N Wawiłow odkrył prawo szeregów homologicznych. Prawo szeregów homologicznych dziedzicznej zmienności organizmów

Sekcje: Biologia

Cele Lekcji

  1. Zapoznanie uczniów z formularzami zmienność dziedziczna, ich przyczyny i skutki dla organizmu. Rozwijanie u uczniów umiejętności klasyfikowania form zmienności, porównywania ich ze sobą; podaj przykłady ilustrujące manifestację każdego z nich;
  2. Kształtowanie wiedzy o typach mutacji;
  3. Sformułować prawo szeregów homologicznych i wyjaśnić jego znaczenie;
  4. Przekonaj uczniów szkół średnich, że proces mutacji jest bardzo ważny dla ewolucji świata organicznego i pracy selekcji człowieka.

Demonstracje

  • Schemat różnych typów mutacji chromosomowych.
  • Schemat poliploidyzacji.
  • Serie homologiczne w zmienności dziedzicznej.

Warunki Zmienność genotypowa, mutacja, mutacje genowe, mutacje genomowe, mutacje chromosomalne:

  • inwersja;
  • usunięcie;
  • powielanie;
  • translokacja.

Zadania dla uczniów:

  1. Sformułuj prawo szeregów homologicznych i podaj przykłady.
  2. Zapoznaj się z biografią N.I. Wawiłowa i poznaj jego główne odkrycia naukowe.
  3. Zrób tabelę „Formy zmienności”
  1. Organizowanie czasu.
  2. Sprawdzanie wiedzy i umiejętności.

Praca z przodu

  1. Co studiuje genetyka?
  2. Co oznacza termin dziedziczność? - zmienność?
  3. Jakie znasz formy zmienności?
  4. Co oznacza szybkość reakcji?
  5. Jakie są wzorce zmienności modyfikacji?
  6. Jak zmieniające się warunki wpływają na cechy ilościowe i jakościowe? Daj przykłady
  7. Co to jest szybkość reakcji? Dlaczego różnorodność cech jakościowych w mały stopień czy to zależy od warunków środowiskowych?
  8. Jakie jest praktyczne znaczenie w rolnictwie wartości szybkości reakcji zwierząt i roślin?

Praca indywidualna na komputerze - praca próbna

Wypełnij wykres:

Praca studentów na komputerach z aplikacją 1 . (Podczas lekcji wykonywane są zadania 1-5).

  1. Nauka nowego materiału

Pojęcie zmienności dziedzicznej obejmuje zmienność genotypową i cytoplazmatyczną. Pierwszy dzieli się na mutacyjny, kombinatywny, korelacyjny. Zmienność kombinacji występuje z przejściem, niezależną rozbieżnością chromosomów w mejozie i przypadkową fuzją gamet podczas rozmnażania płciowego. Skład zmienności mutacyjnej obejmuje mutacje genomowe, chromosomalne i genowe. Termin mutacja został wprowadzony do nauki przez G. de Vriesa. Jego biografia i główne osiągnięcia naukowe znajduje się w sekcji. Mutacje genomowe są związane z występowaniem poliploidów i aneuploidów. Mutacje chromosomowe determinowane są zmianami międzychromosomalnymi - translokacjami lub rearanżacjami wewnątrzchromosomalnymi: delecja, duplikacja, inwersja. Mutacje genów tłumaczy się zmianami w sekwencji nukleotydów: zwiększeniem lub zmniejszeniem ich liczby (delecja, duplikacja), wprowadzeniem nowego nukleotydu lub rotacją fragmentu w obrębie genu (inwersja). Zmienność cytoplazmatyczna jest związana z DNA, które znajduje się w plastydach i mitochondriach komórki. Dziedziczna zmienność spokrewnionych gatunków i rodzajów jest zgodna z prawem szeregów homologicznych Wawiłowa.

Zmienność modyfikacji odzwierciedla zmiany fenotypu bez wpływu na genotyp. Przeciwieństwem jest inna forma zmienności – genotypowa, czyli mutacyjna (według Darwina – dziedziczna, nieokreślona, ​​indywidualna), zmieniająca genotyp. Mutacja to trwała dziedziczna zmiana w materiale genetycznym.

Nazywa się indywidualne zmiany w genotypie mutacje.

Pojęcie mutacji wprowadził do nauki Holender de Vries. Mutacje to zmiany dziedziczne, które prowadzą do zwiększenia lub zmniejszenia ilości materiału genetycznego, do zmiany nukleotydów lub ich sekwencji.

Klasyfikacja mutacji

  • Mutacje z natury manifestacji: dominujące, recesywne.
  • Mutacje w miejscu ich wystąpienia: somatyczne, generatywne.
  • Mutacje z natury: spontaniczne, indukowane.
  • Mutacje według wartości adaptacyjnej: korzystne, szkodliwe, neutralne. (Śmiertelny, półśmiercionośny.)

Większość powstających mutacji ma charakter recesywny i niekorzystny dla organizmu, może nawet spowodować jego śmierć. W połączeniu z dominującym genem allelicznym mutacje recesywne nie pojawiają się fenotypowo. Mutacje zachodzą w komórkach płciowych i somatycznych. Jeśli mutacje występują w komórkach rozrodczych, nazywa się je generatywny i przejawiają się w pokoleniu, które rozwija się z komórek rozrodczych. Nazywa się zmiany w komórkach wegetatywnych mutacje somatyczne. Mutacje takie prowadzą do zmiany cechy tylko części organizmu, która rozwija się ze zmienionych komórek. U zwierząt mutacje somatyczne nie są przekazywane kolejnym pokoleniom, ponieważ nowy organizm nie powstaje z komórek somatycznych. W roślinach jest inaczej: w hybrydowych komórkach organizmów roślinnych replikacja i mitoza mogą przebiegać w różnych jądrach nieco inaczej. W ciągu wielu pokoleń komórek poszczególne chromosomy są tracone i wybierane są pewne kariotypy, które mogą być zachowane przez wiele pokoleń.

Istnieje kilka rodzaje mutacji w zależności od stopnia występowania:

  1. Mutacje genomowe – zmiana ploidalności, tj. liczby chromosomów (liczbowe aberracje chromosomowe), które są szczególnie powszechne u roślin;
  2. Mutacje chromosomalne - zmiany w budowie chromosomów (strukturalne aberracje chromosomowe);
  3. Mutacje genowe - zmiany w poszczególnych genach;

Mutacje genomowe

Poliploidia to wielokrotny wzrost liczby chromosomów.
Aneuploidia to utrata lub pojawienie się dodatkowych chromosomów w wyniku naruszenia mejozy.

Występują z powodu zmiany liczby lub struktury chromosomów. Zmiany ploidii obserwuje się w zaburzeniach dywergencji chromosomów.

Choroby chromosomalne

  • mutacje generatywne
  • XXY; HUU - zespół Klinefeltera.
  • XO - zespół Shershevsky'ego-Turnera.

Mutacje autosomalne

  • Zespół Patau (na chromosomie 13).
  • Zespół Edwardsa (na chromosomie 18).
  • Zespół Downa (na chromosomie 21).

Zespół Klinefeltera.

XXY i XXXY - zespół Klinefeltera. Częstotliwość występowania wynosi 1:400 - 1:500. Kariotyp to 47, XXY, 48, XXXY itd. Fenotyp jest męski. Kobiecy typ ciała, ginekomastia. Wysoki, stosunkowo długie ręce i nogi. Słabo rozwinięta linia włosów. Inteligencja jest zmniejszona.

Zespół Shershevsky'ego-Turnera

X0 - Zespół Shereshevsky'ego-Turnera (monosomia X). Częstotliwość występowania to 1:2000 - 1:3000. Kariotyp 45,X. Fenotyp jest żeński. Objawy somatyczne: wzrost 135 - 145 cm, fałd skórny skrzydłowy na szyi (od tyłu głowy do barku), nisko osadzone uszy, niedorozwój pierwszorzędowych i drugorzędowych cech płciowych. W 25% przypadków występują wady serca i nieprawidłowości w funkcjonowaniu nerek. Intelekt rzadko cierpi.

Zespół Pataua - Trisomia chromosomu 13 (zespół Pataua) występuje u noworodków z częstością około 1:5000 - 1:7000 i wiąże się z szerokim zakresem wad rozwojowych. SP charakteryzuje się wieloma wrodzonymi wadami rozwojowymi mózgu i twarzy. Jest to grupa wczesnych zaburzeń w tworzeniu się mózgu, gałek ocznych, kości mózgu i twarzowych części czaszki. Obwód czaszki jest zwykle zmniejszony. Czoło skośne, niskie; szpary powiekowe wąskie, nasada nosa zapadnięta, małżowiny uszne niskie i zdeformowane. Typowym objawem SP jest rozszczep wargi i podniebienia.

Zespół Downa - Choroba spowodowana anomalią zestawu chromosomów (zmiana liczby lub struktury autosomów), której głównymi objawami są upośledzenie umysłowe, szczególny wygląd pacjenta i wrodzone wady rozwojowe. Jedna z najczęstszych chorób chromosomowych, występuje średnio z częstością 1 na 700 noworodków. Na dłoni często znajduje się fałd poprzeczny

Mutacje chromosomalne

Istnieje kilka rodzajów mutacji chromosomowych związanych ze zmianami w strukturze chromosomów:

  • delecja - utrata części chromosomu;
  • duplikacja - podwojenie odcinka chromosomu;
  • inwersja - obrót segmentu chromosomu o 180 stopni;
  • translokacja - przeniesienie fragmentu chromosomu na inny chromosom.
  • transpozycja - ruch w jednym chromosomie.

Delecje i duplikacje zmieniają ilość materiału genetycznego. Fenotypowo pojawiają się w zależności od tego, jak duże są odpowiednie sekcje chromosomów i czy zawierają ważne geny. Duplikacje mogą prowadzić do powstania nowych genów. Podczas inwersji i translokacji nie zmienia się ilość materiału genetycznego, ale zmienia się jego lokalizacja. Takie mutacje również odgrywają ważną rolę, ponieważ krzyżowanie mutantów z pierwotnymi formami jest trudne, a ich hybrydy F1 są najczęściej bezpłodne.

Usunięcia. U ludzi w wyniku delecji:

  • Zespół Wolfa - utracona część dużego chromosomu 4 -
  • zespół „kociego płaczu” - z delecją w chromosomie 5. Przyczyna: mutacja chromosomalna; utrata fragmentu chromosomu w piątej parze.
    Manifestacja: nieprawidłowy rozwój krtani, kocie krzyki, ja we wczesnym dzieciństwie, opóźnienie w rozwoju fizycznym i umysłowym

Inwersje

  • Jest to zmiana w strukturze chromosomu spowodowana obróceniem o 180° jednej z jego wewnętrznych części.
  • Podobny chromosom rearanżacja jest konsekwencją dwóch jednoczesnych pęknięć w jednym chromosomie.

Translokacje

  • Podczas translokacji dochodzi do wymiany regionów niehomologicznych chromosomów, ale ogólna liczba genów się nie zmienia.

Wymiana bazy

  1. fenyloketonuria. Manifestacja: upośledzone rozszczepianie fenyloalaniny; jest to spowodowane demencją spowodowaną hiperfenyloalaninemią. Dzięki terminowej przepisanej i przestrzeganej diecie (odżywianie, niski poziom fenyloalaniny) oraz stosowaniu niektórych leków, objawy kliniczne ta choroba prawie nie istnieje.
  2. anemia sierpowata.
  3. Zespół Morfana.

Genetyczny(punktowe) mutacje są związane ze zmianami w sekwencji nukleotydów. Normalny gen (specyficzny dla typu dzikiego) i zmutowane geny, które z niego wynikają, nazywane są allelami.

W przypadku mutacji genów zachodzą następujące zmiany strukturalne:

mutacja genów

Na przykład anemia sierpowata jest wynikiem podstawienia pojedynczej zasady w łańcuchu b globiny krwi (adenina zostaje zastąpiona tyminą). Podczas delecji i duplikacji sekwencja trojaczków jest przesuwana i pojawiają się mutanty z „przesunięciem ramki”, tj. przesunięcia granic między kodonami - wszystkie kolejne aminokwasy zmieniają się z miejsca mutacji.

Pierwotna struktura hemoglobiny u zdrowych (1) i pacjentów z niedokrwistością sierpowatokrwinkową (2).

  1. - val-gis-ley-tre - pro-przesyt. do-ta- gl-liz
  2. - val-gis-ley-tre - walina- glu-liz

Mutacja w genie beta hemoglobiny

Zespół Morfana

Charakterystyczne dla choroby wysokie wydzielanie adrenaliny przyczynia się nie tylko do rozwoju powikłań sercowo-naczyniowych, ale także do pojawienia się u niektórych osób szczególnego hartu ducha i wyposażenia umysłowego. Metody leczenia nie są znane. Uważa się, że chorowali na nią Paganini, Andersen, Czukowski

Hemofilia

Mutageny to czynniki wywołujące mutacje: biologiczne, chemiczne, fizyczne.

Eksperymentalnie, tempo mutacji można zwiększyć. W warunkach naturalnych mutacje zachodzą przy nagłych zmianach temperatury, pod wpływem promieniowania ultrafioletowego iz innych powodów. Jednak w większości przypadków prawdziwe przyczyny mutacji pozostają nieznane. Obecnie opracowano metody sztucznego zwiększania liczby mutacji. Po raz pierwszy pod wpływem promieni rentgenowskich uzyskano gwałtowny wzrost liczby występujących zmian dziedzicznych.

  • Czynniki fizyczne (różne rodzaje promieniowania jonizującego, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie rentgenowskie)
  • Czynniki chemiczne (insektycydy, herbicydy, ołów, narkotyki, alkohol, niektóre leki i inne substancje)
  • Czynniki biologiczne (wirusy ospy prawdziwej, ospy wietrznej, świnki, grypy, odry, zapalenia wątroby itp.)

Eugenika.

Eugenika jest nauką o doskonaleniu gatunku ludzkiego.

Eugenika po grecku oznacza narodziny najlepszego. Ta skandaliczna nauka szuka sposobów na poprawę dziedzicznych cech osoby za pomocą zasad genetycznych. Zawsze trudno jej było pozostać czystą nauką: jej rozwój był ściśle śledzony przez politykę, która rozporządzała jej owocami na swój własny sposób.

W starożytnej Sparcie selekcja ludzi była prowadzona bardziej radykalnie, niszcząc dzieci, które nie posiadały cech fizycznych niezbędnych dla przyszłego wojownika. Ojcem eugeniki, który oparł ją na podstawach naukowych, był Francis Galton w 1869 roku. Po przeanalizowaniu rodowodów setek utalentowanych osób doszedł do wniosku, że genialne zdolności są dziedziczone.

Obecnie eugenika ma na celu wyeliminowanie chorób dziedzicznych w rasie ludzkiej. Każdy gatunek biologiczny będzie na skraju zagłady, jeśli jego istnienie stanie w konflikcie z naturą. Prawie połowa noworodków na tysiąc rodzi się z jakąś dziedziczną patologią. Na świecie co roku rodzi się 2 miliony takich dzieci. Wśród nich - 150 tysięcy z zespołem Downa. Od dawna wiadomo wszystkim, że łatwiej jest zapobiegać narodzinom dziecka niż radzić sobie z dolegliwościami. Ale takie możliwości pojawiły się dopiero w naszych czasach. Diagnostyka prenatalna i poradnictwo genetyczne pomagają rozwiązać problem celowości porodu.

Nowoczesne możliwości medycznego poradnictwa genetycznego umożliwiają określenie ryzyka wystąpienia chorób dziedzicznych podczas planowania ciąży.

Nikołaj Iwanowicz Wawiłow

Nikołaj Iwanowicz Wawiłow (1887-1943) - rosyjski botanik, genetyk, hodowca roślin, geograf. Sformułował prawo szeregu homologicznego zmienności dziedzicznej. Stworzył doktrynę ośrodków pochodzenia rośliny uprawne.

Rosyjski naukowiec NI Wawiłow ustalił ważny wzorzec znany jako prawo szeregu homologicznego w zmienności dziedzicznej: gatunki i rodzaje, które są genetycznie bliskie (powiązane ze sobą jednością pochodzenia), charakteryzują się podobnymi szeregami w zmienności dziedzicznej. Na podstawie tego prawa można przewidzieć odkrycie podobnych zmian u spokrewnionych gatunków i rodzajów. Sporządził tabelę szeregów homologicznych w rodzinie

płatki. U zwierząt ten wzór przejawia się również: na przykład u gryzoni istnieją serie homologiczne pod względem koloru sierści.

Prawo szeregów homologicznych

Badając dziedziczną zmienność roślin uprawnych i ich przodków, N.I. Wawiłow sformułował prawo szeregów homologicznych: „Gatunki i rodzaje, które są genetycznie bliskie, charakteryzują się podobnymi szeregami dziedzicznej zmienności z taką regularnością, że znając wiele form w obrębie jednego gatunku, można przewidzieć obecność form równoległych u innych gatunków i rodzajów ”.

Na przykładzie rodziny zbóż Wawiłow wykazał, że podobne mutacje występują u wielu gatunków z tej rodziny. Tak więc czarny kolor nasion występuje w życie, pszenicy, jęczmieniu, kukurydzy i innych, z wyjątkiem owsa, trawy pszenicznej i prosa. Wydłużony kształt ziarna występuje u wszystkich badanych gatunków. Zwierzęta również mają podobne mutacje: albinizm i brak sierści u ssaków, krótkowzroczność u bydła, owiec, psów, ptaków. Przyczyną pojawienia się podobnych mutacji jest wspólne pochodzenie genotypów.

Zatem wykrycie mutacji u jednego gatunku daje podstawę do poszukiwania podobnych mutacji u spokrewnionych gatunków roślin i zwierząt.

Prawo szeregów homologicznych

  1. Jakie zmutowane formy powinny powstać u blisko spokrewnionych gatunków?
  2. Kto jest twórcą prawa szeregów homologicznych?
  3. Jak mówi prawo?

Praca domowa.

  1. Sekcja 24
  2. Znajdź przykłady mutacji w przyrodzie.

szereg homologiczny). Sformułowany w 1920 roku przez N. I. Wawiłowa, który odkrył, że dziedziczna zmienność roślin jest podobna u blisko spokrewnionych gatunków i rodzajów z rodziny traw. Przejawia się to w zmianie podobnych cech z taką regularnością, że znając formy roślin u przedstawicieli jednego gatunku, można przewidzieć pojawienie się tych form u innych spokrewnionych gatunków i rodzajów. Im bliżej siebie gatunki są ze względu na pochodzenie, tym wyraźniej przejawia się to podobieństwo. Tak, o godz różnego rodzaju pszenica (na przykład miękka i twarda), szereg podobnych zmian dziedzicznych ujawnia się w kłosie z zarostem (owłosiony, częściowo zarośnięty, bez kłosa), jego kolorze (białe, czerwone, czarne, szare kłosy), kształcie i konsystencji ziarna , wczesna dojrzałość, mrozoodporność, wrażliwość na nawozy itp.

Podobna zmienność markizy kłosa pszenicy miękkiej (1-4), durum (5-8) i jęczmienia sześciorzędowego (9-12) (wg N. I. Wawiłowa).

Równoległość zmienności jest słabiej wyrażona w różnych rodzajach w obrębie rodziny (np. ). Innymi słowy, zgodnie z prawem szeregów homologii, blisko spokrewnione gatunki ze względu na duże podobieństwo swoich genomów (prawie identyczne zestawy genów) mają podobną potencjalną zmienność cech, która opiera się na podobnych mutacjach genów homologicznych (ortologicznych) .

NI Wawiłow zwrócił uwagę na zastosowanie homologicznych szeregów praw również do zwierząt. Jest to oczywiście uniwersalne prawo zmienności, obejmujące wszystkie królestwa żywych organizmów. Słuszność tego prawa jest żywo ilustrowana przez genomikę, która ujawnia podobieństwo pierwotnej struktury DNA blisko spokrewnionych gatunków. Prawo szeregów homologii znajduje dalsze rozwinięcie w zasadzie modułowej (blokowej) teorii ewolucji molekularnej, zgodnie z którą materiał genetyczny rozchodzi się poprzez duplikacje i kolejne kombinatoryki odcinków (modułów) DNA.

Prawo szeregów homologii pomaga celowo szukać zmian dziedzicznych niezbędnych do selekcji. Wskazuje hodowcom kierunek selekcji sztucznej, ułatwia wytwarzanie form obiecujących do selekcji roślin, zwierząt i mikroorganizmów. Na przykład, kierując się prawem szeregu homologicznego, naukowcy stworzyli wolne od alkaloidów (nie gorzkie) odmiany łubinu pastewnego dla zwierząt pastwiskowych, jednocześnie wzbogacając glebę w azot. Prawo szeregów homologii pomaga również poruszać się w wyborze obiektów modelowych i określonych systemów genetycznych (genów i cech) do modelowania i poszukiwania terapii chorób dziedzicznych człowieka, takich jak choroby metaboliczne, choroby neurodegeneracyjne itp.

Lit.: Vavilov N. I. Prawo szeregów homologicznych w zmienności dziedzicznej. M., 1987.

SG Inge-Vechtomov.

Przetwarzanie obszernego materiału z obserwacji i eksperymentów, szczegółowe badanie zmienności wielu gatunków Linneusza (Linneonów), ogromna ilość nowych faktów uzyskanych głównie z badań roślin uprawnych i ich dzikich krewnych, pozwoliło N.I. Wawiłowa, aby wszystkie znane przykłady zmienności równoległej połączyć w jedną całość i sformułować prawo zwyczajowe, nazwany przez niego „Prawo szeregów homologicznych w zmienności dziedzicznej” (1920), zgłoszony przez niego na Trzecim Wszechrosyjskim Kongresie Hodowców, który odbył się w Saratowie. W 1921 NI Wawiłow został wysłany do Ameryki, aby wziąć udział w Międzynarodowym Kongresie Rolniczym, gdzie wygłosił raport na temat prawa szeregów homologicznych. Prawo równoległej zmienności blisko spokrewnionych rodzajów i gatunków, ustanowione przez N.I. Wawiłowa i związany wspólnym pochodzeniem, rozwijający ewolucyjne nauki Karola Darwina, został należycie doceniony przez światową naukę. Zostało ono odebrane przez słuchaczy jako największe wydarzenie w naukach biologicznych na świecie, które otwiera przed praktyką najszersze horyzonty.

Prawo szeregów homologicznych przede wszystkim ustanawia podstawy taksonomii ogromnej różnorodności form roślinnych, w które świat organiczny jest tak bogaty, pozwala hodowcy uzyskać jasne wyobrażenie o miejscu każdego z nich, nawet najmniejszą, systematyczną jednostkę w świecie roślin i ocenić możliwą różnorodność materiału źródłowego do selekcji.

Główne przepisy prawa szeregów homologicznych są następujące.

"1. Gatunki i rodzaje, które są genetycznie bliskie, charakteryzują się podobnymi seriami zmienności dziedzicznej z taką regularnością, że znając liczbę form w obrębie jednego gatunku, można przewidzieć występowanie form równoległych u innych gatunków i rodzajów. Im bliższe są genetycznie rodzaje i linneony w systemie ogólnym, tym pełniejsze jest podobieństwo w szeregu ich zmienności.

2. Całe rodziny roślin charakteryzują się na ogół pewnym cyklem zmienności przechodzącym przez wszystkie rodzaje i gatunki, które tworzą rodzinę.

Nawet na III Ogólnorosyjskim Kongresie Selekcji (Saratów, czerwiec 1920 r.), Na którym N.I. Wawiłow po raz pierwszy zgłosił swoje odkrycie, wszyscy uczestnicy kongresu uznali, że „podobnie jak układ okresowy (układ okresowy)” prawo szeregów homologicznych pozwoli przewidzieć istnienie, właściwości i budowę wciąż nieznanych form i gatunków roślin i zwierząt i wysoko cenił naukowe i praktyczne znaczenie tego prawa. Współczesne postępy biologii komórki molekularnej pozwalają zrozumieć mechanizm istnienia zmienności homologicznej w podobnych organizmach – na czym dokładnie opiera się podobieństwo przyszłych form i gatunków do istniejących – oraz sensownie syntetyzować nowe formy roślin, które nie są znaleźć w naturze. Teraz do prawa Wawiłowa wprowadzana jest nowa treść, podobnie jak wygląd teoria kwantowa nadał nową, głębszą treść układ okresowy Mendelejew.

w 1920 roku NI Wawiłow przedstawia główne idee Prawa Szeregów Homologicznych w referacie na III Ogólnorosyjskim Kongresie Hodowlanym w Saratowie. Główny pomysł: pokrewne gatunki roślin mają podobne widma zmienności (często ustalona liczba dobrze zdefiniowanych odmian).

„A Wawiłow zrobił coś takiego. Zebrał wszystkie znane cechy dziedziczne najlepiej przebadanych, jak już powiedziałem, roślin spośród uprawianych zbóż, ułożył je w określonej kolejności w tabelach i porównał wszystkie znane mu wówczas podgatunki, formy i odmiany. Sporządzono wiele tabel, oczywiście materiał był ogromny. W tym samym czasie, z powrotem w Saratowie, przymocował rośliny strączkowe do zbóż - różne rodzaje grochu, wyki, fasoli, fasoli itp. - i kilka innych upraw. I okazało się, że w bardzo wielu przypadkach równoległość u bardzo wielu gatunków. Oczywiście dla każdej rodziny, rodzaju i gatunku roślin wszystkie znaki miały swoje własne cechy, własną formę, własny sposób wyrażania się. Na przykład kolor nasion od prawie białego do prawie czarnego zmieniał się u prawie wszystkich roślin uprawnych. Oznacza to, że jeśli w lepiej zbadanych zbożach z ogromną liczbą już znanych, przebadanych odmian i form, kilkaset różne znaki, a inni, mniej zbadani lub dzicy krewni gatunków uprawnych nie mają wielu znaków, to można je, że tak powiem, przewidzieć. Nadal będą znajdować się na odpowiednim dużym materiale.

Wawiłow wykazał, że ogólnie rzecz biorąc, dziedziczna zmienność wszystkich roślin zmienia się równolegle w bardzo dużym stopniu. Nazwał to serią homologiczną zmienności roślin. I wskazał, że im bliżej siebie znajdują się gatunki, tym większa jest ta homologia serii zmienności cech. W tych homologicznych seriach dziedzicznej zmienności roślin ujawniono szereg różnych ogólnych prawidłowości. I tę okoliczność Wawiłow uznał za jedną z najważniejszych podstaw dalszej selekcji i poszukiwania cech ekonomicznie użytecznych u roślin wprowadzonych do uprawy. Badanie serii homologicznych zmienności dziedzicznej, najpierw u roślin uprawnych, potem u zwierząt domowych, jest teraz rzeczą oczywistą, jedną z podstaw dalszej selekcji. konieczne dla osoby odmiany niektórych gatunków badanych roślin. Było to być może jedno z pierwszych wielkich osiągnięć Wawiłowa na skalę światową, które bardzo szybko przyniosło mu światową sławę. Nazwa, jeśli nie pierwsza i najlepsza, to jedna z pierwszych i najlepiej stosowanych botaników na świecie.

Równolegle Wawiłow dokonał tego na całym świecie - w całej Europie, większości Azji, dużej części Afryki, Północnej, Środkowej i Ameryka Południowa- duża liczba wypraw ze zbiorem ogromnego materiału, głównie na rośliny uprawne. Wydaje mi się, że w 1920 roku Wawiłow został dyrektorem Biura Botaniki Stosowanej i Nowych Kultur. Biuro to zostało nieco zmienione i przekształcone w Instytut Botaniki Stosowanej i Nowych Upraw, następnie Instytut Botaniki Stosowanej, Genetyki i Hodowli Roślin. A pod koniec lat trzydziestych stał się już Ogólnounijnym Instytutem Hodowli Roślin. Ta nazwa zachowała się do dziś, chociaż jej globalny udział oczywiście gwałtownie spadł po śmierci Wawiłowa. Mimo to wiele tradycji Wawiłowa jest nadal podtrzymywanych, a część ogromnej, żywej na świecie kolekcji odmian, podgatunków i form roślin uprawnych z dosłownie wszystkich grup roślin uprawianych na kuli ziemskiej zachowała się w Puszkinie, dawnym Detskoje Siole, dawnym Carskim Sio. To żywe muzeum, przesadzane co roku, stworzone przez Wawiłowa. To samo dotyczy niezliczonych stacji eksperymentalnych rozsianych po całym Związku Radzieckim.

Podczas swoich licznych wypraw Wawiłowowi udało się ponownie nie utonąć w ogromnej ilości materiału, w tym przypadku już w geograficznym zróżnicowaniu form różnych rodzajów roślin uprawnych. Wielobarwnymi kredkami kreślił wszystko na wielkoformatowych mapach, najpierw bawiąc się, jak małe dzieci, mapami geograficznymi, a następnie przekładając to wszystko na stosunkowo proste małe mapy z czarnymi ikonami różnych typów dla różnych form uprawianych roślin. Odkrył więc na świecie, na kuli ziemskiej, w biosferze naszej planety, kilka ośrodków różnorodności roślin uprawnych. I pokazał, po prostu na mapach, rozprzestrzenianie się, rozmieszczenie na Ziemi nie tylko poszczególnych gatunków, ale pewnych grup gatunków, uprawianych najwyraźniej po raz pierwszy w pewnym miejscu, powiedzmy, w północnych lub środkowych Chinach lub w w górzystej części Afryki Północnej lub, powiedzmy, w regionie Peru, w Ameryce Południowej, w górach, w Andach. Stamtąd zwykle nie jeden gatunek jakiejkolwiek rośliny uprawnej, ale grupa ekonomicznie powiązanych gatunków, które powstały jako rośliny uprawne i zapuściły korzenie jako rośliny uprawne w określonym miejscu, rozprzestrzeniły się po Ziemi. Jedni nie daleko, niedaleko, inni podbili pół świata, jak mówią, jak ta sama pszenica czy groch.

Wawiłow ustanowił w ten sposób centra różnorodności i pochodzenia różnych form roślin uprawnych w różnych częściach globu. I stworzył całą teorię pochodzenia roślin uprawnych w różnych epokach najstarszego i starożytnego świata. Było to drugie wielkie osiągnięcie Wawiłowa, ponownie na światowym poziomie. Obecnie nie można dalej rozwijać historii światowego rolnictwa i historii ośrodków pochodzenia roślin uprawnych bez fundacji stworzonej przez Wawiłowa. Są próby, że tak powiem, jakiejś reformy i modyfikacji poglądów Wawiłowa, ale można powiedzieć, że są to konkrety w porównaniu z ogólnym obrazem świata stworzonym przez Wawiłowa.

Oznacza to, że wymieniłem już trzy wielkie osiągnięcia: odporność roślin, prawo szeregów homologicznych oraz teorię ośrodków rolnictwa i powstawania różnych form roślin uprawnych. Być może ostatnią rzeczą, którą chciałbym wymienić z ogólnego dorobku Wawiłowa, jest duża liczba jego prac i wysiłków, głównie wysiłków, już w sensie propagandowym na różnych kongresach, międzynarodowych i ogólnounijnych, pisania artykułów popularnonaukowych na temat problemu postępującego przede wszystkim rolnictwo na północy i na terenach zajętych przez pustynie i nieużytki, połączone z ochroną przyrody w zupełnie nowoczesnym, a nawet przeznaczonym na najbliższą przyszłość sensie: krzewienie kultury wraz z rozsądnym stosunkiem do społeczności żywe organizmy biosfery. W tych dziedzinach Wawiłow jest absolutnie wyjątkowy, powiedziałbym, że jest wyjątkowo wielkim naukowcem na skalę światową.

Prawo szeregów homologicznych

Przetwarzanie obszernego materiału z obserwacji i eksperymentów, szczegółowe badanie zmienności wielu gatunków Linneusza (Linneonów), ogromna ilość nowych faktów uzyskanych głównie z badań roślin uprawnych i ich dzikich krewnych, pozwoliło N.I. Wawiłowa zebrał wszystkie znane przykłady zmienności równoległej i sformułował ogólne prawo, które nazwał „Prawem szeregu homologicznego w zmienności dziedzicznej” (1920), o którym poinformował go na Trzecim Wszechrosyjskim Kongresie Hodowców, który odbył się w Saratowie. W 1921 NI Wawiłow został wysłany do Ameryki, aby wziąć udział w Międzynarodowym Kongresie Rolniczym, gdzie wygłosił raport na temat prawa szeregów homologicznych. Prawo równoległej zmienności blisko spokrewnionych rodzajów i gatunków, ustanowione przez N.I. Wawiłowa i związany wspólnym pochodzeniem, rozwijający ewolucyjne nauki Karola Darwina, został należycie doceniony przez światową naukę. Zostało ono odebrane przez słuchaczy jako największe wydarzenie w naukach biologicznych na świecie, które otwiera przed praktyką najszersze horyzonty.

Prawo szeregów homologicznych przede wszystkim ustanawia podstawy taksonomii ogromnej różnorodności form roślinnych, w które świat organiczny jest tak bogaty, pozwala hodowcy uzyskać jasne wyobrażenie o miejscu każdego z nich, nawet najmniejszą, systematyczną jednostkę w świecie roślin i ocenić możliwą różnorodność materiału źródłowego do selekcji.

Główne przepisy prawa szeregów homologicznych są następujące.

"1. Gatunki i rodzaje, które są genetycznie bliskie, charakteryzują się podobnymi seriami zmienności dziedzicznej z taką regularnością, że znając liczbę form w obrębie jednego gatunku, można przewidzieć występowanie form równoległych u innych gatunków i rodzajów. Im bliższe są genetycznie rodzaje i linneony w systemie ogólnym, tym pełniejsze jest podobieństwo w szeregu ich zmienności.

2. Całe rodziny roślin charakteryzują się na ogół pewnym cyklem zmienności przechodzącym przez wszystkie rodzaje i gatunki, które tworzą rodzinę.

Nawet na III Ogólnorosyjskim Kongresie Selekcji (Saratów, czerwiec 1920 r.), Na którym N.I. Wawiłow po raz pierwszy zgłosił swoje odkrycie, wszyscy uczestnicy kongresu uznali, że „podobnie jak układ okresowy (układ okresowy)” prawo szeregów homologicznych pozwoli przewidzieć istnienie, właściwości i budowę wciąż nieznanych form i gatunków roślin i zwierząt i wysoko cenił naukowe i praktyczne znaczenie tego prawa. Współczesne postępy biologii komórki molekularnej pozwalają zrozumieć mechanizm istnienia zmienności homologicznej w podobnych organizmach – na czym dokładnie opiera się podobieństwo przyszłych form i gatunków do istniejących – oraz sensownie syntetyzować nowe formy roślin, które nie są znaleźć w naturze. Teraz wprowadza się nową treść do prawa Wawiłowa, podobnie jak pojawienie się teorii kwantowej nadało nową, głębszą treść układowi okresowemu Mendelejewa.

Doktryna ośrodków pochodzenia roślin uprawnych

W połowie lat dwudziestych badanie rozmieszczenia geograficznego i różnorodności wewnątrzgatunkowej różnych upraw rolnych, przeprowadzone przez N.I. Wawiłowa i pod jego kierownictwem pozwolił Nikołajowi Iwanowiczowi sformułować idee dotyczące geograficznych centrów pochodzenia roślin uprawnych. Książka „Centra pochodzenia roślin uprawnych” została opublikowana w 1926 roku. Głęboko ugruntowana teoretycznie idea centrów pochodzenia dała naukową podstawę ukierunkowanym poszukiwaniom roślin użytecznych dla człowieka i była szeroko wykorzystywana do celów praktycznych.

Nie mniej ważne dla nauki światowej jest nauczanie N.I. Wawiłowa o ośrodkach pochodzenia roślin uprawnych i wzorcach geograficznych w rozmieszczeniu ich cech dziedzicznych (po raz pierwszy opublikowane w 1926 i 1927 r.). W tych klasycznych pracach N.I. Wawiłow po raz pierwszy przedstawił spójny obraz koncentracji ogromnego bogactwa form roślin uprawnych w kilku pierwotnych ośrodkach ich pochodzenia i podszedł do rozwiązania problemu pochodzenia roślin uprawnych w zupełnie nowy sposób. Jeśli przed nim botanicy-geografowie (Alphonse de Candol i inni) szukali „w ogóle” ojczyzny pszenicy, to Wawiłow szukał centrów pochodzenia poszczególnych gatunków, grup gatunków pszenicy w różnych regionach globu. Jednocześnie szczególnie ważne było rozpoznanie obszarów naturalnego występowania (zasięgów) odmian tego gatunku oraz wyznaczenie centrum największego zróżnicowania jego form (metoda botaniczno-geograficzna).

Aby ustalić geograficzne rozmieszczenie odmian i ras roślin uprawnych i ich dzikich krewnych, N.I. Wawiłow studiował ośrodki najstarszej kultury rolniczej, której początek widział w górzystych regionach Etiopii, Azji Zachodniej i Środkowej, Chin, Indii, w Andach Ameryki Południowej, a nie w szerokich dolinach dużych rzek - Nil, Ganges, Tygrys i Eufrat, jak wcześniej twierdzili naukowcy. Wyniki późniejszych badań archeologicznych potwierdzają tę hipotezę.

Aby znaleźć centra różnorodności i bogactwa form roślinnych, N.I. Wawiłow zorganizował, zgodnie z pewnym planem odpowiadającym jego odkryciom teoretycznym (serie homologiczne i ośrodki pochodzenia roślin uprawnych), liczne wyprawy, które w latach 1922-1933. odwiedził 60 krajów świata, a także 140 regionów naszego kraju. W efekcie zebrano cenny zasób światowych zasobów roślinnych, liczący ponad 250 000 próbek. Zgromadzony najbogatszy zbiór został dokładnie przebadany metodami selekcji, genetyki, chemii, morfologii, taksonomii oraz w uprawach geograficznych. Nadal jest przechowywany w VIR i jest używany przez naszych i zagranicznych hodowców.

Stworzenie NI Wawiłow współczesnej doktryny selekcji

Systematyczne badanie światowych zasobów roślinnych najważniejszych roślin uprawnych radykalnie zmieniło wyobrażenie o składzie odmianowym i gatunkowym nawet tak dobrze przebadanych upraw jak pszenica, żyto, kukurydza, bawełna, groch, len czy ziemniaki. Spośród gatunków i wielu odmian tych roślin uprawnych przywiezionych z wypraw prawie połowa okazała się nowa, nieznana jeszcze nauce. Odkrycie nowych gatunków i odmian ziemniaków całkowicie zmieniło dotychczasowe wyobrażenie o materiale źródłowym do jego selekcji. Na podstawie materiałów zebranych przez wyprawy N.I. Wawiłowa i jego współpracowników oparto całą hodowlę bawełny i zbudowano rozwój wilgotnych subtropików w ZSRR.

Na podstawie wyników szczegółowych i wieloletnich badań bogactwa odmianowego zebranych przez ekspedycje, mapy różnicowe geograficznego rozmieszczenia odmian pszenicy, owsa, jęczmienia, żyta, kukurydzy, prosa, lnu, grochu, soczewicy, fasoli, fasoli, zebrano ciecierzycę, chinkę, ziemniaki i inne rośliny. Na mapach tych można było zobaczyć, gdzie koncentruje się główne zróżnicowanie odmianowe tych roślin, czyli gdzie należy narysować materiał źródłowy do selekcji danej uprawy. Nawet w przypadku tak starożytnych roślin, jak pszenica, jęczmień, kukurydza i bawełna, które od dawna zadomowiły się na całym świecie, można było z dużą dokładnością ustalić główne obszary pierwotnego potencjału gatunków. Ponadto ustalono zbieżność obszarów pierwotnej morfogenezy dla wielu gatunków, a nawet rodzajów. Badania geograficzne doprowadziły do ​​powstania całych niezależnych kulturowo flor charakterystycznych dla poszczególnych regionów.

Badanie światowych zasobów roślinnych pozwoliło N.I. Wawiłowa, aby w pełni opanować materiał źródłowy do prac selekcyjnych w naszym kraju, a on spoczął i rozwiązał problem materiału źródłowego do badań genetycznych i selekcyjnych. Opracował naukowe podstawy hodowli: doktrynę materiału źródłowego, botaniczne i geograficzne podstawy wiedzy o roślinach, metody hodowli cech ekonomicznych polegające na hybrydyzacji, inkubacji itp., znaczenie odległych hybrydyzacji międzygatunkowych i międzyrodzajowych. Wszystkie te prace nie straciły do ​​dziś swojego naukowego i praktycznego znaczenia.

Studium botaniczne i geograficzne duża liczba roślin uprawnych doprowadziła do wewnątrzgatunkowej taksonomii roślin uprawnych, w wyniku której prace N.I. Wawiłowa „Gatunek Linneusza jako system” i „Doktryna pochodzenia roślin uprawnych po Darwinie”.