Sekcie: Biológia

Ciele lekcie

1. Oboznámiť žiakov s formami dedičnej premenlivosti, ich príčinami a účinkami na organizmus. Rozvíjať u školákov schopnosť klasifikovať formy variability, porovnávať ich navzájom; uveďte príklady ilustrujúce prejav každého z nich;
2. Vytvárať poznatky o typoch mutácií;
3. Formulovať zákon o homológnych radoch a vysvetliť jeho význam;
4. Presvedčiť stredoškolákov, že proces mutácie je veľmi dôležitý pre evolúciu organického sveta a ľudskú selekčnú prácu.

demonštrácie

• Schéma rôznych typov chromozomálnych mutácií.
• Schéma polyploidizácie.
• Homologické série v dedičnej premenlivosti.

Podmienky Genotypová variabilita, mutácia, génové mutácie, genómové mutácie, chromozomálne mutácie:

• inverzia;
• vymazanie;
• duplikácia;
• premiestnenie.

Úlohy pre študentov:

1. Formulujte zákon o homológnych radoch a uveďte príklady.
2. Zoznámte sa s biografiou N.I. Vavilova a poznajú jeho hlavné vedecké objavy.
3. Vytvorte tabuľku "Formy variability"

1. Organizácia času.
2. Testovanie vedomostí a zručností.

Predná práca

1. Čo študuje genetika?
2. Čo znamená pojem dedičnosť? - premenlivosť?
3. Aké formy variability poznáte?
4. Čo znamená rýchlosť reakcie?
5. Aké sú vzory variability modifikácií?
6. Ako meniace sa podmienky ovplyvňujú kvantitatívne a kvalitatívne vlastnosti? Uveďte príklady
7. Čo je reakčná rýchlosť? Prečo rôznorodosť kvalitatívnych znakov závisí v malej miere od vplyvu podmienok prostredia?
8. Aký praktický význam má v poľnohospodárstve hodnota reakčnej rýchlosti zvierat a rastlín?

Samostatná práca na počítači - testovacia práca

Vyplňte tabuľku:

Práca žiakov na počítačoch s aplikáciou 1. (Počas hodiny sa plnia úlohy 1-5).

1. Učenie sa nového materiálu

Pojem dedičná variabilita zahŕňa genotypovú a cytoplazmatickú variabilitu. Prvá sa delí na mutačné, kombinačné, korelačné. Ku kombinačnej variabilite dochádza pri krížení, nezávislej divergencii chromozómov v meióze a náhodnej fúzii gamét počas sexuálnej reprodukcie. Zloženie mutačnej variability zahŕňa genómové, chromozomálne a génové mutácie. Termín mutácia zaviedol do vedy G. de Vries. Jeho biografia a hlavné vedecké úspechy sa nachádzajú v sekcii. Genomické mutácie sú spojené s výskytom polyploidov a aneuploidov. Chromozomálne mutácie sú determinované interchromozomálnymi zmenami – translokáciou alebo intrachromozomálnymi prestavbami: delécia, duplikácia, inverzia. Génové mutácie sa vysvetľujú zmenami v sekvencii nukleotidov: zvýšením alebo znížením ich počtu (delecia, duplikácia), inzerciou nového nukleotidu alebo rotáciou úseku v rámci génu (inverzia). Cytoplazmatická variabilita je spojená s DNA, ktorá sa nachádza v plastidoch a mitochondriách bunky. Dedičná variabilita príbuzných druhov a rodov sa riadi zákonom Vavilovho homologického radu.

Variabilita modifikácie odráža zmeny vo fenotype bez ovplyvnenia genotypu. Oproti nej stojí iná forma variability – genotypová, alebo mutačná (podľa Darwina – dedičná, neurčitá, individuálna), meniaca genotyp. Mutácia je pretrvávajúca dedičná zmena genetického materiálu.

Jednotlivé zmeny v genotype sú tzv mutácie.

Koncept mutácií zaviedol do vedy Holanďan de Vries. Mutácie sú dedičné zmeny, ktoré vedú k zvýšeniu alebo zníženiu množstva genetického materiálu, k zmene nukleotidov alebo ich sekvencie.

Klasifikácia mutácií

• Mutácie podľa povahy prejavu: Dominantné, recesívne.
• Mutácie v mieste ich výskytu: somatické, generatívne.
• Mutácie podľa povahy vzhľadu: spontánne, indukované.
• Mutácie podľa adaptívnej hodnoty: prospešné, škodlivé, neutrálne. (Smrteľné, polosmrteľné.)

Väčšina vzniknutých mutácií je recesívna a pre organizmus nepriaznivá, môže spôsobiť aj jeho smrť. V kombinácii s alelickým dominantným génom sa recesívne mutácie fenotypovo neprejavujú. Mutácie sa vyskytujú v pohlavných a somatických bunkách. Ak sa v zárodočných bunkách vyskytnú mutácie, sú tzv generatívny a prejavujú sa v generácii, ktorá sa vyvinie zo zárodočných buniek. Zmeny vo vegetatívnych bunkách sú tzv somatické mutácie. Takéto mutácie vedú k zmene vlastnosti len časti organizmu, ktorá sa vyvinie zo zmenených buniek. U zvierat sa somatické mutácie neprenášajú na ďalšie generácie, pretože zo somatických buniek nevzniká nový organizmus. V rastlinách je to iné: v hybridných bunkách rastlinných organizmov sa replikácia a mitóza môžu uskutočňovať v rôznych jadrách trochu inak. V priebehu niekoľkých bunkových generácií sa jednotlivé chromozómy strácajú a vyberajú sa určité karyotypy, ktoré je možné zachovať po mnoho generácií.

Je ich viacero typy mutácií podľa úrovne výskytu:

1. Genomické mutácie – zmena ploidie, t.j. počet chromozómov (numerické chromozómové aberácie), ktoré sú obzvlášť bežné v rastlinách;
2. Chromozomálne mutácie – zmeny v štruktúre chromozómov (štrukturálne chromozomálne aberácie);
3. Génové mutácie – zmeny jednotlivých génov;

Genomické mutácie

Polyploidia je viacnásobné zvýšenie počtu chromozómov.
Aneuploidia je strata alebo výskyt extra chromozómov v dôsledku narušenia meiózy.

Vyskytujú sa v dôsledku zmeny počtu alebo štruktúry chromozómov. Zmeny v ploidii sa pozorujú pri poruchách divergencie chromozómov.

Chromozomálne choroby

• generatívne mutácie
• XXY; HUU - Klinefelterov syndróm.
• XO - Shershevsky-Turnerov syndróm.

Autozomálne mutácie

• Patauov syndróm (na chromozóme 13).
• Edwardsov syndróm (na chromozóme 18).
• Downov syndróm (na chromozóme 21).

Klinefelterov syndróm.

XXY a XXXY - Klinefelterov syndróm. Frekvencia výskytu je 1:400 - 1:500. Karyotyp je 47, XXY, 48, XXXY atď. Fenotyp je mužský. Typ ženského tela, gynekomastia. Vysoký, relatívne dlhé ruky a nohy. Slabo vyvinutá vlasová línia. Inteligencia je znížená.

Shershevsky-Turnerov syndróm

X0 - Shereshevsky-Turnerov syndróm (monozómia X). Frekvencia výskytu je 1:2000 - 1:3000. Karyotyp 45,X. Fenotyp je ženský. Somatické znaky: výška 135 - 145 cm, pterygoidný kožný záhyb na krku (od zátylku k ramenu), nízke postavenie uší, nedostatočný rozvoj primárnych a sekundárnych pohlavných znakov. V 25% prípadov sú srdcové chyby a anomálie vo fungovaní obličiek. Intelekt trpí len zriedka.

Patauov syndróm - Trizómia na 13. chromozóme (Patauov syndróm) sa vyskytuje u novorodencov s frekvenciou asi 1:5000 - 1:7000 a je spojená so širokým spektrom malformácií. SP je charakterizovaná mnohopočetnými vrodenými chybami mozgu a tváre. Ide o skupinu skorých porúch tvorby mozgu, očných bulbov, kostí mozgu a tvárových častí lebky. Obvod lebky sa zvyčajne zmenšuje. Čelo šikmé, nízke; palpebrálne štrbiny sú úzke, nosový mostík je prepadnutý, ušnice sú nízke a deformované. Typickým znakom SP je rázštep pery a podnebia.

Downov syndróm - Ochorenie spôsobené anomáliou chromozómovej sady (zmena v počte alebo štruktúre autozómov), ktorej hlavnými prejavmi sú mentálna retardácia, zvláštny vzhľad pacienta a vrodené vývojové chyby. Jedno z najčastejších chromozomálnych ochorení sa vyskytuje v priemere s frekvenciou 1 zo 700 novorodencov. Na dlani sa často nachádza priečny záhyb

Chromozomálne mutácie

Existuje niekoľko typov chromozomálnych mutácií spojených so zmenami v štruktúre chromozómov:

• delécia - strata časti chromozómu;
• duplikácia - zdvojnásobenie úseku chromozómu;
• inverzia - rotácia chromozómového segmentu o 180 stupňov;
• translokácia - presun časti chromozómu na iný chromozóm.
• transpozícia – pohyb v jednom chromozóme.

Delécie a duplikácie menia množstvo genetického materiálu. Fenotypovo sa objavujú v závislosti od toho, aké veľké sú zodpovedajúce úseky chromozómov a či obsahujú dôležité gény. Duplikácie môžu viesť k vytvoreniu nových génov. Pri inverziách a translokáciách sa množstvo genetického materiálu nemení, mení sa však jeho umiestnenie. Aj takéto mutácie zohrávajú významnú úlohu, keďže kríženie mutantov s pôvodnými formami je náročné a ich F1 hybridy sú najčastejšie sterilné.

vymazania. U ľudí v dôsledku vymazania:

• Wolfov syndróm - stratená časť veľkého chromozómu 4 -
• syndróm "mačací plač" - s deléciou v 5. chromozóme. Príčina: chromozomálna mutácia; strata chromozómového fragmentu v 5. páre.
  Prejavy: abnormálny vývoj hrtana, mačkovité výkriky, ja v ranom detstve, zaostávanie vo fyzickom a duševnom vývoji

Inverzie

• Ide o zmenu štruktúry chromozómu spôsobenú otočením jednej z jeho vnútorných častí o 180°.
• Podobné chromozomálne preskupenie je dôsledkom dvoch súčasných zlomov v jednom chromozóme.

Premiestnenia

• Počas translokácie sa oblasti nehomologických chromozómov vymieňajú, ale celkový počet génov sa nemení.

Výmena základne

1. fenylketonúria. Prejav: zhoršené štiepenie fenylalanínu; je to spôsobené demenciou spôsobenou hyperfenylalaninémiou. Pri včas predpísanej a dodržiavanej diéte (výživa, nízky fenylalanín) a užívaní niektorých liekov klinické prejavy tohto ochorenia prakticky chýbajú.
2. kosáčiková anémia.
3. Morfanov syndróm.

Genetické(bodové) mutácie sú spojené so zmenami v nukleotidovej sekvencii. Normálny gén (typický pre divoký typ) a mutantné gény, ktoré z neho vznikajú, sa nazývajú alely.

Pri génových mutáciách dochádza k nasledujúcim štrukturálnym zmenám:

génová mutácia

Napríklad kosáčikovitá anémia je výsledkom substitúcie jednej bázy v b-reťazci krvného globínu (adenín je nahradený tymínom). Pri delécii a duplikácii dochádza k posunu sekvencie tripletov a objavujú sa mutanty s „frameshiftom“, t.j. posuny hraníc medzi kodónmi – všetky nasledujúce aminokyseliny sa menia od miesta mutácie.

Primárna štruktúra hemoglobínu u zdravých (1) a pacientov s kosáčikovitou anémiou (2).

1. - val-gis-ley-tre - pro-glut. to-ta- glu-liz
2. - val-gis-ley-tre - valín- glu-liz

Mutácia v géne beta hemoglobínu

Morfanov syndróm

Vysoké uvoľňovanie adrenalínu, charakteristické pre túto chorobu, prispieva nielen k rozvoju kardiovaskulárnych komplikácií, ale aj k tomu, že u niektorých jedincov sa objavuje osobitná sila a duševné nadanie. Spôsoby liečby nie sú známe. Verí sa, že Paganini, Andersen, Chukovsky boli chorí

Hemofília

Mutagény sú faktory, ktoré spôsobujú mutácie: biologické, chemické, fyzikálne.

Experimentálne je možné zvýšiť rýchlosť mutácie. V prirodzených podmienkach dochádza k mutáciám pri náhlych zmenách teploty, pod vplyvom ultrafialového žiarenia a z iných dôvodov. Vo väčšine prípadov však skutočné príčiny mutácií zostávajú neznáme. V súčasnosti boli vyvinuté metódy na zvýšenie počtu mutácií umelými prostriedkami. Prvýkrát sa pod vplyvom röntgenových lúčov získal prudký nárast počtu dedičných zmien.

• Fyzikálne faktory (rôzne typy ionizujúceho žiarenia, ultrafialové žiarenie, röntgenové žiarenie)
• Chemické faktory (insekticídy, herbicídy, olovo, drogy, alkohol, niektoré drogy a iné látky)
• Biologické faktory (vírusy kiahní, ovčích kiahní, mumpsu, chrípky, osýpok, hepatitídy atď.)

Eugenika.

Eugenika je veda o zlepšovaní plemena ľudstva.

Eugenika v gréčtine znamená zrodenie tých najlepších. Táto škandalózna veda hľadá spôsoby, ako zlepšiť dedičné vlastnosti človeka pomocou genetických princípov. Vždy bolo ťažké zostať čistou vedou: jej vývoj tesne sledovala politika, ktorá s jej plodmi nakladala po svojom.

V starovekej Sparte sa výber ľudí vykonával radikálnejšie, pričom sa ničili deti, ktoré nemali fyzické vlastnosti potrebné pre budúceho bojovníka. Otcom eugeniky, ktorá ju postavila na vedecký základ, bol v roku 1869 Francis Galton. Po rozbore rodokmeňov stoviek talentovaných ľudí dospel k záveru, že geniálne schopnosti sa dedia.

Dnes sa eugenika zameriava na odstránenie dedičných chorôb v ľudskej rase. Akýkoľvek biologický druh bude na pokraji zničenia, ak je jeho existencia v rozpore s prírodou. Takmer polovica novorodencov z tisícky sa rodí s nejakou dedičnou patológiou. Vo svete sa ročne narodia 2 milióny takýchto detí. Medzi nimi - 150 tisíc s Downovým syndrómom. To, že je ľahšie zabrániť narodeniu dieťaťa, ako riešiť neduhy, je už dávno každému známe. Takéto príležitosti sa však objavili až v našej dobe. Prenatálna diagnostika a genetické poradenstvo pomáhajú riešiť problém vhodnosti pôrodu.

Moderné možnosti medicínskeho genetického poradenstva umožňujú určiť riziko dedičných ochorení už pri plánovaní tehotenstva.

Nikolaj Ivanovič Vavilov

Nikolaj Ivanovič Vavilov (1887-1943) - ruský botanik, genetik, pestovateľ rastlín, geograf. Formuloval zákon homológneho radu dedičnej premenlivosti. Vytvoril doktrínu o centrách pôvodu kultúrnych rastlín.

Ruský vedec N. I. Vavilov stanovil dôležitú zákonitosť známu ako zákon homologických sérií v dedičnej premenlivosti: druhy a rody, ktoré sú si geneticky blízke (súvisia medzi sebou jednotou pôvodu), sa vyznačujú podobnými sériami v dedičnej premenlivosti. Na základe tohto zákona možno predvídať objavenie podobných zmien u príbuzných druhov a rodov. Zostavil tabuľku homologických radov v rodine

obilniny. U zvierat sa tento vzor tiež prejavuje: napríklad u hlodavcov existujú homologické série z hľadiska farby srsti.

Zákon homológneho radu

Štúdium dedičnej variability kultúrnych rastlín a ich predkov, N.I. Vavilov sformuloval zákon homologických sérií: „Druhy a rody, ktoré sú si geneticky blízke, sa vyznačujú podobnými sériami dedičnej variability s takou pravidelnosťou, že pri poznaní množstva foriem v rámci jedného druhu je možné predvídať prítomnosť paralelných foriem u iných druhov a rodov. .“

Na príklade rodiny obilnín Vavilov ukázal, že podobné mutácie sa nachádzajú v mnohých druhoch tejto rodiny. Čiernu farbu semien teda nájdeme v raži, pšenici, jačmeni, kukurici a iných, s výnimkou ovsa, pšeničnej trávy a prosa. Predĺžený tvar zrna sa nachádza u všetkých študovaných druhov. Podobné mutácie majú aj zvieratá: albinizmus a nedostatok srsti u cicavcov, krátkoprsté u dobytka, oviec, psov, vtákov. Dôvodom výskytu podobných mutácií je spoločný pôvod genotypov.

Detekcia mutácií u jedného druhu teda poskytuje základ pre hľadanie podobných mutácií v príbuzných rastlinných a živočíšnych druhoch.

Zákon homológneho radu

1. Aké mutantné formy by mali vzniknúť u blízko príbuzných druhov?
2. Kto je zakladateľom zákona o homologickom rade?
3. Ako hovorí zákon?

Domáca úloha.

1. oddiel 24
2. Nájdite príklady mutácií v prírode.

4. júna vystúpil s prezentáciou „Zákon homologických sérií v dedičnej premenlivosti“. Toto je jedna z tých prác, ktoré sa považujú za základné a sú teoretickým základom biologického výskumu. Podstatou zákona je, že geneticky blízke druhy a rody (spojené medzi sebou jednotou pôvodu) sa vyznačujú podobnými sériami v dedičnej premenlivosti. Študentské nadšenie pre štúdium obilnín a potom krížových, strukovín a tekvice umožnilo Vavilovovi a jeho študentom nájsť mutácie, ktoré sú podobné v príbuzných druhoch a potom v rodoch. V tabuľke vyvinutej ako výsledok experimentov Vavilov zaznamenal mutácie, ktorých prejav sa našiel u týchto druhov, so znamienkom „+“ a prázdne miesta naznačujú, že takéto mutácie by mali byť, ale ešte neboli objavené. Tabuľka s prázdnymi bunkami, ktoré sa budú plniť s ďalším rozvojom vedy. Kde sme sa s niečím takým stretli? Samozrejme, v chémii, slávna periodická tabuľka! Pravidelnosť týchto dvoch zákonov je potvrdená vedou. "Prázdne" bunky sú zaplnené a to je základ pre praktický výber. Pšenica tvrdá je známa len v jarnej forme, no na základe zákona by mala v prírode existovať aj tvrdá pšenica v ozimnej forme. Čoskoro bol skutočne objavený na hraniciach Iránu a Turecka. Tekvice a melóny sa vyznačujú jednoduchým a segmentovaným ovocím, ale melón tejto formy nebol v čase Vavilova opísaný. Na juhovýchode európskej časti Ruska sa však našli segmentované vodné melóny. V kultúre dominuje pestovanie trojramennej repy, ktorej plodiny vyžadujú odburiňovanie a odstránenie dvoch nadbytočných výhonkov. Ale medzi príbuznými repy v prírode boli aj jednoklíčkové formy, takže vedci dokázali vytvoriť novú odrodu jednoklíčkovej repy. Awnlessness obilnín je mutácia, ktorá sa osvedčila pri zavádzaní strojového zberu, keď sú stroje menej zanesené. Šľachtitelia pomocou Vavilovho zákona našli formy bez prístreškov a vytvorili nové odrody obilnín bez prístreškov. Fakty o paralelnej variabilite blízkych a vzdialených druhov poznal už C. Darwin. Napríklad rovnaká farba srsti hlodavcov, albinizmus u predstaviteľov rôznych skupín živočíšneho sveta a ľudí (je popísaný prípad albinizmu u černochov), nedostatok operenia u vtákov, nedostatok šupín u rýb, podobné sfarbenie plodov ovocné a bobuľové plodiny, variabilita okopanín atď. Dôvod paralelnosti variability spočíva v tom, že základom homológnych znakov je prítomnosť podobných génov: čím sú druhy a rody geneticky bližšie, tým je podobnosť v rade variabilita. Preto - príčina homológnych mutácií - spoločný pôvod genotypov. Živá príroda v procese evolúcie bola naprogramovaná akoby podľa jedného vzorca, bez ohľadu na čas vzniku druhov. Zákon homologických sérií v dedičnej premenlivosti od NI Vavilova bol nielen potvrdením Darwinovej teórie o pôvode druhov, ale aj rozšírením koncepcie dedičnej variability. Nikolaja Ivanoviča možno opäť vyhlásiť: „Vďaka Darwinovi!“, ale aj „Pokračujme v Darwinovi!“ Vráťme sa do roku 1920. Zaujímavé sú spomienky očitých svedkov. Alexandra Ivanovna Mordvinkina, ktorá bola prítomná na kongrese Saratovského poľnohospodárskeho inštitútu (neskôr kandidátka biologických vied), pripomenula: „Kongres sa otvoril v najväčšej aule univerzity. Ani jedna správa na mňa následne neurobila taký silný dojem ako prejav Nikolaja Ivanoviča. Hovoril inšpirovane, všetci počúvali so zatajeným dychom, bolo cítiť, že sa pred nami otvára niečo veľmi veľké a nové vo vede. Keď sa ozval búrlivý, dlhotrvajúci potlesk, profesor Vjačeslav Rafailovič Zelenskij povedal: "Toto sú biológovia, ktorí pozdravujú svojho Mendelejeva." Slová Nikolaja Maksimoviča Tulajkova sa mi obzvlášť vryli do pamäti: „Čo dodať k tejto správe? Môžem povedať jednu vec: Rusko nezahynie, ak bude mať takých synov ako Nikolaj Ivanovič. Nikolaj Vladimirovič Timofeev-Resovsky, vynikajúci genetik, ktorý poznal Vavilova nielen pracovne, ale aj osobne, dôverne hovoril s blízkymi známymi: „Nikolaj Ivanovič bol úžasný človek a veľký mučeník, vynikajúci pestovateľ a zberač rastlín, cestovateľ, statočný a univerzálny favorit, ale jeho séria - zákon nie je vôbec homológna, ale analogická séria, áno, pane! Čo je to homológia? Táto podobnosť je založená na spoločnom pôvode. Čo je analógia? Podobnosť vonkajších znakov, ktorá je určená podobným biotopom, ale nie príbuzenstvom. Kto má teda pravdu? Vavilov! Hĺbku jeho biologickej mysle možno len obdivovať! Zmenou len jedného pojmu v názve sa mení aj podstata zákona. Podľa zákona homologických sérií sú si všetci ľudia rovní, pretože sú rovnakého biologického pôvodu a patria k druhu homo sapiens, to znamená, že všetci sú rovnako inteligentní, schopní a talentovaní atď., Ale majú vonkajšie rozdiely. : výška, proporcie medzi časťami tela atď. Podľa zákona analogických radov sú ľudia navonok podobní, pretože majú podobný biotop, ale odlišný pôvod. A to už je priestor pre šovinizmus, rasizmus, nacionalizmus až po genocídu. A Vavilov zákon hovorí, že trpaslík z Afriky a americký basketbalový hráč majú rovnaký genetický koreň a jeden nemôže byť postavený nad druhého - to je nevedecké! Platnosť univerzálnej biologickej zákonitosti objavenej Vavilovom potvrdil moderný výskum nielen u rastlín, ale aj u zvierat. Moderní genetici veria, že zákon odhaľuje neobmedzené vyhliadky na vedecké poznanie, zovšeobecňovanie a predvídavosť“ (profesor M. E. Lobanov). Ďalšia zásadná práca N. I. Vavilova, „Imunita rastlín voči infekčným chorobám“ (1919), patrí do obdobia Saratov. Na titulnej strane knihy Nikolaj Ivanovič napísal: "Venované pamiatke veľkého výskumníka imunity Iľju Iľjiča Mečnikova." Žiadny veľký vedec sa nepovažuje za samostatného pracovníka vo vede. Vavilov si teda vďaka Mečnikovovi položil otázku, či môžu mať rastliny ochranné sily, ak ich majú zvieratá? Pri hľadaní odpovede na otázku uskutočnil výskum obilnín podľa originálnej metódy a zhrnutím praxe a teórie položil základy novej vedy – fytoimunológie. Práca mala čisto praktický význam – využiť prirodzenú imunitu rastlín ako najracionálnejší a cenovo najefektívnejší spôsob boja proti škodcom. Mladý vedec vytvoril originálnu teóriu fyziologickej imunity rastlín voči infekčným chorobám a štúdium genotypovej imunity tvorilo základ doktríny. N. I. Vavilov študoval reakciu „hostiteľa“ na zavlečenie parazita, špecifickosť tejto reakcie a zisťoval, či je imúnna celá séria, alebo len určité typy tejto série. Nikolaj Ivanovič pripisoval mimoriadny význam skupinovej imunite a veril, že pri šľachtení je dôležité vyvinúť odrody, ktoré sú odolné nie voči jednej rase, ale voči celej populácii fyziologických rás, a takéto odolné druhy by sa mali hľadať v domovine rastliny. Veda neskôr potvrdila, že divé druhy – príbuzné kultúrnych rastlín – majú prirodzenú imunitu a sú menej náchylné na infekčné choroby. Práve vnášaniu génov rezistencie do rastlín sa venujú moderní šľachtitelia využívajúci teóriu N. I. Vavilova a metódy genetického inžinierstva. Vedec sa počas svojej vedeckej činnosti zaujímal o vývoj otázok imunity: „Náuka o imunite rastlín voči infekčným chorobám“ (1935), „Zákony prirodzenej imunity rastlín voči infekčným chorobám (kľúče k nájdeniu imunitných foriem)“ (publikované iba v roku 1961). Akademik Petr Michajlovič Žukovskij správne poznamenal: „V období Saratov, hoci to bolo krátke (1917-1921), hviezda N. I. Vavilov - vedec. Neskôr Vavilov napísal: „V marci 1921 som migroval zo Saratova s ​​celým laboratóriom 27 ľudí. Bol zvolený za vedúceho Úradu aplikovanej botaniky Poľnohospodárskeho vedeckého výboru v Petrohrade. V rokoch 1921 až 1929 - profesor Katedry genetiky a šľachtenia Leningradského poľnohospodárskeho inštitútu. V. I. Lenin vyslal v roku 1921 na konferenciu do Ameriky dvoch vedcov, jedného z nich – N. I. Vavilova. Správa o genetickom výskume ho urobila populárnym medzi vedcami konferencie. V Amerike boli jeho vystúpenia sprevádzané búrlivými ováciami, podobne ako to bolo neskôr pre Čkalova. „Ak sú všetci Rusi takí, potom s nimi musíme byť priateľmi,“ kričali americké noviny. V 20.-30. N. I. Vavilov sa prejavuje aj ako významný organizátor vedy. Bol vlastne zakladateľom a stálym vedúcim All-Union Institute of Plant Industry (VIR). V roku 1929 bola na základe Celozväzového inštitútu experimentálnej agronómie, ktorý predtým organizoval Vavilov, vytvorená Celozväzová akadémia poľnohospodárskych vied (VASKhNIL). Bol zvolený za prvého prezidenta (v rokoch 1929 až 1935). S priamou účasťou vedca bol zorganizovaný Ústav genetiky Akadémie vied ZSSR. Vavilov talent v krátkom čase vytvoril vedeckú školu genetikov, ktorá sa stala vedúcou svetovou. Všetky počiatočné práce u nás v oblasti genetiky realizoval on alebo pod jeho vedením. Vo VIR bola prvýkrát použitá metóda experimentálnej polyploidie a G. D. Karpechenko začal pracovať na jej využití pri vzdialenej hybridizácii. Vavilov trval na začatí práce na využití fenoménu heterózy a medzilíniovej hybridizácie. Dnes je to ABC výberu, ale vtedy to bol začiatok. Za 30 rokov vedeckej činnosti vyšlo okolo 400 prác a článkov! Fenomenálna pamäť, encyklopedické vedomosti, znalosť takmer dvadsiatich jazykov, vedomý si všetkých noviniek vo vede. Pracoval 18-20 hodín denne. Mama mu vyčítala: „Nemáš ani čas spať ...,“ spomína Vavilovov syn.

Spracovanie rozsiahleho materiálu pozorovaní a pokusov, podrobné štúdium variability početných linnejských druhov (Linneonov), obrovské množstvo nových faktov získaných najmä zo štúdia kultúrnych rastlín a ich divokých príbuzných umožnili N.I. Vavilova, aby spojil všetky známe príklady paralelnej premenlivosti a sformuloval všeobecný zákon, ktorý nazval „Zákon homologických sérií v dedičnej premenlivosti“ (1920), o ktorom informoval na treťom celoruskom kongrese chovateľov, ktorý sa konal v Saratove. V roku 1921 N.I. Vavilov bol poslaný do Ameriky, aby sa zúčastnil Medzinárodného kongresu o poľnohospodárstve, kde predložil správu o zákone homologických sérií. Zákon paralelnej premenlivosti blízko príbuzných rodov a druhov, ktorý stanovil N.I. Vavilov a spojený so spoločným pôvodom, rozvíjajúcim evolučné učenie Charlesa Darwina, bol svetovou vedou náležite ocenený. Diváci ho vnímali ako najväčšie podujatie svetovej biologickej vedy, ktoré otvára najširšie obzory pre prax.

Zákon homologických sérií v prvom rade stanovuje základy taxonómie obrovskej rozmanitosti rastlinných foriem, na ktoré je organický svet taký bohatý, umožňuje šľachtiteľovi získať jasnú predstavu o mieste každého z nich, aj najmenšiu, systematickú jednotku vo svete rastlín a posúdiť možnú rozmanitosť východiskového materiálu na výber.

Hlavné ustanovenia zákona o homologických sériách sú nasledovné.

"jeden. Druhy a rody, ktoré sú si geneticky blízke, sa vyznačujú podobným radom dedičnej variability s takou pravidelnosťou, že pri znalosti počtu foriem v rámci jedného druhu možno predvídať výskyt paralelných foriem u iných druhov a rodov. Čím bližšie sú rody a líny geneticky umiestnené vo všeobecnom systéme, tým úplnejšia je podobnosť v rade ich variability.

2. Celé čeľade rastlín sa vo všeobecnosti vyznačujú určitým kolobehom variability prechádzajúcej všetkými rodmi a druhmi, ktoré tvoria čeľade.

Dokonca aj na III. celoruskom kongrese o výbere (Saratov, jún 1920), kde N.I. Vavilov prvýkrát ohlásil svoj objav, všetci účastníci kongresu uznali, že „ako periodická tabuľka (periodický systém)“ zákon homologických sérií umožní predpovedať existenciu, vlastnosti a štruktúru ešte neznámych foriem a druhov rastlín a živočíchov. a vysoko ocenil vedecký a praktický význam tohto zákona. Moderné pokroky v molekulárnej bunkovej biológii umožňujú pochopiť mechanizmus existencie homológnej variability u podobných organizmov - čo presne je základom podobnosti budúcich foriem a druhov s existujúcimi - a zmysluplne syntetizovať nové formy rastlín, ktoré nie sú nájdené v prírode. Teraz sa do Vavilovovho zákona zavádza nový obsah, rovnako ako nástup kvantovej teórie dal nový, hlbší obsah Mendelejevovmu periodickému systému.

homologická séria). Formuloval v roku 1920 N. I. Vavilov, ktorý zistil, že dedičná variabilita rastlín je podobná u blízko príbuzných druhov a rodov čeľade tráv. Prejavuje sa zmenou podobných znakov s takou pravidelnosťou, že pri poznaní foriem rastlín u predstaviteľov jedného druhu je možné predvídať výskyt týchto foriem u iných príbuzných druhov a rodov. Čím bližšie sú si druhy pôvodom, tým jasnejšie sa táto podobnosť prejavuje. Takže v rôznych druhoch pšenice (napríklad mäkká a tvrdá) sa odhalia rady podobných dedičných zmien v klase (markíza, poloprikrývka, bez markízy), jej farbe (biele, červené, čierne, sivé klasy). ), tvar a konzistencia zrna, skorá zrelosť, odolnosť voči chladu, citlivosť na hnojivá atď.

Podobná variabilita markízy klasu u pšenice mäkkej (1-4), tvrdej pšenice (5-8) a šesťradového jačmeňa (9-12) (podľa N. I. Vavilova).

Paralelnosť variability je slabšie vyjadrená v rôznych rodoch v rámci čeľade (napríklad pšenica, jačmeň, raž, ovos, pýr a iné rody z čeľade obilnín) a ešte slabšie v rôznych čeľade v rámci radu (vyššia taxonomická hodnosť). Inými slovami, v súlade so zákonom homologických sérií majú blízko príbuzné druhy vďaka veľkej podobnosti svojich genómov (takmer identické sady génov) podobnú potenciálnu variabilitu znakov, ktorá je založená na podobných mutáciách homologických (ortologických) génov. .

N. I. Vavilov poukázal na použiteľnosť homologických radov zákonov aj na zvieratá. Je zrejmé, že ide o univerzálny zákon premenlivosti, ktorý pokrýva všetky kráľovstvá živých organizmov. Platnosť tohto zákona názorne ilustruje genomika, ktorá odhaľuje podobnosť primárnej štruktúry DNA blízko príbuzných druhov. Zákon radu homológie nachádza ďalší vývoj v modulárnom (blokovom) princípe teórie molekulárnej evolúcie, podľa ktorého sa genetický materiál rozchádza cez duplikácie a následnú kombinatoriku úsekov DNA (modulov).

Zákon rady homológie pomáha cielene hľadať dedičné zmeny potrebné na selekciu. Chovateľom naznačuje smer umelého výberu, uľahčuje produkciu foriem, ktoré sú perspektívne pre selekciu rastlín, živočíchov a mikroorganizmov. Vedci napríklad podľa zákona o homológii vytvorili odrody kŕmneho vlčieho bôbu bez obsahu alkaloidov (nehorké) pre pasienky, pričom súčasne obohacujú pôdu dusíkom. Zákon homológie radu tiež pomáha orientovať sa pri výbere modelových objektov a špecifických genetických systémov (génov a znakov) pre modelovanie a hľadanie terapie pre ľudské dedičné ochorenia, ako sú metabolické ochorenia, neurodegeneratívne ochorenia atď.

Lit .: Vavilov N. I. Zákon homologického radu v dedičnej premenlivosti. M., 1987.

S. G. Inge-Vechtomov.

Homologický rad v zákone dedičnej premenlivosti, otvorte ruštinu genetik N.I. Vavilov v roku 1920 vytvoril model, ktorý zaviedol paralelizmus (podobnosť) v dedičnej (genotypovej) variabilite v príbuzných organizmoch. Vo Vavilovovej formulácii zákon znie: „Druhy a rody, ktoré sú si geneticky blízke, sa vyznačujú identickým radom dedičnej premenlivosti s takou pravidelnosťou, že pri znalosti radov foriem pre jeden druh možno predvídať nález identických foriem v r. iné druhy a rody." Zároveň platí, že čím užší je vzťah medzi druhmi, tým úplnejšia je podobnosť (homológia) v rade ich variability. Zákon zovšeobecňuje obrovské množstvo materiálu o premenlivosti rastlín (obilnín a iných čeľadí), no ukázalo sa, že platí pre premenlivosť živočíchov a mikroorganizmov.

Fenomén paralelnej variability v blízko príbuzných rodoch a druhoch sa vysvetľuje ich spoločným pôvodom a následne aj prítomnosťou veľkej časti rovnakých génov v nich, získaných od spoločného predka a v procese nezmenených. Keď sú tieto gény zmutované, dávajú podobné vlastnosti. Paralelnosť v genotypovej variabilite u príbuzných druhov sa prejavuje paralelizmom vo fenotypovej variabilite, teda podobnými znakmi (fenotypmi).

Vavilov zákon je teoretickým základom pre výber smerov a metód na získanie ekonomicky cenných vlastností a vlastností u kultúrnych rastlín a domácich zvierat.