Mga Seksyon: Biology

Mga layunin ng aralin

1. Upang ipaalam sa mga mag-aaral ang mga anyo ng namamana na pagkakaiba-iba, ang kanilang mga sanhi at epekto sa katawan. Upang mabuo sa mga mag-aaral ang kakayahang pag-uri-uriin ang mga anyo ng pagkakaiba-iba, upang ihambing ang mga ito sa bawat isa; magbigay ng mga halimbawa na naglalarawan ng pagpapakita ng bawat isa sa kanila;
2. Upang bumuo ng kaalaman tungkol sa mga uri ng mutasyon;
3. Bumuo ng batas ng homologous series at ipaliwanag ang kahulugan nito;
4. Kumbinsihin ang mga mag-aaral sa high school na ang proseso ng mutation ay napakahalaga para sa ebolusyon ng organikong mundo at gawaing pagpili ng tao.

Mga demonstrasyon

• Scheme ng iba't ibang uri ng chromosomal mutations.
• Scheme ng polyploidization.
• Homological series sa hereditary variability.

Mga tuntunin Ang pagkakaiba-iba ng genotypic, mutation, gene mutations, genomic mutations, chromosomal mutations:

• pagbabaligtad;
• pagtanggal;
• pagdoble;
• pagsasalin.

Mga gawain para sa mga mag-aaral:

1. Bumuo ng batas ng homologous series at magbigay ng mga halimbawa.
2. Kilalanin ang talambuhay ni N.I. Vavilov at alam ang kanyang pangunahing pagtuklas sa agham.
3. Gumawa ng talahanayan na "Mga anyo ng pagkakaiba-iba"

1. Oras ng pag-aayos.
2. Pagsubok ng kaalaman at kasanayan.

Gawain sa harapan

1. Ano ang pinag-aaralan ng genetics?
2. Ano ang ibig sabihin ng katagang pagmamana? - pagkakaiba-iba?
3. Anong mga anyo ng pagkakaiba-iba ang alam mo?
4. Ano ang ibig sabihin ng rate ng reaksyon?
5. Ano ang mga pattern ng pagbabago ng pagbabago?
6. Paano naaapektuhan ng pagbabago ng mga kondisyon ang quantitative at qualitative traits? Magbigay ng halimbawa
7. Ano ang rate ng reaksyon? Bakit ang pagkakaiba-iba ng mga katangian ng husay ay nakasalalay sa isang maliit na lawak sa impluwensya ng mga kondisyon sa kapaligiran?
8. Ano ang praktikal na kahalagahan sa agrikultura ng halaga ng rate ng reaksyon ng mga hayop at halaman?

Indibidwal na gawain sa computer - gawain sa pagsubok

Punan ang tsart:

Gawain ng mga mag-aaral sa mga kompyuter na may application 1 . (Sa panahon ng aralin, natapos ang mga gawain 1-5).

1. Pag-aaral ng bagong materyal

Kasama sa konsepto ng hereditary variability ang genotypic at cytoplasmic variability. Ang una ay nahahati sa mutational, combinative, correlative. Ang combinative variability ay nangyayari sa crossing over, independent divergence ng chromosome sa meiosis, at random fusion ng gametes sa panahon ng sexual reproduction. Ang komposisyon ng mutational variability ay kinabibilangan ng genomic, chromosomal at gene mutations. Ang terminong mutation ay ipinakilala sa agham ni G. de Vries. Ang kanyang talambuhay at pangunahing mga nakamit na pang-agham ay matatagpuan sa seksyon. Ang genomic mutations ay nauugnay sa paglitaw ng polyploids at aneuploids. Ang mga chromosomal mutations ay natutukoy sa pamamagitan ng interchromosomal na pagbabago - translocation o intrachromosomal rearrangements: pagtanggal, pagdoble, pagbabaligtad. Ang mga mutation ng gene ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mga pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide: isang pagtaas o pagbaba sa kanilang bilang (pagtanggal, pagdoble), pagpasok ng isang bagong nucleotide, o pag-ikot ng isang seksyon sa loob ng isang gene (inversion). Ang pagkakaiba-iba ng cytoplasmic ay nauugnay sa DNA, na matatagpuan sa mga plastid at mitochondria ng cell. Ang namamana na pagkakaiba-iba ng mga kaugnay na species at genera ay sumusunod sa batas ng homologous na serye ni Vavilov.

Ang pagkakaiba-iba ng pagbabago ay sumasalamin sa mga pagbabago sa phenotype nang hindi naaapektuhan ang genotype. Ang kabaligtaran nito ay isa pang anyo ng pagkakaiba-iba - genotypic, o mutational (ayon kay Darwin - namamana, hindi tiyak, indibidwal), binabago ang genotype. Ang mutation ay isang patuloy na namamana na pagbabago sa genetic material.

Ang mga indibidwal na pagbabago sa genotype ay tinatawag mutasyon.

Ang konsepto ng mutasyon ay ipinakilala sa agham ng Dutchman de Vries. Ang mga mutasyon ay mga namamana na pagbabago na humahantong sa pagtaas o pagbaba sa dami ng genetic na materyal, sa pagbabago sa mga nucleotide o kanilang pagkakasunud-sunod.

Pag-uuri ng mutation

• Mga mutasyon ayon sa likas na katangian ng pagpapakita: Dominant, recessive.
• Ang mga mutasyon sa lugar ng kanilang paglitaw: somatic, generative.
• Mga mutasyon ayon sa likas na katangian ng hitsura: kusang-loob, sapilitan.
• Mga mutasyon ayon sa adaptive na halaga: kapaki-pakinabang, nakakapinsala, neutral. (nakamamatay, semi-nakamamatay.)

Karamihan sa mga nagresultang mutasyon ay recessive at hindi pabor sa organismo, maaari pa silang maging sanhi ng pagkamatay nito. Sa kumbinasyon ng isang allelic dominant gene, ang recessive mutations ay hindi phenotypically lalabas. Nagaganap ang mga mutasyon sa sex at somatic cells. Kung ang mga mutasyon ay nangyayari sa mga selula ng mikrobyo, ang mga ito ay tinatawag generative at ipinakikita ang kanilang mga sarili sa henerasyong bubuo mula sa mga selulang mikrobyo. Ang mga pagbabago sa mga vegetative cell ay tinatawag somatic mutations. Ang ganitong mga mutasyon ay humantong sa isang pagbabago sa katangian ng isang bahagi lamang ng organismo na nabubuo mula sa mga nabagong selula. Sa mga hayop, ang mga somatic mutations ay hindi naipapasa sa mga susunod na henerasyon, dahil ang isang bagong organismo ay hindi nagmumula sa mga somatic cells. Ito ay naiiba sa mga halaman: sa mga hybrid na selula ng mga organismo ng halaman, ang pagtitiklop at mitosis ay maaaring isagawa sa iba't ibang nuclei na medyo naiiba. Sa paglipas ng ilang henerasyon ng cell, nawawala ang mga indibidwal na chromosome at pinipili ang ilang mga karyotype na maaaring mapanatili sa maraming henerasyon.

Mayroong ilang mga uri ng mutasyon ayon sa antas ng paglitaw:

1. Genomic mutations - pagbabago sa ploidy, i.e. mga numero ng chromosome (numerical chromosome aberrations), na karaniwan sa mga halaman;
2. Chromosomal mutations - mga pagbabago sa istraktura ng chromosomes (structural chromosomal aberrations);
3. Gene mutations - mga pagbabago sa mga indibidwal na gene;

Genomic mutations

Ang polyploidy ay isang maramihang pagtaas sa bilang ng mga chromosome.
Ang Aneuploidy ay ang pagkawala o paglitaw ng mga dagdag na chromosome bilang resulta ng isang paglabag sa meiosis.

Nangyayari dahil sa pagbabago sa bilang o istruktura ng mga chromosome. Ang mga pagbabago sa ploidy ay sinusunod sa mga karamdaman ng chromosome divergence.

Mga sakit sa Chromosomal

• generative mutations
• XXY; HUU - Klinefelter's syndrome.
• XO - Shershevsky-Turner syndrome.

Autosomal mutations

• Patau syndrome (sa chromosome 13).
• Edwards syndrome (sa chromosome 18).
• Down syndrome (sa chromosome 21).

Klinefelter syndrome.

XXY at XXXY - Klinefelter's syndrome. Ang dalas ng paglitaw ay 1:400 - 1:500. Ang karyotype ay 47, XXY, 48, XXXY, atbp. Ang phenotype ay lalaki. Uri ng katawan ng babae, gynecomastia. Matangkad, medyo mahaba ang mga braso at binti. Mahina ang pagkakabuo ng hairline. Nababawasan ang katalinuhan.

Shershevsky-Turner syndrome

X0 - Shereshevsky-Turner syndrome (monosomy X). Ang dalas ng paglitaw ay 1:2000 - 1:3000. Karyotype 45,X. Ang phenotype ay babae. Somatic sign: taas 135 - 145 cm, pterygoid skin fold sa leeg (mula sa likod ng ulo hanggang balikat), mababang posisyon ng mga tainga, underdevelopment ng pangunahin at pangalawang sekswal na katangian. Sa 25% ng mga kaso, may mga depekto sa puso at anomalya sa paggana ng mga bato. Ang talino ay bihirang magdusa.

Patau syndrome - Ang trisomy sa 13th chromosome (Patau syndrome) ay matatagpuan sa mga bagong silang na may dalas na humigit-kumulang 1:5000 - 1:7000 at nauugnay sa isang malawak na hanay ng mga malformations. Ang SP ay nailalarawan sa pamamagitan ng maraming congenital malformations ng utak at mukha. Ito ay isang pangkat ng mga maagang karamdaman sa pagbuo ng utak, eyeballs, buto ng utak at mga bahagi ng mukha ng bungo. Karaniwang nababawasan ang circumference ng bungo. Nakatagilid ang noo, mababa; ang palpebral fissure ay makitid, ang tulay ng ilong ay lumubog, ang auricle ay mababa at deformed. Ang isang tipikal na senyales ng SP ay cleft lip at palate.

Down's syndrome - Isang sakit na sanhi ng isang anomalya ng chromosome set (isang pagbabago sa bilang o istraktura ng mga autosome), ang mga pangunahing pagpapakita nito ay mental retardation, isang kakaibang hitsura ng pasyente at mga congenital malformations. Isa sa mga pinakakaraniwang sakit sa chromosomal, ay nangyayari sa karaniwan na may dalas na 1 sa 700 bagong panganak. Ang isang nakahalang fold ay madalas na matatagpuan sa palad

Chromosomal mutations

Mayroong ilang mga uri ng chromosomal mutations na nauugnay sa mga pagbabago sa istruktura ng mga chromosome:

• pagtanggal - pagkawala ng isang bahagi ng isang kromosoma;
• pagdoble - pagdodoble ng isang seksyon ng isang kromosoma;
• inversion - pag-ikot ng isang chromosome segment sa pamamagitan ng 180 degrees;
• translocation - ang paglipat ng isang seksyon ng isang chromosome sa isa pang chromosome.
• transposisyon - paggalaw sa isang chromosome.

Binabago ng mga pagtanggal at pagdoble ang dami ng genetic na materyal. Sa phenotypically, lumilitaw ang mga ito depende sa kung gaano kalaki ang kaukulang mga seksyon ng chromosome at kung naglalaman ang mga ito ng mahahalagang gene. Ang mga duplikasyon ay maaaring humantong sa paglikha ng mga bagong gene. Sa panahon ng inversions at translocations, hindi nagbabago ang dami ng genetic material, ngunit nagbabago ang lokasyon nito. Ang ganitong mga mutasyon ay gumaganap din ng isang mahalagang papel, dahil ang pagtawid ng mga mutant na may orihinal na mga anyo ay mahirap, at ang kanilang mga F1 hybrid ay kadalasang sterile.

Mga pagtanggal. Sa mga tao, bilang resulta ng pagtanggal:

• Wolf's syndrome - isang nawalang seksyon ng malaking chromosome 4 -
• syndrome "sigaw ng pusa" - na may pagtanggal sa chromosome 5. Sanhi: chromosomal mutation; pagkawala ng isang chromosome fragment sa ika-5 pares.
  Manipestasyon: abnormal na pag-unlad ng larynx, parang pusa na hiyawan, ako sa maagang pagkabata, lag sa pisikal at mental na pag-unlad

Inversions

• Ito ay isang pagbabago sa istraktura ng chromosome, sanhi ng isang 180 ° na pagliko ng isa sa mga panloob na seksyon nito.
• Katulad na chromosomal Ang muling pagsasaayos ay bunga ng dalawang sabay na break sa isang chromosome.

Mga pagsasalin

• Sa panahon ng pagsasalin, ang mga rehiyon ng nonhomologous chromosome ay nagpapalitan, ngunit ang kabuuang bilang ng mga gene ay hindi nagbabago.

Pagpapalit ng base

1. phenylketonuria. Pagpapakita: may kapansanan sa cleavage ng phenylalanine; ito ay dahil sa dementia na dulot ng hyperphenylalaninemia. Sa isang napapanahong inireseta at sinusunod na diyeta (nutrisyon, mababang phenylalanine) at ang paggamit ng ilang mga gamot, ang mga klinikal na pagpapakita ng sakit na ito ay halos wala.
2. sickle cell anemia.
3. Morfan syndrome.

Genetic(point) mutations ay nauugnay sa mga pagbabago sa nucleotide sequence. Ang normal na gene (natatangi sa ligaw na uri) at ang mutant genes na nagmumula rito ay tinatawag na alleles.

Sa mga mutation ng gene, nangyayari ang mga sumusunod na pagbabago sa istruktura:

mutation ng gene

Halimbawa, ang sickle cell anemia ay resulta ng isang solong base substitution sa b-chain ng globin ng dugo (ang adenine ay pinalitan ng thymine). Sa panahon ng pagtanggal at pagdoble, ang pagkakasunud-sunod ng mga triplet ay inililipat at ang mga mutant na may "frameshift" ay lilitaw, i.e. pagbabago ng mga hangganan sa pagitan ng mga codon - lahat ng kasunod na amino acid ay nagbabago mula sa lugar ng mutation.

Ang pangunahing istraktura ng hemoglobin sa malusog (1) at mga pasyente na may sickle cell anemia (2).

1. - val-gis-ley-tre - pro-glut. sa-ta- glu-liz
2. - val-gis-ley-tre - valine- glu-liz

Mutation sa beta hemoglobin gene

Morfan's syndrome

Ang mataas na pagpapalabas ng adrenaline, katangian ng sakit, ay nag-aambag hindi lamang sa pag-unlad ng mga komplikasyon ng cardiovascular, kundi pati na rin sa hitsura sa ilang mga indibidwal na may espesyal na lakas ng loob at mental na endowment. Ang mga paraan ng paggamot ay hindi alam. Ito ay pinaniniwalaan na sina Paganini, Andersen, Chukovsky ay may sakit dito

Hemophilia

Ang mutagens ay mga salik na nagdudulot ng mutasyon: biyolohikal, kemikal, pisikal.

Sa eksperimento, maaaring tumaas ang mutation rate. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, nangyayari ang mga mutasyon na may biglaang pagbabago sa temperatura, sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet radiation, at para sa iba pang mga kadahilanan. Gayunpaman, sa karamihan ng mga kaso, ang tunay na mga sanhi ng mutasyon ay nananatiling hindi alam. Sa kasalukuyan, ang mga pamamaraan ay binuo upang madagdagan ang bilang ng mga mutasyon sa pamamagitan ng artipisyal na paraan. Sa unang pagkakataon, ang isang matalim na pagtaas sa bilang ng mga namamana na pagbabago na nangyari ay nakuha sa ilalim ng impluwensya ng X-ray.

• Mga pisikal na kadahilanan (iba't ibang uri ng ionizing radiation, ultraviolet radiation, X-ray)
• Mga salik na kemikal (insecticides, herbicide, lead, droga, alkohol, ilang partikular na gamot at iba pang substance)
• Biological na mga kadahilanan (mga virus ng bulutong, bulutong, beke, trangkaso, tigdas, hepatitis, atbp.)

Eugenics.

Ang Eugenics ay ang agham ng pagpapabuti ng lahi ng sangkatauhan.

Ang ibig sabihin ng Eugenics sa Greek ay ang pagsilang ng pinakamahusay. Ang iskandaloso na agham na ito ay naghahanap ng mga paraan upang mapabuti ang namamana na mga katangian ng isang tao gamit ang mga genetic na prinsipyo. Noon pa man ay mahirap para dito na manatiling isang dalisay na agham: ang pag-unlad nito ay malapit na sinundan ng pulitika, na nagtatapon ng mga bunga nito sa sarili nitong paraan.

Sa sinaunang Sparta, ang pagpili ng mga tao ay isinagawa nang mas radikal, sinisira ang mga sanggol na walang mga pisikal na katangian na kinakailangan para sa isang mandirigma sa hinaharap. Ang ama ng eugenics, na naglagay nito sa isang siyentipikong batayan, ay si Francis Galton noong 1869. Matapos suriin ang mga pedigree ng daan-daang mga mahuhusay na tao, dumating siya sa konklusyon na ang mga kakayahan ng henyo ay minana.

Ngayon, layunin ng eugenics na puksain ang mga namamana na sakit sa lahi ng tao. Anumang biological species ay nasa bingit ng pagkawasak kung ang pagkakaroon nito ay sumasalungat sa kalikasan. Halos kalahati ng mga bagong silang sa isang libo ay ipinanganak na may ilang uri ng namamana na patolohiya. Sa mundo, 2 milyong ganoong mga bata ang ipinanganak taun-taon. Kabilang sa mga ito - 150 libo na may Down syndrome. Matagal nang alam ng lahat na mas madaling pigilan ang pagsilang ng isang bata kaysa sa pagharap sa mga karamdaman. Ngunit ang gayong mga pagkakataon ay lumitaw lamang sa ating panahon. Ang prenatal diagnosis at genetic counseling ay nakakatulong upang malutas ang problema ng advisability ng panganganak.

Ang mga modernong posibilidad ng medikal na genetic counseling ay ginagawang posible upang matukoy ang panganib ng mga namamana na sakit sa panahon ng pagpaplano ng pagbubuntis.

Nikolay Ivanovich Vavilov

Nikolai Ivanovich Vavilov (1887-1943) - Russian botanist, geneticist, plant grower, geographer. Binuo ang batas ng homologous series ng hereditary variability. Nilikha niya ang doktrina ng mga sentro ng pinagmulan ng mga nilinang halaman.

Ang Russian scientist na si N. I. Vavilov ay nagtatag ng isang mahalagang regularity na kilala bilang batas ng homological series sa hereditary variability: ang mga species at genera na genetically close (na nauugnay sa isa't isa sa pamamagitan ng pagkakaisa ng pinagmulan) ay nailalarawan sa pamamagitan ng katulad na serye sa hereditary variability. Sa batayan ng batas na ito, maaaring mahulaan ng isa ang pagtuklas ng mga katulad na pagbabago sa mga kaugnay na species at genera. Nag-compile siya ng table ng homologous series sa pamilya

mga cereal. Sa mga hayop, ang pattern na ito ay nagpapakita rin ng sarili: halimbawa, sa mga rodent mayroong mga homologous na serye sa mga tuntunin ng kulay ng amerikana.

Batas ng homologous na serye

Ang pag-aaral sa namamana na pagkakaiba-iba ng mga nilinang halaman at kanilang mga ninuno, N.I. Si Vavilov ay bumalangkas ng batas ng homological series: "Ang mga species at genera na malapit sa genetically ay nailalarawan sa pamamagitan ng magkatulad na serye ng hereditary variability na may ganoong regularity na ang pag-alam ng isang bilang ng mga form sa loob ng isang species, maaaring mahulaan ng isang tao ang pagkakaroon ng mga parallel form sa iba pang mga species at genera. .”

Gamit ang pamilya ng mga cereal bilang isang halimbawa, ipinakita ni Vavilov na ang mga katulad na mutasyon ay matatagpuan sa isang bilang ng mga species ng pamilyang ito. Kaya, ang itim na kulay ng mga buto ay matatagpuan sa rye, trigo, barley, mais at iba pa, maliban sa mga oats, wheatgrass, at millet. Ang pinahabang hugis ng butil ay matatagpuan sa lahat ng pinag-aralan na species. Ang mga hayop ay mayroon ding mga katulad na mutasyon: albinism at kakulangan ng buhok sa mga mammal, short-fingeredness sa mga baka, tupa, aso, ibon. Ang dahilan ng paglitaw ng mga katulad na mutasyon ay ang karaniwang pinagmulan ng mga genotype.

Kaya, ang pagtuklas ng mga mutasyon sa isang species ay nagbibigay ng batayan para sa paghahanap ng mga katulad na mutasyon sa mga kaugnay na species ng halaman at hayop.

Batas ng homologous na serye

1. Anong mga mutant form ang dapat lumitaw sa malapit na nauugnay na mga species?
2. Sino ang nagtatag ng batas ng homologous series?
3. Paano sinasabi ng batas?

Takdang aralin.

1. Seksyon 24
2. Maghanap ng mga halimbawa ng mutasyon sa kalikasan.

Noong Hunyo 4, gumawa siya ng isang pagtatanghal na "The law of homological series in hereditary variability." Ito ay isa sa mga gawa na itinuturing na pangunahing at ang teoretikal na batayan para sa biological na pananaliksik. Ang kakanyahan ng batas ay ang mga species at genera na genetically close (konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng pagkakaisa ng pinagmulan) ay nailalarawan sa pamamagitan ng magkatulad na serye sa namamana na pagkakaiba-iba. Ang sigasig ng mag-aaral para sa pag-aaral ng mga cereal, at pagkatapos ay cruciferous, legumes, at pumpkin ay pinahintulutan si Vavilov at ang kanyang mga mag-aaral na makahanap ng mga mutasyon na katulad sa mga kaugnay na species, at pagkatapos ay genera. Sa talahanayan na binuo bilang isang resulta ng mga eksperimento, binanggit ni Vavilov ang mga mutasyon, ang pagpapakita kung saan natagpuan sa mga species na ito, na may isang tanda na "+", at ang mga walang laman na puwang ay nagpapahiwatig na ang gayong mga mutasyon ay dapat, ngunit hindi pa natukoy. Isang talahanayan na may mga walang laman na mga cell na mapupunan ng karagdagang pag-unlad ng agham. Saan tayo nagkakilala ng ganito? Siyempre, sa kimika, ang sikat na periodic table! Ang pagiging regular ng dalawang batas ay kinumpirma ng agham. Ang mga "walang laman" na mga cell ay napuno, at ito ang batayan para sa praktikal na pagpili. Ang durum wheat ay kilala lamang sa anyo ng tagsibol, ngunit sa batayan ng batas, ang durum na trigo sa anyo ng taglamig ay dapat ding umiiral sa kalikasan. Sa katunayan, ito ay natuklasan sa lalong madaling panahon sa hangganan ng Iran at Turkey. Ang mga kalabasa at melon ay nailalarawan sa pamamagitan ng simple at naka-segment na mga prutas, ngunit ang pakwan ng form na ito ay hindi inilarawan sa panahon ng Vavilov. Ngunit ang mga naka-segment na pakwan ay natagpuan sa timog-silangan ng European na bahagi ng Russia. Ang kultura ay pinangungunahan ng paglilinang ng tatlong-sprout beets, ang mga pananim na nangangailangan ng pag-weeding at pag-alis ng dalawang dagdag na mga shoots. Ngunit kabilang sa mga kamag-anak ng mga beets sa kalikasan mayroon ding mga single-sprouted form, kaya ang mga siyentipiko ay nakagawa ng isang bagong iba't ibang mga single-sprouted beets. Ang awnlessness ng mga pananim na cereal ay isang mutation na napatunayang kapaki-pakinabang sa pagpapakilala ng machine harvesting kapag ang makinarya ay hindi gaanong barado. Ang mga breeder, gamit ang batas ng Vavilov, ay nakahanap ng mga awnless na form at lumikha ng mga bagong varieties ng awnless cereal. Ang mga katotohanan ng magkatulad na pagkakaiba-iba sa malapit at malayong mga species ay alam na ni C. Darwin. Halimbawa, ang parehong kulay ng amerikana ng mga rodent, albinism sa mga kinatawan ng iba't ibang grupo ng mundo ng hayop at mga tao (isang kaso ng albinism sa mga itim ay inilarawan), kakulangan ng balahibo sa mga ibon, kakulangan ng mga kaliskis sa isda, katulad na kulay ng mga prutas ng mga pananim ng prutas at berry, pagkakaiba-iba ng mga pananim na ugat, atbp. Ang dahilan parallelism sa pagkakaiba-iba ay nakasalalay sa katotohanan na ang batayan ng mga homologous na katangian ay ang pagkakaroon ng magkatulad na mga gene: ang genetically na mas malapit sa mga species at genera, mas kumpleto ang pagkakatulad sa serye ng pagkakaiba-iba. Samakatuwid - ang sanhi ng homologous mutations - ang karaniwang pinagmulan ng genotypes. Ang buhay na kalikasan sa proseso ng ebolusyon ay na-program, kumbaga, ayon sa isang pormula, anuman ang oras ng pinagmulan ng mga species. Ang batas ng homological series sa hereditary variability ni NI Vavilov ay hindi lamang kumpirmasyon ng teorya ni Darwin ng pinagmulan ng species, ngunit pinalawak din ang konsepto ng hereditary variability. Si Nikolai Ivanovich ay maaaring muling ipahayag: "Salamat kay Darwin!", ngunit din "Patuloy na Darwin!" Bumalik tayo sa 1920. Ang mga alaala ng mga nakasaksi ay kawili-wili. Naalala ni Alexandra Ivanovna Mordvinkina, na naroroon sa kongreso ng Saratov Agricultural Institute (na kalaunan ay isang kandidato ng biological sciences), "Nagbukas ang kongreso sa pinakamalaking auditorium ng unibersidad. Walang isang ulat na kasunod na gumawa ng napakalakas na impresyon sa akin gaya ng pagsasalita ni Nikolai Ivanovich. Nagsalita siya nang may inspirasyon, nakikinig ang lahat nang may halong hininga, naramdaman na may napakalaki at bago sa agham na nagbubukas sa harap namin. Nang pumutok ang mabagyo at matagal na palakpakan, sinabi ni Propesor Vyacheslav Rafailovich Zelensky: "Ang mga biologist ang bumabati sa kanilang Mendeleev." Ang mga salita ni Nikolai Maksimovich Tulaikov ay lalong nakatatak sa aking memorya: "Ano ang maidaragdag sa ulat na ito? Masasabi ko ang isang bagay: Ang Russia ay hindi mamamatay kung mayroon itong mga anak na lalaki tulad ni Nikolai Ivanovich. Si Nikolai Vladimirovich Timofeev-Resovsky, isang mahusay na geneticist na kilala si Vavilov hindi lamang sa pamamagitan ng trabaho, kundi pati na rin sa personal, ay kumpidensyal na nagsalita sa mga malapit na kakilala: "Si Nikolai Ivanovich ay isang kahanga-hangang tao at mahusay na martir, isang mahusay na breeder at tagatipon ng halaman, isang manlalakbay, isang matapang. at unibersal na paborito, ngunit ang kanyang serye - ang batas ay hindi sa lahat homological, ngunit analogous serye, oo, ginoo! Ano ang homology? Ang pagkakatulad na ito ay batay sa isang karaniwang pinagmulan. Ano ang pagkakatulad? Ang pagkakapareho ng mga panlabas na palatandaan, na tinutukoy ng isang katulad na tirahan, ngunit hindi sa pamamagitan ng pagkakamag-anak. Kaya sino ang tama? Vavilov! Ang isa ay maaari lamang humanga sa lalim ng kanyang biyolohikal na pag-iisip! Ang pagpapalit lamang ng isang termino sa pamagat ay nagbabago rin sa esensya ng batas. Ayon sa batas ng homological series, lahat ng tao ay pantay-pantay, dahil sila ay may parehong biological na pinagmulan, at nabibilang sa homo sapiens species, iyon ay, lahat ay pantay na matalino, may kakayahan at may talento, atbp., ngunit mayroon silang mga panlabas na pagkakaiba. : sa taas, mga proporsyon sa pagitan ng mga bahagi ng katawan atbp. Ayon sa batas ng kahalintulad na serye, ang mga tao ay magkatulad sa panlabas, dahil mayroon silang katulad na tirahan, ngunit magkaibang pinagmulan. At ito ay puwang na para sa chauvinism, racism, nationalism, hanggang sa genocide. At sinasabi ng batas ng Vavilov na ang pygmy ng Africa at ang basketball player ng America ay may parehong genetic na ugat, at ang isa ay hindi maaaring ilagay sa isa pa - ito ay hindi makaagham! Ang bisa ng unibersal na biological regularity na natuklasan ni Vavilov ay nakumpirma ng modernong pananaliksik hindi lamang sa mga halaman, kundi pati na rin sa mga hayop. Naniniwala ang mga modernong geneticist na ang batas ay nagpapakita ng walang limitasyong mga prospect para sa siyentipikong kaalaman, generalization at foresight" (Propesor M. E. Lobanov). Ang isa pang pangunahing gawain ni N. I. Vavilov, "Plant Immunity to Infectious Diseases" (1919), ay kabilang sa panahon ng Saratov. Sa pahina ng pamagat ng libro, sumulat si Nikolai Ivanovich: "Nakatuon sa memorya ng mahusay na mananaliksik ng kaligtasan sa sakit, si Ilya Ilyich Mechnikov." Walang mahusay na siyentipiko ang nakikita ang kanyang sarili bilang isang stand-alone sa agham. Kaya't si Vavilov, salamat kay Mechnikov, ay nagtanong sa kanyang sarili, maaari bang magkaroon ng mga puwersang proteksiyon ang mga halaman kung mayroon sila ng mga hayop? Sa paghahanap ng isang sagot sa tanong, nagsagawa siya ng pananaliksik sa mga cereal ayon sa isang orihinal na pamamaraan at, sa pagbubuod ng kasanayan at teorya, inilatag ang mga pundasyon ng isang bagong agham - phytoimmunology. Ang gawain ay puro praktikal na kahalagahan - ang gamitin ang natural na kaligtasan sa sakit ng mga halaman bilang ang pinaka-makatuwiran at cost-effective na paraan upang makontrol ang mga peste. Ang batang siyentipiko ay lumikha ng isang orihinal na teorya ng physiological immunity ng mga halaman sa mga nakakahawang sakit, at ang pag-aaral ng genotypic immunity ay naging batayan ng doktrina. Pinag-aralan ni N. I. Vavilov ang reaksyon ng "host" sa pagpapakilala ng parasito, ang pagtitiyak ng reaksyong ito, at nalaman kung immune ang buong serye, o ilang uri lamang ng seryeng ito. Si Nikolai Ivanovich ay nag-attach ng partikular na kahalagahan sa kaligtasan sa grupo, na naniniwala na sa pag-aanak mahalaga na bumuo ng mga varieties na lumalaban hindi sa isang lahi, ngunit sa isang buong populasyon ng mga physiological na karera, at ang mga naturang lumalaban na species ay dapat na hinahangad sa tinubuang-bayan ng halaman. Kinumpirma ng agham na ang mga ligaw na species - mga kamag-anak ng mga nilinang na halaman - ay may natural na kaligtasan sa sakit at hindi gaanong madaling kapitan ng mga nakakahawang sakit. Ito ay ang pagpapakilala ng mga gene ng paglaban sa mga halaman na ginagawa ng mga modernong breeder, gamit ang teorya ng N. I. Vavilov at mga pamamaraan ng genetic engineering. Ang siyentipiko ay interesado sa pag-unlad ng mga isyu sa kaligtasan sa sakit sa kabuuan ng kanyang pang-agham na aktibidad: "Ang doktrina ng kaligtasan sa halaman sa mga nakakahawang sakit" (1935), "Ang mga batas ng natural na kaligtasan sa halaman sa mga nakakahawang sakit (mga susi sa paghahanap ng mga immune form)" (nai-publish lamang noong 1961.). Ang akademya na si Petr Mikhailovich Zhukovsky ay wastong nabanggit: "Sa panahon ng Saratov, bagaman ito ay maikli (1917-1921), ang bituin na si N. I. Vavilov - isang siyentipiko. Nang maglaon, isusulat ni Vavilov: "Nag-migrate ako mula sa Saratov noong Marso 1921 kasama ang buong laboratoryo ng 27 katao." Siya ay nahalal na pinuno ng Bureau of Applied Botany ng Agricultural Scientific Committee sa Petrograd. Mula 1921 hanggang 1929 - Propesor ng Kagawaran ng Genetics at Pag-aanak ng Leningrad Agricultural Institute. Noong 1921, nagpadala si V. I. Lenin ng dalawang siyentipiko sa isang kumperensya sa Amerika, isa sa kanila - N. I. Vavilov. Ang ulat sa genetic na pananaliksik ay ginawa siyang tanyag sa mga siyentipiko ng kumperensya. Sa Amerika, ang kanyang mga pagtatanghal ay sinamahan ng isang standing ovation, katulad ng isa na kalaunan ay para kay Chkalov. "Kung ang lahat ng mga Ruso ay ganyan, kung gayon kailangan nating maging kaibigan sa kanila," sigaw ng mga pahayagan sa Amerika. Noong 20-30s. Ipinakikita rin ni N. I. Vavilov ang kanyang sarili bilang isang pangunahing tagapag-ayos ng agham. Siya talaga ang nagtatag at permanenteng pinuno ng All-Union Institute of Plant Industry (VIR). Noong 1929, ang All-Union Academy of Agricultural Sciences (VASKhNIL) ay nilikha batay sa All-Union Institute of Experimental Agronomy, na dati nang inayos ni Vavilov. Siya ay nahalal na unang pangulo (mula 1929 hanggang 1935). Sa direktang pakikilahok ng siyentipiko, ang Institute of Genetics ng USSR Academy of Sciences ay inayos. Sa isang maikling panahon, ang talento ni Vavilov ay lumikha ng isang siyentipikong paaralan ng mga geneticist, na naging nangungunang isa sa mundo. Ang lahat ng paunang gawain sa ating bansa sa larangan ng genetika ay isinagawa niya o sa ilalim ng kanyang direksyon. Sa VIR, ang paraan ng eksperimentong polyploidy ay unang ginamit, at si G. D. Karpechenko ay nagsimulang magtrabaho sa paggamit nito sa malayong hybridization. Iginiit ni Vavilov na simulan ang trabaho sa paggamit ng phenomenon ng heterosis at interline hybridization. Ngayon ito ay ang ABC ng pagpili, ngunit pagkatapos ay ito ang simula. Mahigit sa 30 taon ng siyentipikong aktibidad, humigit-kumulang 400 mga gawa at artikulo ang nai-publish! Kahanga-hangang memorya, encyclopedic na kaalaman, kaalaman sa halos dalawampung wika, alam ang lahat ng mga pagbabago sa agham. Nagtatrabaho siya ng 18-20 oras sa isang araw. Pinagalitan siya ni Nanay: "Wala kang oras para matulog ...," paggunita ng anak ni Vavilov.

Ang pagproseso ng malawak na materyal ng mga obserbasyon at mga eksperimento, isang detalyadong pag-aaral ng pagkakaiba-iba ng maraming mga species ng Linnaean (Linneons), isang malaking halaga ng mga bagong katotohanan na nakuha pangunahin mula sa pag-aaral ng mga nilinang halaman at kanilang mga ligaw na kamag-anak, pinapayagan ang N.I. Vavilov upang tipunin ang lahat ng kilalang mga halimbawa ng parallel variability at bumuo ng isang pangkalahatang batas, na tinawag niyang "Law of homological series in hereditary variability" (1920), na iniulat niya sa Third All-Russian Congress of Breeders, na ginanap sa Saratov. Noong 1921 N.I. Si Vavilov ay ipinadala sa Amerika upang dumalo sa International Congress on Agriculture, kung saan naghatid siya ng isang ulat sa batas ng homologous na serye. Ang batas ng parallel variability ng malapit na nauugnay na genera at species, na itinatag ni N.I. Si Vavilov at nauugnay sa isang karaniwang pinagmulan, ang pagbuo ng ebolusyonaryong mga turo ni Charles Darwin, ay nararapat na pinahahalagahan ng agham ng mundo. Ito ay pinaghihinalaang ng madla bilang ang pinakamalaking kaganapan sa mundo biological science, na nagbubukas ng pinakamalawak na abot-tanaw para sa pagsasanay.

Ang batas ng homological series, una sa lahat, ay nagtatatag ng mga pundasyon ng taxonomy ng malaking iba't ibang mga anyo ng halaman na kung saan ang organikong mundo ay napakayaman, ay nagpapahintulot sa breeder na makakuha ng isang malinaw na ideya ng lugar ng bawat isa, kahit na ang pinakamaliit, sistematikong yunit sa mundo ng halaman at husgahan ang posibleng pagkakaiba-iba ng pinagmulang materyal para sa pagpili.

Ang mga pangunahing probisyon ng batas ng homological series ay ang mga sumusunod.

"isa. Ang mga species at genera na malapit sa genetic ay nailalarawan sa pamamagitan ng magkatulad na serye ng namamana na pagkakaiba-iba na may ganoong kaayusan na, alam ang bilang ng mga anyo sa loob ng isang species, maaaring mahulaan ng isa ang paglitaw ng mga parallel na anyo sa ibang mga species at genera. Ang mas malapit na genera at linneon ay genetically na matatagpuan sa pangkalahatang sistema, mas kumpleto ang pagkakatulad sa serye ng kanilang pagkakaiba-iba.

2. Ang buong pamilya ng mga halaman ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na cycle ng pagkakaiba-iba na dumadaan sa lahat ng genera at species na bumubuo sa pamilya.

Kahit na sa III All-Russian Congress on Selection (Saratov, Hunyo 1920), kung saan ang N.I. Iniulat ni Vavilov ang kanyang pagtuklas sa unang pagkakataon, kinilala ng lahat ng mga kalahok ng kongreso na "tulad ng periodic table (periodic system)" ang batas ng homological series ay magbibigay-daan sa paghula sa pagkakaroon, mga katangian at istraktura ng hindi pa kilalang mga anyo at species ng mga halaman at hayop. , at lubos na pinahahalagahan ang siyentipiko at praktikal na kahalagahan ng batas na ito. Ang mga modernong pag-unlad sa molecular cell biology ay ginagawang posible na maunawaan ang mekanismo ng pagkakaroon ng homological variability sa magkatulad na mga organismo - ano nga ba ang batayan para sa pagkakatulad ng hinaharap na mga anyo at species sa mga umiiral na - at makabuluhang synthesize ang mga bagong anyo ng mga halaman na hindi matatagpuan sa kalikasan. Ngayon ay isang bagong nilalaman ang ipinapasok sa batas ni Vavilov, tulad ng pagdating ng quantum theory na nagbigay ng bago, mas malalim na nilalaman sa periodic system ni Mendeleev.

homologous na serye). Binuo noong 1920 ni N. I. Vavilov, na natuklasan na ang namamana na pagkakaiba-iba ng mga halaman ay katulad sa malapit na nauugnay na mga species at genera ng pamilya ng damo. Ito ay nagpapakita ng sarili sa isang pagbabago sa mga katulad na mga character na may tulad na regular na, alam ang mga anyo ng mga halaman sa mga kinatawan ng isang species, ang isa ay maaaring mahulaan ang hitsura ng mga form na ito sa iba pang mga kaugnay na species at genera. Kung mas malapit ang mga species sa isa't isa sa pinagmulan, mas malinaw ang pagkakatulad na ito ay ipinahayag. Kaya, sa iba't ibang uri ng trigo (halimbawa, malambot at durum), ang mga hilera ng magkatulad na namamana na pagbabago ay makikita sa awn ng tainga (awned, semi-awned, awnless), kulay nito (white, red, black, gray ears). ), ang hugis at pagkakapare-pareho ng butil, maagang pagkahinog, malamig na pagtutol , kakayahang tumugon sa mga pataba at iba pa.

Katulad na pagkakaiba-iba sa awning ng tainga sa malambot na trigo (1-4), durum wheat (5-8) at anim na hilera na barley (9-12) (ayon kay N. I. Vavilov).

Ang parallelism ng variability ay mas mahinang ipinahayag sa iba't ibang genera sa loob ng pamilya (halimbawa, wheat, barley, rye, oats, couch grass at iba pang genera mula sa pamilya ng mga cereal) at mas mahina sa iba't ibang pamilya sa loob ng order (mas mataas na taxonomic ranggo). Sa madaling salita, alinsunod sa batas ng serye ng homology, ang malapit na nauugnay na mga species dahil sa mahusay na pagkakapareho ng kanilang mga genome (halos magkaparehong hanay ng mga gene) ay may katulad na potensyal na pagkakaiba-iba ng mga katangian, na batay sa mga katulad na mutasyon ng homologous (orthologous) na mga gene .

Itinuro ni N. I. Vavilov ang pagiging angkop ng mga homological na serye ng mga batas sa mga hayop din. Malinaw, ito ay isang unibersal na batas ng pagkakaiba-iba, na sumasaklaw sa lahat ng mga kaharian ng mga buhay na organismo. Ang bisa ng batas na ito ay malinaw na inilalarawan ng genomics, na nagpapakita ng pagkakapareho ng pangunahing istraktura ng DNA ng mga malapit na nauugnay na species. Ang batas ng serye ng homology ay nakahanap ng karagdagang pag-unlad sa modular (block) na prinsipyo ng teorya ng molecular evolution, ayon sa kung saan ang genetic na materyal ay nag-iiba sa pamamagitan ng mga duplikasyon at kasunod na mga combinatorics ng mga seksyon ng DNA (mga module).

Ang batas ng serye ng homology ay nakakatulong na sadyang maghanap ng mga namamana na pagbabago na kinakailangan para sa pagpili. Ipinapahiwatig nito sa mga breeder ang direksyon ng artipisyal na pagpili, pinapadali ang paggawa ng mga form na nangangako para sa pagpili ng mga halaman, hayop at microorganism. Halimbawa, ginagabayan ng batas ng serye ng homology, ang mga siyentipiko ay lumikha ng walang alkaloid (hindi mapait) na mga uri ng fodder lupin para sa mga hayop sa pastulan, habang sabay-sabay na pinayaman ang lupa na may nitrogen. Nakakatulong din ang law of homology series na mag-navigate sa pagpili ng mga modelong bagay at partikular na genetic system (genes at traits) para sa pagmomodelo at paghahanap ng therapy para sa mga namamana na sakit ng tao, gaya ng metabolic disease, neurodegenerative disease, atbp.

Lit .: Vavilov N. I. Ang batas ng homological series sa namamana na pagkakaiba-iba. M., 1987.

S. G. Inge-Vechtomov.

Homologous na serye sa hereditary variability law, buksan ang Russian geneticist N.I. Si Vavilov noong 1920 ay nagtatag ng isang pattern na nagtatatag ng parallelism (pagkakatulad) sa namamana (genotypic) na pagkakaiba-iba sa mga kaugnay na organismo. Sa pormulasyon ni Vavilov, ang batas ay nagbabasa: "Ang mga species at genera na genetically close sa isa't isa ay nailalarawan sa magkatulad na serye ng hereditary variability na may ganoong regularity na, alam ang serye ng mga form para sa isang species, maaaring mahulaan ng isang tao ang paghahanap ng magkaparehong anyo sa iba pang mga species at genera." Kasabay nito, mas malapit ang ugnayan sa pagitan ng mga species, mas kumpleto ang pagkakatulad (homology) sa serye ng kanilang pagkakaiba-iba. Ang batas ay nagbubuod ng isang malaking halaga ng materyal sa pagkakaiba-iba ng mga halaman (cereal at iba pang mga pamilya), ngunit ito ay naging totoo para sa pagkakaiba-iba ng mga hayop at microorganism.

Ang kababalaghan ng parallel variability sa malapit na nauugnay na genera at species ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng kanilang karaniwang pinagmulan at, dahil dito, sa pagkakaroon ng malaking bahagi ng parehong mga gene sa kanila, nakuha mula sa isang karaniwang ninuno at hindi nabago sa proseso. Kapag na-mutate, ang mga gene na ito ay nagbibigay ng mga katulad na katangian. Ang paralelismo sa pagkakaiba-iba ng genotypic sa mga kaugnay na species ay ipinakikita ng parallelism sa pagkakaiba-iba ng phenotypic, ibig sabihin, mga katulad na character (phenotypes).

Ang batas ni Vavilov ay ang teoretikal na batayan para sa pagpili ng mga direksyon at pamamaraan para sa pagkuha ng mahahalagang katangian at ari-arian sa mga nilinang na halaman at alagang hayop.