereditária de NI Vavilov não foi apenas uma confirmação da teoria de Darwin sobre a origem das espécies, mas também expandiu o conceito de variabilidade hereditária. Nikolai Ivanovich pode novamente ser proclamado: “Graças a Darwin!”, mas também “Continuando Darwin!” Voltemos a 1920. As lembranças das testemunhas oculares são interessantes. Alexandra Ivanovna Mordvinkina, que esteve presente no congresso do Saratov Agricultural Institute (mais tarde candidato a ciências biológicas), lembrou: “O congresso foi aberto no maior auditório da universidade. Nem um único relatório me causou uma impressão tão forte como o discurso de Nikolai Ivanovich. Ele falou com inspiração, todos ouviram com a respiração suspensa, sentiu-se que algo muito grande e novo na ciência estava se abrindo diante de nós. Quando houve um aplauso tempestuoso e duradouro, o professor Vyacheslav Rafailovich Zelensky disse: "Estes são biólogos que cumprimentam seu Mendeleev". As palavras de Nikolai Maksimovich Tulaikov ficaram especialmente impressas em minha memória: “O que pode ser adicionado a este relatório? Posso dizer uma coisa: a Rússia não perecerá se tiver filhos como Nikolai Ivanovich. Nikolai Vladimirovich Timofeev-Resovsky, um excelente geneticista que conhecia Vavilov não apenas pelo trabalho, mas também pessoalmente, falou confidencialmente com conhecidos próximos: “Nikolai Ivanovich era uma pessoa maravilhosa e grande mártir, um excelente criador e coletor de plantas, um viajante, um corajoso e favorito universal, mas sua série - a lei não é de todo homológica, mas série análoga, sim, senhor! O que é homologia? Essa semelhança é baseada em uma origem comum. O que é uma analogia? A semelhança dos signos externos, que é determinada por um habitat semelhante, mas não pelo parentesco. Então quem está certo? Vavilov! Só se pode admirar a profundidade de sua mente biológica! Mudar apenas um termo no título também muda a essência da lei. De acordo com a lei das séries homológicas, todas as pessoas são iguais, pois são da mesma origem biológica, e pertencem à espécie homo sapiens, ou seja, todos são igualmente inteligentes, capazes e talentosos, etc., mas possuem diferenças externas : em altura, proporções entre partes do corpo etc. De acordo com a lei das séries análogas, as pessoas são semelhantes externamente, porque têm um habitat semelhante, mas uma origem diferente. E isso já é espaço para chauvinismo, racismo, nacionalismo, até genocídio. E a lei Vavilov diz que o pigmeu da África e o jogador de basquete da América são da mesma raiz genética, e um não pode ser colocado sobre o outro - isso não é científico! A validade da regularidade biológica universal descoberta por Vavilov foi confirmada por pesquisas modernas não apenas em plantas, mas também em animais. Os geneticistas modernos acreditam que a lei revela perspectivas ilimitadas para o conhecimento científico, generalização e previsão” (Professor M. E. Lobanov). Outra obra fundamental de N. I. Vavilov, “Imunidade das plantas a doenças infecciosas” (1919), pertence ao período Saratov. Na página de rosto do livro, Nikolai Ivanovich escreveu: "Dedicado à memória do grande pesquisador da imunidade, Ilya Ilyich Mechnikov". Nenhum grande cientista se vê como autônomo na ciência. Então Vavilov, graças a Mechnikov, se perguntou: as plantas podem ter forças protetoras se os animais as tiverem? Em busca de uma resposta para a pergunta, ele realizou pesquisas sobre cereais de acordo com um método original e, resumindo a prática e a teoria, lançou as bases de uma nova ciência - a fitoimunologia. O trabalho era de importância puramente prática - usar a imunidade natural das plantas como a maneira mais racional e econômica de controlar pragas. O jovem cientista criou uma teoria original da imunidade fisiológica das plantas a doenças infecciosas, e o estudo da imunidade genotípica formou a base da doutrina. N. I. Vavilov estudou a reação do "hospedeiro" à introdução do parasita, a especificidade dessa reação e descobriu se toda a série é imune ou apenas alguns tipos desta série. Nikolai Ivanovich atribuiu particular importância à imunidade de grupo, acreditando que no melhoramento é importante desenvolver variedades resistentes não a uma raça, mas a toda uma população de raças fisiológicas, e tais espécies resistentes devem ser procuradas na terra natal da planta. Mais tarde, a ciência confirmou que espécies selvagens - parentes de plantas cultivadas - têm imunidade natural e são menos suscetíveis a doenças infecciosas. É a introdução de genes de resistência em plantas que os criadores modernos estão envolvidos, usando a teoria de N. I. Vavilov e métodos de engenharia genética. O cientista estava interessado no desenvolvimento de questões de imunidade ao longo de sua atividade científica: “A doutrina da imunidade das plantas a doenças infecciosas” (1935), “As leis da imunidade natural das plantas a doenças infecciosas (chaves para encontrar formas imunes)” (publicado apenas em 1961.). O acadêmico Petr Mikhailovich Zhukovsky observou com razão: “No período Saratov, embora curto (1917-1921), a estrela N. I. Vavilov - um cientista. Mais tarde, Vavilov escreveria: “migrei de Saratov em março de 1921 com todo o laboratório de 27 pessoas”. Foi eleito chefe do Bureau de Botânica Aplicada do Comitê Científico Agrícola de Petrogrado. De 1921 a 1929 - Professor do Departamento de Genética e Melhoramento do Instituto Agrícola de Leningrado. Em 1921, V. I. Lenin enviou dois cientistas para uma conferência na América, um deles - N. I. Vavilov. O relatório sobre pesquisa genética o tornou popular entre os cientistas da conferência. Na América, suas performances foram acompanhadas por uma ovação de pé, semelhante à que mais tarde foi para Chkalov. “Se todos os russos são assim, então precisamos ser amigos deles”, gritavam os jornais americanos. Nos anos 20-30. N. I. Vavilov também se manifesta como um grande organizador da ciência. Na verdade, ele foi o fundador e líder permanente do All-Union Institute of Plant Industry (VIR). Em 1929, a All-Union Academy of Agricultural Sciences (VASKhNIL) foi criada com base no All-Union Institute of Experimental Agronomia, que havia sido anteriormente organizado por Vavilov. Ele foi eleito o primeiro presidente (de 1929 a 1935). Com a participação direta do cientista, foi organizado o Instituto de Genética da Academia de Ciências da URSS. Em pouco tempo, o talento de Vavilov criou uma escola científica de geneticistas, que se tornou a principal do mundo. Todo o trabalho inicial em nosso país no campo da genética foi realizado por ele ou sob sua direção. No VIR, o método de poliploidia experimental foi usado pela primeira vez e G. D. Karpechenko começou a trabalhar em seu uso em hibridização à distância. Vavilov insistiu em começar a trabalhar no uso do fenômeno da heterose e da hibridização interlinhas. Hoje é o ABC da seleção, mas então foi o começo. Ao longo de 30 anos de atividade científica, foram publicados cerca de 400 trabalhos e artigos! Memória fenomenal, conhecimento enciclopédico, conhecimento de quase vinte línguas, ciente de todas as inovações da ciência. Trabalhava de 18 a 20 horas por dia. Mamãe o repreendeu: “Você nem tem tempo para dormir …”, lembra o filho de Vavilov.

O processamento de extenso material de observações e experimentos, um estudo detalhado da variabilidade de inúmeras espécies de Lineu (Linneons), uma enorme quantidade de fatos novos obtidos principalmente a partir do estudo de plantas cultivadas e seus parentes selvagens, permitiram a N.I. Vavilov para reunir todos os exemplos conhecidos de variabilidade paralela e formular uma lei geral, que ele chamou de "Lei das séries homológicas na variabilidade hereditária" (1920), relatada por ele no Terceiro Congresso de Criadores de Toda a Rússia, realizado em Saratov. Em 1921 N. I. Vavilov foi enviado à América para participar do Congresso Internacional de Agricultura, onde apresentou um relatório sobre a lei das séries homólogas. A lei da variabilidade paralela de gêneros e espécies intimamente relacionados, estabelecida por N.I. Vavilov e associado a uma origem comum, desenvolvendo os ensinamentos evolutivos de Charles Darwin, foi devidamente apreciado pela ciência mundial. Foi percebido pelo público como o maior evento da ciência biológica mundial, que abre os mais amplos horizontes para a prática.

A lei das séries homológicas, em primeiro lugar, estabelece os fundamentos da taxonomia da enorme variedade de formas vegetais em que o mundo orgânico é tão rico, permite ao melhorista ter uma ideia clara do lugar de cada um, até mesmo a menor unidade sistemática no mundo vegetal e julgue a possível diversidade do material de origem para seleção.

As principais disposições da lei das séries homológicas são as seguintes.

"1. Espécies e gêneros geneticamente próximos são caracterizados por séries semelhantes de variabilidade hereditária com tal regularidade que, conhecendo o número de formas dentro de uma espécie, pode-se prever a ocorrência de formas paralelas em outras espécies e gêneros. Quanto mais próximos gêneros e linhas estão geneticamente localizados no sistema geral, mais completa é a similaridade na série de sua variabilidade.

2. Famílias inteiras de plantas são geralmente caracterizadas por um certo ciclo de variabilidade que passa por todos os gêneros e espécies que compõem a família.

Mesmo no III Congresso de Seleção de Toda a Rússia (Saratov, junho de 1920), onde N.I. Vavilov relatou sua descoberta pela primeira vez, todos os participantes do congresso reconheceram que “como a tabela periódica (sistema periódico)” a lei das séries homológicas permitirá prever a existência, propriedades e estrutura de formas e espécies de plantas e animais ainda desconhecidas , e apreciamos muito o significado científico e prático desta lei. Os avanços modernos na biologia celular molecular permitem compreender o mecanismo da existência de variabilidade homológica em organismos semelhantes - qual é exatamente a base para a semelhança de formas e espécies futuras com as existentes - e sintetizar significativamente novas formas de plantas que não são encontrados na natureza. Agora, um novo conteúdo está sendo introduzido na lei de Vavilov, assim como o advento da teoria quântica deu um conteúdo novo e mais profundo ao sistema periódico de Mendeleev.

série homóloga). Formulado em 1920 por N. I. Vavilov, que descobriu que a variabilidade hereditária das plantas é semelhante em espécies e gêneros intimamente relacionados da família das gramíneas. Manifesta-se na mudança de caracteres semelhantes com tal regularidade que, conhecendo as formas das plantas em representantes de uma espécie, pode-se prever o aparecimento dessas formas em outras espécies e gêneros relacionados. Quanto mais próximas as espécies estão umas das outras por origem, mais claramente essa semelhança se manifesta. Assim, em diferentes tipos de trigo (por exemplo, mole e duro), linhas de mudanças hereditárias semelhantes são reveladas na orelha da espiga (aranhada, semi-aranhada, sem-teto), sua cor (espigas brancas, vermelhas, pretas, cinzentas ), a forma e consistência do grão, maturidade precoce, resistência ao frio, capacidade de resposta aos fertilizantes e assim por diante.

Variabilidade semelhante no toldo da espiga em trigo mole (1-4), trigo duro (5-8) e cevada de seis linhas (9-12) (de acordo com N. I. Vavilov).

O paralelismo da variabilidade é expresso de forma mais fraca em diferentes gêneros dentro da família (por exemplo, trigo, cevada, centeio, aveia, capim e outros gêneros da família dos cereais) e ainda mais fracamente em diferentes famílias dentro da ordem (maior taxonomia classificação). Em outras palavras, de acordo com a lei da série de homologia, espécies intimamente relacionadas devido à grande similaridade de seus genomas (conjuntos de genes quase idênticos) apresentam variabilidade potencial de características semelhantes, que se baseia em mutações semelhantes de genes homólogos (ortólogos) .

N. I. Vavilov apontou a aplicabilidade de séries homológicas de leis também para animais. Obviamente, esta é uma lei universal de variabilidade, que abrange todos os reinos dos organismos vivos. A validade dessa lei é vividamente ilustrada pela genômica, que revela a semelhança da estrutura primária do DNA de espécies intimamente relacionadas. A lei da série de homologia encontra maior desenvolvimento no princípio modular (bloco) da teoria da evolução molecular, segundo o qual o material genético diverge através de duplicações e subsequente combinatória de seções de DNA (módulos).

A lei da série de homologia ajuda a procurar propositalmente as mudanças hereditárias necessárias para a seleção. Indica aos criadores a direção da seleção artificial, facilita a produção de formas promissoras para a seleção de plantas, animais e microrganismos. Por exemplo, guiados pela lei da série de homologia, os cientistas criaram variedades de tremoço forrageiro sem alcalóides (não amargas) para animais de pastagem, enquanto enriquecem o solo com nitrogênio. A lei da série de homologia também ajuda a navegar na escolha de objetos modelo e sistemas genéticos específicos (genes e traços) para modelagem e busca de terapia para doenças hereditárias humanas, como doenças metabólicas, doenças neurodegenerativas, etc.

Lit.: Vavilov N. I. A lei das séries homológicas na variabilidade hereditária. M., 1987.

S. G. Inge-Vechtomov.

Série homóloga na lei da variabilidade hereditária, russo aberto geneticista N.I. Vavilov em 1920 estabeleceu um padrão estabelecendo paralelismo (semelhança) na variabilidade hereditária (genotípica) em organismos relacionados. Na formulação de Vavilov, a lei diz: "Espécies e gêneros geneticamente próximos uns dos outros são caracterizados por séries idênticas de variabilidade hereditária com tal regularidade que, conhecendo a série de formas para uma espécie, pode-se prever o encontro de formas idênticas em outras espécies e gêneros." Ao mesmo tempo, quanto mais próxima a relação entre as espécies, mais completa é a similaridade (homologia) na série de sua variabilidade. A lei resume uma enorme quantidade de material sobre a variabilidade de plantas (cereais e outras famílias), mas acabou sendo verdade para a variabilidade de animais e microrganismos.

O fenômeno da variabilidade paralela em gêneros e espécies intimamente relacionados é explicado por sua origem comum e, consequentemente, pela presença de grande parte dos mesmos genes neles, obtidos de um ancestral comum e não modificados no processo. Quando mutados, esses genes dão características semelhantes. O paralelismo na variabilidade genotípica em espécies relacionadas é manifestado pelo paralelismo na variabilidade fenotípica, ou seja, caracteres semelhantes (fenótipos).

A lei de Vavilov é a base teórica para a escolha de direções e métodos para obter características e propriedades economicamente valiosas em plantas cultivadas e animais domésticos.