اكتشف ن. فافيلوف قانون المتسلسلة المتماثلة. قانون السلسلة المتماثلة للتقلب الوراثي للكائنات الحية

الأقسام: مادة الاحياء

أهداف الدرس

1. تعريف الطلاب بالأشكال التقلب الوراثيوأسبابها وتأثيراتها على الجسم. تنمية القدرة لدى تلاميذ المدارس على تصنيف أشكال التباين ومقارنتها مع بعضها البعض؛ أعط أمثلة توضح مظهر كل منها؛
2. تطوير المعرفة حول أنواع الطفرات.
3. صياغة قانون المتسلسلة المتجانسة وشرح معناه؛
4. إقناع طلاب المدارس الثانوية بأن عملية الطفرة مهمة جدًا لتطور العالم العضوي وعمل تربية الإنسان.

المظاهرات

• رسم تخطيطي لأنواع مختلفة من الطفرات الكروموسومية.
• مخطط تعدد الصبغيات.
• سلسلة متجانسة في التقلب الوراثي.

شروط التباين الوراثي، الطفرة، الطفرات الجينية، الطفرات الجينومية، الطفرات الكروموسومية:

• انقلاب.
• حذف؛
• الازدواجية؛
• النقل.

مهام للطلاب:

1. صياغة قانون المتسلسلة المتماثلة مع ذكر الأمثلة.
2. تعرف على سيرة ن.ي. فافيلوف ومعرفة اكتشافاته العلمية الرئيسية.
3. عمل جدول "أشكال التباين"

1. تنظيم الوقت.
2. اختبار المعرفة والمهارات.

العمل الأمامي

1. ماذا يدرس علم الوراثة؟
2. ماذا يعني مصطلح الوراثة؟ - التباين؟
3. ما هي أشكال التباين التي تعرفها؟
4. ماذا يعني معيار رد الفعل؟
5. ما هي أنماط تقلب التعديل؟
6. كيف يؤثر تغير الظروف على الخصائص الكمية والنوعية؟ أعط أمثلة
7. ما هو معيار رد الفعل؟ لماذا هو تنوع الخصائص النوعية في درجة صغيرةيعتمد على تأثير الظروف البيئية؟
8. ما هي الأهمية العملية في الزراعة لمعايير رد فعل الحيوانات والنباتات؟

العمل الفردي على الكمبيوتر - اختبار العمل

املأ المخطط:

يعمل الطلاب على أجهزة الكمبيوتر مع التطبيق 1. (خلال الدرس، تم إكمال المهام من 1 إلى 5).

1. تعلم مواد جديدة

يشمل مفهوم التباين الوراثي التباين الوراثي والسيتوبلازمي. الأول ينقسم إلى طفري، اندماجي، ومترابط. يحدث التباين التوافقي أثناء العبور، والتباعد المستقل للكروموسومات في الانقسام الاختزالي، والاندماج العشوائي للأمشاج أثناء التكاثر الجنسي. يشمل التباين الطفري الطفرات الجينومية والكروموسومية والجينية. تم تقديم مصطلح الطفرة إلى العلم بواسطة جي دي فريس. سيرته الذاتية والرئيسية الانجازات العلميةموجودة في القسم. ترتبط الطفرات الجينومية بظهور polyploids و اختلال الصيغة الصبغية. يتم تحديد الطفرات الكروموسومية من خلال التغيرات بين الكروموسومات - الإزاحة أو إعادة الترتيب داخل الكروموسومات: الحذف، والازدواج، والانعكاس. يتم تفسير الطفرات الجينية من خلال التغيرات في تسلسل النيوكليوتيدات: زيادة أو نقصان في عددها (الحذف، الازدواجية)، أو إدخال نيوكليوتيد جديد، أو دوران قسم داخل الجين (الانعكاس). يرتبط التقلب السيتوبلازمي بالحمض النووي الموجود في البلاستيدات والميتوكوندريا في الخلية. يخضع التباين الوراثي للأنواع والأجناس ذات الصلة لقانون فافيلوف للسلسلة المتماثلة.

يعكس تعديل التباين التغيرات في النمط الظاهري دون التأثير على النمط الجيني. والعكس هو شكل آخر من أشكال التباين - النمط الوراثي، أو الطفري (حسب داروين - وراثي، غير محدد، فردي)، وتغيير النمط الوراثي. الطفرة هي تغير وراثي دائم في المادة الوراثية.

تسمى التغييرات الفردية في التركيب الوراثي الطفرات.

تم تقديم مفهوم الطفرات إلى العلم من قبل الهولندي دي فريس. الطفرات هي تغيرات وراثية تؤدي إلى زيادة أو نقصان في كمية المادة الوراثية، أو إلى تغير في النيوكليوتيدات أو تسلسلها.

تصنيف الطفرات

• الطفرات حسب طبيعة المظهر: سائدة، متنحية.
• الطفرات حسب مكان حدوثها: جسدية، توليدية.
• الطفرات حسب طبيعة ظهورها: عفوية، مستحثة.
• الطفرات حسب القيمة التكيفية: مفيدة، ضارة، محايدة. (قاتلة، شبه قاتلة.)

معظم الطفرات التي تحدث تكون متنحية وغير مواتية للكائن الحي، ويمكن أن تؤدي حتى إلى وفاته. بالاشتراك مع الجين الأليلي السائد، لا تظهر الطفرات المتنحية نفسها ظاهريًا. تحدث الطفرات في الخلايا الجرثومية والجسدية. إذا حدثت طفرات في الخلايا الجرثومية، فإنها تسمى توليديوتظهر في الجيل الذي يتطور من الخلايا الجرثومية. تسمى التغيرات في الخلايا الخضرية الطفرات الجسدية.تؤدي مثل هذه الطفرات إلى تغيير في طبيعة الجزء الوحيد من الكائن الحي الذي يتطور من الخلايا المتغيرة. في الحيوانات، لا تنتقل الطفرات الجسدية إلى الأجيال اللاحقة، حيث لا ينشأ كائن حي جديد من الخلايا الجسدية. الأمر مختلف في النباتات: في الخلايا الهجينة للكائنات النباتية، يمكن أن يحدث التكاثر والانقسام الفتيلي في نوى مختلفة بطرق مختلفة قليلاً. على مدى سلسلة من أجيال الخلايا، يتم فقدان الكروموسومات الفردية ويتم اختيار أنماط نووية معينة يمكن أن تستمر لعدة أجيال.

هناك العديد أنواع الطفرات حسب مستوى الحدوث:

1. الطفرات الجينومية - التغيرات في الصيغة الصبغية، أي. أعداد الكروموسومات (الانحرافات الصبغية العددية)، وهي شائعة بشكل خاص في النباتات؛
2. الطفرات الكروموسومية - التغيرات في بنية الكروموسومات (الانحرافات الصبغية الهيكلية)؛
3. الطفرات الجينية هي تغيرات في الجينات الفردية؛

الطفرات الجينومية

Polyploidy هو زيادة متعددة في عدد الكروموسومات.
اختلال الصيغة الصبغية هو فقدان أو ظهور كروموسومات إضافية نتيجة لاضطراب في الانقسام الاختزالي.

أنها تنشأ بسبب التغيرات في عدد أو بنية الكروموسومات. يتم ملاحظة التغيرات في الصيغة الصبغية عندما يتم تعطيل الفصل الصبغي.

أمراض الكروموسومات

• الطفرات التوليدية
• XXY؛ XYU - متلازمة كلاينفلتر.
• XO - متلازمة شيرشيفسكي-تيرنر.

الطفرات الجسدية

• متلازمة باتو (كروموسوم 13).
• متلازمة إدواردز (الكروموسوم 18).
• متلازمة داون (على الكروموسوم 21).

متلازمة كلاينفلتر.

XXY وXXXY – متلازمة كلاينفلتر. تكرار الحدوث 1:400 – 1:500. النمط النووي – 47، XXY، 48، XXXY، إلخ. النمط الظاهري للذكور. نوع الجسم الأنثوي، التثدي. أذرع وأرجل طويلة وطويلة نسبيًا. شعر ضعيف النمو. يتم تقليل الذكاء.

متلازمة شيرشيفسكي-تيرنر

X0 – متلازمة شيرشيفسكي-تيرنر (أحادي الصبغي X). تردد الحدوث هو 1:2000 – 1:3000. النمط النووي 45،X. النمط الظاهري أنثى. العلامات الجسدية: الارتفاع 135 - 145 سم، طية جلدية على شكل جناح على الرقبة (من مؤخرة الرأس إلى الكتف)، انخفاض الأذنين، تخلف في الخصائص الجنسية الأولية والثانوية. في 25٪ من الحالات هناك عيوب في القلب وتشوهات في الكلى. ونادرا ما يتأثر الذكاء.

متلازمة باتو - يوجد التثلث الصبغي على الكروموسوم 13 (متلازمة باتو) عند الأطفال حديثي الولادة بتردد يتراوح بين حوالي 1:5000 - 1:7000 ويرتبط بمجموعة واسعة من عيوب النمو. يتميز SP بتشوهات خلقية متعددة في الدماغ والوجه. هذه مجموعة من الاضطرابات المبكرة في تكوين الدماغ ومقل العيون وعظام الدماغ وأجزاء الوجه من الجمجمة. عادة ما يتم تقليل محيط الجمجمة. الجبهة مائلة ومنخفضة. الشقوق الجفنية ضيقة، وجسر الأنف غائر، والأذنان منخفضتان ومشوهتان. العلامة النموذجية لـ SP هي الشفة المشقوقة والحنك المشقوق.

متلازمة داون هو مرض ناجم عن خلل في مجموعة الكروموسوم (تغيرات في عدد أو بنية الجسيمات الذاتية)، والمظاهر الرئيسية التي تتمثل في التخلف العقلي، والمظهر الغريب للمريض والتشوهات الخلقية. أحد أكثر أمراض الكروموسومات شيوعًا، ويحدث بمعدل 1 من كل 700 مولود جديد. غالبًا ما توجد طية عرضية على راحة اليد

الطفرات الكروموسومية

هناك عدة أنواع من الطفرات الكروموسومية المرتبطة بالتغيرات في بنية الكروموسوم:

• الحذف - فقدان جزء من الكروموسوم؛
• الازدواجية - مضاعفة قسم الكروموسوم؛
• الانقلاب - دوران قسم الكروموسوم بمقدار 180 درجة؛
• الإزفاء - نقل قسم الكروموسوم إلى كروموسوم آخر.
• التبديل - الحركة في كروموسوم واحد.

تؤدي عمليات الحذف والتكرار إلى تغيير كمية المادة الوراثية. تظهر ظاهريًا اعتمادًا على حجم مناطق الكروموسوم المقابلة وما إذا كانت تحتوي على جينات مهمة. يمكن أن تؤدي الازدواجية إلى ظهور جينات جديدة. أثناء الانقلابات والانتقالات، لا تتغير كمية المادة الوراثية، ولكن يتغير موقعها. تلعب مثل هذه الطفرات أيضًا دورًا مهمًا، نظرًا لأن تهجين الطفرات مع الأشكال الأصلية أمر صعب، وغالبًا ما تكون هجينتها F1 عقيمة.

الحذف. في الإنسان نتيجة الحذف:

• متلازمة الذئب - فقدان منطقة على الكروموسوم الكبير 4 -
• متلازمة "صرخة القطة" - مع حذف الكروموسوم 5. السبب: طفرة الكروموسومات. فقدان جزء الكروموسوم في الزوج الخامس.
  المظهر: نمو غير طبيعي للحنجرة، صرخات تشبه صرخات القطط في مرحلة الطفولة المبكرة، تخلف في النمو البدني والعقلي

الانقلابات

• هذا هو التغيير في بنية الكروموسوم الناتج عن دوران أحد أقسامه الداخلية بمقدار 180 درجة.
• كروموسومات مماثلة إعادة الترتيب هي نتيجة لكسرين متزامنين في كروموسوم واحد.

الترجمة

• أثناء النقل، يتم تبادل أجزاء من الكروموسومات غير المتماثلة، ولكن العدد الإجمالي للجينات لا يتغير.

استبدال القواعد

1. بيلة الفينيل كيتون. المظهر: ضعف انهيار الفينيل ألانين. وهذا هو المسؤول عن الخرف الناجم عن فرط فينيل ألانين الدم. مع اتباع نظام غذائي موصوف ومتبع في الوقت المناسب (التغذية، واستنفاد الفينيل ألانين) واستخدام بعض الأدوية، الاعراض المتلازمةهذا المرض غائب عمليا
2. فقر الدم المنجلي.
3. متلازمة مورفان.

وراثيةترتبط الطفرات (النقطة) بالتغيرات في تسلسل النيوكليوتيدات. يُطلق على الجين الطبيعي (المميز للنوع البري) والجينات الطافرة الناشئة عنه اسم الأليلات.

عند حدوث طفرات جينية، تحدث التغيرات الهيكلية التالية:

طفرة جينية

على سبيل المثال، فقر الدم المنجلي هو نتيجة لاستبدال قاعدة واحدة في سلسلة b من جلوبين الدم (يتم استبدال الأدينين بالثايمين). أثناء الحذف والتكرار، يتم إزاحة تسلسل التوائم الثلاثة وتظهر طفرات مع "إزاحة الإطار"، أي. تحولات الحدود بين الكودونات - من مكان الطفرة تتغير جميع الأحماض الأمينية اللاحقة.

التركيب الأساسي للهيموجلوبين في الأصحاء (1) ومرضى فقر الدم المنجلي (2).

1. - فال-جيس-لي-تري- مؤيد للتخمة. ك-تا- glu-liz
2. - فال-جيس-لي-تري- حمض أساسي- جلو ليز

طفرة في جين بيتا الهيموجلوبين

متلازمة مورفان

لا يساهم الإطلاق العالي للأدرينالين المميز للمرض في تطور مضاعفات القلب والأوعية الدموية فحسب، بل يساهم أيضًا في ظهور ثبات خاص وموهبة عقلية لدى بعض الأفراد. خيارات العلاج غير معروفة. ويعتقد أن باغانيني وأندرسن وتشوكوفسكي كان لديهم ذلك

الهيموفيليا

المطفرة هي العوامل التي تسبب الطفرات: البيولوجية والكيميائية والفيزيائية.

ويمكن زيادة معدل الطفرة تجريبيا. في الظروف الطبيعية، تحدث الطفرات أثناء التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية ولأسباب أخرى. ومع ذلك، في معظم الحالات، تظل الأسباب الحقيقية للطفرات مجهولة. حاليًا، تم تطوير طرق لزيادة عدد الطفرات بالوسائل الاصطناعية. لأول مرة، تم الحصول على زيادة حادة في عدد التغيرات الوراثية التي تحدث تحت تأثير الأشعة السينية.

• العوامل الفيزيائية (أنواع مختلفة من الإشعاعات المؤينة، الأشعة فوق البنفسجية، الأشعة السينية)
• العوامل الكيميائية (المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والرصاص والمخدرات والكحول وبعض الأدوية والمواد الأخرى)
• العوامل البيولوجية (فيروسات الجدري، الجديري المائي، النكاف، الأنفلونزا، الحصبة، التهاب الكبد، وغيرها)

تحسين النسل.

تحسين النسل هو علم تحسين سلالة البشرية.

تحسين النسل المترجم من اليونانية يعني ولادة الأفضل. يبحث هذا العلم المثير للجدل عن طرق لتحسين الصفات الوراثية للشخص باستخدام المبادئ الوراثية. لقد كان من الصعب عليه دائمًا أن يظل علمًا خالصًا: فقد تبعت تطوره عن كثب السياسة التي تخلصت من ثماره بطريقتها الخاصة.

في سبارتا القديمة، تم اختيار الأشخاص بشكل أكثر جذرية، وتدمير الأطفال الذين ليس لديهم الصفات الجسدية اللازمة للمحارب في المستقبل. وأبو علم تحسين النسل الذي وضعه على أساس علمي هو فرانسيس جالتون عام 1869. بعد تحليل نسب مئات الأشخاص الموهوبين، جاء إلى الاستنتاج: القدرات العبقرية موروثة.

واليوم، يهدف علم تحسين النسل إلى استئصال الأمراض الوراثية من الجنس البشري. أي نوع بيولوجي سيكون على وشك التدمير إذا كان وجوده يتعارض مع الطبيعة. ما يقرب من نصف كل ألف طفل حديث الولادة يولدون بنوع من الأمراض الوراثية. في جميع أنحاء العالم، يولد 2 مليون من هؤلاء الأطفال كل عام. ومن بينهم 150 ألف مصاب بمتلازمة داون. لقد عرف الجميع منذ فترة طويلة أن منع ولادة طفل أسهل من محاربة الأمراض. لكن مثل هذه الفرص لم تظهر إلا في عصرنا. تساعد التشخيصات السابقة للولادة والاستشارة الوراثية في حل مشكلة جدوى الولادة.

تتيح الإمكانيات الحديثة للاستشارات الوراثية الطبية تحديد مخاطر الأمراض الوراثية أثناء التخطيط للحمل.

نيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف

نيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف (1887–1943) - عالم نبات وعالم وراثة ومربي نباتات وجغرافي روسي. صاغ قانون السلسلة المتماثلة للتقلب الوراثي. خلق عقيدة مراكز المنشأ النباتات المزروعة.

أنشأ العالم الروسي إن آي فافيلوف نمطًا مهمًا، يُعرف باسم قانون السلسلة المتماثلة في التباين الوراثي: تتميز الأنواع والأجناس القريبة وراثيًا (المرتبطة ببعضها البعض بوحدة الأصل) بسلسلة مماثلة في التقلب الوراثي. وبناءً على هذا القانون، من الممكن التنبؤ بوجود تغيرات مماثلة في الأنواع والأجناس ذات الصلة. قام بتجميع جدول من السلاسل المتماثلة في الأسرة

الحبوب يتجلى هذا النمط أيضًا في الحيوانات: على سبيل المثال، في القوارض هناك سلسلة متجانسة من ألوان المعطف.

قانون السلسلة المتماثلة

دراسة التباين الوراثي للنباتات المزروعة وأسلافها ن. صاغ فافيلوف قانون السلسلة المتماثلة: "تتميز الأنواع والأجناس المتقاربة وراثيا بسلسلة مماثلة من التباين الوراثي مع مثل هذا الانتظام، حيث أن معرفة سلسلة الأشكال داخل نوع واحد، يمكن التنبؤ بوجود أشكال متوازية في الأنواع والأجناس الأخرى ".

باستخدام مثال عائلة الحبوب، أظهر فافيلوف أن طفرات مماثلة موجودة في عدد من الأنواع من هذه العائلة. ولذلك فإن اللون الأسود للبذور موجود في الجاودار والقمح والشعير والذرة وغيرها، باستثناء الشوفان والقمح والدخن. جميع الأنواع المدروسة لها شكل حبيبي ممدود. تحدث طفرات مماثلة أيضًا في الحيوانات: المهق ونقص الشعر في الثدييات، وشعر الأصابع القصير في الماشية والأغنام والكلاب والطيور. سبب ظهور طفرات مماثلة هو الأصل المشترك للأنماط الجينية.

وهكذا فإن اكتشاف الطفرات في أحد الأنواع يوفر أساسًا للبحث عن طفرات مماثلة في الأنواع ذات الصلة من النباتات والحيوانات.

قانون السلسلة المتماثلة

1. ما هي الأشكال الطافرة التي يجب أن تنشأ في الأنواع ذات الصلة الوثيقة؟
2. من هو مؤسس قانون المتسلسلة المتماثلة؟
3. ماهو رأي القانون؟

العمل في المنزل.

1. الفقرة 24
2. ابحث عن أمثلة للطفرات في الطبيعة.

سلسلة متجانسة). تم صياغته في عام 1920 من قبل N. I. Vavilov، الذي اكتشف أن التباين الوراثي للنباتات متشابه في الأنواع والأجناس ذات الصلة الوثيقة لعائلة الحبوب. يتجلى في التغيرات في الخصائص المماثلة مع هذا الانتظام، ومعرفة أشكال النباتات في ممثلي نوع واحد، من الممكن التنبؤ بمظهر هذه الأشكال في الأنواع والأجناس الأخرى ذات الصلة. وكلما كانت الأنواع أقرب إلى بعضها البعض في الأصل، ظهر هذا التشابه بشكل أكثر وضوحا. نعم ي أنواع مختلفةالقمح (على سبيل المثال، الناعم والقاسي)، يتم الكشف عن عدد من التغيرات الوراثية المماثلة في شائك الأذن (المظلة، شبه المظلة، غير المظلة)، لونها (الأبيض والأحمر والأسود والرمادي آذان)، والشكل و اتساق الحبوب، النضج المبكر، مقاومة البرد، الاستجابة للأسمدة وغيرها.

هناك تباين مماثل في العمود الفقري للأذن في القمح الطري (1-4)، والقمح القاسي (5-8) والشعير سداسي الصفوف (9-12) (وفقًا لـ N. I. Vavilov).

يتم التعبير عن توازي التباين بشكل أضعف في الأجناس المختلفة داخل العائلة (على سبيل المثال، القمح والشعير والجاودار والشوفان وعشب القمح والأجناس الأخرى من عائلة الحبوب) وحتى أضعف في العائلات المختلفة ضمن رتبة (ذات رتبة تصنيفية أعلى). ). بمعنى آخر، وفقًا لقانون السلسلة المتماثلة، فإن الأنواع القريبة، نظرًا للتشابه الكبير في جينوماتها (مجموعات متطابقة تقريبًا من الجينات)، لديها تباين محتمل مماثل في الشخصيات، والذي يعتمد على طفرات مماثلة في المتماثل (المتعامد). الجينات.

أشار N. I. Vavilov إلى إمكانية تطبيق سلسلة القوانين المتماثلة على الحيوانات. من الواضح أن هذا قانون عالمي للتقلب، يغطي جميع ممالك الكائنات الحية. وتتجلى صحة هذا القانون بوضوح من خلال علم الجينوم، الذي يكشف عن تشابه بنية الحمض النووي الأولية للأنواع ذات الصلة الوثيقة. تم تطوير قانون السلسلة المتماثلة بشكل أكبر في المبدأ المعياري (الكتلة) لنظرية التطور الجزيئي، والذي بموجبه تتباعد المادة الوراثية من خلال التكرارات والتوليفات اللاحقة لأجزاء الحمض النووي (الوحدات).

يساعد قانون السلسلة المتماثلة في البحث المستهدف عن التغييرات الوراثية اللازمة للاختيار. فهو يشير للمربين إلى اتجاه الانتخاب الاصطناعي ويسهل إنتاج الأشكال الواعدة لانتقاء النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة. على سبيل المثال، واسترشادًا بقانون السلسلة المتماثلة، ابتكر العلماء أصنافًا خالية من القلويدات (غير مريرة) من الترمس العلفي لحيوانات الرعي، مع إثراء التربة في نفس الوقت بالنيتروجين. يساعد قانون السلسلة المتماثلة أيضًا على التنقل في اختيار الكائنات النموذجية والأنظمة الوراثية المحددة (الجينات والصفات) للنمذجة والبحث عن علاج للأمراض البشرية الوراثية، مثل الأمراض الاستقلابية، والأمراض التنكسية العصبية، وما إلى ذلك.

مضاءة: Vavilov N. I. قانون السلسلة المتماثلة في التقلب الوراثي. م، 1987.

إس جي إنجي فيشتوموف.

إن معالجة المواد الرصدية والتجريبية واسعة النطاق، ودراسة مفصلة لتنوع العديد من الأنواع اللينية (Linneons)، وعدد كبير من الحقائق الجديدة التي تم الحصول عليها بشكل رئيسي من دراسة النباتات المزروعة وأقاربها البرية، سمحت لـ N.I. قام فافيلوف بدمج جميع الأمثلة المعروفة للتقلب الموازي في كل واحد وصياغته القانون العام، والذي أطلق عليه "قانون السلسلة المتجانسة في التباين الوراثي" (1920)، والذي قدمه في المؤتمر الثالث للمربيين لعموم روسيا، الذي عقد في ساراتوف. في عام 1921 ن. تم إرسال فافيلوف إلى أمريكا لحضور المؤتمر الدولي للزراعة، حيث قدم عرضًا تقديميًا حول قانون السلسلة المتماثلة. قانون التباين الموازي للأجناس والأنواع القريبة، الذي وضعه N.I. كان فافيلوف والمرتبط بأصل مشترك، وتطوير التعاليم التطورية لتشارلز داروين، موضع تقدير من قبل العلوم العالمية. لقد اعتبره الجمهور أكبر حدث في العلوم البيولوجية العالمية، والذي يفتح آفاقا واسعة للممارسة.

يضع قانون السلسلة المتماثلة، في المقام الأول، الأساس لمنهجيات التنوع الهائل لأشكال النباتات التي يكون فيها العالم العضوي غنيًا جدًا، مما يسمح للمربي بالحصول على فكرة واضحة عن مكان كل منها، حتى مكان وجودها. أصغر وحدة منهجية في عالم النبات والحكم على التنوع المحتمل للمواد المصدر للاختيار.

الأحكام الرئيسية لقانون السلسلة المتماثلة هي كما يلي.

"1. تتميز الأنواع والأجناس القريبة وراثيا بسلسلة مماثلة من التباين الوراثي مع هذا الانتظام، وذلك بمعرفة سلسلة الأشكال داخل نوع واحد، يمكن للمرء التنبؤ بوجود أشكال متوازية في الأنواع والأجناس الأخرى. كلما اقتربوا من موقعهم وراثيا النظام المشتركالأجناس و Linneons، وأكثر اكتمالا التشابه في صفوف تقلبها.

2. تتميز فصائل النباتات بأكملها عمومًا بدورة معينة من التباين تمر عبر جميع الأجناس والأنواع التي تشكل الفصائل.

حتى في مؤتمر الاختيار الثالث لعموم روسيا (ساراتوف، يونيو 1920)، حيث ن. أبلغ فافيلوف لأول مرة عن اكتشافه، وأدرك جميع المشاركين في المؤتمر أنه "مثل الجدول الدوري (النظام الدوري)" فإن قانون السلسلة المتماثلة سيجعل من الممكن التنبؤ بوجود وخصائص وبنية أشكال وأنواع غير معروفة من النباتات و الحيوانات، وأقدر عاليا الأهمية العلمية والعملية لهذا القانون. تتيح التطورات الحديثة في بيولوجيا الخلايا الجزيئية فهم آلية وجود التباين المتماثل في الكائنات الحية ذات الصلة الوثيقة - ما هو بالضبط أساس تشابه الأشكال والأنواع المستقبلية مع الأشكال والأنواع الموجودة حاليًا - وتوليف أشكال جديدة من النباتات بشكل هادف لا وجود لها في الطبيعة. والآن يُضاف محتوى جديد إلى قانون فافيلوف، تمامًا مثل المظهر نظرية الكمأعطى محتوى أعمق جديد الجدول الدوريمندليف.

في عام 1920 إن آي. فافيلوفالخطوط العريضة للأفكار الرئيسية لقانون السلسلة المتجانسة في تقرير في مؤتمر الاختيار الثالث لعموم روسيا في ساراتوف. الفكرة الرئيسية: الأنواع النباتية ذات الصلة لها أطياف مماثلة من التباين (غالبًا ما تكون عددًا ثابتًا من الاختلافات المحددة بدقة).

"وفعل فافيلوف مثل هذا الشيء. لقد جمع كل الخصائص الوراثية المعروفة من أفضل النباتات التي تمت دراستها، كما قلت بالفعل، من بين الحبوب المزروعة، ورتبها بترتيب معين في الجداول وقارن جميع الأنواع الفرعية والأشكال والأصناف المعروفة لديه في ذلك الوقت. تم تجميع الكثير من الجداول، بالطبع، كان هناك كمية هائلة من المواد. في الوقت نفسه، في ساراتوف، أضاف البقوليات إلى الحبوب - البازلاء المختلفة، البيقية، الفاصوليا، الفاصوليا، إلخ. - وبعض النباتات المزروعة الأخرى. وفي كثير من الحالات كان هناك توازي في العديد من الأنواع. بالطبع، كان لكل عائلة وجنس وأنواع من النباتات خصائصها الخاصة وشكلها الخاص وطريقتها الخاصة في التعبير. على سبيل المثال، يتنوع لون البذور من الأبيض تقريبًا إلى الأسود تقريبًا في جميع النباتات المزروعة تقريبًا. وهذا يعني أنه إذا تمت دراسة الحبوب بشكل أفضل مع عدد كبير من الأصناف والأشكال المعروفة والمدروسة بالفعل، فقد تم وصف عدة مئات علامات مختلفة، وغيرها من الأقارب الأقل دراسة أو البرية للأنواع المزروعة ليس لديهم الكثير من الخصائص، ومن ثم يمكن التنبؤ بها، إذا جاز التعبير. سيتم العثور عليها في المواد الكبيرة المقابلة.

أظهر فافيلوف أن التباين الوراثي لجميع النباتات، بشكل عام، يختلف إلى حد كبير جدًا بالتوازي. وقد أطلق على هذه السلسلة المتجانسة من تقلبات النبات. وأشار إلى أنه كلما اقتربت الأنواع من بعضها البعض، كلما زاد تماثل سلسلة تقلبات الشخصية. مجموعة كاملة من مختلفة الأنماط العامةتم التعرف على هذه السلسلة المتماثلة من التباين الوراثي في ​​النباتات. وقد اعتبر فافيلوف هذا الظرف أحد أهم الأسس لمزيد من الاختيار والبحث عن سمات مفيدة اقتصاديًا في النباتات المدخلة للزراعة. إن دراسة السلسلة المتجانسة من التباين الوراثي، في المقام الأول في النباتات المزروعة، ثم في الحيوانات الأليفة، أصبحت الآن أمرًا طبيعيًا، وأحد أسس المزيد من الاختيار يحتاجها الشخصأنواع معينة من النباتات التي تتم دراستها. ربما كان هذا واحدًا من أولى إنجازات فافيلوف الكبرى على المستوى العالمي، والتي خلقت اسمه العالمي بسرعة كبيرة. اسم، إن لم يكن الأول والأفضل، فهو أحد أوائل وأفضل علماء النبات التطبيقيين في العالم.

بالتوازي مع هذا، نفذ فافيلوف عملياته في جميع أنحاء العالم - في جميع أنحاء أوروبا، ومعظم آسيا، في جميع أنحاء جزء كبير من أفريقيا، في شمال ووسط و أمريكا الجنوبية- عدد كبير من الرحلات الاستكشافية لجمع كميات هائلة من المواد، خاصة النباتات المزروعة. في عام 1920، على ما أعتقد، تم تعيين فافيلوف مديرًا لمكتب علم النبات التطبيقي والمحاصيل الجديدة. وقد تغير هذا المكتب قليلاً فتحول إلى معهد علم النبات التطبيقي والمحاصيل الجديدة، ثم معهد علم النبات التطبيقي وعلم الوراثة وتربية النبات. وبحلول نهاية الثلاثينيات، أصبح بالفعل معهد عموم الاتحاد لزراعة النباتات. لا يزال هذا الاسم محفوظًا، على الرغم من أن حصته العالمية، بالطبع، انخفضت بشكل كبير بعد وفاة فافيلوف. ولكن لا يزال العديد من تقاليد فافيلوف لا تزال محفوظة، ويتم الحفاظ على جزء من المجموعة الحية العالمية الضخمة من الأصناف والسلالات وأشكال النباتات المزروعة من جميع مجموعات النباتات المزروعة في العالم حرفيًا في بوشكين، ديتسكوي سيلو السابق، تسارسكو السابق سيلو. هذا متحف حي، يتم إعادة زراعته كل عام، أنشأه فافيلوف. وينطبق الشيء نفسه على عدد لا يحصى من المحطات التجريبية المنتشرة في جميع أنحاء الاتحاد السوفيتي.

خلال رحلاته العديدة، نجح فافيلوف مرة أخرى في عدم الغرق في المواد الهائلة، وفي هذه الحالة التنوع الجغرافي لأشكال الأنواع المختلفة من النباتات المزروعة. لقد رسم كل شيء على خرائط كبيرة الحجم بأقلام الرصاص متعددة الألوان، ولعب أولاً بالخرائط الجغرافية مثل الأطفال الصغار، ثم ترجمها كلها إلى خرائط صغيرة بسيطة نسبيًا بها أيقونات سوداء من أنواع مختلفة لأشكال مختلفة من النباتات المزروعة. لذلك اكتشف في العالم، على الكرة الأرضية، في المحيط الحيوي لكوكبنا، عدة مراكز للتنوع النباتي الثقافي. وأظهر، ببساطة على الخرائط، انتشار وتوزيع الأنواع الفردية على الأرض، ليس فقط للأنواع الفردية، بل أيضًا لمجموعات معينة من الأنواع، التي تم تدجينها، على ما يبدو، لأول مرة في مكان معين، حسنًا، على سبيل المثال، في شمال أو وسط الصين أو في الجزء الجبلي من شمال أفريقيا، أو، على سبيل المثال، في منطقة بيرو، في أمريكا الجنوبية، في الجبال، في جبال الأنديز. ومن هناك، عادة لا يقتصر الأمر على نوع واحد فقط من بعض النباتات المزروعة، بل مجموعة من الأنواع المرتبطة اقتصاديًا والتي نشأت كنباتات مزروعة وتجذرت كنباتات مزروعة في مكان معين، وانتشرت في جميع أنحاء الأرض. البعض ليس بعيدًا، مسافة قصيرة، والبعض الآخر غزا نصف العالم، كما يقولون، مثل نفس القمح أو البازلاء.

وهكذا أنشأ فافيلوف مراكز للتنوع وأصل الأشكال المختلفة للنباتات المزروعة في أماكن مختلفة من العالم. وقد ابتكر نظرية كاملة عن أصل النباتات المزروعة في عصور مختلفة من العالم القديم والقديم. كان هذا ثاني إنجاز عظيم لفافيلوف، ومرة ​​أخرى إنجاز عالمي. من المستحيل الآن مواصلة تطوير تاريخ الزراعة العالمية وتاريخ مراكز منشأ النباتات المزروعة دون الأساس الذي أنشأه فافيلوف. هناك محاولات، إذا جاز التعبير، لبعض الإصلاح والتعديل في آراء فافيلوف، لكن يمكننا القول أن هذه خصوصيات مقارنة بالصورة العالمية العامة التي خلقها فافيلوف.

وهذا يعني أنني قد أدرجت بالفعل ثلاثة إنجازات ضخمة: مناعة النبات، وقانون المتسلسلة المتماثلة، ونظرية المراكز الزراعية وظهور أشكال مختلفة من النباتات المزروعة. ولعل آخر شيء أود أن أذكره من إنجازات فافيلوف العامة هو العدد الكبير من أعماله وجهوده، وخاصة الجهود الرامية إلى الدعاية في مختلف المؤتمرات، الدولية وعامة الاتحاد، وكتابة مقالات علمية شعبية حول مشكلة تعزيز الزراعة إلى الشمال في المقام الأول وفي المناطق التي تشغلها الصحاري والأراضي البور، جنبًا إلى جنب مع الحفاظ على الطبيعة بطريقة حديثة تمامًا وحتى مخصصة للمستقبل القريب: تعزيز الثقافة مع اتخاذ موقف معقول تجاه مجتمعات الكائنات الحية في العالم. المحيط الحيوي. في هذه المجالات، يعتبر فافيلوف استثنائيًا تمامًا، وأود أن أقول إنه عالم عظيم بشكل استثنائي على نطاق عالمي.

قانون السلسلة المتماثلة

إن معالجة المواد الرصدية والتجريبية واسعة النطاق، ودراسة مفصلة لتنوع العديد من الأنواع اللينية (Linneons)، وعدد كبير من الحقائق الجديدة التي تم الحصول عليها بشكل رئيسي من دراسة النباتات المزروعة وأقاربها البرية، سمحت لـ N.I. جمع فافيلوف جميع الأمثلة المعروفة للتقلبية الموازية وقام بصياغة قانون عام، أطلق عليه "قانون السلسلة المتماثلة في التباين الوراثي" (1920)، والذي قدمه في المؤتمر الثالث للمربيين لعموم روسيا، الذي عقد في ساراتوف. في عام 1921 ن. تم إرسال فافيلوف إلى أمريكا لحضور المؤتمر الدولي للزراعة، حيث قدم عرضًا تقديميًا حول قانون السلسلة المتماثلة. قانون التباين الموازي للأجناس والأنواع القريبة، الذي وضعه N.I. كان فافيلوف والمرتبط بأصل مشترك، وتطوير التعاليم التطورية لتشارلز داروين، موضع تقدير من قبل العلوم العالمية. لقد اعتبره الجمهور أكبر حدث في العلوم البيولوجية العالمية، والذي يفتح آفاقا واسعة للممارسة.

يضع قانون السلسلة المتماثلة، في المقام الأول، الأساس لمنهجيات التنوع الهائل لأشكال النباتات التي يكون فيها العالم العضوي غنيًا جدًا، مما يسمح للمربي بالحصول على فكرة واضحة عن مكان كل منها، حتى مكان وجودها. أصغر وحدة منهجية في عالم النبات والحكم على التنوع المحتمل للمواد المصدر للاختيار.

الأحكام الرئيسية لقانون السلسلة المتماثلة هي كما يلي.

"1. تتميز الأنواع والأجناس القريبة وراثيا بسلسلة مماثلة من التباين الوراثي مع هذا الانتظام، وذلك بمعرفة سلسلة الأشكال داخل نوع واحد، يمكن للمرء التنبؤ بوجود أشكال متوازية في الأنواع والأجناس الأخرى. كلما اقتربت الأجناس و Linneons من الناحية الوراثية في النظام العام، كلما كان التشابه أكثر اكتمالا في سلسلة تقلباتها.

2. تتميز فصائل النباتات بأكملها عمومًا بدورة معينة من التباين تمر عبر جميع الأجناس والأنواع التي تشكل الفصائل.

حتى في مؤتمر الاختيار الثالث لعموم روسيا (ساراتوف، يونيو 1920)، حيث ن. أبلغ فافيلوف لأول مرة عن اكتشافه، وأدرك جميع المشاركين في المؤتمر أنه "مثل الجدول الدوري (النظام الدوري)" فإن قانون السلسلة المتماثلة سيجعل من الممكن التنبؤ بوجود وخصائص وبنية أشكال وأنواع غير معروفة من النباتات و الحيوانات، وأقدر عاليا الأهمية العلمية والعملية لهذا القانون. تتيح التطورات الحديثة في البيولوجيا الخلوية الجزيئية فهم آلية وجود التباين المتماثل في الكائنات الحية القريبة - وعلى أساس التشابه الدقيق بين الأشكال والأنواع المستقبلية والأشكال الموجودة - وتوليف أشكال جديدة من النباتات بشكل هادف موجودة في الطبيعة. والآن يُضاف محتوى جديد إلى قانون فافيلوف، تمامًا كما أعطى ظهور نظرية الكم محتوى جديدًا وأعمق لنظام مندليف الدوري.

عقيدة مراكز منشأ النباتات المزروعة

بالفعل بحلول منتصف العشرينات من القرن الماضي، تم إجراء دراسة التوزيع الجغرافي والتنوع بين الأنواع لمختلف المحاصيل الزراعية، التي أجراها N.I. سمح فافيلوف وتحت قيادته لنيكولاي إيفانوفيتش بصياغة أفكار حول المراكز الجغرافية الأصلية للنباتات المزروعة. نُشر كتاب "مراكز أصل النباتات المزروعة" في عام 1926. وقد وفرت فكرة مراكز المنشأ المدعمة نظريًا أساسًا علميًا للبحث المستهدف عن النباتات المفيدة للإنسان، واستخدمت على نطاق واسع لأغراض عملية.

لا يقل أهمية بالنسبة للعلوم العالمية تعليم N. I. Vavilov حول مراكز منشأ النباتات المزروعة والأنماط الجغرافية في توزيع خصائصها الوراثية (نُشرت لأول مرة في عامي 1926 و 1927). في هذه الأعمال الكلاسيكية ن. كان فافيلوف أول من قدم صورة متماسكة لتركيز ثروة هائلة من أشكال النباتات المزروعة في عدد قليل من المراكز الأولية لأصلها وتناول مسألة أصل النباتات المزروعة بطريقة جديدة تمامًا. إذا كان علماء الجغرافيا النباتية (ألفونس دي كاندول وآخرون) يبحثون قبله عن موطن "عام" للقمح، فإن فافيلوف كان يبحث عن مراكز أصل الأنواع الفردية، ومجموعات أنواع القمح في مناطق مختلفة من العالم. في هذه الحالة، كان من المهم بشكل خاص تحديد مناطق التوزيع الطبيعي (المناطق) لأصناف نوع معين وتحديد مركز أكبر تنوع لأشكاله (الطريقة الجغرافية النباتية).

لتحديد التوزيع الجغرافي لأصناف وأجناس النباتات المزروعة وأقاربها البرية، N.I. درس فافيلوف مراكز الثقافة الزراعية القديمة، التي رأى بدايتها في المناطق الجبلية في إثيوبيا وغرب ووسط آسيا والصين والهند وفي جبال الأنديز بأمريكا الجنوبية، وليس في الوديان الواسعة للأنهار الكبيرة - نهر النيل. والغانج ودجلة والفرات كما ادعى العلماء سابقا. تؤكد نتائج الأبحاث الأثرية اللاحقة هذه الفرضية.

للعثور على مراكز تنوع وثراء أشكال النباتات، N.I. نظم فافيلوف العديد من الرحلات الاستكشافية وفقًا لخطة محددة تتوافق مع اكتشافاته النظرية (السلسلة المتجانسة ومراكز أصل النباتات المزروعة)، والتي في 1922-1933. زار 60 دولة في العالم، بالإضافة إلى 140 منطقة في بلادنا. ونتيجة لذلك، تم جمع رصيد ثمين من الموارد النباتية في العالم، يصل عدده إلى أكثر من 250.000 عينة. تمت دراسة أغنى مجموعة تم جمعها بعناية باستخدام طرق الاختيار وعلم الوراثة والكيمياء والتشكل والتصنيف والمحاصيل الجغرافية. لا يزال يتم تخزينه في VIR ويستخدمه مربينا والأجانب.

إنشاء ن.ي. عقيدة فافيلوف الحديثة في الاختيار

لقد أدت الدراسة المنهجية للموارد النباتية في العالم لأهم النباتات المزروعة إلى تغيير جذري في فهم تكوين الأصناف والأنواع حتى للمحاصيل المدروسة جيدًا مثل القمح والجاودار والذرة والقطن والبازلاء والكتان والبطاطس. من بين الأنواع والعديد من أنواع هذه النباتات المزروعة التي تم جلبها من البعثات، تبين أن نصفها تقريبًا جديد، ولم يعرفه العلم بعد. لقد أدى اكتشاف أنواع وأصناف جديدة من البطاطس إلى تغيير الفهم السابق تمامًا للمادة المصدر لاختيارها. بناءً على المواد التي جمعتها بعثات N.I. Vavilov ومعاونيه، تأسست مجموعة كاملة من القطن، وتم بناء تطوير المناطق شبه الاستوائية الرطبة في الاتحاد السوفياتي.

بناءً على نتائج دراسة تفصيلية وطويلة الأمد لثروات الأصناف التي جمعتها البعثات، تم وضع خرائط تفاضلية للتوطين الجغرافي لأصناف القمح والشوفان والشعير والجاودار والذرة والدخن والكتان والبازلاء والعدس والفاصوليا، تم تجميع الفول والحمص والحمص والبطاطس وغيرها من النباتات. في هذه الخرائط، يمكن للمرء أن يرى أين يتركز التنوع الأصنافي الرئيسي للنباتات المذكورة، أي مكان الحصول على المادة المصدر لاختيار محصول معين. وحتى بالنسبة للنباتات القديمة مثل القمح والشعير والذرة والقطن، والتي انتشرت منذ فترة طويلة في جميع أنحاء العالم، كان من الممكن تحديد المناطق الرئيسية المحتملة للأنواع الأولية بدقة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، ثبت أن مناطق التكوين الأولي تزامنت مع العديد من الأنواع وحتى الأجناس. أدت الدراسة الجغرافية إلى إنشاء نباتات ثقافية مستقلة كاملة خاصة بالمناطق الفردية.

سمحت دراسة الموارد النباتية في العالم لـ N.I. لقد أتقن فافيلوف تمامًا المادة المصدرية لأعمال التربية في بلدنا، وأعاد طرح وحل مشكلة المادة المصدرية للبحث الوراثي والاختياري. قام بتطوير الأسس العلمية للاختيار: عقيدة المادة المصدر، والأساس النباتي والجغرافي للمعرفة النباتية، وطرق اختيار السمات الاقتصادية التي تتضمن التهجين، والحضانة، وما إلى ذلك، وأهمية التهجين البعيد بين الأنواع وبين الأجيال. كل هذه الأعمال لم تفقد أهميتها العلمية والعملية في الوقت الحاضر.

دراسة جغرافية نباتية عدد كبيرأدت النباتات المزروعة إلى تصنيف النباتات المزروعة داخل النوع، مما أدى إلى ظهور أعمال ن. فافيلوف "الأنواع اللينية كنظام" و"عقيدة أصل النباتات المزروعة بعد داروين".