Secțiuni: Biologie

Obiectivele lecției

1. Pentru a familiariza elevii cu formele de variabilitate ereditară, cauzele și efectele acestora asupra organismului. Să dezvolte la școlari capacitatea de a clasifica formele de variabilitate, de a le compara între ele; dați exemple care ilustrează manifestarea fiecăruia dintre ele;
2. Să formeze cunoștințe despre tipurile de mutații;
3. Formulați legea seriei omoloage și explicați sensul acesteia;
4. Convingeți elevii de liceu că procesul de mutație este foarte important pentru evoluția lumii organice și munca de selecție umană.

Demonstrații

• Schema diferitelor tipuri de mutații cromozomiale.
• Schema de poliploidizare.
• Serii omologice în variabilitatea ereditară.

Termeni Variabilitatea genotipică, mutație, mutații genetice, mutații genomice, mutații cromozomiale:

• inversare;
• ștergere;
• duplicare;
• translocare.

Sarcini pentru elevi:

1. Formulați legea serielor omoloage și dați exemple.
2. Faceți cunoștință cu biografia lui N.I. Vavilov și cunoaște principalele sale descoperiri științifice.
3. Realizați un tabel „Forme de variabilitate”

1. Organizarea timpului.
2. Testarea cunoștințelor și abilităților.

Lucru din față

1. Ce studiază genetica?
2. Ce înseamnă termenul de ereditate? - variabilitate?
3. Ce forme de variabilitate cunoașteți?
4. Ce înseamnă viteza de reacție?
5. Care sunt modelele de variabilitate a modificării?
6. Cum afectează condițiile în schimbare trăsăturile cantitative și calitative? Dă exemple
7. Ce este viteza de reacție? De ce diversitatea trăsăturilor calitative depinde într-o mică măsură de influența condițiilor de mediu?
8. Care este semnificația practică în agricultură a valorii vitezei de reacție a animalelor și plantelor?

Lucru individual la calculator - lucru de testare

Completeaza tabelul:

Lucrul elevilor pe computere cu aplicația 1 . (În timpul lecției, sarcinile 1-5 sunt îndeplinite).

1. Învățarea de materiale noi

Conceptul de variabilitate ereditară include variabilitatea genotipică și citoplasmatică. Primul este împărțit în mutațional, combinativ, corelativ. Variabilitatea combinată apare cu încrucișarea, divergența independentă a cromozomilor în meioză și fuziunea aleatorie a gameților în timpul reproducerii sexuale. Compoziția variabilității mutaționale include mutații genomice, cromozomiale și genice. Termenul de mutație a fost introdus în știință de G. de Vries. Biografia lui și principalele realizări științifice se află în secțiune. Mutațiile genomice sunt asociate cu apariția poliploidelor și aneuploidelor. Mutațiile cromozomiale sunt determinate de modificări intercromozomiale - translocare sau rearanjamente intracromozomiale: deleție, duplicare, inversare. Mutațiile genelor sunt explicate prin modificări ale secvenței de nucleotide: creșterea sau scăderea numărului acestora (deleție, duplicare), inserarea unei noi nucleotide sau rotația unei secțiuni în interiorul unei gene (inversie). Variabilitatea citoplasmatică este asociată cu ADN-ul, care se găsește în plastidele și mitocondriile celulei. Variabilitatea ereditară a speciilor și genurilor înrudite respectă legea seriei omoloage a lui Vavilov.

Variabilitatea modificării reflectă modificări ale fenotipului fără a afecta genotipul. Opus ei este o altă formă de variabilitate - genotipică, sau mutațională (după Darwin - ereditar, nedefinit, individual), schimbând genotipul. Mutația este o modificare ereditară persistentă a materialului genetic.

Se numesc modificări individuale ale genotipului mutatii.

Conceptul de mutații a fost introdus în știință de olandezul de Vries. Mutațiile sunt modificări ereditare care duc la creșterea sau scăderea cantității de material genetic, la modificarea nucleotidelor sau a secvenței acestora.

Clasificarea mutațiilor

• Mutații după natura manifestării: dominante, recesive.
• Mutații la locul apariției lor: somatice, generative.
• Mutații după natura aspectului: spontane, induse.
• Mutații după valoare adaptativă: benefice, dăunătoare, neutre. (Letal, semi-letal.)

Majoritatea mutațiilor rezultate sunt recesive și nefavorabile pentru organism, ele pot provoca chiar moartea acestuia. În combinație cu o genă dominantă alelică, mutațiile recesive nu apar fenotipic. Mutațiile apar în celulele sexuale și somatice. Dacă apar mutații în celulele germinale, acestea sunt numite generativși se manifestă în generația care se dezvoltă din celulele germinale. Se numesc modificări ale celulelor vegetative mutatii somatice. Astfel de mutații duc la o schimbare a trăsăturii doar a unei părți a organismului care se dezvoltă din celulele modificate. La animale, mutațiile somatice nu sunt transmise generațiilor ulterioare, deoarece un nou organism nu apare din celulele somatice. Este diferit la plante: în celulele hibride ale organismelor vegetale, replicarea și mitoza pot fi efectuate în diferite nuclee oarecum diferit. Pe parcursul unui număr de generații de celule, cromozomii individuali se pierd și sunt selectate anumite cariotipuri care pot fi păstrate pentru multe generații.

Sunt câteva tipuri de mutații în funcție de nivelul de apariție:

1. Mutații genomice - modificarea ploidiei, i.e. numerele cromozomilor (aberații cromozomiale numerice), care sunt frecvente în special la plante;
2. Mutații cromozomiale - modificări ale structurii cromozomilor (aberații cromozomiale structurale);
3. Mutații genetice - modificări ale genelor individuale;

Mutații genomice

Poliploidia este o creștere multiplă a numărului de cromozomi.
Aneuploidia este pierderea sau apariția unor cromozomi suplimentari ca urmare a unei încălcări a meiozei.

Apar din cauza unei modificări a numărului sau structurii cromozomilor. Modificări ale ploidiei sunt observate în tulburările divergenței cromozomilor.

Boli cromozomiale

• mutații generative
• XXY; HUU - sindromul Klinefelter.
• XO - sindromul Shershevsky-Turner.

Mutații autozomale

• Sindromul Patau (pe cromozomul 13).
• Sindromul Edwards (pe cromozomul 18).
• Sindromul Down (pe cromozomul 21).

sindromul Klinefelter.

XXY și XXXY - sindromul Klinefelter. Frecvența de apariție este 1:400 - 1:500. Cariotipul este 47, XXY, 48, XXXY etc. Fenotipul este masculin. Tipul corpului feminin, ginecomastie. Brațe și picioare înalte, relativ lungi. Linia părului slab dezvoltată. Inteligența este redusă.

Sindromul Shershevsky-Turner

X0 - sindromul Shereshevsky-Turner (monozomia X). Frecvența de apariție este 1:2000 - 1:3000. Cariotip 45,X. Fenotipul este feminin. Semne somatice: înălțime 135 - 145 cm, pliu cutanat pterigoidian pe gât (de la spatele capului până la umăr), poziție joasă a urechilor, subdezvoltarea caracteristicilor sexuale primare și secundare. În 25% din cazuri, există defecte cardiace și anomalii în funcționarea rinichilor. Intelectul suferă rar.

Sindromul Patau - Trisomia pe cromozomul 13 (sindromul Patau) se intalneste la nou-nascuti cu o frecventa de aproximativ 1:5000 - 1:7000 si este asociata cu o gama larga de malformatii. SP se caracterizează prin multiple malformații congenitale ale creierului și feței. Acesta este un grup de tulburări timpurii în formarea creierului, a globilor oculari, a oaselor creierului și a părților faciale ale craniului. Circumferința craniului este de obicei redusă. Fruntea înclinată, joasă; fisurile palpebrale sunt inguste, puntea nasului este scufundata, auricularele sunt joase si deformate. Un semn tipic al SP este buza despicată și palato-despicătură.

Sindromul Down - O boală cauzată de o anomalie a setului de cromozomi (o modificare a numărului sau structurii autozomilor), ale cărei manifestări principale sunt retardarea mintală, un aspect deosebit al pacientului și malformațiile congenitale. Una dintre cele mai frecvente boli cromozomiale, apare în medie cu o frecvență de 1 din 700 de nou-născuți. Un pliu transversal se găsește adesea pe palmă

Mutații cromozomiale

Există mai multe tipuri de mutații cromozomiale asociate cu modificări ale structurii cromozomilor:

• deleție - pierderea unei porțiuni a unui cromozom;
• duplicare - dublarea unei secțiuni a unui cromozom;
• inversare - rotația unui segment de cromozom cu 180 de grade;
• translocare - transferul unei secțiuni a unui cromozom într-un alt cromozom.
• transpoziție - mișcare într-un cromozom.

Ștergerile și dublările modifică cantitatea de material genetic. Fenotipic, ele apar în funcție de cât de mari sunt secțiunile corespunzătoare de cromozomi și dacă conțin gene importante. Dublările pot duce la crearea de noi gene. În timpul inversiilor și translocațiilor, cantitatea de material genetic nu se modifică, dar locația acestuia se schimbă. Astfel de mutații joacă, de asemenea, un rol important, deoarece încrucișarea mutanților cu formele originale este dificilă, iar hibrizii lor F1 sunt cel mai adesea sterili.

Ștergeri. La om, ca urmare a unei ștergeri:

• Sindromul lupului - o secțiune pierdută a cromozomului mare 4 -
• sindromul „plânsul pisicii” - cu o deleție în cromozomul 5. Cauza: mutatie cromozomiala; pierderea unui fragment de cromozom din a 5-a pereche.
  Manifestare: dezvoltare anormală a laringelui, țipete de felină, I în copilărie timpurie, întârziere în dezvoltarea fizică și psihică

Inversiunile

• Aceasta este o modificare a structurii cromozomului, cauzată de o rotire de 180 ° a uneia dintre secțiunile sale interne.
• Cromozomiale asemănătoare rearanjarea este o consecință a două rupturi simultane într-un cromozom.

Translocațiile

• În timpul translocației, regiunile cromozomilor neomologi sunt schimbate, dar numărul total de gene nu se modifică.

Înlocuirea bazei

1. fenilcetonurie. Manifestare: clivaj afectat al fenilalaninei; aceasta se datorează demenței cauzate de hiperfenilalaninemie. Cu o dietă prescrisă și respectată în timp util (nutriție, fenilalanină scăzută) și utilizarea anumitor medicamente, manifestările clinice ale acestei boli sunt practic absente.
2. anemia celulelor secera.
3. sindromul Morfan.

Genetic(punctual) mutațiile sunt asociate cu modificări ale secvenței de nucleotide. Gena normală (particulară tipului sălbatic) și genele mutante care apar din aceasta se numesc alele.

În cazul mutațiilor genelor, apar următoarele modificări structurale:

mutație genetică

De exemplu, anemia falciforme este rezultatul unei singure substituții de bază în lanțul B al globinei din sânge (adenina este înlocuită cu timină). În timpul ștergerii și duplicării, secvența de tripleți este deplasată și apar mutanți cu o „deplasare a cadrului”, adică. schimbarea granițelor dintre codoni - toți aminoacizii ulterioare se schimbă de la locul mutației.

Structura primară a hemoglobinei la pacienții sănătoși (1) și cu anemie falciformă (2).

1. - val-gis-ley-tre - pro-glut. la-ta- glu-liz
2. - val-gis-ley-tre - valină- glu-liz

Mutație în gena beta hemoglobinei

sindromul Morfan

Eliberarea mare de adrenalină, caracteristică bolii, contribuie nu numai la dezvoltarea complicațiilor cardiovasculare, ci și la apariția la unii indivizi a unei forțe deosebite și a unei dotări mintale. Metodele de tratament sunt necunoscute. Se crede că Paganini, Andersen, Chukovsky au fost bolnavi de ea

Hemofilie

Mutagenii sunt factori care provoacă mutații: biologici, chimici, fizici.

Experimental, rata de mutație poate fi crescută. În condiții naturale, mutațiile apar cu schimbări bruște de temperatură, sub influența radiațiilor ultraviolete și din alte motive. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, adevăratele cauze ale mutațiilor rămân necunoscute. În prezent, au fost dezvoltate metode de creștere a numărului de mutații prin mijloace artificiale. Pentru prima dată, sub influența razelor X, s-a obținut o creștere bruscă a numărului de modificări ereditare care apar.

• Factori fizici (diverse tipuri de radiații ionizante, radiații ultraviolete, raze X)
• Factori chimici (insecticide, erbicide, plumb, droguri, alcool, anumite medicamente și alte substanțe)
• Factori biologici (virusuri ale variolei, varicelei, oreionului, gripei, rujeolei, hepatitei etc.)

Eugenie.

Eugenia este știința îmbunătățirii rasei omenirii.

Eugenia în greacă înseamnă nașterea celor mai buni. Această știință scandaloasă caută modalități de a îmbunătăți calitățile ereditare ale unei persoane folosind principii genetice. Întotdeauna i-a fost greu să rămână o știință pură: dezvoltarea sa a fost urmărită îndeaproape de politică, care și-a dezvăluit roadele în felul său.

În Sparta antică, selecția oamenilor a fost efectuată mai radical, distrugând bebelușii care nu aveau calitățile fizice necesare unui viitor războinic. Părintele eugeniei, care a pus-o pe o bază științifică, a fost Francis Galton în 1869. După ce a analizat pedigree-urile a sute de oameni talentați, a ajuns la concluzia că abilitățile geniale sunt moștenite.

Astăzi, eugenia urmărește eradicarea bolilor ereditare din rasa umană. Orice specie biologică va fi pe cale de distrugere dacă existența ei va intra în conflict cu natura. Aproape jumătate dintre nou-născuți din o mie se nasc cu un fel de patologie ereditară. În lume, 2 milioane de astfel de copii se nasc în fiecare an. Printre ei - 150 de mii cu sindrom Down. Toată lumea știa de mult că este mai ușor să previi nașterea unui copil decât să faci față bolilor. Dar astfel de oportunități au apărut abia în vremea noastră. Diagnosticul prenatal și consilierea genetică ajută la rezolvarea problemei oportunității nașterii.

Posibilitățile moderne de consiliere genetică medicală fac posibilă determinarea riscului de boli ereditare în timpul planificării sarcinii.

Nikolai Ivanovici Vavilov

Nikolai Ivanovich Vavilov (1887-1943) - botanist rus, genetician, cultivator de plante, geograf. A formulat legea seriei omoloage de variabilitate ereditară. El a creat doctrina centrelor de origine a plantelor cultivate.

Omul de știință rus N. I. Vavilov a stabilit o regularitate importantă cunoscută sub numele de legea seriei omologice în variabilitatea ereditară: speciile și genurile care sunt apropiate genetic (înrudite între ele prin unitatea de origine) se caracterizează prin serii similare în variabilitatea ereditară. Pe baza acestei legi, se poate prevedea descoperirea unor schimbări similare în speciile și genurile înrudite. El a întocmit un tabel cu serii omoloage din familie

cereale. La animale, acest model se manifestă și: de exemplu, la rozătoare există serii omoloage în ceea ce privește culoarea blanii.

Legea seriei omoloage

Studiind variabilitatea ereditară a plantelor cultivate și a strămoșilor acestora, N.I. Vavilov a formulat legea seriei omologice: „Speciile și genurile care sunt apropiate genetic sunt caracterizate de serii similare de variabilitate ereditară cu o asemenea regularitate încât cunoscând un număr de forme în cadrul unei specii, se poate prevedea prezența formelor paralele în alte specii și genuri. .”

Folosind familia cerealelor ca exemplu, Vavilov a arătat că mutații similare se găsesc la o serie de specii din această familie. Deci, culoarea neagră a semințelor se găsește în secară, grâu, orz, porumb și altele, cu excepția ovăzului, iarba de grâu și mei. Forma alungită a bobului se găsește la toate speciile studiate. Animalele au și mutații similare: albinism și lipsă de păr la mamifere, degete scurte la bovine, oi, câini, păsări. Motivul apariției mutațiilor similare este originea comună a genotipurilor.

Astfel, detectarea mutațiilor la o specie oferă o bază pentru căutarea mutațiilor similare la speciile de plante și animale înrudite.

Legea seriei omoloage

1. Ce forme mutante ar trebui să apară la specii strâns înrudite?
2. Cine este fondatorul legii seriei omoloage?
3. Cum spune legea?

Teme pentru acasă.

1. Secțiunea 24
2. Găsiți exemple de mutații în natură.

Pe 4 iunie a făcut o prezentare „Legea seriei omologice în variabilitatea ereditară”. Aceasta este una dintre acele lucrări care sunt considerate fundamentale și reprezintă baza teoretică pentru cercetarea biologică. Esența legii este că speciile și genurile care sunt apropiate genetic (legate între ele prin unitatea de origine) sunt caracterizate de serii similare în variabilitatea ereditară. Entuziasmul studenților pentru studiul cerealelor, apoi crucifere, leguminoase și dovleac a permis lui Vavilov și studenților săi să găsească mutații care sunt similare la speciile înrudite și apoi la genuri. În tabelul elaborat ca urmare a experimentelor, Vavilov a notat mutațiile, a căror manifestare a fost găsită la aceste specii, cu semnul „+”, iar spațiile goale indică faptul că astfel de mutații ar trebui să fie, dar nu au fost încă detectate. Un tabel cu celule goale care va fi completat cu dezvoltarea ulterioară a științei. Unde ne-am întâlnit cu așa ceva? Desigur, la chimie, faimosul tabel periodic! Regularitatea celor două legi este confirmată de știință. Celulele „vide” sunt umplute, iar aceasta este baza pentru selecția practică. Grâul dur este cunoscut doar în formă de primăvară, dar pe baza legii, grâul dur în formă de iarnă ar trebui să existe și în natură. Într-adevăr, a fost descoperit în curând la granița dintre Iran și Turcia. Dovleceii și pepenii galbeni se caracterizează prin fructe simple și segmentate, dar pepenele verde de această formă nu a fost descris pe vremea lui Vavilov. Dar pepeni verzi segmentați au fost găsiți în sud-estul părții europene a Rusiei. Cultura este dominată de cultivarea sfeclei cu trei lăstari, ale căror culturi necesită plivitul și îndepărtarea a doi lăstari în plus. Dar printre rudele sfeclei din natură au existat și forme cu un singur încolțit, astfel încât oamenii de știință au putut crea o nouă varietate de sfeclă unică. Lipsa culturilor de cereale este o mutație care s-a dovedit benefică în introducerea mașinilor de recoltare atunci când utilajul este mai puțin înfundat. Crescătorii, folosind legea Vavilov, au găsit forme fără awn și au creat noi soiuri de cereale fără awn. Faptele variabilității paralele la speciile apropiate și îndepărtate erau deja cunoscute lui C. Darwin. De exemplu, aceeași culoare a blanii rozătoarelor, albinismul la reprezentanții diferitelor grupuri ale lumii animale și a oamenilor (se descrie un caz de albinism la negri), lipsa penajului la păsări, lipsa solzilor la pești, colorarea similară a fructelor de culturile de fructe și fructe de pădure, variabilitatea culturilor rădăcinoase etc. Motivul paralelismului în variabilitate constă în faptul că baza trăsăturilor omoloage este prezența unor gene similare: cu cât speciile și genurile sunt mai apropiate genetic, cu atât mai completă este similaritatea în seria de variabilitate. De aici – cauza mutațiilor omoloage – originea comună a genotipurilor. Natura vie în procesul de evoluție a fost programată, așa cum ar fi, după o singură formulă, indiferent de momentul originii speciilor. Legea seriei omologice în variabilitatea ereditară de către NI Vavilov nu a fost doar o confirmare a teoriei lui Darwin despre originea speciilor, ci a extins și conceptul de variabilitate ereditară. Nikolai Ivanovici poate fi din nou proclamat: „Mulțumesc lui Darwin!”, dar și „Continuăm Darwin!” Să ne întoarcem la 1920. Amintirile martorilor oculari sunt interesante. Alexandra Ivanovna Mordvinkina, care a fost prezentă la congresul Institutului Agricol de la Saratov (mai târziu candidat la științe biologice), a amintit: „Congresul s-a deschis în cel mai mare auditoriu al universității. Nici un raport nu mi-a făcut ulterior o impresie atât de puternică ca discursul lui Nikolai Ivanovici. A vorbit cu inspirație, toată lumea a ascultat cu răsuflarea tăiată, s-a simțit că ceva foarte mare și nou în știință se deschide în fața noastră. Când au izbucnit aplauze furtunoase, de lungă durată, profesorul Vyacheslav Rafailovici Zelensky a spus: „Biologii îi salută pe Mendeleev”. Cuvintele lui Nikolai Maksimovici Tulaikov mi-au întipărit în mod special în memorie: „Ce se poate adăuga la acest raport? Pot spune un lucru: Rusia nu va pieri dacă are fii precum Nikolai Ivanovici. Nikolai Vladimirovici Timofeev-Resovsky, un genetician excelent care l-a cunoscut pe Vavilov nu numai prin muncă, ci și personal, a vorbit în mod confidențial unor cunoscuți apropiați: „Nikolai Ivanovici a fost o persoană minunată și un mare martir, un excelent crescător și culegător de plante, un călător, un curajos. și favorit universal, dar seria lui - legea nu este deloc omologică, ci seria analogă, da, domnule! Ce este omologia? Această asemănare se bazează pe o origine comună. Ce este o analogie? Asemănarea semnelor externe, care este determinată de un habitat similar, dar nu de rudenie. Deci cine are dreptate? Vavilov! Nu se poate decât să admiri profunzimea minții sale biologice! Schimbarea unui singur termen din titlu schimbă și esența legii. Conform legii seriei omologice, toți oamenii sunt egali, deoarece sunt de aceeași origine biologică și aparțin speciei homo sapiens, adică toți sunt la fel de deștepți, capabili și talentați etc., dar au diferențe externe. : în înălțime, proporții între părțile corpului etc. Conform legii serii analoge, oamenii sunt similari în exterior, deoarece au un habitat similar, dar o origine diferită. Și acesta este deja loc pentru șovinism, rasism, naționalism, până la genocid. Și legea Vavilov spune că pigmeul Africii și baschetbalistul Americii sunt de aceeași rădăcină genetică, iar unul nu poate fi plasat peste celălalt - acest lucru este neștiințific! Valabilitatea regularității biologice universale descoperită de Vavilov a fost confirmată de cercetările moderne nu numai la plante, ci și la animale. Geneticienii moderni cred că legea dezvăluie perspective nemărginite de cunoaștere științifică, generalizare și previziune” (Profesor M. E. Lobanov). O altă lucrare fundamentală a lui N. I. Vavilov, „Imunitatea plantelor la bolile infecțioase” (1919), aparține perioadei Saratov. Pe pagina de titlu a cărții, Nikolai Ivanovici a scris: „Dedicat memoriei marelui cercetător al imunității, Ilya Ilici Mechnikov”. Niciun mare om de știință nu se vede pe sine ca un independent în știință. Așa că Vavilov, mulțumită lui Mechnikov, și-a pus întrebarea: pot plantele să aibă forțe de protecție dacă animalele le au? În căutarea unui răspuns la întrebare, el a efectuat cercetări asupra cerealelor după o metodă originală și, rezumând practica și teoria, a pus bazele unei noi științe - fitoimunologia. Lucrarea a avut o importanță pur practică - să folosească imunitatea naturală a plantelor ca modalitate cea mai rațională și mai rentabilă de a controla dăunătorii. Tânărul om de știință a creat o teorie originală a imunității fiziologice a plantelor la bolile infecțioase, iar studiul imunității genotipice a stat la baza doctrinei. N. I. Vavilov a studiat reacția „gazdei” la introducerea parazitului, specificul acestei reacții și a aflat dacă întreaga serie este imună sau numai anumite tipuri din această serie. Nikolai Ivanovici a acordat o importanță deosebită imunității de grup, considerând că în reproducere este important să se dezvolte soiuri care să fie rezistente nu la o rasă, ci la o întreagă populație de rase fiziologice, iar astfel de specii rezistente ar trebui căutate în patria plantei. Știința a confirmat ulterior că speciile sălbatice - rude ale plantelor cultivate - au imunitate naturală și sunt mai puțin susceptibile la boli infecțioase. Este introducerea genelor de rezistență în plante în care sunt angajați amelioratorii moderni, folosind teoria lui N. I. Vavilov și metodele de inginerie genetică. Omul de știință a fost interesat de dezvoltarea problemelor de imunitate pe parcursul activității sale științifice: „Doctrina imunității plantelor la bolile infecțioase” (1935), „Legile imunității naturale a plantelor la bolile infecțioase (cheile pentru găsirea formelor imune)” (publicat doar în 1961. ). Academicianul Petr Mikhailovici Jukovski a remarcat pe bună dreptate: „În perioada Saratov, deși a fost scurtă (1917-1921), vedeta N. I. Vavilov - un om de știință. Mai târziu, Vavilov va scrie: „Am migrat din Saratov în martie 1921 cu întregul laborator de 27 de oameni”. A fost ales șef al Biroului de botanică aplicată al Comitetului științific agricol din Petrograd. Din 1921 până în 1929 - Profesor al Departamentului de Genetică și Ameliorare a Institutului Agricol din Leningrad. În 1921, V. I. Lenin a trimis doi oameni de știință la o conferință în America, unul dintre ei - N. I. Vavilov. Raportul despre cercetarea genetică l-a făcut popular printre oamenii de știință ai conferinței. În America, spectacolele sale au fost însoțite de o ovație în picioare, asemănătoare cu cea care a fost mai târziu pentru Chkalov. „Dacă toți rușii sunt așa, atunci trebuie să fim prieteni cu ei”, au strigat ziarele americane. În anii 20-30. N. I. Vavilov se manifestă și ca un organizator major al științei. El a fost de fapt fondatorul și liderul permanent al Institutului All-Union of Plant Industry (VIR). În 1929, Academia de Științe Agricole din întreaga Uniune (VASKhNIL) a fost creată pe baza Institutului de Agronomie Experimentală All-Union, care fusese organizat anterior de Vavilov. A fost ales primul președinte (din 1929 până în 1935). Cu participarea directă a omului de știință, a fost organizat Institutul de Genetică al Academiei de Științe a URSS. În scurt timp, talentul lui Vavilov a creat o școală științifică de geneticieni, care a devenit cea mai importantă din lume. Toată munca inițială din țara noastră în domeniul geneticii a fost realizată de el sau sub conducerea sa. În VIR, a fost utilizată pentru prima dată metoda poliploidiei experimentale, iar G. D. Karpechenko a început să lucreze la utilizarea sa în hibridizarea la distanță. Vavilov a insistat să înceapă lucrările privind utilizarea fenomenului de heteroză și hibridizare interlinie. Astăzi este ABC-ul selecției, dar atunci a fost începutul. Peste 30 de ani de activitate științifică, au fost publicate aproximativ 400 de lucrări și articole! Memorie fenomenală, cunoaștere enciclopedică, cunoaștere a aproape douăzeci de limbi, conștientă de toate inovațiile din știință. A muncit 18-20 de ore pe zi. Mama l-a certat: „Nici nu ai timp să dormi...”, își amintește fiul lui Vavilov.

Prelucrarea unui material extins de observații și experimente, un studiu detaliat al variabilității numeroaselor specii linneene (Linneons), o cantitate uriașă de fapte noi obținute în principal din studiul plantelor cultivate și al rudelor lor sălbatice, au permis N.I. Vavilov să reunească toate exemplele cunoscute de variabilitate paralelă și să formuleze o lege generală, pe care a numit-o „Legea seriei omologice în variabilitatea ereditară” (1920), raportată de el la cel de-al treilea Congres All-Rusian al Crescătorilor, desfășurat la Saratov. În 1921 N.I. Vavilov a fost trimis în America pentru a participa la Congresul Internațional pentru Agricultură, unde a prezentat un raport despre legea seriei omoloage. Legea variabilității paralele a genurilor și speciilor strâns înrudite, stabilită de N.I. Vavilov și asociat cu o origine comună, dezvoltând învățăturile evolutive ale lui Charles Darwin, a fost apreciat în mod corespunzător de știința lumii. A fost perceput de public ca fiind cel mai mare eveniment din știința biologică mondială, care deschide cele mai largi orizonturi pentru practică.

Legea seriei omologice, în primul rând, stabilește bazele taxonomiei uriașei varietăți de forme de plante în care lumea organică este atât de bogată, permite crescătorului să își facă o idee clară despre locul fiecăreia, chiar și cea mai mică unitate sistematică din lumea plantelor și judecă diversitatea posibilă a materialului sursă pentru selecție.

Principalele prevederi ale legii seriilor omologice sunt următoarele.

"unu. Speciile și genurile care sunt apropiate genetic sunt caracterizate de serii similare de variabilitate ereditară cu o asemenea regularitate încât, cunoscând numărul de forme din cadrul unei specii, se poate prevedea apariția formelor paralele la alte specii și genuri. Cu cât genurile și linneonii sunt localizate genetic mai aproape în sistemul general, cu atât mai completă este asemănarea în serie a variabilității lor.

2. Familiile întregi de plante se caracterizează în general printr-un anumit ciclu de variabilitate care trece prin toate genurile și speciile care alcătuiesc familia.

Chiar și la cel de-al III-lea Congres panrusesc de selecție (Saratov, iunie 1920), unde N.I. Vavilov și-a raportat descoperirea pentru prima dată, toți participanții la congres au recunoscut că „precum tabelul periodic (sistemul periodic)” legea seriei omologice va permite prezicerea existenței, proprietăților și structurii formelor și speciilor de plante și animale încă necunoscute. , şi a apreciat foarte mult semnificaţia ştiinţifică şi practică a acestei legi . Progresele moderne în biologia celulară moleculară fac posibilă înțelegerea mecanismului existenței variabilității omologice în organisme similare - care este exact baza asemănării formelor și speciilor viitoare cu cele existente - și sintetizarea în mod semnificativ a unor noi forme de plante care nu sunt găsite în natură. Acum un nou conținut este introdus în legea lui Vavilov, așa cum apariția teoriei cuantice a dat un conținut nou, mai profund sistemului periodic al lui Mendeleev.

serie omoloagă). Formulat în 1920 de N. I. Vavilov, care a descoperit că variabilitatea ereditară a plantelor este similară la speciile și genurile strâns înrudite din familia gramineelor. Se manifestă printr-o schimbare a caracterelor similare cu atâta regularitate încât, cunoscând formele plantelor la reprezentanții unei specii, se poate prevedea apariția acestor forme la alte specii și genuri înrudite. Cu cât speciile sunt mai aproape una de cealaltă prin origine, cu atât mai clar se manifestă această asemănare. Deci, în diferite tipuri de grâu (de exemplu, moale și dur), șiruri de modificări ereditare similare sunt dezvăluite în coada spicului (armuiat, semi-arzat, fără awn), culoarea acestuia (alb, roșu, negru, gri. ), forma și consistența boabelor, maturitatea timpurie, rezistența la frig, receptivitatea la îngrășăminte și așa mai departe.

Variabilitate similară în copertina spicului la grâul moale (1-4), grâul dur (5-8) și orzul cu șase rânduri (9-12) (după N. I. Vavilov).

Paralelismul variabilității este mai slab exprimat în diferitele genuri din cadrul familiei (de exemplu, grâu, orz, secară, ovăz, iarbă de canapea și alte genuri din familia cerealelor) și chiar mai slab în diferite familii din cadrul ordinului (taxonomie superioară). rang). Cu alte cuvinte, în conformitate cu legea seriei de omologie, speciile strâns înrudite, datorită similitudinii mari a genomului lor (seturi aproape identice de gene) au o variabilitate potențială similară a trăsăturilor, care se bazează pe mutații similare ale genelor omoloage (ortologe). .

N. I. Vavilov a subliniat aplicabilitatea serii omologice de legi și la animale. Evident, aceasta este o lege universală a variabilității, care acoperă toate regnurile organismelor vii. Valabilitatea acestei legi este ilustrată în mod viu de genomică, care dezvăluie asemănarea structurii primare a ADN-ului a speciilor strâns înrudite. Legea seriei de omologie găsește o dezvoltare ulterioară în principiul modular (bloc) al teoriei evoluției moleculare, conform căruia materialul genetic diverge prin duplicări și combinatorie ulterioară a secțiunilor (modulelor) de ADN.

Seria legii omologiei ajută la căutarea intenționată a modificărilor ereditare necesare selecției. Indică crescătorilor direcția selecției artificiale, facilitează producerea de forme promițătoare pentru selecția plantelor, animalelor și microorganismelor. De exemplu, ghidați de legea omologiei seriei, oamenii de știință au creat soiuri de lupini furajere fără alcaloizi (neamărui) pentru animalele de pășune, îmbogățind simultan solul cu azot. Seria legii omologiei ajută, de asemenea, la navigarea în alegerea obiectelor model și a sistemelor genetice specifice (gene și trăsături) pentru modelarea și căutarea terapiei pentru bolile ereditare umane, cum ar fi bolile metabolice, bolile neurodegenerative etc.

Lit.: Vavilov N. I. Legea seriei omologice în variabilitatea ereditară. M., 1987.

S. G. Inge-Vechtomov.

Serii omoloage în legea variabilității ereditare, deschide rusă geneticianul N.I. Vavilov în 1920 a stabilit un model care stabilește paralelismul (asemănarea) în variabilitatea ereditară (genotipică) în organismele înrudite. În formularea lui Vavilov, legea spune: „Speciile și genurile care sunt apropiate genetic unele de altele sunt caracterizate de serii identice de variabilitate ereditară cu o asemenea regularitate încât, cunoscând seria de forme pentru o specie, se poate prevedea găsirea unor forme identice în alte specii și genuri”. În același timp, cu cât relația dintre specii este mai strânsă, cu atât asemănarea (omologia) în seria variabilității lor este mai completă. Legea generalizează o cantitate imensă de material cu privire la variabilitatea plantelor (cereale și alte familii), dar s-a dovedit a fi adevărată pentru variabilitatea animalelor și a microorganismelor.

Fenomenul de variabilitate paralelă în genurile și speciile strâns înrudite se explică prin originea lor comună și, în consecință, prin prezența unei mari părți a acelorași gene în ele, obținute dintr-un strămoș comun și nemodificate în acest proces. Când sunt mutate, aceste gene dau trăsături similare. Paralelismul în variabilitatea genotipică la speciile înrudite se manifestă prin paralelism în variabilitatea fenotipică, adică caractere similare (fenotipuri).

Legea lui Vavilov este baza teoretică pentru alegerea direcțiilor și metodelor de obținere a trăsăturilor și proprietăților valoroase din punct de vedere economic la plantele de cultură și animalele domestice.