Закон гомологических рядов изменчивости, Биология

Изучение наследственной изменчивости у различных систематических групп растений позволило Н. И. Вавилову сформулировать закон гомологических рядов.

Этот закон гласит:

«1. Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и линнеоны (виды) у тем полнее сходство в рядах их изменчивости.

2. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство».

Свой закон Н. И. Вавилов выразил формулой:

• G1 (a + b + c + … +),
• G2 (a + b + c + … +),
• G3 (a + b + c + … +),
• где G1, G2, G3 обозначают виды и а, b, с… — различные варьирующие признаки, например окраску, форму стеблей, листьев, семян и др.

Иллюстрацией к закону может служить таблица, где показана гомология наследственной изменчивости по некоторым признакам и свойствам в пределах семейства злаковых. Но этот перечень признаков и свойств можно было бы значительно расширить.

Общая схема сортовой (расовой) изменчивости видов семейства Gramineae

В настоящее время с полным основанием можно сказать, что у родственных видов, имеющих общее происхождение, возникают и сходные мутации.

Более того, даже у представителей разных классов и типов животных мы встречаем параллелизм — гомологические ряды мутаций по морфологическим, физиологическим и особенно биохимическим признакам и свойствам.

Так, например, у разных классов позвоночных животных встречаются сходные мутации: альбинизм и бесшерстность у млекопитающих, альбинизм и отсутствие перьев у птиц, отсутствие чешуи у рыб, короткопалость у крупного рогатого скота, овец, собак, птиц и т. д.

Гомологические ряды мутационной изменчивости биохимических признаков встречаются не только у высших организмов, но и у простейших и микроорганизмов. Приведены данные по биохимическим мутантам, которые можно трактовать как гомологический ряд. В таблице приведены данные по биохимическим мутантам, которые можно трактовать как гомологический ряд.

Мутации у насекомых, влияющие на синтез оммохрома

Как мы видим, накопление сходных веществ (триптофана или кинуренина), детерминированных генами, встречается в весьма различных группах животных: у двукрылых, перепончатокрылых и бабочек. При этом биосинтез пигментов достигается сходным путем.

Исходя из закона гомологических рядов следует принять, что если обнаруживается ряд спонтанных или индуцированных мутации у одного вида животного или растения, то можно ожидать сходный ряд мутаций и у других видов этого рода. То же относится и к более высоким систематическим категориям. Причиной этого является общность происхождения генотипов.

Наиболее вероятное объяснение происхождения гомологических рядов наследственной изменчивости сводится к следующему.

Родственные виды внутри одного рода, роды внутри одного отряда или семейства могли возникнуть посредством отбора различных полезных мутаций отдельных общих генов, отбора форм с различными полезными xpомосомными перестройками.

В этом случае родственные виды, разошедшиеся в эволюции за счет отбора разных хромосомных перестроек, могли нести гомологичные гены, как исходные, так и мутантные. Виды могли возникать также путем отбора спонтанных полиплоидов, содержащих однородные наборы хромосом.

Дивергенция видов, идущая на основе этих трех типов наследственной изменчивости, обеспечивает общность генетического материала у родственных систематических групп. Но в действительности дело обстоит, конечно, сложнее, чем нам это сейчас представляется.

Быть может, биохимические исследования хромосом, изучение их строения и роли ДНК как материального носителя наследственной информации приоткроют завесу над этим еще не познанным явлением гомологии и аналогии путей развития органических форм.

Если нуклеиновые кислоты в комплексе с белком являются тем первичным субстратом, который обеспечил с самых ранних этапов программирование эволюции живых систем, то закон гомологических рядов приобретает всеобщее значение как закон возникновения аналогичных рядов биологических механизмов и процессов, совершающихся в органической природе. Это относится как к морфологии тканей, их функциональным свойствам, биохимическим процессам, адаптационным механизмам и т. д., так и к генетическим механизмам всех живых организмов. Аналогия наблюдается для всех основных генетических явлений:

• деления клетки,
• механизма митоза,
• механизма репродукции хромосом,
• механизма мейоза,
• оплодотворения,
• механизма рекомбинации,
• мутирования и т. д.

Живая природа в процессе эволюции как бы программировалась по одной формуле независимо от времени происхождения того или иного типа организмов.

Конечно, подобные гипотетические соображения требуют подтверждения на основе синтеза многих знаний, но очевидно, что решение этой увлекательной проблемы является делом текущего века.

Она должна заставить исследователей искать не столько частные различия, характеризующие дивергенцию видов, сколько их общие черты, в основе которых лежат аналогичные генетические механизмы.

Вклад Н.И. Вавилова в развитие селекции. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости

Вклад Н.И. Вавилова в развитие селекции. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости добавить в закладки

Селекция — это комплексная наука, теоретической основой которой является генетика.

Основоположником теоретической селекции является Н.И. Вавилов, который и определил основные задачи этой науки. 

Н.И. Вавилов

с 1924 и по 1939 годы Н.И. Вавилов организовал 180 экспедиций с целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений.

В ходе экспедиций было собрано более 250 000 образцов растений из различных регионов земного шара, которые до сих пор используются в качестве исходного материала для выведения новых сортов растений.

Экспедиции позволили Вавилову выявить мировые очаги (центры происхождения) культурных растений.

Советский ботаник Николай Вавилов на основе теоретической базы генетики обосновал практические основы селекции. Он много путешествовал и собирал семена редких и продуктивных растений в разных уголках земного шара. Результатом стало создание уникальной коллекции семян – база для получения новых сортов культурных растений.

Важным открытием Н.И. Вавилова стали центры происхождения культурных растений. Данные ученый собирал и систематизировал после экспедиций по регионам мира. Идеи о существовании регионов или областей, где выведены культурные растения далекими предками, были выдвинуты Ч.

Дарвином. Он утверждал, что остатки окультуренных форм во всем генетическом разнообразии сохранились в диком виде. Николай Вавилов поддержал и доказал верные выводы, сделанные Ч. Дарвином.

Проведя практические исследования, он выделил 7 центров происхождения культурных растений.

Центры происхождения

1. Южноазиатский (рис, сахарный тростник, баклажан, кокосовое пальмы и др.).
2. Восточноазиатский (просо, гречиха, груши, яблони, сливы, ряда цитрусовых).
3. Юго-западно-азиатский (мягкая пшеница, карликовая пшеница, горох, чечевица, конские бобы, хлопчатник).
4. Средиземноморский (маслины, свекла, капуста и др.).

5. Центральноамериканский (кукуруза, американская фасоль, тыква, перец, какао, американский хлопчатник).
6. Южно-американский (картофель, табак, ананас, арахис).
7. Абиссинский (эфиопский) (твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево).

В каждом центре берут происхождение растения, которые выращивались в древних цивилизациях. Ученый доказал, что часть растений в древности окультурена в горных областях тропиков, субтропиков и умеренного пояса. Их семена Николай Вавилов привез в Россию, что стало толчком для дальнейшего развития селекции и создания новых сортов.

Н.И. Вавилов был не только практиком, он полностью владел теоретической базой генетики и создал закон гомологических рядов. С сообщением ученый выступил на III Всероссийском съезде селекционеров в 1920 году. Суть закона состоит в следующем: близкие роды и виды обладают сходными чертами наследственной изменчивости.

В основе закона лежит степень исторического родства, которое пропорционально количеству общих генов. Отсюда вытекает возможность сходных мутаций, что проявляется в фенотипе (внешнем облике) похожими изменениями. Благодаря выявленным, в близкородственных группах, сочетанием признаков, можно предвидеть существование новых, еще неизвестных науке видов.

Закон представляет собой не только теорию, он подтвержден практическими опытами. Например, если известны арбузы круглой и продолговатой формы, то такие же признаки есть  и у дыни. Если у пшеницы колос желтый, красный, серый, то и у ржи будут выражены такие же цвета. Позже было доказано, что закон действует и в отношении животного царства.

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости

• Чем ближе генетически в общей системе расположены роды и виды, тем полнее тождество в рядах их изменчивости.
• Целые семейства растений характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды, составляющие семейство.

Важно! Применяя этот закон к наследственной изменчивости можно сделать достоверный прогноз о проявлениях сходных фенотипических признаков у «близких родственников» (роды, виды). Селекция, опираясь на закон гомологических рядов, продвинулась в выведении новых сортов растений и пород животных с заданными наследственными признаками.

Смотри также:

Гомологические ряды в наследственной изменчивости

Закон Н. И. Вавилова о роли гомологических рядов в наследственной изменчивости

Успех селекционной работы зависит главным образом от генетического разнообразия исходной группы растений или животных. Между тем генофонд существующих пород животных или сортов растений, естественно, менее разнообразен по сравнению с генофондом исходного дикого вида. Поэтому при выведении новых сортов растений и пород животных очень важны поиски и выявление полезных признаков у диких предков. С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н. И. Вавилов организовал многочисленные экспедиции как в пределах территории России, так и во многие зарубежные страны. В результате этих экспедиций был собран огромный семенной материал, который был использован для селекционной работы. Н. И. Вавилов выделил 7 центров происхождения культурных растений.

Кроме того, Н. И. Вавиловым были сделаны важные обобщения, послужившие крупным вкладом в теорию селекции.

Изучение наследственной изменчивости у культурных растений и их предков позволило Н. И.

Вавилову сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости: «Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство». Суть этого закона заключается в том, что у близких по происхождению видов и родов организмов возникают сходные наследственные изменения. Так, у разных видов млекопитающих встречаются формы бесшерстные, длинношерстные, короткопалые и т.д.

Этот закон имеет важное значение для селекции. Создать заново желательный признак очень трудно. Гораздо легче найти разновидность с таким признаком и закрепить его скрещиванием с другими формами. Опираясь на этот закон, Н. И. Вавилову и его сотрудникам удалось найти не известные селекционерам формы многих видов растений, собрать богатейшую коллекцию сортов культурных растений.

На примере семейства злаковых Н. И. Вавилов показал, что сходные мутации обнаруживаются у целого ряда видов этого семейства. Так, черная окраска семян встречается у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и ряда других за исключением овса, проса и пырея, удлиненная форма зерна – у всех изученных видов.

У животных также наблюдаются сходные мутации: альбинизм и отсутствие шерсти у млекопитающих, альбинизм и отсутствие перьев у птиц, короткопалость у крупного рогатого скота, овец, собак, птиц. Некоторые наследственные заболевания и уродства, встречающиеся у человека, отмечены и у некоторых животных.

Животных с такими болезнями используют в качестве модели для изучения аналогичных дефектов у человека. Например, катаракта глаза бывает у мышей, крыс, собак, лошадей; гемофилия – у мыши и кошки; диабет – у крысы; врожденная глухота – у морской свинки, мыши, собаки и т.д.

То, что сходные, наследственно обусловленные нарушения жизнедеятельности встречаются у представителей разных видов одного и того же класса – класса млекопитающих, убедительно подтверждает закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н. И. Вавилова. Появление сходных мутаций объясняется общностью происхождения генотипов.

В процессе возникновения новых видов от одного общего предка различия между ними устанавливаются только по части генов, обусловливающих успешное существование в данных конкретных условиях. Многие гены у видов, имеющих общее происхождение, остаются неизменными и при мутировании дают сходные признаки.

Значение закона гомологических рядов наследственной изменчивости

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора биологии по Скайпу  biorepet-ufa.ru.

Полагаю, что тот, кто попал на эту страничку, набрав в поисковике «закон гомологических рядов наследственной изменчивости», вовсе не нуждается еще лишний раз увидеть  саму формулировку закона. Этот закон одинаково сформулирован во всех руководствах (иллюстрация слева) и мало что дает для понимания его сути.

Поэтому в этой короткой заметке я не буду даже давать определение закону гомологических рядов наследственной изменчивости, установленному выдающимся ученым-генетиком ХХ века Николаем Ивановичем Вавиловым.

По своему опыту репетитора биологии знаю, что многим учащимся остается неясным  сама суть этого закона и, тем более, совсем не ясно  какое он может иметь практическое значение.

Не хочу сказать, что закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И.Вавилова для биологии совсем тоже самое, что периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева для химии, но хочется провести некоторую параллель для лучшего восприятия материала.

Помните, когда Менделеев понял суть изменения свойств химических элементов и расположил их в периодической таблице в порядке увеличения их атомной массы, вся  подоплека  его гениальности была в том, что к тому времени было известно не более  половины всех химических элементов. Для неизвестных элементов он оставлял клеточки в таблице пустыми, полагая, что в природе они есть, но лишь пока неизвестны человеку.

О чем же гласит закон гомологических рядов наследственной изменчивости Вавилова? В этом законе речь идет о вероятности протекания мутационной изменчивости в природе.

Он установил, что мутации в природе, происходящие под воздействием условий окружающей среды, у близкородственных организмов осуществляются сходным образом.

А что значит сходным? Это значит, что зная некоторые различные фенотипические формы, возникших в результате мутационной  изменчивости, у какого-либо одного из видов организмов, можно предвидеть наличие таких же фенотипических форм мутационной изменчивости и у других близкородственных видов.

Какую полезную информацию могут извлечь ученые из этого закона? А вот какую.

Поскольку мутации в природе у близкородственных организмов протекают сходным образом, то, допустим, что на какой то момент времени ученым уже известны, например, различные  природные мутантные формы пшеницы, выраженные такими фенотипами как растения  с темным цветом зерна, коричневым, красным, розовым, или белым цветом зерна, то согласно закону гомологических рядов наследственной изменчивости, в природе со временем человеком будут найдены такие же ряды изменчивости цвета зерна и у других злаковых растений.

• Гениальные предвидения и Менделеева, и Вавилова на основании открытых ими законов о наличии в природе того, что на данный момент неизвестного человечеству – сбылись.
• ****************************************************************************************
• У кого будут вопросы по заметке к репетитору биологии по Скайпу, прошу обращаться в х.

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости

Выдающийся советский ученый-генетик Николай Иванович Вавилов внес большой вклад в развитие отечественной науки. Под его руководством воспитывалась целая плеяда видных отечественных ученых.

Исследования, проводившиеся Н.И.

Вавиловым и его учениками, дали возможность сельскохозяйственной науке овладеть новыми методами поиска диких видов растений в качестве исходного материала для селекции, заложили теоретические основы советской селекции.

Замечание 1

На основе огромного количества собранного коллекционного материала было сформулировано учение о центрах происхождения культурных растений. А образцы посевного материала, собранные Вавиловым и его соратниками, обеспечили широкий фронт генетических исследований и селекционной работы.

Именно благодаря анализу собранных материалов был сформулирован знаменитый закон гомологических рядов.

Суть закона гомологических рядов наследственной изменчивости

В ходе многолетнего изучения диких и культурных форм растительности на пяти материках Н.И. Вавилов сделал вывод, что изменчивость близких по происхождению видов и родов осуществляется сходными путями.

При этом образуются так называемые ряды изменчивости. Эти ряды изменчивости настолько правильные, что, зная ряд признаков и форм в пределах одного вида можно предвидеть нахождение этих качеств у других видов и родов.

Чем ближе родство, тем полнее сходство в рядах изменчивости.

Например, у арбуза, тыквы и дыни форма плода может быть овальной, круглой, шарообразной, цилиндрической. Окраска плода может быть светлой, темной, полосатой или пятнистой. Листья у всех трех видов растений могут быть цельными или глубокорассеченными.

Если рассматривать злаки, то из $38$ исследуемых признаков, характерных для злаков:

• у ржи и у пшеницы обнаружено $37$,
• у ячменя и овса – $35$,
• у кукурузы и риса – $32$,
• у проса – $27$.

Знание этих закономерностей позволяет предвидеть проявление определенных признаков у одних растений. На примере проявления этих признаков у других, родственных им растений.

В современной трактовке формулировка данного закона гомологических рядов наследственной изменчивости выглядит следующим образом:

«Родственные виды, роды, семейства обладают гомологичными генами и порядками генов в хромосомах, сходство которых тем полнее, чем эволюционно ближе сравниваемые таксоны».

Эту закономерность Вавилов установил для растений. Но последующие исследования показали, что закон имеет универсальный характер.

Генетическая основа закона гомологических рядов наследственности

Генетической основой выше упомянутого закона является то обстоятельство, что в сходных условиях близкородственные организмы могут одинаково реагировать на факторы внешней среды. А биохимические процессы у них протекают приблизительно одинаково.
Эту закономерность можно сформулировать таким образом:

«Степень исторической общности организмов прямо пропорциональна количеству общих генов у групп, которые сравниваются».

Так как генотип близкородственных организмов подобен, то и изменения этих генов в ходе мутаций могут быть подобными. Внешне (фенотипически) это проявляется как одинаковый характер изменчивости у близких видов, родов и т.п.

Значение закона гомологических рядов наследственности

Закон гомологических рядов имеет большое значение как для развития теоретической науки, так для практического применения в сельскохозяйственном производстве.

Он дает ключ к пониманию направления и путей эволюции родственных групп живых организмов.

В селекции на его основе планируют создание новых сортов растений и пород домашних животных с определенной совокупностью признаков, на основе изучения наследственной изменчивости близких видов.

В систематике организмов этот закон позволяет находить новые ожидаемые формы организмов (виды, роды, семейства) с определенной совокупностью признаков при условии, если подобная совокупность была обнаружена у родственных систематических группах.

Закон гомологических рядов

Селекционеры постоянно работают над созданием улучшенных сортов растений, увеличением их урожайности, устойчивости к вредным факторам окружающей среды. Применяемые ими методы в своей основе имеют такие естественные процессы, как наследственность, изменчивость, законы генетики. Это дает возможность получить индивидуумы с предполагаемыми свойствами, желаемыми характеристиками.

История генетики неразрывно связана с именем русского и советского ученого Н. Вавилова. Кроме генетики, он обладал академическими знаниями по химии, географии, ботанике. Имел звания Академика АН Советского Союза, президента и вице-президента ВАСХНИЛ, члена экспедиционной комиссии и Наркомзема СССР.

Николай Иванович неоднократно организовывал экспедиции ботанико-агрономического характера, был одним из основателей учения о центрах происхождения растений в мире. Его перу принадлежит учение, объясняющее иммунитет растений, а также позиции понятия биологического вида.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Вавилов руководил созданием мировой коллекции семян, постоянно занимался испытаниями растительных культур.

Примечание

В результате организованных и проведенных 180 научно-исследовательских экспедиций, Вавиловым была создана богатейшая коллекция растений, которая к 1940 году содержала около 250 тыс. элементов. Образцы коллекции постоянно применялись для селекционных работ, по сути, она являлась ценнейшим банком генов.

Рассуждения об иммунитете у растительного мира сводились у ученого к генетической теории. По его мнению, устойчивыми по отношению к паразитам растения становились в результате эволюции, находясь в центрах своего происхождения.

Срок «получения полезных навыков» растягивался на тысячелетия. За это время растения получали особые гены, обеспечивающие устойчивость к возбудителям болезней. Однако патогены приобретали способность так же превращаться в новые расы.

В результате таких обоюдных процессов каждый сорт, например, пшеницы становился восприимчивым к новым расам и устойчивым к старым.

С позиции Вавилова, иммунитет растений бывает двух видов:

1. Структурный (или механический) исходит из морфологических характеристик вида, его защитных свойств.
2. Химический формируется химическими характеристиками культуры.

Занимался Николай Иванович и развитием теории Дарвина о происхождении видов. Его заинтересовало направление о существовании географических центров, как условие происхождения новых видов. Когда в 1883 году А.

Декандоль официально высказал свое мнение о существовании определенных географических областей, в которых произошли главные растения, Вавилов в 1926-1939 годах развил эту проблему.

Он определил семь главных географических зон (центров), в которых важнейшие культурные растения сформировались как вид.

Примечание

В последующие времена уточнения в теорию вносили многие ученые. Однако тот постулат, что появились они в горных районах тропического, субтропического и умеренного географических поясов, остался без изменений.

На III Всероссийском съезде селекционеров (1920 год) Н.И. Вавилов изложил позиции закона гомологических рядов, который был им открыт в ходе изучения параллелизма в наследственной изменчивости. С учетом его действия предугадывались новые формы растений. Позднее они обнаруживались в природе.

Формулировка и суть закона гомологических рядов наследственной изменчивости

Н.И. Вавилов пришел к необходимости дать определение «гомологических рядов» во время своей работы над параллелизмами в теории наследственности. Скрупулезно изучая характер изменчивости семейств растений, он убедился, что в определенной степени она перекликается с гомологическими рядами химических веществ органической природы. В качестве примера можно привести углеводороды. 

Закон Н.И. Вавилова гласит: «Изменчивость родов и видов растений, являющихся близкими по происхождению, имеет общие характеристики, происходит параллельными путями».

Смысл закона в следующем: близкие группы растений в процессе своей эволюции приобретают похожие аллельные формы. Они могут быть предсказаны и проявиться у различных видов. Это важно для организации селекционных работ. Узкоаллельными формами являются колоски, имеющие ость и не имеющие, антоцианово окрашенные соломины злаков или нет.

Предсказав существование аллельных форм, Вавилов организовывал неоднократные экспедиции в те зоны, где предполагал нахождение центров происхождения этих растений.

Примечание

Во времена его исследовательских работ еще не существовало искусственно воспроизведенных факторов, способных повлиять на изменение генетических свойств, например, электромагнитных и ионизирующих излучений. Поэтому все этапы работы проводились в натуральных условиях и требовали много времени.

Сформулированный в собственной интерпретации закон Вавилов увязывал с теорией Л.С. Берга. В ней говорилось о закономерностях в изменчивости, которые обеспечивают процессы эволюции. По мнению ученого, те элементы наследственных изменений, которые повторяются у различных видов, составляют фундамент проявления параллелизмов и проявления мимикрии.

Примечание

В 70-80-е годы прошлого века подтвердил справедливость закона гомологических рядов ученый-энциклопедист Медников Б.М. Он работал в направлении геносистематики, уделяя внимание проблемам теории эволюции. Его «система аксиом биологии» во многом перекликалась с законом гомологических рядов, особенно в разделах эволюции генома и молекулярных особенностях образования видов.

Закон Вавилова не исключал проявления общей изменчивости у отдаленных и практически не связанных на генетическом уровне видов и семейств. При этом результат изменчивости может быть не полностью идентичным.

В них допускается отсутствие некоторых звеньев, которые «ушли» в ходе естественного отбора. И, несмотря на это обстоятельство, по мнению Вавилова, обнаружить сходство в изменчивости у близких семейств реально.

Первоначально в своих выводах ученый опирался на изменчивость фенотипа, прослеженную им у родственных растений. Позднее он перенес свои выводы на генотип, поскольку обнаружил у них много общих генов.

Сформулированный закон имел большую практическую базу. Ученый-генетик и его единомышленники изучили много тысяч сортов, работая в этом направлении на протяжении 1913-1920 годов.

Генетическая основа закона гомологических рядов наследственности

В качестве генетической основы закона Вавилова выступает факт, что родственные семейства растений, прибывая в аналогичных условиях, реагируют на внешнюю среду идентично. Эта же особенность характерна для биохимических процессов у сравниваемых видов.

Характер исторической схожести организмов находится в прямой зависимости от количества у них общих генов.

Поскольку набор генов у организмов, находящихся в близком родстве, аналогичен, то видоизменения каждого из них, происходящие при мутации, бывают подобными. Фенотипически это проявляется идентичной изменчивостью у таких организмов.

Значение закона гомологических рядов наследственности

Понять роль гомологических рядов в наследовании определенных свойств — значит грамотно использовать теоретические наработки на практике. Зная особенности эволюционных механизмов у близкородственных растений, можно планировать селекционные виды организмов. Появление новых пород животных, у которых заранее определен набор признаков, становится также возможным.

Наука о наследственности дает в руки людям формулу для выведения новых видов, родов и семейств, обладающих теми свойствами, которые встречались у родственных систематических группировок.

Благодаря этому, у растениеводов появится возможность развить у растений устойчивость к определенным факторам окружающей среды, повысить их урожайность, развить иммунитет к болезням и устойчивость к паразитам.

С реальностью такого подхода основными направлениями селекции становятся:

• плодовитость и продуктивность пород животных;
• улучшение показателей, характеризующих качество продукции: вкус, химический состав, внешний вид и т.д.);
• доведение физиологических свойств до оптимальных в определенных условиях произрастания или обитания;
• создание стрессоустойчивых пород (особенно актуально для крупных фабрик и ферм);
• разведение рыбных пород в искусственно созданных водоемах;
• создание пушного звероводства.

Владея определенными знаниями, основываясь на законе гомологических рядов наследственности, можно установить место (центр) происхождения видов по родственным культурам, которые имеют сходные признаки и, вероятно, появились на одной географической территории.

Величайшей заслугой Н.И.Вавилова является открытый им факт самостоятельности систематики. Он значительно шагнул на пути изучения эволюционных закономерностей, продолжив в определенной степени учение Дарвина и внеся свою лепту в наследственную изменчивость.

Сегодня заслугу Вавилова в генетике сравнивают с открытием периодической системы элементов Д.И.Менделеевым. Работы и выводы знаменитого ученого по сей день используются на практике и служат основой для развития науки.

Закон гомологических рядов – это… Что такое Закон гомологических рядов?

Гомологические ряды в наследственной изменчивости — понятие, введенное Н. И. Вавиловым[1] при исследовании параллелизмов в явлениях наследственной изменчивости по аналогии с гомологическими рядами органических соединений.

Закономерности в полиморфизме у растений, установленные путем детального изучения изменчивости различных родов и семейств, можно условно до некоторой степени сравнить с гомологическими рядами органической химии, например с углеводородами (CH4, C2H4, CH3…).[2]

Суть явления состоит в том, что при изучении наследственной изменчивости у близких групп растений были обнаружены сходные аллельные формы, которые повторялись у разных видов (например, узлы соломины злаков с антоциановой окраской или без, колосья с остью или без и т. п.).

Наличие такой повторяемости давало возможность предсказывать наличие ещё не обнаруженных аллелей, важных с точки зрения селекционной работы. Поиск растений с такими аллелями проводился в экспедициях в предполагаемые центры происхождения культурных растений.

Следует помнить, что в те годы искусственная индукция мутагенеза химическими веществами или воздействием ионизирующих излучений, ещё не была известна, и поиск необходимых аллелей приходилось производить в природных популяциях.

Н. И. Вавилов рассматривал сформулированный им закон как вклад в популярные в то время представления о закономерном характере изменчивости, лежащей в основе эволюционного процесса (например, теория номогенеза Л. С. Берга). Он полагал, что закономерно повторяющиеся в разных группах наследственные вариации лежат в основе эволюционных параллелизмов и явления мимикрии.

В 70х-80х годах XX века к закону гомологических рядов обратился в своих трудах Медников Б. М., написавший ряд работ, в которых показал, что именно такое объяснение возникновения сходных, часто до мелочей, признаков в родственных таксонах – вполне состоятельно.

Тем более, что родственные таксоны часто имеют родственные генетические последовательности, мало отличные в принципе, а также некоторые мутации возникают с большей вероятностью и проявляются в целом сходно у представителей разных, но родственных, таксонов.

Как пример приводятся двувариантная фенотипически ярко выраженная мутация нормального строения черепа и организма в целом: акромегалия и акромикрия, за которые отвечает в конечном счете мутация, изменяющая баланс, своевременное “включение” или “выключение” в ходе онтогенеза гормонов соматотропина и гонадотропина.

Примечания

1. ↑ Вавилов Н. И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Доклад на III Всероссийском селекционном съезде в г. Саратове 4 июня 1920. 16 с.
2. ↑ Вавилов Н. И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. М.—Л. 1935. 56 с.

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Закон Н.И.Вавилова (закон гомологичных рядов наследственной изменчивости)

МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

План

Мутации. Понятие мутации. Мутагенные факторы.

Отличие мутаций от модификаций.

Классификация мутаций.

Закон Н.И.Вавилова

Мутации. Понятие мутации. Мутагенные факторы.

• Мутации –это внезапные, стойкие,естественные или искусственные изменения генетического материала, возникающие под действием мутагенныхфакторов.
• Виды мутагенных факторов:
• А) физические – радиация, температура, электромагнитные излучения.
• Б) химические факторы – вещества, которые вызывают отравление организма: алкоголь, никотин, формалин.
• В) биологические – вирусы, бактерии.
• Отличие мутаций от модификаций

мутации	модификации
наследуются	не наследуются
единичные	массовым порядком
имеют не направленный характер	направленный характер
могут быть вредными, полезными, нейтральными	приспособительные
внезапные, скачкообразные, непредсказуемые	можно предсказывать
необратимы	обратимы
закон гомологичных рядов (Н.И.Вавилова)	статистические закономерности позволяют провести количественный анализ
мутации не имеют нормы реакции	ограничены нормой реакции

1. Классификация мутаций
2. Существует несколько классификаций мутаций.
3. I Классификация мутаций по значению: полезные, вредные, нейтральные.
4. Полезные мутации приводят к повышенной устойчивости организма и являются материалом для естественного и искусственного отбора.
5. Вредные мутации снижают жизнеспособность и приводят к развитию наследственных заболеваний: гемофилия, серповидная клеточная анемия.
6. II Классификация мутаций по локализации или месту возникновении: соматические и генеративные.

Соматическиевозникают в клеткахтела и затрагивают лишь часть тела, при этом развиваются особи мозаики: разные глаза, окраска волос. Эти мутации наследуются только при вегетативном размножении (у смородины).

Генеративные–происходят в половых клетках или в клетках, из которых образуются гаметы. Они делятся на ядерные и внеядерные (митохондриальные, пластидное).

III Мутации по характеру изменения генотипа: хромосомные, геномные, генные.

Генные (или точковые) не видны в микроскоп, связаны с изменением структуры гена. Эти мутации происходят в результате потери нуклеотида, вставки или замены одного нуклеотида другим. Эти мутации приводят к генным болезням: дальтонизму, фенилкетонурии.

Хромосомные (перестройки) связаны с изменением структуры хромосом. Может произойти:

• Делеция: – потеря участка хромосомы;
• Дупликация – удвоение участка хромосомы;
• Инверсия – поворот части хромосомы на 1800;
• Транслокация – обмен участками негомологичных хромосом и слияние двух негомологичных хромосом в одну.
• Причины хромосомных мутаций: возникновение двух или более разрывов хромосом с последующим их соединением, но в неправильном порядке.

Геномные мутации приводят к изменению числа хромосом. Различают гетероплоидию и полиплоидию.

Гетероплоидия связана с изменением числом хромосом, на нескольких хромосомах – 1.2.3. Причины: не расхождение хромосом в мейозе:

– Моносомия – уменьшением числа хромосом на 1 хромосому. Общая формула хромосомного набора 2n-1.

– Трисономия – увеличение числа хромосом на 1. Общая формула 2n+1 (47 хромосом Синдром Кланфейтера; трисономия по 21 паре хромосом – синдром Дауна (признаки множественные врожденные пороки, снижающие жизнеспособность организма и нарушение умственного развития).

Полиплодия – кратное изменение числа хромосом. У полиплоидных организмов гаплоидный (n) набор хромосом в клетках повторяется не 2 раза, как у диплоидных, а 4-6 раз, иногда значительно больше – до 10-12 раз.

Возникновение полиплоидов связано с нарушением митоза или мейоза. В частности, не расхождение гомологичных хромосом в мейозе приводит к формированию гамет с увеличенным числом хромосом. У диплоидных организмов в результате такого процесса могут образовываться диплоидные (2n) гаметы.

Широко встречается у культурных растений: гречихи, подсолнуха и т.д., а так же у дикорастущих.

Закон Н.И.Вавилова (закон гомологичных рядов наследственной изменчивости).

/С давних времен исследователи наблюдали существование сходных признаков у разных видов и родов одного семейства, например дыни, похожие на огурцы, или арбузы, похожие на дыни. Эти факты легли в основу закона гомологических рядов в наследственной изменчивости./

Множественный аллелизм. Параллельная изменчивость. Ген может находиться более чем в двух состояниях. Разнообразие аллелей одного гена получило название множественного аллелизма. Разные аллели определяют разную степень одного и того же признака. Чем больше аллелей несут особи популяций, тем более пластичен вид, лучше приспособлен к меняющимся условиям среды обитания.

Множественный аллелизм лежит в основе параллельной изменчивости – явления, при котором возникают сходные признаки у разных видов и родов одного семейства. Систематизировал факты параллельной изменчивости Н.И.Вавилов./

Н.И.Вавилов сравнивал виды семейства Злаки. Он выяснил, что если мягкая пшеница имеет формы озимые и яровые, остистые и безостые, то такие же формы обязательно обнаруживаются и у твердой пшеницы. Более того, состав признаков.

По которым различаются формы внутри вида и рода, оказывается часто таким же в других родах.

Например, формы ржи и ячменя повторяют формы разных видов пшеницы, причем образуя те же параллельные, или гомологичные ряды наследственной изменчивости.

Систематизация фактов позволила Н.И.Вавилову сформулировать закон гомологичных рядов в наследственной изменчивости (1920г): виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью. Что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов.

Гомологичность наследственных признаков близких видов и родов объясняется гомологичностью их генов, так как они произошли от одного вида-родоначальника. Кроме того, мутационный процесс у генетически близких видов протекает сходно. Поэтому у них возникают сходные серии рецессивных аллелей и в результате – параллельные признаки.

Вывод из закона Вавилова: каждый вид имеет определенные границы мутационной изменчивости.

К изменениям, выходящим за пределы спектра наследственной изменчивости вида, никакой мутационный процесс привести не может.

Так, у млекопитающих мутации могут изменить цвет шерсти от черного к бурому, рыжему, белому, может возникнуть полосатость, пятнистость, но возникновение зеленой окраски исключено.