Batu
N Vavilov menemukan hukum deret homologis. Hukum rangkaian homologis variabilitas herediter organisme

N Vavilov menemukan hukum deret homologis. Hukum rangkaian homologis variabilitas herediter organisme

Bagian: Biologi

Tujuan Pelajaran

Perkenalkan siswa pada bentuk variabilitas herediter, penyebab dan pengaruhnya terhadap tubuh. Mengembangkan kemampuan anak sekolah untuk mengklasifikasikan bentuk-bentuk variabilitas dan membandingkannya satu sama lain; berikan contoh yang menggambarkan manifestasi masing-masing;
Mengembangkan pengetahuan tentang jenis-jenis mutasi;
Merumuskan hukum deret homologi dan menjelaskan maknanya;
Yakinkan siswa sekolah menengah bahwa proses mutasi sangat penting bagi evolusi dunia organik dan pekerjaan pemuliaan manusia.

Demonstrasi

Diagram berbagai jenis mutasi kromosom.
Skema poliploidisasi.
Deret homolog dalam variabilitas herediter.

Ketentuan Variabilitas genotipe, mutasi, mutasi gen, mutasi genom, mutasi kromosom:

inversi;
penghapusan;
duplikasi;
translokasi.

Tugas untuk siswa:

Merumuskan hukum deret homologi dan memberikan contohnya.
Berkenalan dengan biografi N.I. Vavilov dan mengetahui penemuan ilmiah utamanya.
Buatlah tabel “Bentuk variabilitas”

Waktu pengorganisasian.

Menguji pengetahuan dan keterampilan.

Pekerjaan depan

Apa yang dipelajari genetika?
Apa arti istilah hereditas? - variabilitas?
Bentuk variabilitas apa yang Anda ketahui?
Apa yang dimaksud dengan norma reaksi?
Apa pola variabilitas modifikasi?
Bagaimana perubahan kondisi mempengaruhi karakteristik kuantitatif dan kualitatif? Berikan contoh
Apa yang dimaksud dengan norma reaksi? Mengapa keragaman karakteristik kualitatif di derajat kecil tergantung pada pengaruh kondisi lingkungan?
Apa signifikansi praktis dalam pertanian dari norma-norma reaksi hewan dan tumbuhan?

Pekerjaan individu di komputer - pekerjaan tes

Isi diagramnya:

Siswa bekerja pada komputer dengan aplikasi 1. (Selama pelajaran, tugas 1-5 selesai).

Mempelajari materi baru

Konsep variabilitas herediter meliputi variabilitas genotip dan sitoplasma. Yang pertama dibagi menjadi mutasi, kombinatif, dan korelatif. Variabilitas kombinatif terjadi selama pindah silang, divergensi kromosom independen pada meiosis, dan fusi gamet secara acak selama reproduksi seksual. Variabilitas mutasi meliputi mutasi genom, kromosom dan gen. Istilah mutasi diperkenalkan ke dalam ilmu pengetahuan oleh G. de Vries. Biografi dan utamanya pencapaian ilmiah terletak di bagian tersebut. Mutasi genom berhubungan dengan munculnya poliploid dan aneuploid. Mutasi kromosom ditentukan oleh perubahan antarkromosom - translokasi atau penataan ulang intrakromosom: penghapusan, duplikasi, inversi. Mutasi gen dijelaskan oleh perubahan urutan nukleotida: peningkatan atau penurunan jumlahnya (penghapusan, duplikasi), penyisipan nukleotida baru, atau rotasi suatu bagian dalam gen (inversi). Variabilitas sitoplasma dikaitkan dengan DNA, yang ditemukan di plastida dan mitokondria sel. Variabilitas herediter dari spesies dan genera terkait mematuhi hukum deret homologi Vavilov.

Memodifikasi variabilitas mencerminkan perubahan fenotipe tanpa mempengaruhi genotipe. Kebalikannya adalah bentuk lain dari variabilitas - genotipe, atau mutasi (menurut Darwin - herediter, tidak terbatas, individu), mengubah genotipe. Mutasi adalah perubahan herediter permanen pada materi genetik.

Perubahan individu dalam genotipe disebut mutasi.

Konsep mutasi diperkenalkan ke dalam sains oleh orang Belanda de Vries. Mutasi adalah perubahan keturunan yang menyebabkan bertambahnya atau berkurangnya jumlah materi genetik, perubahan nukleotida atau urutannya.

Klasifikasi mutasi

Mutasi berdasarkan sifat manifestasinya: Dominan, resesif.
Mutasi menurut tempat terjadinya: somatik, generatif.
Mutasi menurut sifat kemunculannya: spontan, diinduksi.
Mutasi menurut nilai adaptif: menguntungkan, merugikan, netral. (Mematikan, semi-mematikan.)

Sebagian besar mutasi yang terjadi bersifat resesif dan merugikan organisme, bahkan dapat menyebabkan kematiannya. Ketika dikombinasikan dengan gen dominan alelik, mutasi resesif tidak muncul secara fenotip. Mutasi terjadi pada sel germinal dan sel somatik. Jika mutasi terjadi pada sel germinal, disebut generatif dan muncul pada generasi yang berkembang dari sel germinal. Perubahan yang terjadi pada sel vegetatif disebut mutasi somatik. Mutasi semacam itu menyebabkan perubahan karakter hanya pada sebagian organisme yang berkembang dari sel-sel yang diubah. Pada hewan, mutasi somatik tidak diturunkan ke generasi berikutnya, karena organisme baru tidak muncul dari sel somatik. Hal yang berbeda terjadi pada tumbuhan: pada sel hibrid organisme tumbuhan, replikasi dan mitosis dapat terjadi pada inti yang berbeda dengan cara yang sedikit berbeda. Selama serangkaian generasi sel, kromosom individu hilang dan kariotipe tertentu dipilih yang dapat bertahan selama beberapa generasi.

Ada beberapa jenis mutasi berdasarkan tingkat kejadiannya:

Mutasi genom - perubahan ploidi, mis. nomor kromosom (penyimpangan kromosom numerik), yang terutama umum terjadi pada tumbuhan;
Mutasi kromosom - perubahan struktur kromosom (penyimpangan kromosom struktural);
Mutasi gen adalah perubahan pada gen individu;

Mutasi genom

Poliploidi adalah peningkatan berganda dalam jumlah kromosom.
Aneuploidi adalah hilangnya atau munculnya kromosom ekstra akibat kelainan pada meiosis.

Mereka muncul karena perubahan jumlah atau struktur kromosom. Perubahan ploidi diamati ketika segregasi kromosom terganggu.

Penyakit kromosom

Mutasi generatif
XXY; XYU - Sindrom Klinefelter.
XO - sindrom Shershevsky-Turner.

Mutasi autosomal

Sindrom Patau (kromosom 13).
Sindrom Edwards (kromosom 18).
Sindrom Down (pada kromosom 21).

Sindrom Klinefelter.

XXY dan XXXY – Sindrom Klinefelter. Frekuensi kemunculan 1:400 – 1:500. Kariotipe – 47, XXY, 48, XXXY, dst. Fenotipe pria. Tipe tubuh wanita, ginekomastia. Tinggi, lengan dan kaki relatif panjang. Rambut yang kurang berkembang. Kecerdasan berkurang.

Sindrom Shershevsky-Turner

X0 – Sindrom Shereshevsky-Turner (monosomi X). Frekuensi kemunculannya adalah 1:2000 – 1:3000. Kariotipe 45,X. Fenotipnya adalah perempuan. Tanda-tanda somatik: tinggi badan 135 – 145 cm, lipatan kulit berbentuk sayap di leher (dari belakang kepala hingga bahu), telinga rendah, keterbelakangan ciri-ciri seksual primer dan sekunder. Pada 25% kasus terdapat kelainan jantung dan kelainan ginjal. Kecerdasan jarang terpengaruh.

Sindrom Patau - Trisomi pada kromosom 13 (sindrom Patau) ditemukan pada bayi baru lahir dengan frekuensi sekitar 1:5000 - 1:7000 dan berhubungan dengan berbagai kelainan perkembangan. SP ditandai dengan beberapa kelainan bawaan pada otak dan wajah. Ini adalah sekelompok kelainan awal pada pembentukan otak, bola mata, tulang otak, dan bagian wajah tengkorak. Lingkar tengkorak biasanya mengecil. Dahinya miring, rendah; fisura palpebra sempit, pangkal hidung cekung, telinga rendah dan cacat. Tanda khas SP adalah bibir sumbing dan langit-langit mulut.

Down syndrome adalah penyakit yang disebabkan oleh kelainan pada set kromosom (perubahan jumlah atau struktur autosom), yang manifestasi utamanya adalah keterbelakangan mental, penampilan pasien yang aneh, dan kelainan bawaan. Salah satu penyakit kromosom yang paling umum terjadi dengan frekuensi rata-rata 1 dari 700 bayi baru lahir. Lipatan melintang sering ditemukan pada telapak tangan

Mutasi kromosom

Ada beberapa jenis mutasi kromosom yang berhubungan dengan perubahan struktur kromosom:

penghapusan - hilangnya sebagian kromosom;
duplikasi - penggandaan bagian kromosom;
inversi - rotasi bagian kromosom sebesar 180 derajat;
translokasi - pemindahan bagian kromosom ke kromosom lain.
transposisi - pergerakan dalam satu kromosom.

Penghapusan dan duplikasi mengubah jumlah materi genetik. Mereka muncul secara fenotip tergantung pada seberapa besar wilayah kromosom yang bersangkutan dan apakah mereka mengandung gen penting. Duplikasi dapat memunculkan gen baru. Selama inversi dan translokasi, jumlah materi genetik tidak berubah, tetapi lokasinya berubah. Mutasi semacam itu juga memainkan peran penting, karena sulit untuk menyilangkan mutan dengan bentuk aslinya, dan hibrida F1 mereka seringkali steril.

Penghapusan. Pada manusia, akibat penghapusan:

Sindrom Wolf - suatu wilayah hilang pada kromosom besar 4 -
Sindrom "Cry of the cat" - dengan penghapusan kromosom 5. Penyebab: mutasi kromosom; hilangnya fragmen kromosom pada pasangan ke-5.
Manifestasi: perkembangan laring yang tidak normal, tangisan seperti kucing pada anak usia dini, keterbelakangan perkembangan fisik dan mental

Inversi

Ini adalah perubahan struktur kromosom yang disebabkan oleh rotasi 180° pada salah satu bagian dalamnya.
Kromosom serupa penataan ulang adalah konsekuensi dari dua pemutusan simultan dalam satu kromosom.

Translokasi

Selama translokasi, bagian kromosom non-homolog dipertukarkan, tetapi jumlah gen tidak berubah.

Mengganti pangkalan

fenilketonuria. Manifestasi: gangguan pemecahan fenilalanin; Ini bertanggung jawab atas demensia yang disebabkan oleh hiperfenilalaninemia. Dengan diet yang ditentukan dan diikuti tepat waktu (nutrisi, penipisan fenilalanin) dan penggunaan obat-obatan tertentu, manifestasi klinis penyakit ini praktis tidak ada
anemia sel sabit.
Sindrom Morphan.

Genetik(titik) mutasi berhubungan dengan perubahan urutan nukleotida. Gen normal (karakteristik tipe liar) dan gen mutan yang muncul darinya disebut alel.

Ketika mutasi gen terjadi, perubahan struktural berikut terjadi:

Mutasi gen

Misalnya, anemia sel sabit adalah hasil substitusi basa tunggal pada rantai b globin darah (adenin digantikan oleh timin). Selama penghapusan dan duplikasi, urutan kembar tiga digeser dan muncul mutan dengan “pergeseran bingkai”, yaitu. pergeseran batas antar kodon - semua asam amino berikutnya berubah dari tempat mutasi.

Struktur primer hemoglobin pada orang sehat (1) dan pasien dengan anemia sel sabit (2).

- val-gis-ley-tre – pro-kekenyangan. k-ta- glu-liz
- val-gis-ley-tre – valin- glu-liz

Mutasi pada gen beta-hemoglobin

Sindrom Morfan

Pelepasan adrenalin yang tinggi, karakteristik penyakit ini, berkontribusi tidak hanya pada perkembangan komplikasi kardiovaskular, tetapi juga pada munculnya ketabahan dan bakat mental khusus pada beberapa individu. Pilihan pengobatan tidak diketahui. Diyakini bahwa Paganini, Andersen, Chukovsky memilikinya

Hemofilia

Mutagen adalah faktor penyebab mutasi: biologis, kimia, fisik.

Tingkat mutasi dapat ditingkatkan secara eksperimental. Dalam kondisi alami, mutasi terjadi ketika suhu berubah secara tiba-tiba, di bawah pengaruh radiasi ultraviolet, dan karena alasan lainnya. Namun, dalam banyak kasus, penyebab sebenarnya dari mutasi masih belum diketahui. Saat ini, metode telah dikembangkan untuk meningkatkan jumlah mutasi dengan cara buatan. Untuk pertama kalinya, peningkatan tajam dalam jumlah perubahan herediter yang terjadi terjadi di bawah pengaruh sinar-X.

Faktor fisik (berbagai jenis radiasi pengion, radiasi ultraviolet, sinar-X)
Faktor kimia (insektisida, herbisida, timbal, obat-obatan, alkohol, beberapa obat dan zat lainnya)
Faktor biologis (virus cacar, cacar air, gondongan, influenza, campak, hepatitis, dll)

Egenetika.

Eugenika adalah ilmu untuk meningkatkan kualitas umat manusia.

Eugenika yang diterjemahkan dari bahasa Yunani berarti kelahiran yang terbaik. Ilmu kontroversial ini mencari cara untuk meningkatkan kualitas keturunan seseorang dengan menggunakan prinsip genetik. Selalu sulit untuk tetap menjadi ilmu murni: perkembangannya diikuti oleh politik, yang membuahkan hasil dengan caranya sendiri.

Di Sparta kuno, pemilihan orang dilakukan secara lebih radikal, menghancurkan bayi-bayi yang tidak memiliki kualitas fisik yang diperlukan untuk seorang pejuang masa depan. Bapak eugenika yang mendasarinya secara ilmiah adalah Francis Galton pada tahun 1869. Setelah menganalisis silsilah ratusan orang berbakat, dia sampai pada kesimpulan: kemampuan jenius diwariskan.

Saat ini, eugenika bertujuan untuk memberantas penyakit keturunan dari umat manusia. Setiap spesies biologis akan berada di ambang kehancuran jika keberadaannya bertentangan dengan alam. Hampir setengah dari setiap seribu bayi baru lahir dilahirkan dengan beberapa jenis kelainan keturunan. Di seluruh dunia, 2 juta anak seperti ini lahir setiap tahunnya. Diantaranya ada 150 ribu penderita Down Syndrome. Setiap orang telah lama mengetahui bahwa mencegah kelahiran anak lebih mudah daripada melawan penyakit. Namun peluang seperti itu baru muncul di zaman kita. Diagnostik prenatal dan konseling genetik membantu memecahkan masalah kelayakan persalinan.

Kemungkinan modern dari konseling genetik medis memungkinkan untuk menentukan risiko penyakit keturunan selama perencanaan kehamilan.

Nikolay Ivanovich Vavilov

Nikolai Ivanovich Vavilov (1887–1943) - Ahli botani Rusia, ahli genetika, pemulia tanaman, ahli geografi. Merumuskan hukum deret homologis variabilitas herediter. Menciptakan doktrin pusat asal usul tanaman budidaya.

Ilmuwan Rusia NI Vavilov menetapkan pola penting, yang dikenal sebagai hukum deret homologis dalam variabilitas herediter: spesies dan genera yang dekat secara genetik (terhubung satu sama lain berdasarkan kesatuan asal) dicirikan oleh deret serupa dalam variabilitas herediter. Berdasarkan hukum ini, adanya perubahan serupa dapat diprediksi pada spesies dan genera terkait. Dia menyusun tabel deret homologis dalam keluarga

sereal Pola ini juga terlihat pada hewan: misalnya, pada hewan pengerat terdapat rangkaian warna bulu yang homolog.

Hukum deret homologis

Mempelajari variabilitas herediter tanaman budidaya dan nenek moyangnya N.I. Vavilov merumuskan hukum deret homologis: “Spesies dan genera yang dekat secara genetis dicirikan oleh rangkaian variabilitas herediter yang serupa dengan keteraturan sedemikian rupa sehingga dengan mengetahui rangkaian bentuk dalam satu spesies, seseorang dapat memprediksi keberadaan bentuk paralel pada spesies dan genera lain. .”

Dengan menggunakan contoh famili sereal, Vavilov menunjukkan bahwa mutasi serupa ditemukan pada sejumlah spesies famili ini. Jadi, warna hitam pada biji terdapat pada gandum hitam, gandum, barley, jagung dan lain-lain, kecuali oat, rumput gandum, dan millet. Semua spesies yang diteliti memiliki bentuk butiran memanjang. Mutasi serupa juga terjadi pada hewan: albinisme dan kurangnya bulu pada mamalia, bulu pendek pada sapi, domba, anjing, dan burung. Alasan munculnya mutasi serupa adalah asal usul genotipe yang sama.

Dengan demikian, penemuan mutasi pada satu spesies memberikan dasar untuk mencari mutasi serupa pada spesies tumbuhan dan hewan terkait.

Hukum deret homologis

Bentuk mutan apa yang seharusnya muncul pada spesies yang berkerabat dekat?
Siapa penemu hukum deret homologi?
Apa isi undang-undang?

Pekerjaan rumah.

Paragraf 24
Temukan contoh mutasi di alam.

Deret homolog). Dirumuskan pada tahun 1920 oleh N.I.Vavilov, yang menemukan bahwa variabilitas herediter tanaman serupa pada spesies dan genera keluarga sereal yang berkerabat dekat. Hal ini memanifestasikan dirinya dalam perubahan ciri-ciri yang serupa dengan keteraturan sedemikian rupa sehingga, dengan mengetahui bentuk-bentuk tumbuhan pada perwakilan satu spesies, seseorang dapat memprediksi kemunculan bentuk-bentuk ini pada spesies dan genera terkait lainnya. Semakin dekat suatu spesies satu sama lain dalam asal usulnya, semakin jelas kemiripan tersebut tampak. Ya, kamu berbagai jenis gandum (misalnya lunak dan durum), serangkaian perubahan herediter serupa terungkap pada tenda telinga (tenda, setengah tenda, tanpa tenda), warnanya (telinga putih, merah, hitam, abu-abu), bentuk dan konsistensi biji-bijian, pematangan awal, tahan dingin, responsif terhadap pupuk dan lain-lain.

Ada variabilitas serupa pada tulang telinga pada gandum lunak (1-4), gandum durum (5-8) dan jelai enam baris (9-12) (menurut N.I. Vavilov).

Paralelisme variasi lebih lemah diekspresikan pada genera yang berbeda dalam satu famili (misalnya, gandum, barley, rye, oat, rumput gandum, dan genera lain dari famili sereal) dan bahkan lebih lemah pada famili berbeda dalam suatu ordo (dengan peringkat taksonomi yang lebih tinggi ). Dengan kata lain, sesuai dengan hukum deret homologis, spesies yang berkerabat dekat, karena kemiripan genomnya yang besar (kumpulan gen yang hampir identik), memiliki potensi variabilitas karakter yang serupa, yang didasarkan pada mutasi serupa pada homolog (ortologis). gen.

NI Vavilov menunjukkan penerapan rangkaian hukum homologis pada hewan. Jelas sekali, ini adalah hukum variabilitas universal yang mencakup semua kingdom organisme hidup. Validitas hukum ini diilustrasikan dengan jelas oleh genomik, yang mengungkapkan kesamaan struktur DNA primer spesies yang berkerabat dekat. Hukum deret homologis dikembangkan lebih lanjut dalam prinsip modular (blok) dari teori evolusi molekuler, yang menyatakan bahwa materi genetik menyimpang melalui duplikasi dan kombinatorik selanjutnya dari bagian (modul) DNA.

Hukum deret homologis membantu dalam pencarian yang ditargetkan untuk perubahan herediter yang diperlukan untuk seleksi. Hal ini menunjukkan kepada pemulia arah seleksi buatan dan memfasilitasi produksi bentuk-bentuk yang menjanjikan untuk seleksi tanaman, hewan dan mikroorganisme. Misalnya, dengan berpedoman pada hukum deret homologis, para ilmuwan telah menciptakan varietas lupin pakan ternak yang bebas alkaloid (tidak pahit) untuk hewan penggembalaan, sekaligus memperkaya tanah dengan nitrogen. Hukum deret homologi juga membantu menavigasi pemilihan objek model dan sistem genetik tertentu (gen dan sifat) untuk pemodelan dan pencarian terapi untuk penyakit keturunan manusia, seperti penyakit metabolik, penyakit neurodegeneratif, dll.

Lit.: Vavilov N.I.Hukum deret homologis dalam variabilitas herediter. M., 1987.

S.G.Inge-Vechtomov.

Pemrosesan bahan observasi dan eksperimen yang ekstensif, studi rinci tentang variabilitas berbagai spesies Linnaean (Linneon), sejumlah besar fakta baru yang diperoleh terutama dari studi tanaman budidaya dan kerabat liarnya, memungkinkan N.I. Vavilov menggabungkan semua contoh variabilitas paralel yang diketahui menjadi satu kesatuan dan merumuskannya hukum adat, yang disebutnya “Hukum Deret Homolog dalam Variasi Herediter” (1920), yang ia laporkan pada Kongres Peternak Seluruh Rusia Ketiga, yang diadakan di Saratov. Pada tahun 1921 N.I. Vavilov dikirim ke Amerika untuk menghadiri Kongres Pertanian Internasional, di mana dia membuat presentasi tentang hukum deret homologis. Hukum variabilitas paralel genera dan spesies yang berkerabat dekat, ditetapkan oleh N.I. Vavilov dan dikaitkan dengan asal usul yang sama, mengembangkan ajaran evolusi Charles Darwin, diapresiasi oleh ilmu pengetahuan dunia. Hal ini dianggap oleh penonton sebagai peristiwa terbesar dalam ilmu biologi dunia, yang membuka wawasan seluas-luasnya untuk praktik.

Hukum deret homolog, pertama-tama, menetapkan dasar bagi sistematika keanekaragaman bentuk tumbuhan yang sangat kaya, di mana dunia organik begitu kaya, memungkinkan pemulia memperoleh gambaran yang jelas tentang tempat masing-masing, bahkan tanaman. unit terkecil dan sistematis di dunia tumbuhan dan menilai kemungkinan keragaman bahan sumber untuk seleksi.

Ketentuan pokok hukum deret homologi adalah sebagai berikut.

"1. Spesies dan genera yang dekat secara genetik dicirikan oleh rangkaian variabilitas herediter yang serupa dengan keteraturan sedemikian rupa sehingga, dengan mengetahui rangkaian bentuk dalam satu spesies, seseorang dapat memprediksi keberadaan bentuk paralel pada spesies dan genera lain. Semakin dekat lokasi genetik mereka sistem umum genera dan Linneon, semakin lengkap kesamaan tingkat variabilitasnya.

2. Seluruh famili tumbuhan pada umumnya dicirikan oleh siklus variabilitas tertentu yang melewati semua genera dan spesies yang membentuk famili tersebut.”

Bahkan di Kongres Seleksi Seluruh Rusia III (Saratov, Juni 1920), di mana N.I. Vavilov pertama kali melaporkan penemuannya, seluruh peserta kongres mengakui bahwa “seperti tabel periodik (sistem periodik)” hukum deret homologi akan memungkinkan untuk memprediksi keberadaan, sifat dan struktur bentuk dan spesies tumbuhan yang masih belum diketahui dan hewan, dan sangat menghargai signifikansi ilmiah dan praktis dari undang-undang ini. Kemajuan modern dalam biologi sel molekuler memungkinkan untuk memahami mekanisme keberadaan variabilitas homologis pada organisme yang berkerabat dekat - apa sebenarnya dasar kemiripan bentuk dan spesies masa depan dengan yang sudah ada - dan untuk mensintesis secara bermakna bentuk-bentuk tanaman baru yang tidak ada di alam. Sekarang konten baru ditambahkan ke hukum Vavilov, sama seperti tampilannya teori kuantum memberikan konten baru yang lebih dalam tabel periodik Mendeleev.

Pada tahun 1920 N.I. Vavilov menguraikan gagasan utama Hukum Deret Homolog dalam laporan pada Kongres Seleksi Seluruh Rusia III di Saratov. Ide utama: spesies tumbuhan yang berkerabat memiliki spektrum variasi yang serupa (seringkali sejumlah variasi yang ditentukan secara ketat).

“Dan Vavilov melakukan hal seperti itu. Dia mengumpulkan semua karakteristik herediter yang diketahui dari tanaman yang paling baik dipelajari, seperti yang telah saya katakan, dari tanaman sereal yang dibudidayakan, menyusunnya dalam urutan tertentu dalam tabel dan membandingkan semua subspesies, bentuk, dan varietas yang dikenalnya pada waktu itu. Tabel yang disusun banyak sekali, tentunya bahannya banyak sekali. Pada saat yang sama, di Saratov, dia menambahkan kacang-kacangan ke sereal - berbagai kacang polong, vetch, buncis, buncis, dll. - dan beberapa tanaman budidaya lainnya. Dan dalam banyak kasus terdapat paralelisme pada banyak spesies. Tentu saja, setiap famili, genus, dan spesies tumbuhan memiliki ciri, bentuk, dan cara berekspresinya masing-masing. Misalnya, warna biji bervariasi dari hampir putih hingga hampir hitam pada hampir semua tanaman budidaya. Ini berarti bahwa jika sereal dipelajari dengan lebih baik dengan sejumlah besar varietas dan bentuk yang sudah diketahui, dipelajari telah dijelaskan, beberapa ratus berbagai tanda, dan kerabat spesies budidaya lainnya yang kurang dipelajari atau liar tidak memiliki banyak karakteristik, sehingga dapat diprediksi. Mereka akan ditemukan dalam material besar yang sesuai.

Vavilov menunjukkan bahwa, secara umum, variabilitas herediter semua tanaman sangat bervariasi secara paralel. Dia menyebutnya rangkaian variabilitas tumbuhan homolog. Dan dia menunjukkan bahwa semakin dekat spesies satu sama lain, semakin besar homologi rangkaian variabilitas karakternya. Berbagai macam yang berbeda pola umum diidentifikasi pada rangkaian variabilitas herediter homolog pada tanaman. Dan keadaan ini dianggap oleh Vavilov sebagai salah satu landasan terpenting untuk seleksi lebih lanjut dan pencarian sifat-sifat yang bermanfaat secara ekonomi pada tanaman yang dimasukkan ke dalam budidaya. Kajian tentang rangkaian homolog variabilitas herediter, pertama-tama pada tanaman budidaya, kemudian pada hewan peliharaan, kini menjadi hal yang biasa, salah satu landasan seleksi lebih lanjut. dibutuhkan oleh seseorang varietas spesies tanaman tertentu yang diteliti. Ini mungkin salah satu pencapaian besar pertama Vavilov dalam skala global, yang dengan cepat menciptakan nama dunianya. Nama, jika bukan yang pertama dan terbaik, maka salah satu ahli botani terapan pertama dan terbaik di dunia.

Sejalan dengan ini, Vavilov melakukan di seluruh dunia - di seluruh Eropa, sebagian besar Asia, di sebagian besar Afrika, di Utara, Tengah dan Amerika Selatan- sejumlah besar ekspedisi dengan koleksi material yang sangat besar, terutama pada tanaman budidaya. Pada tahun 1920, menurut saya, Vavilov diangkat menjadi direktur Biro Botani Terapan dan Tanaman Baru. Biro ini sedikit diubah dan berubah menjadi Institut Botani Terapan dan Tanaman Baru, kemudian Institut Botani Terapan, Genetika dan Pemuliaan Tanaman. Dan pada akhir tahun 30-an, lembaga ini telah menjadi Institut Penanaman Tanaman All-Union. Nama ini masih dipertahankan, meskipun pangsa globalnya, tentu saja, turun drastis setelah kematian Vavilov. Namun tetap saja, banyak tradisi Vavilov yang masih dipertahankan, dan sebagian dari koleksi besar varietas, subspesies, dan bentuk tanaman budidaya yang hidup di dunia dari semua kelompok tanaman yang dibudidayakan di dunia dilestarikan di Pushkin, bekas Detskoe Selo, bekas Tsarskoe Selo. Ini adalah museum hidup, yang ditanam kembali setiap tahun, dibuat oleh Vavilov. Hal yang sama juga terjadi di banyak stasiun percobaan yang tersebar di seluruh Uni Soviet.

Dalam berbagai perjalanannya, Vavilov kembali berhasil tidak tenggelam dalam material yang sangat besar, dalam hal ini keanekaragaman geografis bentuk berbagai jenis tanaman budidaya. Dia memplot semuanya pada peta skala besar dengan pensil warna-warni, pertama bermain dengan peta geografis seperti anak kecil, dan kemudian menerjemahkan semuanya ke dalam peta kecil yang relatif sederhana dengan berbagai jenis ikon hitam untuk berbagai bentuk tanaman budidaya. Jadi dia menemukan di dunia, di dunia, di biosfer planet kita, beberapa pusat keanekaragaman tumbuhan budaya. Dan dia menunjukkan, secara sederhana di peta, penyebaran, distribusi di Bumi tidak hanya spesies individu, tetapi kelompok spesies tertentu, yang tampaknya didomestikasi untuk pertama kalinya di tempat tertentu, misalnya, di Cina Utara atau Tengah atau di bagian pegunungan Afrika Utara, atau, katakanlah, di wilayah Peru, di Amerika Selatan, di pegunungan, di Andes. Dari situ biasanya tidak hanya satu spesies dari suatu tanaman budidaya, tetapi sekelompok spesies yang berkerabat secara ekonomi yang muncul sebagai tanaman budidaya dan berakar sebagai tanaman budidaya di suatu tempat, tersebar di seluruh bumi. Beberapa tidak jauh, tidak jauh, sementara yang lain telah menaklukkan separuh dunia, seperti yang mereka katakan, seperti gandum atau kacang polong.

Vavilov kemudian mendirikan pusat keanekaragaman dan asal usul berbagai bentuk tanaman budidaya di berbagai tempat di dunia. Dan dia menciptakan keseluruhan teori tentang asal usul tanaman budidaya di berbagai era dunia kuno dan kuno. Ini adalah pencapaian besar kedua Vavilov, dan sekali lagi pencapaian mendunia. Kini tidak mungkin mengembangkan lebih jauh sejarah pertanian dunia dan sejarah pusat asal usul tanaman budidaya tanpa landasan yang diciptakan oleh Vavilov. Memang ada upaya-upaya untuk mereformasi dan memodifikasi pandangan-pandangan Vavilov, namun dapat dikatakan bahwa ini adalah kekhususan jika dibandingkan dengan gambaran umum dunia yang diciptakan oleh Vavilov.

Artinya saya telah menyebutkan tiga pencapaian besar: kekebalan tanaman, hukum deret homologi dan teori sentra pertanian, serta munculnya berbagai bentuk tanaman budidaya. Mungkin hal terakhir yang ingin saya sebutkan dari pencapaian umum Vavilov adalah banyaknya karya dan usahanya, terutama upaya dalam arti propaganda di berbagai kongres, internasional dan seluruh Serikat, menulis artikel sains populer tentang masalah promosi pertanian. ke utara terutama dan di daerah yang ditempati oleh gurun dan tanah terlantar, dikombinasikan dengan konservasi alam dalam arti yang sepenuhnya modern dan bahkan dimaksudkan untuk waktu dekat: promosi budaya bersama dengan sikap yang wajar terhadap komunitas organisme hidup di wilayah tersebut. lingkungan. Dalam bidang ini, Vavilov benar-benar luar biasa, menurut saya, seorang ilmuwan yang luar biasa hebat dalam skala global.”

Hukum deret homologis

Pemrosesan bahan observasi dan eksperimen yang ekstensif, studi rinci tentang variabilitas berbagai spesies Linnaean (Linneon), sejumlah besar fakta baru yang diperoleh terutama dari studi tanaman budidaya dan kerabat liarnya, memungkinkan N.I. Vavilov mengumpulkan semua contoh variabilitas paralel yang diketahui dan merumuskan hukum umum, yang disebutnya “Hukum Deret Homolog dalam Variasi Herediter” (1920), yang ia laporkan pada Kongres Peternak Seluruh Rusia Ketiga, yang diadakan di Saratov. Pada tahun 1921 N.I. Vavilov dikirim ke Amerika untuk menghadiri Kongres Pertanian Internasional, di mana dia membuat presentasi tentang hukum deret homologis. Hukum variabilitas paralel genera dan spesies yang berkerabat dekat, ditetapkan oleh N.I. Vavilov dan dikaitkan dengan asal usul yang sama, mengembangkan ajaran evolusi Charles Darwin, diapresiasi oleh ilmu pengetahuan dunia. Hal ini dianggap oleh penonton sebagai peristiwa terbesar dalam ilmu biologi dunia, yang membuka wawasan seluas-luasnya untuk praktik.

Ketentuan pokok hukum deret homologi adalah sebagai berikut.

"1. Spesies dan genera yang dekat secara genetik dicirikan oleh rangkaian variabilitas herediter yang serupa dengan keteraturan sedemikian rupa sehingga, dengan mengetahui rangkaian bentuk dalam satu spesies, seseorang dapat memprediksi keberadaan bentuk paralel pada spesies dan genera lain. Semakin dekat genera dan Linneon secara genetik berada dalam sistem umum, semakin lengkap kesamaan rangkaian variabilitasnya.

2. Seluruh famili tumbuhan pada umumnya dicirikan oleh siklus variabilitas tertentu yang melewati semua genera dan spesies yang membentuk famili tersebut.”

Bahkan di Kongres Seleksi Seluruh Rusia III (Saratov, Juni 1920), di mana N.I. Vavilov pertama kali melaporkan penemuannya, seluruh peserta kongres mengakui bahwa “seperti tabel periodik (sistem periodik)” hukum deret homologi akan memungkinkan untuk memprediksi keberadaan, sifat dan struktur bentuk dan spesies tumbuhan yang masih belum diketahui dan hewan, dan sangat menghargai signifikansi ilmiah dan praktis dari undang-undang ini. Kemajuan modern dalam biologi seluler molekuler memungkinkan untuk memahami mekanisme keberadaan variabilitas homologis pada organisme dekat - yang menjadi dasar kesamaan bentuk dan spesies masa depan dengan yang sudah ada - dan untuk mensintesis secara bermakna bentuk-bentuk tanaman baru yang tidak ada. ada di alam. Kini konten baru ditambahkan ke dalam hukum Vavilov, sama seperti kemunculan teori kuantum yang memberikan konten baru dan lebih mendalam pada sistem periodik Mendeleev.

Doktrin asal usul tanaman budidaya

Pada pertengahan tahun 20-an, studi tentang distribusi geografis dan keanekaragaman intraspesifik berbagai tanaman pertanian, yang dilakukan oleh N.I. Vavilov dan di bawah kepemimpinannya, mengizinkan Nikolai Ivanovich merumuskan gagasan tentang pusat geografis asal tanaman budidaya. Buku “Pusat Asal Tanaman Budidaya” diterbitkan pada tahun 1926. Gagasan pusat asal yang dibuktikan secara teoritis memberikan dasar ilmiah untuk pencarian target tanaman yang berguna bagi manusia, dan banyak digunakan untuk tujuan praktis.

Yang tidak kalah pentingnya bagi ilmu pengetahuan dunia adalah ajaran N.I.Vavilov tentang pusat asal usul tanaman budidaya dan pola geografis sebaran sifat turun-temurunnya (pertama kali diterbitkan pada tahun 1926 dan 1927). Dalam karya klasik N.I. Vavilov adalah orang pertama yang menyajikan gambaran yang koheren tentang konsentrasi kekayaan besar bentuk tanaman budidaya di beberapa pusat utama asal usulnya dan mendekati pertanyaan tentang asal usul tanaman budidaya dengan cara yang benar-benar baru. Jika sebelumnya ahli botani-geografi (Alphonse De-Candolle dan lain-lain) sedang mencari tanah air gandum yang “umum”, maka Vavilov sedang mencari pusat asal spesies individu, kelompok spesies gandum di berbagai wilayah di dunia. Dalam hal ini, sangat penting untuk mengidentifikasi wilayah sebaran alami (wilayah) varietas suatu spesies tertentu dan menentukan pusat keanekaragaman terbesar bentuknya (metode botani-geografis).

Untuk mengetahui sebaran geografis varietas dan ras tanaman budidaya serta kerabat liarnya, N.I. Vavilov mempelajari pusat-pusat budaya pertanian kuno, yang permulaannya ia lihat di daerah pegunungan Etiopia, Asia Barat dan Tengah, Cina, India, di Andes Amerika Selatan, dan bukan di lembah lebar sungai besar - Sungai Nil , Gangga, Tigris dan Efrat, seperti yang diklaim para ilmuwan sebelumnya. Hasil penelitian arkeologi selanjutnya membenarkan hipotesis tersebut.

Untuk menemukan pusat keanekaragaman dan kekayaan bentuk tumbuhan, N.I. Vavilov mengatur banyak ekspedisi sesuai dengan rencana khusus yang sesuai dengan penemuan teoretisnya (rangkaian homolog dan pusat asal tanaman budidaya), yang pada tahun 1922–1933. mengunjungi 60 negara di dunia, serta 140 wilayah negara kita. Hasilnya, dana berharga dari sumber daya tanaman dunia telah terkumpul, berjumlah lebih dari 250.000 spesimen. Koleksi terkaya yang dikumpulkan dipelajari dengan cermat menggunakan metode seleksi, genetika, kimia, morfologi, taksonomi, dan tanaman geografis. Masih disimpan di VIR dan digunakan oleh peternak dalam dan luar negeri.

Penciptaan N.I. Doktrin seleksi modern Vavilov

Studi sistematis tentang sumber daya tanaman dunia dari tanaman budidaya yang paling penting telah secara radikal mengubah pemahaman tentang komposisi varietas dan spesies bahkan dari tanaman yang telah banyak dipelajari seperti gandum, gandum hitam, jagung, kapas, kacang polong, rami, dan kentang. Di antara spesies dan varietas tanaman budidaya yang dibawa dari ekspedisi, hampir separuhnya merupakan tanaman baru yang belum diketahui ilmu pengetahuan. Penemuan spesies dan varietas kentang baru telah sepenuhnya mengubah pemahaman sebelumnya tentang sumber bahan pemilihannya. Berdasarkan materi yang dikumpulkan oleh ekspedisi N.I. Vavilov dan kolaboratornya, seluruh pemilihan kapas didirikan, dan pengembangan subtropis lembab di Uni Soviet dibangun.

Berdasarkan hasil studi rinci dan jangka panjang tentang kekayaan varietas yang dikumpulkan oleh ekspedisi, peta diferensial lokalisasi geografis varietas gandum, oat, barley, rye, jagung, millet, rami, kacang polong, lentil, buncis, buncis, kacang-kacangan, buncis, buncis, kentang dan tanaman lainnya dikumpulkan. Pada peta-peta ini orang dapat melihat di mana keanekaragaman varietas utama dari tanaman-tanaman tersebut terkonsentrasi, yaitu di mana bahan sumber untuk pemilihan tanaman tertentu harus diperoleh. Bahkan untuk tanaman purba seperti gandum, jelai, jagung, dan kapas, yang telah lama menyebar ke seluruh dunia, wilayah utama potensi spesies primer dapat ditentukan dengan sangat akurat. Selain itu, ditemukan bahwa area pembentukan primer bertepatan pada banyak spesies dan bahkan genera. Studi geografis telah mengarah pada pembentukan seluruh flora budaya independen yang spesifik untuk masing-masing wilayah.

Studi tentang sumber daya tanaman dunia memungkinkan N.I. Vavilov sepenuhnya menguasai bahan sumber untuk pekerjaan pemuliaan di negara kita, dan dia mengajukan kembali serta menyelesaikan masalah bahan sumber untuk penelitian genetik dan seleksi. Dia mengembangkan landasan ilmiah seleksi: doktrin bahan sumber, dasar botani dan geografis pengetahuan tumbuhan, metode seleksi sifat ekonomi yang melibatkan hibridisasi, inkubasi, dll., pentingnya hibridisasi antarspesies dan antargenerik jarak jauh. Semua karya ini tidak kehilangan signifikansi ilmiah dan praktisnya saat ini.

Studi botani-geografis jumlah besar tanaman budidaya menyebabkan taksonomi intraspesifik tanaman budidaya, sehingga menghasilkan karya N.I. Vavilov “Spesies Linnaean sebagai suatu sistem” dan “Doktrin asal usul tanaman budidaya setelah Darwin.”