N Vavilovs atklāja homoloģisko sēriju likumu. Organismu iedzimtās mainības homoloģiskās sērijas likums

Sadaļas: Bioloģija

Nodarbības mērķi

  1. Iepazīstināt skolēnus ar formām iedzimta mainīgums, to cēloņi un ietekme uz organismu. Attīstīt skolēnos spēju klasificēt mainīguma formas, salīdzināt tās savā starpā; sniedziet piemērus, kas ilustrē katra no tiem izpausmi;
  2. Veidot zināšanas par mutāciju veidiem;
  3. Formulēt homologu sēriju likumu un izskaidrot tā nozīmi;
  4. Pārliecināt vidusskolēnus, ka mutācijas process ir ļoti svarīgs organiskās pasaules evolūcijai un cilvēku atlases darbam.

Demonstrācijas

  • Dažādu veidu hromosomu mutāciju shēma.
  • Poliploidizācijas shēma.
  • Homoloģiskās sērijas iedzimtajā mainīgumā.

Noteikumi Genotipa mainīgums, mutācijas, gēnu mutācijas, genoma mutācijas, hromosomu mutācijas:

  • inversija;
  • dzēšana;
  • dublēšanās;
  • pārvietošana.

Uzdevumi skolēniem:

  1. Formulējiet homologu sēriju likumu un sniedziet piemērus.
  2. Iepazīstieties ar N.I. biogrāfiju. Vavilovs un zināt viņa galvenos zinātniskos atklājumus.
  3. Izveidojiet tabulu "Mainības formas"
  1. Laika organizēšana.
  2. Zināšanu un prasmju pārbaude.

Priekšējais darbs

  1. Ko pēta ģenētika?
  2. Ko nozīmē termins iedzimtība? - mainīgums?
  3. Kādas mainīguma formas jūs zināt?
  4. Ko nozīmē reakcijas ātrums?
  5. Kādi ir modifikācijas mainīguma modeļi?
  6. Kā mainīgie apstākļi ietekmē kvantitatīvās un kvalitatīvās īpašības? Sniedziet piemērus
  7. Kas ir reakcijas ātrums? Kāpēc ir iekļauta kvalitatīvo pazīmju dažādība maza pakāpe vai tas ir atkarīgs no vides apstākļiem?
  8. Kāda praktiskā nozīme lauksaimniecībā ir dzīvnieku un augu reakcijas ātruma vērtībai?

Individuālais darbs pie datora - pārbaudes darbs

Aizpildiet diagrammu:

Studentu darbs pie datoriem ar aplikāciju 1 . (Nodarbības laikā tiek izpildīti 1.-5. uzdevumi).

  1. Jauna materiāla apgūšana

Iedzimtas mainīguma jēdziens ietver genotipisko un citoplazmas mainīgumu. Pirmais ir sadalīts mutācijas, kombinatīvajā, korelatīvajā. Kombinācijas variācijas notiek ar šķērsošanu, neatkarīgu hromosomu diverģenci meiozē un nejaušu gametu saplūšanu seksuālās reprodukcijas laikā. Mutācijas mainīguma sastāvs ietver genoma, hromosomu un gēnu mutācijas. Terminu mutācija zinātnē ieviesa G. de Vrīss. Viņa biogrāfija un galvenā zinātniskie sasniegumi atrodas sadaļā. Genoma mutācijas ir saistītas ar poliploīdu un aneuploīdu rašanos. Hromosomu mutācijas nosaka starphromosomu izmaiņas – translokācija jeb intrahromosomu pārkārtojumi: dzēšana, dublēšanās, inversija. Gēnu mutācijas tiek skaidrotas ar izmaiņām nukleotīdu secībā: to skaita palielināšanos vai samazināšanos (delecija, dublēšanās), jauna nukleotīda ievietošanu vai sekcijas rotāciju gēnā (inversiju). Citoplazmas mainīgums ir saistīts ar DNS, kas atrodas šūnas plastidos un mitohondrijās. Radniecīgo sugu un ģinšu iedzimtā mainība atbilst Vavilova homologās sērijas likumam.

Modifikācijas mainīgums atspoguļo izmaiņas fenotipā, neietekmējot genotipu. Tam pretī ir cita mainīguma forma – genotipiska jeb mutācijas (pēc Darvina domām – iedzimta, nenoteikta, individuāla), mainot genotipu. Mutācija ir pastāvīgas iedzimtas izmaiņas ģenētiskajā materiālā.

Atsevišķas izmaiņas genotipā sauc mutācijas.

Mutāciju jēdzienu zinātnē ieviesa holandietis de Vrīss. Mutācijas ir iedzimtas izmaiņas, kuru rezultātā palielinās vai samazinās ģenētiskā materiāla daudzums, mainās nukleotīdi vai to secība.

Mutāciju klasifikācija

  • Mutācijas pēc izpausmes veida: Dominējoša, recesīva.
  • Mutācijas to rašanās vietā: somatiskas, ģeneratīvas.
  • Mutācijas pēc izskata rakstura: spontānas, izraisītas.
  • Mutācijas pēc adaptīvās vērtības: labvēlīga, kaitīga, neitrāla. (Nāvējošs, daļēji nāvējošs.)

Lielākā daļa radušos mutāciju ir recesīvas un organismam nelabvēlīgas, var izraisīt pat tā nāvi. Kombinācijā ar alēlisko dominējošo gēnu recesīvās mutācijas neparādās fenotipiski. Mutācijas notiek dzimuma un somatiskajās šūnās. Ja dzimumšūnās notiek mutācijas, tās sauc ģeneratīva un izpaužas paaudzē, kas attīstās no dzimumšūnām. Izmaiņas veģetatīvās šūnās sauc somatiskās mutācijas.Šādas mutācijas izraisa izmaiņas tikai tajā organisma daļā, kas attīstās no izmainītajām šūnām. Dzīvniekiem somatiskās mutācijas netiek nodotas nākamajām paaudzēm, jo ​​jauns organisms nerodas no somatiskajām šūnām. Augos tas ir savādāk: augu organismu hibrīdšūnās replikāciju un mitozi dažādos kodolos var veikt nedaudz atšķirīgi. Vairāku šūnu paaudžu laikā tiek zaudētas atsevišķas hromosomas un tiek atlasīti noteikti kariotipi, kurus var saglabāt daudzas paaudzes.

Ir vairāki mutāciju veidi atkarībā no sastopamības līmeņa:

  1. Genomu mutācijas – ploidijas izmaiņas, t.i. hromosomu skaits (skaitliskās hromosomu aberācijas), kas ir īpaši izplatītas augos;
  2. Hromosomu mutācijas - izmaiņas hromosomu struktūrā (strukturālās hromosomu aberācijas);
  3. Gēnu mutācijas - izmaiņas atsevišķos gēnos;

Genomiskās mutācijas

Poliploīdija ir daudzkārtējs hromosomu skaita pieaugums.
Aneuploīdija ir papildu hromosomu zudums vai parādīšanās mejozes pārkāpuma rezultātā.

Rodas hromosomu skaita vai struktūras izmaiņu dēļ. Hromosomu diverģences traucējumu gadījumā tiek novērotas ploidijas izmaiņas.

Hromosomu slimības

  • ģeneratīvas mutācijas
  • XXY; HUU – Klīnfeltera sindroms.
  • XO - Šerševska-Tērnera sindroms.

Autosomālās mutācijas

  • Patau sindroms (13. hromosomā).
  • Edvardsa sindroms (18. hromosomā).
  • Dauna sindroms (21. hromosomā).

Klinefeltera sindroms.

XXY un XXXY — Klīnfeltera sindroms. Parādīšanās biežums ir 1:400 - 1:500. Kariotips ir 47, XXY, 48, XXXY utt. Fenotips ir vīrietis. Sievietes ķermeņa tips, ginekomastija. Garas, salīdzinoši garas rokas un kājas. Vāji attīstīta matu līnija. Intelekts ir samazināts.

Šerševska-Tērnera sindroms

X0 - Šereševska-Tērnera sindroms (X monosomija). Parādīšanās biežums ir 1:2000 - 1:3000. Kariotips 45,X. Fenotips ir sieviete. Somatiskās pazīmes: augums 135 - 145 cm, pterigoīda ādas kroka uz kakla (no pakauša līdz plecam), zems ausu stāvoklis, primāro un sekundāro dzimumpazīmju nepietiekama attīstība. 25% gadījumu ir sirds defekti un anomālijas nieru darbībā. Intelekts reti cieš.

Patau sindroms - Trisomija 13. hromosomā (Patau sindroms) tiek konstatēta jaundzimušajiem ar biežumu aptuveni 1:5000 - 1:7000 un ir saistīta ar plašu malformāciju klāstu. SP raksturo vairākas iedzimtas smadzeņu un sejas malformācijas. Šī ir agrīnu smadzeņu, acs ābolu, smadzeņu kaulu un galvaskausa sejas daļu veidošanās traucējumu grupa. Galvaskausa apkārtmērs parasti ir samazināts. Piere slīpa, zema; palpebrālās plaisas šauras, deguna tilts iegrimis, auss ir zemas un deformētas. Tipiska SP pazīme ir lūpu un aukslēju šķeltne.

Dauna sindroms - slimība, ko izraisa hromosomu komplekta anomālija (autosomu skaita vai struktūras izmaiņas), kuras galvenās izpausmes ir garīga atpalicība, pacienta savdabīgs izskats un iedzimtas malformācijas. Viena no visbiežāk sastopamajām hromosomu slimībām, kas sastopama vidēji 1 no 700 jaundzimušajiem. Plaukstā bieži atrodama šķērseniska kroka

Hromosomu mutācijas

Ir vairāki hromosomu mutāciju veidi, kas saistīti ar izmaiņām hromosomu struktūrā:

  • dzēšana - hromosomas daļas zudums;
  • dublēšanās - hromosomas daļas dubultošanās;
  • inversija - hromosomas segmenta pagriešana par 180 grādiem;
  • translokācija - hromosomas daļas pārnešana uz citu hromosomu.
  • transpozīcija - kustība vienā hromosomā.

Dzēšana un dublēšanās maina ģenētiskā materiāla daudzumu. Fenotipiski tie parādās atkarībā no tā, cik lielas ir atbilstošās hromosomu daļas un vai tās satur svarīgus gēnus. Dublēšanās var izraisīt jaunu gēnu veidošanos. Inversiju un translokāciju laikā ģenētiskā materiāla daudzums nemainās, bet mainās tā atrašanās vieta. Šādām mutācijām ir arī svarīga loma, jo mutantu šķērsošana ar sākotnējām formām ir sarežģīta, un to F1 hibrīdi visbiežāk ir sterili.

Svītrojumi. Cilvēkiem dzēšanas rezultātā:

  • Vilka sindroms - lielās 4. hromosomas zaudēta daļa -
  • sindroms "kaķa kliedziens" - ar svītrojumu 5. hromosomā. Cēlonis: hromosomu mutācija; hromosomas fragmenta zudums 5. pārī.
    Manifestācija: patoloģiska balsenes attīstība, kaķiem līdzīgi kliedzieni, es agrā bērnībā, atpalicība fiziskajā un garīgajā attīstībā

Inversijas

  • Šīs ir izmaiņas hromosomas struktūrā, ko izraisa vienas tās iekšējās sadaļas pagrieziens par 180 °.
  • Līdzīga hromosomu pārkārtošanās ir divu vienlaicīgu pārtraukumu sekas vienā hromosomā.

Translokācijas

  • Translokācijas laikā notiek nehomoloģisko hromosomu reģionu apmaiņa, bet kopējais gēnu skaits nemainās.

Pamatnes nomaiņa

  1. fenilketonūrija. Manifestācija: traucēta fenilalanīna šķelšanās; tas ir saistīts ar demenci, ko izraisa hiperfenilalaninēmija. Ar laikus izrakstītu un ievērotu diētu (uzturs, zems fenilalanīna līmenis) un noteiktu medikamentu lietošanu, klīniskās izpausmesšī slimība gandrīz nepastāv.
  2. sirpjveida šūnu anēmija.
  3. Morfana sindroms.

Ģenētiskā(punktu) mutācijas ir saistītas ar izmaiņām nukleotīdu secībā. Parasto gēnu (savvaļas tipam raksturīgo) un no tā izrietošos mutācijas gēnus sauc par alēlēm.

Ar gēnu mutācijām notiek šādas strukturālas izmaiņas:

gēnu mutācija

Piemēram, sirpjveida šūnu anēmija ir vienas bāzes aizstāšanas rezultāts asins globīna b-ķēdē (adenīnu aizstāj ar timīnu). Dzēšanas un dublēšanas laikā tripletu secība tiek nobīdīta un parādās mutanti ar “kadru nobīdi”, t.i. robežu nobīdes starp kodoniem - visas nākamās aminoskābes mainās no mutācijas vietas.

Hemoglobīna primārā struktūra veseliem (1) un pacientiem ar sirpjveida šūnu anēmiju (2).

  1. - Val-gis-ley-tre - pro-glut. to-ta- glu-liz
  2. - Val-gis-ley-tre - valīns- glu-liz

Mutācija beta hemoglobīna gēnā

Morfana sindroms

Augsta adrenalīna izdalīšanās, kas raksturīga slimībai, veicina ne tikai sirds un asinsvadu komplikāciju attīstību, bet arī dažu indivīdu īpašas izturības un garīgās dotības parādīšanos. Ārstēšanas metodes nav zināmas. Tiek uzskatīts, ka ar to slimoja Paganīni, Andersens, Čukovskis

Hemofilija

Mutagēni ir faktori, kas izraisa mutācijas: bioloģiskas, ķīmiskas, fizikālas.

Eksperimentāli mutāciju ātrumu var palielināt. Dabiskos apstākļos mutācijas notiek ar pēkšņām temperatūras izmaiņām, ultravioletā starojuma ietekmē un citu iemeslu dēļ. Tomēr vairumā gadījumu patiesie mutāciju cēloņi paliek nezināmi. Šobrīd ir izstrādātas metodes, kā mākslīgi palielināt mutāciju skaitu. Pirmo reizi rentgenstaru ietekmē tika iegūts straujš iedzimto izmaiņu skaita pieaugums.

  • Fizikālie faktori (dažādi jonizējošā starojuma veidi, ultravioletais starojums, rentgena starojums)
  • Ķīmiskie faktori (insekticīdi, herbicīdi, svins, narkotikas, alkohols, noteiktas zāles un citas vielas)
  • Bioloģiskie faktori (baku, vējbaku, cūciņu, gripas, masalu, hepatīta uc vīrusi)

Eigēnika.

Eigēnika ir zinātne par cilvēces šķirnes uzlabošanu.

Eigēnika grieķu valodā nozīmē labāko dzimšanu. Šī skandalozā zinātne meklē veidus, kā uzlabot cilvēka iedzimtās īpašības, izmantojot ģenētiskos principus. Tai vienmēr ir bijis grūti palikt tīrai zinātnei: tās attīstībai cieši sekoja politika, kas savā veidā izmeta tās augļus.

Senajā Spartā cilvēku atlase tika veikta radikālāk, iznīcinot mazuļus, kuriem nebija nākotnes karotājam nepieciešamo fizisko īpašību. Eigēnikas tēvs, kas to uzlika uz zinātniska pamata, bija Frensiss Galtons 1869. gadā. Izanalizējis simtiem talantīgu cilvēku ciltsrakstus, viņš nonāca pie secinājuma, ka ģeniālās spējas ir iedzimtas.

Mūsdienās eigēnikas mērķis ir izskaust cilvēku rases iedzimtās slimības. Jebkura bioloģiskā suga nonāks uz iznīcināšanas robežas, ja tās pastāvēšana nonāks pretrunā ar dabu. Gandrīz puse no tūkstoš jaundzimušajiem piedzimst ar kādu iedzimtu patoloģiju. Pasaulē ik gadu piedzimst 2 miljoni šādu bērnu. Starp tiem - 150 tūkstoši ar Dauna sindromu. Jau sen visiem zināms, ka bērna piedzimšanu ir vieglāk novērst, nekā tikt galā ar kaitēm. Bet šādas iespējas ir parādījušās tikai mūsu laikā. Pirmsdzemdību diagnostika un ģenētiskās konsultācijas palīdz atrisināt dzemdību lietderības problēmu.

Mūsdienu medicīniskās ģenētiskās konsultācijas iespējas ļauj noteikt iedzimtu slimību risku grūtniecības plānošanas laikā.

Nikolajs Ivanovičs Vavilovs

Nikolajs Ivanovičs Vavilovs (1887-1943) - krievu botāniķis, ģenētiķis, stādu audzētājs, ģeogrāfs. Formulēja iedzimtas mainīguma homologu sēriju likumu. Izveidoja doktrīnu par izcelsmes centriem kultivētie augi.

Krievu zinātnieks N. I. Vavilovs izveidoja svarīgu modeli, kas pazīstams kā iedzimtas mainības homoloģisko sēriju likums: sugām un ģintīm, kas ir ģenētiski tuvas (savstarpēji saistītas ar izcelsmes vienotību), ir raksturīgas līdzīgas iedzimtības mainīguma sērijas. Pamatojoties uz šo likumu, var paredzēt līdzīgu izmaiņu atklāšanu radniecīgās sugās un dzimtās. Viņš sastādīja homologu sēriju tabulu ģimenē

graudaugi. Dzīvniekiem šis raksts izpaužas arī: piemēram, grauzējiem apmatojuma krāsas ziņā ir homologas sērijas.

Homoloģisko sēriju likums

Pētot kultivēto augu un to senču iedzimto mainīgumu, N.I. Vavilovs formulēja homoloģisko sēriju likumu: “Ģenētiski tuvas sugām un ģintīm ir raksturīgas līdzīgas iedzimtas mainīguma sērijas ar tādu regularitāti, ka, zinot vairākas formas vienas sugas ietvaros, var paredzēt paralēlu formu klātbūtni citās sugās un dzimtās. ”.

Izmantojot graudaugu dzimtu kā piemēru, Vavilovs parādīja, ka līdzīgas mutācijas ir sastopamas vairākās šīs dzimtas sugās. Tātad sēklu melnā krāsa ir atrodama rudzos, kviešos, miežos, kukurūzā un citos, izņemot auzas, kviešu zāli un prosu. Graudu iegarena forma ir sastopama visās pētītajās sugās. Arī dzīvniekiem ir līdzīgas mutācijas: albīnisms un apmatojuma trūkums zīdītājiem, īspirksts liellopiem, aitām, suņiem, putniem. Līdzīgu mutāciju parādīšanās iemesls ir genotipu kopējā izcelsme.

Tādējādi mutāciju noteikšana vienā sugā nodrošina pamatu līdzīgu mutāciju meklēšanai radniecīgās augu un dzīvnieku sugās.

Homoloģisko sēriju likums

  1. Kādām mutantu formām vajadzētu rasties cieši saistītās sugās?
  2. Kurš ir homologu sēriju likuma dibinātājs?
  3. Kā teikts likumā?

Mājasdarbs.

  1. 24. sadaļa
  2. Atrodiet mutāciju piemērus dabā.

homologās sērijas). 1920. gadā formulējis N. I. Vavilovs, kurš atklāja, ka augu iedzimtība ir līdzīga cieši radniecīgām zālāju dzimtas sugām un ģintīm. Tas izpaužas līdzīgu raksturu izmaiņās ar tādu regularitāti, ka, zinot augu formas vienas sugas pārstāvjiem, var paredzēt šo formu parādīšanos citās radniecīgās sugās un ģintīs. Jo tuvāk sugas ir viena otrai pēc izcelsmes, jo skaidrāk izpaužas šī līdzība. Jā, plkst dažāda veida kvieši (piemēram, mīkstie un cietie), virkne līdzīgu iedzimtu izmaiņu tiek atklātas ausu vārpā (aizsargs, pussarkans, bez acīna), tās krāsa (balta, sarkana, melna, pelēka vārpas), graudu forma un konsistence , agrs briedums, aukstumizturība, reakcija uz mēslojumu utt.

Līdzīga mainība vārpu nojumē mīkstajiem kviešiem (1-4), cietajiem kviešiem (5-8) un sešrindu miežiem (9-12) (pēc N. I. Vavilova).

Mainīguma paralēlisms ir vājāk izteikts dažādās dzimtās (piemēram, kvieši, mieži, rudzi, auzas, kažokādas un citas labības dzimtas ģintis) un vēl vājāk dažādās ģimenēs kārtas ietvaros (augstāks taksonomiskais rangs). ). Citiem vārdiem sakot, saskaņā ar homoloģijas rindu likumu, cieši radniecīgām sugām to genomu lielās līdzības dēļ (gandrīz identiskas gēnu kopas) ir līdzīga īpašību potenciālā mainība, kuras pamatā ir līdzīgas homologu (ortoloģisko) gēnu mutācijas. .

N. I. Vavilovs norādīja uz homoloģiskās likumu sērijas piemērojamību arī dzīvniekiem. Acīmredzot tas ir universāls mainīguma likums, kas aptver visas dzīvo organismu valstības. Šī likuma spēkā esamību spilgti ilustrē genomika, kas atklāj cieši radniecīgu sugu DNS primārās struktūras līdzību. Homoloģijas sēriju likums atrod tālāku attīstību molekulārās evolūcijas teorijas modulārajā (bloku) principā, saskaņā ar kuru ģenētiskais materiāls atšķiras ar DNS sekciju (moduļu) dublēšanos un sekojošu kombinatoriku.

Homoloģijas sēriju likums palīdz mērķtiecīgi meklēt atlasei nepieciešamās iedzimtās izmaiņas. Tas norāda selekcionāriem mākslīgās selekcijas virzienu, veicina augu, dzīvnieku un mikroorganismu selekcijai perspektīvu formu ražošanu. Piemēram, vadoties pēc homoloģijas likuma sēriju, zinātnieki ir radījuši alkaloīdus nesaturošas (nerūgtās) lopbarības lupīnas šķirnes ganību dzīvniekiem, vienlaikus bagātinot augsni ar slāpekli. Homoloģijas sēriju likums palīdz orientēties arī modeļu objektu un specifisku ģenētisko sistēmu (gēnu un pazīmju) izvēlē cilvēku iedzimtu slimību, piemēram, vielmaiņas slimību, neirodeģeneratīvo slimību u.c., modelēšanai un terapijas meklēšanai.

Lit .: Vavilovs N. I. Homoloģisko sēriju likums iedzimtajā mainīgumā. M., 1987. gads.

S. G. Inge-Večtomovs.

Plaša novērojumu un eksperimentu materiāla apstrāde, detalizēta daudzu Linnē sugu (Linneons) mainīguma izpēte, milzīgs daudzums jaunu faktu, kas iegūti galvenokārt kultivēto augu un to savvaļas radinieku pētījumos, ļāva N.I. Vavilovam visus zināmos paralēlās mainīguma piemērus apvienot vienā veselumā un formulēt vispārējās tiesības, ko viņš sauca par "Homoloģisko sēriju likumu iedzimtajā mainīgumā" (1920), par ko viņš ziņoja trešajā Viskrievijas selekcionāru kongresā, kas notika Saratovā. 1921. gadā N.I. Vavilovs tika nosūtīts uz Ameriku, lai piedalītos Starptautiskajā lauksaimniecības kongresā, kur viņš sniedza ziņojumu par homologu sēriju likumu. Cieši radniecīgu ģinšu un sugu paralēlās mainības likums, ko noteica N.I. Vavilovs un saistīts ar kopīgu izcelsmi, attīstot Čārlza Darvina evolūcijas mācības, tika pienācīgi novērtēts pasaules zinātnē. Skatītāji to uztvēra kā lielāko notikumu pasaules bioloģijas zinātnē, kas paver visplašākos apvāršņus praksei.

Homoloģisko sēriju likums, pirmkārt, iedibina taksonomijas pamatus milzīgajai augu formu daudzveidībai, ar kuru organiskā pasaule ir tik bagāta, ļauj selekcionāram iegūt skaidru priekšstatu par katras no tām vietu, pat vismazākā, sistemātiskā vienība augu pasaulē un spriest par iespējamo selekcijas izejmateriāla daudzveidību.

Galvenie homoloģisko sēriju likuma noteikumi ir šādi.

"1. Ģenētiski tuvām sugām un ģintīm ir raksturīgas līdzīgas iedzimtības mainīguma sērijas ar tādu regularitāti, ka, zinot formu skaitu vienas sugas ietvaros, var paredzēt paralēlo formu rašanos citās sugās un dzimtās. Jo tuvākas dzimtas un linneoni ģenētiski atrodas vispārējā sistēmā, jo pilnīgāka ir līdzība to mainīguma virknē.

2. Veselas augu dzimtas parasti raksturo noteikts mainīguma cikls, kas iet cauri visām dzimtu veidojošajām ģintīm un sugām.

Pat III Viskrievijas kongresā par atlasi (Saratovā, 1920. gada jūnijā), kur N.I. Vavilovs par savu atklājumu ziņoja pirmo reizi, visi kongresa dalībnieki atzina, ka “tāpat kā periodiskā tabula (periodiskā tabula)” homoloģisko sēriju likums ļaus paredzēt vēl nezināmu augu un dzīvnieku formu un sugu esamību, īpašības un struktūru. un augstu novērtēja šī likuma zinātnisko un praktisko nozīmi. Mūsdienu sasniegumi molekulāro šūnu bioloģijā ļauj izprast līdzīgu organismu homoloģiskās mainības pastāvēšanas mehānismu - uz ko tieši balstās nākotnes formu un sugu līdzība ar esošajām - un jēgpilni sintezēt jaunas augu formas, kas nav atrodami dabā. Tagad Vavilova likumā tiek ieviests jauns saturs, tāpat kā izskats kvantu teorija deva jaunu dziļāku saturu periodiska sistēma Mendeļejevs.

1920. gadā N.I. Vavilovs izklāsta Homoloģiskās sērijas likuma galvenās idejas ziņojumā III Viskrievijas ciltsdarba kongresā Saratovā. Galvenā doma: radniecīgām augu sugām ir līdzīgi mainīguma spektri (bieži vien fiksēts skaits skaidri definētu variāciju).

"Un Vavilovs izdarīja ko tādu. Viņš savāca visas zināmās iedzimtības pazīmes no vislabāk pētītajiem, kā jau teicu, no kultivētajiem labības augiem, sarindoja tos noteiktā secībā tabulās un salīdzināja visas viņam tajā laikā zināmās pasugas, formas un šķirnes. Bija sastādītas daudzas tabulas, protams, materiāls bija milzīgs. Tajā pašā laikā viņš vēl Saratovā pie graudaugiem stiprināja pākšaugus - dažādus zirņus, vīķus, pupas, pupas utt. - un dažas citas kultūras. Un ļoti daudzos gadījumos izrādījās paralēlisms ļoti daudzās sugās. Protams, katrai augu dzimtai, ģints un sugai visām zīmēm bija savas īpatnības, sava forma, savs izteiksmes veids. Piemēram, sēklu krāsa no gandrīz baltas līdz gandrīz melnai mainījās gandrīz visos kultivētajos augos. Tas nozīmē, ka, ja labāk pētītajos graudaugos ar milzīgu skaitu jau zināmu, izpētītu šķirņu un formu, vairāki simti dažādas zīmes, un citiem, mazāk pētītiem vai savvaļas kultivēto sugu radiniekiem nav daudz pazīmju, tad tās var, tā teikt, prognozēt. Tie joprojām būs atrodami uz atbilstošā liela materiāla.

Vavilovs parādīja, ka kopumā visu augu iedzimtība mainās paralēli ļoti lielā mērā. Viņš to sauca par homologu augu mainīguma sēriju. Un viņš norādīja, ka jo tuvāk sugas atrodas viena otrai, jo lielāka ir šī rakstzīmju mainīguma sērijas homoloģija. Šajās homologajās augu iedzimtās variabilitātes sērijās ir atklātas vairākas dažādas vispārīgas likumsakarības. Un šo apstākli Vavilovs uztvēra kā vienu no svarīgākajiem pamatiem turpmākai selekcijai un ekonomiski noderīgu īpašību meklēšanai kultivācijā ievestajos augos. Iedzimtas mainīguma homologu sēriju izpēte, pirmkārt, kultivētajos augos, pēc tam mājdzīvniekos, tagad ir pašsaprotama lieta, viens no turpmākās selekcijas pamatiem. cilvēkam nepieciešams noteiktu pētāmo augu sugu šķirnes. Tas, iespējams, bija viens no pirmajiem lielākajiem Vavilova sasniegumiem pasaules mērogā, kas ļoti ātri radīja viņam pasaules vārdu. Vārds, ja ne pirmais un labākais, tad viens no pirmajiem un labākajiem lietišķajiem botāniķiem pasaulē.

Paralēli tam Vavilovs izgatavoja visā pasaulē - visā Eiropā, lielākajā daļā Āzijas, lielu daļu Āfrikas, Ziemeļu, Centrālās un Dienvidamerika- liels skaits ekspedīciju ar milzīga materiāla savākšanu, galvenokārt par kultivētajiem augiem. Manuprāt, 1920. gadā Vavilovs tika iecelts par Lietišķās botānikas un jauno kultūru biroja direktoru. Šis birojs tika nedaudz mainīts un pārveidots par Lietišķās botānikas un jauno kultūru institūtu, pēc tam par Lietišķās botānikas, ģenētikas un augu selekcijas institūtu. Un 30. gadu beigās tas jau bija kļuvis par Vissavienības augu audzēšanas institūtu. Šis vārds ir saglabāts līdz mūsdienām, lai gan tā globālā daļa, protams, pēc Vavilova nāves strauji samazinājās. Tomēr joprojām tiek saglabātas daudzas Vavilova tradīcijas, un daļa no milzīgās pasaules dzīvās kultivēto augu šķirņu, pasugu un formu kolekcijas no burtiski visām uz zemeslodes kultivētajām augu grupām ir saglabāta Puškinā, bijušajā Deckoje Selo, bijušajā Carskoje. Selo. Šis ir dzīvs muzejs, kuru katru gadu pārstāda Vavilovs. Tas pats attiecas uz neskaitāmām eksperimentālajām stacijām, kas izkaisītas visā Padomju Savienībā.

Daudzo braucienu laikā Vavilovam atkal izdevās nenoslīkt milzīgā materiāla daudzumā, šajā gadījumā jau dažāda veida kultivēto augu formu ģeogrāfiskajā daudzveidībā. Viņš visu uzzīmēja liela mēroga kartēs ar daudzkrāsainiem zīmuļiem, vispirms spēlējot, tāpat kā maziem bērniem, ar ģeogrāfiskām kartēm, un pēc tam to visu pārtulkojot salīdzinoši vienkāršās mazās kartēs ar dažāda veida melnām ikonām dažādām kultivēto augu formām. Tā viņš atklāja pasaulē, uz zemeslodes, mūsu planētas biosfērā vairākus kultivēto augu daudzveidības centrus. Un viņš vienkārši kartēs parādīja ne tikai atsevišķu sugu, bet atsevišķu sugu grupu izplatību, izplatību uz Zemes, kas kultivētas, acīmredzot, pirmo reizi noteiktā vietā, teiksim, Ķīnas ziemeļos vai centrālajā daļā vai Ziemeļāfrikas kalnu daļa vai, teiksim, Peru reģionā, Dienvidamerikā, kalnos, Andos. No turienes parasti pa Zemi izplatījās nevis viena kādu kultivētu augu suga, bet gan ekonomiski saistītu sugu grupa, kas radās kā kultivētie augi un iesakņojās kā kultivētie augi noteiktā vietā. Daži nav tālu, mazs attālums, savukārt citi ir iekarojuši pusi pasaules, kā saka, kā tie paši kvieši vai zirņi.

Tādējādi Vavilovs dažādās pasaules daļās izveidoja dažādu kultivēto augu formu daudzveidības un izcelsmes centrus. Un viņš radīja veselu teoriju par kultivēto augu izcelsmi dažādos senākās un senākās pasaules laikmetos. Tas bija Vavilova otrais lieliskais sasniegums, atkal pasaules līmeņa. Tagad nav iespējams tālāk attīstīt pasaules lauksaimniecības vēsturi un kultivēto augu izcelsmes centru vēsturi bez Vavilova radītā pamata. Ir mēģinājumi, ja tā var teikt, kaut kādā veidā reformēt un pārveidot Vavilova uzskatus, taču mēs varam teikt, ka tie ir sīkumi salīdzinājumā ar Vavilova radīto kopējo pasaules ainu.

Tas nozīmē, ka es jau uzskaitīju trīs lielus sasniegumus: augu imunitāti, homoloģisko sēriju likumu un lauksaimniecības centru un dažādu kultivēto augu formu rašanos teoriju. Varbūt pēdējais, ko es vēlos nosaukt no Vavilova kopējiem sasniegumiem, ir liels skaits viņa darbu un pūliņu, galvenokārt pūles, jau propagandas izpratnē dažādos kongresos, starptautiskos un vissavienības, rakstot populārzinātniskus rakstus par virzības problēmu. lauksaimniecība uz ziemeļiem, pirmkārt, tuksnešu un tuksnešu aizņemtajās teritorijās, apvienojumā ar dabas aizsardzību pilnīgi mūsdienīgā un pat tuvākajā nākotnē paredzētajā izpratnē: kultūras veicināšana kopā ar saprātīgu attieksmi pret kopienām. biosfēras dzīvie organismi. Šajās jomās Vavilovs ir absolūti izcils, es teiktu, izcils zinātnieks pasaules mērogā.

Homoloģisko sēriju likums

Plaša novērojumu un eksperimentu materiāla apstrāde, detalizēta daudzu Linnē sugu (Linneons) mainīguma izpēte, milzīgs daudzums jaunu faktu, kas iegūti galvenokārt kultivēto augu un to savvaļas radinieku pētījumos, ļāva N.I. Vavilovs apkopoja visus zināmos paralēlās mainīguma piemērus un formulēja vispārīgu likumu, ko viņš sauca par "Homoloģisko sēriju likumu iedzimtajā mainīgumā" (1920), par ko viņš ziņoja trešajā Viskrievijas selekcionāru kongresā, kas notika Saratovā. 1921. gadā N.I. Vavilovs tika nosūtīts uz Ameriku, lai piedalītos Starptautiskajā lauksaimniecības kongresā, kur viņš sniedza ziņojumu par homologu sēriju likumu. Cieši radniecīgu ģinšu un sugu paralēlās mainības likums, ko noteica N.I. Vavilovs un saistīts ar kopīgu izcelsmi, attīstot Čārlza Darvina evolūcijas mācības, tika pienācīgi novērtēts pasaules zinātnē. Skatītāji to uztvēra kā lielāko notikumu pasaules bioloģijas zinātnē, kas paver visplašākos apvāršņus praksei.

Homoloģisko sēriju likums, pirmkārt, iedibina taksonomijas pamatus milzīgajai augu formu daudzveidībai, ar kuru organiskā pasaule ir tik bagāta, ļauj selekcionāram iegūt skaidru priekšstatu par katras no tām vietu, pat vismazākā, sistemātiskā vienība augu pasaulē un spriest par iespējamo selekcijas izejmateriāla daudzveidību.

Galvenie homoloģisko sēriju likuma noteikumi ir šādi.

"1. Ģenētiski tuvām sugām un ģintīm ir raksturīgas līdzīgas iedzimtības mainīguma sērijas ar tādu regularitāti, ka, zinot formu skaitu vienas sugas ietvaros, var paredzēt paralēlo formu rašanos citās sugās un dzimtās. Jo tuvākas dzimtas un linneoni ģenētiski atrodas vispārējā sistēmā, jo pilnīgāka ir līdzība to mainīguma virknē.

2. Veselas augu dzimtas parasti raksturo noteikts mainīguma cikls, kas iet cauri visām dzimtu veidojošajām ģintīm un sugām.

Pat III Viskrievijas kongresā par atlasi (Saratovā, 1920. gada jūnijā), kur N.I. Vavilovs par savu atklājumu ziņoja pirmo reizi, visi kongresa dalībnieki atzina, ka “tāpat kā periodiskā tabula (periodiskā tabula)” homoloģisko sēriju likums ļaus paredzēt vēl nezināmu augu un dzīvnieku formu un sugu esamību, īpašības un struktūru. un augstu novērtēja šī likuma zinātnisko un praktisko nozīmi. Mūsdienu sasniegumi molekulāro šūnu bioloģijā ļauj izprast līdzīgu organismu homoloģiskās mainības pastāvēšanas mehānismu - uz ko tieši balstās nākotnes formu un sugu līdzība ar esošajām - un jēgpilni sintezēt jaunas augu formas, kas nav atrodami dabā. Tagad Vavilova likumā tiek ieviests jauns saturs, tāpat kā kvantu teorijas parādīšanās ir devusi jaunu, dziļāku saturu Mendeļejeva periodiskajai sistēmai.

Mācība par kultivēto augu izcelsmes centriem

Līdz 20. gadu vidum pētījumu par dažādu lauksaimniecības kultūru ģeogrāfisko izplatību un starpsugu daudzveidību, ko veica N.I. Vavilovs un viņa vadībā ļāva Nikolajam Ivanovičam formulēt idejas par kultivēto augu ģeogrāfiskajiem izcelsmes centriem. Grāmata "Kultūraugu izcelsmes centri" tika izdota 1926. gadā. Dziļi teorētiski pamatotā ideja par izcelsmes centriem nodrošināja zinātnisku pamatojumu mērķtiecīgiem cilvēkiem noderīgu augu meklējumiem un tika plaši izmantota praktiskiem mērķiem.

Pasaules zinātnei ne mazāk svarīga ir N. I. Vavilova mācība par kultivēto augu izcelsmes centriem un to iedzimto īpašību izplatības ģeogrāfiskajiem modeļiem (pirmo reizi publicēta 1926. un 1927. gadā). Šajos klasiskajos darbos N.I. Vavilovs pirmo reizi sniedza saskaņotu priekšstatu par milzīgu kultivēto augu formu koncentrāciju dažos primārajos to izcelsmes centros un piegāja kultivēto augu izcelsmes problēmas risinājumam pilnīgi jaunā veidā. Ja pirms viņa botāniķi-ģeogrāfi (Alfons de Kandols un citi) meklēja "vispārīgi" kviešu dzimteni, tad Vavilovs meklēja atsevišķu sugu, kviešu sugu grupu izcelsmes centrus dažādos zemeslodes reģionos. Vienlaikus īpaši svarīgi bija apzināt šīs sugas šķirņu dabiskās izplatības zonas (diapazonus) un noteikt tās formu lielākās daudzveidības centru (botāniski ģeogrāfiskā metode).

Lai noteiktu kultivēto augu un to savvaļas radinieku šķirņu un rasu ģeogrāfisko izplatību, N.I. Vavilovs pētīja senākās lauksaimniecības kultūras centrus, kuru sākumu viņš redzēja kalnu reģionos Etiopijā, Rietumu un Vidusāzijā, Ķīnā, Indijā, Dienvidamerikas Andos, nevis plašajās lielo upju ielejās - Nīla, Ganga, Tigra un Eifrata, kā jau iepriekš apgalvoja zinātnieki. Turpmāko arheoloģisko pētījumu rezultāti apstiprina šo hipotēzi.

Lai atrastu augu formu daudzveidības un bagātības centrus, N.I. Vavilovs pēc noteikta plāna, kas atbilst viņa teorētiskajiem atklājumiem (homologām sērijām un kultivēto augu izcelsmes centriem), organizēja daudzas ekspedīcijas, kuras 1922.-1933. apmeklēja 60 pasaules valstis, kā arī 140 mūsu valsts reģionus. Rezultātā ir savākts vērtīgs pasaules augu resursu fonds, kurā ir vairāk nekā 250 000 paraugu. Savāktā bagātākā kolekcija tika rūpīgi pētīta, izmantojot selekcijas, ģenētikas, ķīmijas, morfoloģijas, taksonomijas un ģeogrāfiskās kultūras metodes. Tas joprojām tiek glabāts VIR, un to izmanto mūsu un ārvalstu selekcionāri.

N.I. Vavilovs par mūsdienu atlases doktrīnu

Sistemātiska svarīgāko kultivēto augu pasaules augu resursu izpēte ir radikāli mainījusi priekšstatu par šķirņu un sugu sastāvu pat tādām labi izpētītām kultūrām kā kvieši, rudzi, kukurūza, kokvilna, zirņi, lini un kartupeļi. No ekspedīcijām atvestajām šo kultivēto augu sugām un daudzām šķirnēm gandrīz puse izrādījās jaunas, zinātnei vēl nezināmas. Jaunu kartupeļu sugu un šķirņu atklāšana pilnībā mainīja iepriekšējo ideju par tā atlases izejmateriālu. Pamatojoties uz N.I. ekspedīciju savāktajiem materiāliem. Vavilovam un viņa līdzstrādniekiem tika balstīta visa kokvilnas audzēšana un tika uzcelta PSRS mitro subtropu attīstība.

Pamatojoties uz detalizētas un ilgstošas ​​​​ekspedīciju savāktās šķirnes bagātības izpētes rezultātiem, kviešu, auzu, miežu, rudzu, kukurūzas, prosas, linu, zirņu, lēcu, pupu, pupu šķirņu ģeogrāfiskās lokalizācijas diferenciālām kartēm, tika apkopoti aunazirņi, činka, kartupeļi un citi augi. Šajās kartēs varēja redzēt, kur ir koncentrēta šo augu galvenā šķirņu daudzveidība, t.i., kur jāzīmē izejmateriāls konkrētās kultūras selekcijai. Pat tādiem seniem augiem kā kvieši, mieži, kukurūza un kokvilna, kas jau sen ir apmetušies visā pasaulē, bija iespējams ar lielu precizitāti noteikt galvenās sugas potenciāla galvenās jomas. Turklāt daudzām sugām un pat ģintīm tika konstatēta primārās morfoģenēzes apgabalu sakritība. Ģeogrāfisko pētījumu rezultātā izveidojās veselas kultūras neatkarīgas floras, kas raksturīgas atsevišķiem reģioniem.

Pasaules augu resursu izpēte ļāva N.I. Vavilovam pilnībā apgūt izejmateriālu selekcijas darbam mūsu valstī, viņš pārcēla un atrisināja ģenētisko un selekcijas pētījumu izejmateriālu problēmu. Viņš izstrādāja selekcijas zinātniskos pamatus: izejmateriāla doktrīnu, augu zināšanu botānisko un ģeogrāfisko bāzi, selekcijas metodes ekonomiskajām pazīmēm, kas ietver hibridizāciju, inkubāciju utt., attālas starpsugu un starpsugu hibridizācijas nozīmi. Visi šie darbi nav zaudējuši savu zinātnisko un praktisko nozīmi arī šobrīd.

Botāniskais un ģeogrāfiskais pētījums liels skaits kultivētie augi noveda pie kultivēto augu intraspecifiskās taksonomijas, kā rezultātā N.I. Vavilovs "Linnes sugas kā sistēma" un "Doktrīna par kultivēto augu izcelsmi pēc Darvina".