N Vavilov descobriu a lei das séries homológicas. A lei das séries homológicas de variabilidade hereditária dos organismos

Seções: Biologia

lições objetivas

  1. Apresente aos alunos as formas variabilidade hereditária, suas causas e efeitos no corpo. Desenvolver nos escolares a capacidade de classificar as formas de variabilidade e compará-las entre si; dar exemplos que ilustrem a manifestação de cada um deles;
  2. Desenvolver conhecimento sobre os tipos de mutações;
  3. Formule a lei das séries homológicas e explique seu significado;
  4. Convença os alunos do ensino médio de que o processo de mutação é muito importante para a evolução do mundo orgânico e para o trabalho de criação humana.

Demonstrações

  • Diagrama de diferentes tipos de mutações cromossômicas.
  • Esquema de poliploidização.
  • Séries homólogas na variabilidade hereditária.

Termos Variabilidade genotípica, mutação, mutações genéticas, mutações genômicas, mutações cromossômicas:

  • inversão;
  • eliminação;
  • duplicação;
  • translocação.

Tarefas para alunos:

  1. Formule a lei das séries homológicas e dê exemplos.
  2. Conheça a biografia de N.I. Vavilov e conheça suas principais descobertas científicas.
  3. Faça uma tabela "Formas de variabilidade"
  1. Tempo de organização.
  2. Testando conhecimentos e habilidades.

Trabalho frontal

  1. O que a genética estuda?
  2. O que significa o termo hereditariedade? - variabilidade?
  3. Que formas de variabilidade você conhece?
  4. O que significa norma de reação?
  5. Quais são os padrões de variabilidade de modificação?
  6. Como as mudanças nas condições afetam as características quantitativas e qualitativas? Dar exemplos
  7. O que é uma norma de reação? Por que a diversidade de características qualitativas em pequeno grau depende da influência das condições ambientais?
  8. Qual é o significado prático na agricultura das normas de reação de animais e plantas?

Trabalho individual em um computador - trabalho de teste

Preencha o diagrama:

Os alunos trabalham em computadores com a aplicação 1. (Durante a lição, as tarefas 1 a 5 são concluídas).

  1. Aprendendo novo material

O conceito de variabilidade hereditária inclui variabilidade genotípica e citoplasmática. O primeiro é dividido em mutacional, combinativo e correlativo. A variabilidade combinativa ocorre durante o cruzamento, a divergência independente dos cromossomos na meiose e a fusão aleatória dos gametas durante a reprodução sexual. A variabilidade mutacional inclui mutações genômicas, cromossômicas e genéticas. O termo mutação foi introduzido na ciência por G. de Vries. Sua biografia e principais conquistas científicas estão localizados na seção. Mutações genômicas estão associadas ao surgimento de poliplóides e aneuploides. As mutações cromossômicas são determinadas por alterações intercromossômicas - translocação ou rearranjos intracromossômicos: deleção, duplicação, inversão. As mutações genéticas são explicadas por mudanças na sequência de nucleotídeos: aumento ou diminuição em seu número (deleção, duplicação), inserção de um novo nucleotídeo ou rotação de uma seção dentro de um gene (inversão). A variabilidade citoplasmática está associada ao DNA, que é encontrado nos plastídios e nas mitocôndrias da célula. A variabilidade hereditária de espécies e gêneros relacionados obedece à lei das séries homológicas de Vavilov.

A modificação da variabilidade reflete mudanças no fenótipo sem afetar o genótipo. O oposto é outra forma de variabilidade - genotípica, ou mutacional (segundo Darwin - hereditária, indefinida, individual), alterando o genótipo. A mutação é uma alteração hereditária permanente no material genético.

Mudanças individuais no genótipo são chamadas mutações.

O conceito de mutações foi introduzido na ciência pelo holandês de Vries. Mutações são alterações hereditárias que levam ao aumento ou diminuição da quantidade de material genético, à alteração dos nucleotídeos ou de sua sequência.

Classificação de mutações

  • Mutações por natureza de manifestação: Dominante, recessivo.
  • Mutações de acordo com o local de ocorrência: somáticas, generativas.
  • Mutações de acordo com a natureza do seu aparecimento: espontâneas, induzidas.
  • Mutações de acordo com o valor adaptativo: benéficas, prejudiciais, neutras. (Letal, semiletal.)

A maioria das mutações que ocorrem são recessivas e desfavoráveis ​​ao organismo, podendo até causar sua morte. Em combinação com um gene alélico dominante, as mutações recessivas não se manifestam fenotipicamente. Mutações ocorrem em células germinativas e somáticas. Se ocorrerem mutações nas células germinativas, elas serão chamadas generativo e aparecem na geração que se desenvolve a partir de células germinativas. Mudanças nas células vegetativas são chamadas mutações somáticas. Tais mutações levam a uma mudança no caráter de apenas uma parte do organismo que se desenvolve a partir das células alteradas. Nos animais, as mutações somáticas não são transmitidas às gerações subsequentes, uma vez que um novo organismo não surge das células somáticas. Nas plantas é diferente: em células híbridas de organismos vegetais, a replicação e a mitose podem ocorrer em núcleos diferentes de maneiras ligeiramente diferentes. Ao longo de uma série de gerações celulares, cromossomos individuais são perdidos e certos cariótipos são selecionados, os quais podem persistir por muitas gerações.

Existem vários tipos de mutações por nível de ocorrência:

  1. Mutações genômicas - mudanças na ploidia, ou seja, números cromossômicos (aberrações cromossômicas numéricas), que são especialmente comuns em plantas;
  2. Mutações cromossômicas - alterações na estrutura dos cromossomos (aberrações cromossômicas estruturais);
  3. Mutações genéticas são alterações em genes individuais;

Mutações genômicas

A poliploidia é um aumento múltiplo no número de cromossomos.
Aneuploidia é a perda ou aparecimento de cromossomos extras como resultado de um distúrbio na meiose.

Eles surgem devido a alterações no número ou estrutura dos cromossomos. Mudanças na ploidia são observadas quando a segregação cromossômica é interrompida.

Doenças cromossômicas

  • Mutações gerativas
  • XXY; XYU - síndrome de Klinefelter.
  • XO - síndrome de Shershevsky-Turner.

Mutações autossômicas

  • Síndrome de Patau (cromossomo 13).
  • Síndrome de Edwards (cromossomo 18).
  • Síndrome de Down (no cromossomo 21).

Síndrome de Klinefelter.

XXY e XXXY – síndrome de Klinefelter. Frequência de ocorrência 1:400 – 1:500. Cariótipo – 47, XXY, 48, XXXY, etc. Fenótipo masculino. Tipo de corpo feminino, ginecomastia. Braços e pernas altos e relativamente longos. Cabelo pouco desenvolvido. A inteligência é reduzida.

Síndrome de Shershevsky-Turner

X0 – Síndrome de Shereshevsky-Turner (monossomia X). A frequência de ocorrência é 1:2.000 – 1:3.000. Cariótipo 45,X. O fenótipo é feminino. Sinais somáticos: altura 135 – 145 cm, prega cutânea em forma de asa no pescoço (da nuca até os ombros), orelhas baixas, subdesenvolvimento das características sexuais primárias e secundárias. Em 25% dos casos existem defeitos cardíacos e anomalias renais. A inteligência raramente é afetada.

Síndrome de Patau - A trissomia no cromossomo 13 (síndrome de Patau) é encontrada em recém-nascidos com uma frequência de cerca de 1:5.000 - 1:7.000 e está associada a uma ampla gama de defeitos de desenvolvimento. SP é caracterizada por múltiplas malformações congênitas do cérebro e da face. Este é um grupo de distúrbios iniciais da formação do cérebro, globos oculares, ossos do cérebro e partes faciais do crânio. A circunferência do crânio geralmente é reduzida. A testa é inclinada, baixa; as fissuras palpebrais são estreitas, a ponte do nariz é afundada, as orelhas são baixas e deformadas. Um sinal típico de SP é a fissura labiopalatina.

A síndrome de Down é uma doença causada por uma anomalia no conjunto cromossômico (alterações no número ou na estrutura dos autossomos), cujas principais manifestações são o retardo mental, a aparência peculiar do paciente e as malformações congênitas. Uma das doenças cromossômicas mais comuns ocorre com frequência média de 1 em 700 recém-nascidos. Uma dobra transversal é freqüentemente encontrada na palma da mão

Mutações cromossômicas

Existem vários tipos de mutações cromossômicas associadas a alterações na estrutura cromossômica:

  • deleção - perda de uma seção de um cromossomo;
  • duplicação - duplicação de uma seção cromossômica;
  • inversão - rotação de uma seção cromossômica em 180 graus;
  • translocação - transferência de uma seção cromossômica para outro cromossomo.
  • transposição - movimento em um cromossomo.

Deleções e duplicações alteram a quantidade de material genético. Eles aparecem fenotipicamente dependendo do tamanho das regiões cromossômicas correspondentes e se contêm genes importantes. As duplicações podem dar origem a novos genes. Durante as inversões e translocações, a quantidade de material genético não muda, mas sua localização muda. Tais mutações também desempenham um papel importante, uma vez que é difícil cruzar mutantes com as formas originais e seus híbridos F1 são geralmente estéreis.

Exclusões. Em humanos, como resultado da exclusão:

  • Síndrome de Wolf - uma região perdida no grande cromossomo 4 -
  • Síndrome do “grito do gato” - com deleção no cromossomo 5. Causa: mutação cromossômica; perda de um fragmento cromossômico no 5º par.
    Manifestação: desenvolvimento anormal da laringe, choro de gato na primeira infância, retardo no desenvolvimento físico e mental

Inversões

  • Esta é uma mudança na estrutura de um cromossomo causada por uma rotação de 180° de uma de suas seções internas.
  • Cromossômico semelhante o rearranjo é consequência de duas quebras simultâneas em um cromossomo.

Translocações

  • Durante a translocação, seções de cromossomos não homólogos são trocadas, mas o número total de genes não muda.

Substituindo bases

  1. fenilcetonúria. Manifestação: degradação prejudicada da fenilalanina; Isso é responsável pela demência causada pela hiperfenilalaninemia. Com uma dieta prescrita e seguida em tempo hábil (nutrição, depleção de fenilalanina) e o uso de certos medicamentos, manifestações clínicas esta doença está praticamente ausente
  2. anemia falciforme.
  3. Síndrome de Morphan.

Genético(ponto) mutações estão associadas a alterações na sequência de nucleotídeos. O gene normal (característico do tipo selvagem) e os genes mutantes dele decorrentes são chamados de alelos.

Quando ocorrem mutações genéticas, ocorrem as seguintes mudanças estruturais:

Mutação de Gene

Por exemplo, a anemia falciforme é o resultado de uma substituição de base única na cadeia B da globina sanguínea (a adenina é substituída pela timina). Durante a deleção e duplicação, a sequência de tripletos é alterada e surgem mutantes com uma “mudança de quadro”, ou seja, mudanças nos limites entre os códons - todos os aminoácidos subsequentes mudam do local da mutação.

Estrutura primária da hemoglobina em pacientes saudáveis ​​(1) e com anemia falciforme (2).

  1. - val-gis-ley-tre – pró-glutição. k-ta- glu-liz
  2. - val-gis-ley-tre – valina- glu-liz

Mutação no gene da beta-hemoglobina

Síndrome Morphan

A alta liberação de adrenalina característica da doença contribui não só para o desenvolvimento de complicações cardiovasculares, mas também para o surgimento em alguns indivíduos de especial fortaleza e talento mental. As opções de tratamento são desconhecidas. Acredita-se que Paganini, Andersen, Chukovsky tiveram

Hemofilia

Mutagênicos são fatores que causam mutações: biológicas, químicas, físicas.

A taxa de mutação pode ser aumentada experimentalmente. Em condições naturais, as mutações ocorrem durante mudanças bruscas de temperatura, sob a influência da radiação ultravioleta e por outros motivos. No entanto, na maioria dos casos, as verdadeiras causas das mutações permanecem desconhecidas. Atualmente, foram desenvolvidos métodos para aumentar o número de mutações por meios artificiais. Pela primeira vez, um aumento acentuado no número de alterações hereditárias ocorridas foi obtido sob a influência dos raios X.

  • Fatores físicos (vários tipos de radiação ionizante, radiação ultravioleta, raios X)
  • Fatores químicos (inseticidas, herbicidas, chumbo, drogas, álcool, alguns medicamentos e outras substâncias)
  • Fatores biológicos (vírus da varíola, varicela, caxumba, gripe, sarampo, hepatite, etc.)

Eugenia.

A eugenia é a ciência que visa melhorar a raça da humanidade.

A eugenia traduzida do grego significa o nascimento do melhor. Esta ciência controversa procura formas de melhorar as qualidades hereditárias de uma pessoa utilizando princípios genéticos. Sempre lhe foi difícil permanecer uma ciência pura: o seu desenvolvimento foi acompanhado de perto pela política, que dispôs dos seus frutos à sua maneira.

Na antiga Esparta, a seleção de pessoas era feita de forma mais radical, destruindo bebês que não possuíam as qualidades físicas necessárias para um futuro guerreiro. O pai da eugenia, que a colocou em bases científicas, foi Francis Galton em 1869. Depois de analisar o pedigree de centenas de pessoas talentosas, ele chegou à conclusão: as habilidades geniais são herdadas.

Hoje, a eugenia visa erradicar as doenças hereditárias da raça humana. Qualquer espécie biológica estará à beira da destruição se a sua existência entrar em conflito com a natureza. Quase metade de cada mil recém-nascidos nasce com algum tipo de patologia hereditária. Em todo o mundo, nascem 2 milhões de crianças deste tipo todos os anos. Entre eles estão 150 mil com síndrome de Down. Todos sabem há muito tempo que é mais fácil prevenir o nascimento de um filho do que combater doenças. Mas essas oportunidades surgiram apenas em nossa época. O diagnóstico pré-natal e o aconselhamento genético ajudam a resolver o problema da viabilidade do parto.

As possibilidades modernas de aconselhamento genético médico permitem determinar o risco de doenças hereditárias durante o planejamento da gravidez.

Nikolai Ivanovich Vavilov

Nikolai Ivanovich Vavilov (1887–1943) - botânico, geneticista, melhorista de plantas, geógrafo russo. Formulou a lei das séries homológicas de variabilidade hereditária. Criou a doutrina dos centros de origem plantas cultivadas.

O cientista russo N. I. Vavilov estabeleceu um padrão importante, conhecido como lei das séries homológicas na variabilidade hereditária: espécies e gêneros que são geneticamente próximos (ligados entre si pela unidade de origem) são caracterizados por séries semelhantes na variabilidade hereditária. Com base nesta lei, é possível prever a descoberta de alterações semelhantes em espécies e gêneros relacionados. Ele compilou uma tabela de séries homológicas na família

cereais Esse padrão também se manifesta em animais: por exemplo, em roedores existem séries homólogas de cores de pelagem.

Lei das séries homológicas

Estudando a variabilidade hereditária de plantas cultivadas e seus ancestrais N.I. Vavilov formulou a lei das séries homológicas: “Espécies e gêneros geneticamente próximos são caracterizados por séries semelhantes de variabilidade hereditária com tal regularidade que conhecendo a série de formas dentro de uma espécie, pode-se prever a presença de formas paralelas em outras espécies e gêneros .”

Usando o exemplo da família dos cereais, Vavilov mostrou que mutações semelhantes são encontradas em várias espécies desta família. Assim, a coloração preta das sementes é encontrada no centeio, trigo, cevada, milho e outros, com exceção da aveia, grama de trigo e milheto. Todas as espécies estudadas apresentam formato de grão alongado. Mutações semelhantes também ocorrem em animais: albinismo e falta de pêlos em mamíferos, pêlos curtos em bovinos, ovinos, cães e aves. A razão para o aparecimento de mutações semelhantes é a origem comum dos genótipos.

Assim, a descoberta de mutações numa espécie fornece bases para a procura de mutações semelhantes em espécies relacionadas de plantas e animais.

Lei das séries homológicas

  1. Que formas mutantes deveriam surgir em espécies intimamente relacionadas?
  2. Quem é o fundador da lei das séries homológicas?
  3. O que a lei diz?

Trabalho de casa.

  1. Parágrafo 24
  2. Encontre exemplos de mutações na natureza.

Série homóloga). Formulado em 1920 por N. I. Vavilov, que descobriu que a variabilidade hereditária das plantas é semelhante em espécies e gêneros intimamente relacionados da família dos cereais. Manifesta-se em mudanças em características semelhantes com tal regularidade que, conhecendo as formas das plantas em representantes de uma espécie, pode-se prever o aparecimento dessas formas em outras espécies e gêneros relacionados. Quanto mais próximas as espécies estão umas das outras na origem, mais claramente essa semelhança aparece. Sim, sim Vários tipos trigo (por exemplo, mole e duro), uma série de alterações hereditárias semelhantes são reveladas na espessura da espiga (toldo, semi-toldo, sem toldo), sua cor (orelhas brancas, vermelhas, pretas, cinza), a forma e consistência do grão, amadurecimento precoce, resistência ao frio, capacidade de resposta a fertilizantes e etc.

Há variabilidade semelhante na espinha da espiga no trigo mole (1-4), trigo duro (5-8) e cevada de seis fileiras (9-12) (de acordo com N.I. Vavilov).

O paralelismo de variação é expresso de forma mais fraca em diferentes gêneros dentro de uma família (por exemplo, trigo, cevada, centeio, aveia, grama de trigo e outros gêneros da família dos cereais) e ainda mais fraco em diferentes famílias dentro de uma ordem (de classificação taxonômica superior). ). Em outras palavras, de acordo com a lei das séries homológicas, espécies próximas, devido à grande semelhança de seus genomas (conjuntos quase idênticos de genes), apresentam variabilidade potencial de caracteres semelhante, que se baseia em mutações semelhantes de homólogos (ortólogos) genes.

NI Vavilov apontou a aplicabilidade de séries homológicas de leis aos animais. Obviamente, esta é uma lei universal de variabilidade, abrangendo todos os reinos dos organismos vivos. A validade desta lei é claramente ilustrada pela genómica, que revela a semelhança da estrutura primária do ADN de espécies estreitamente relacionadas. A lei das séries homológicas é desenvolvida no princípio modular (bloco) da teoria da evolução molecular, segundo o qual o material genético diverge através de duplicações e subsequente combinatória de seções (módulos) de DNA.

A lei das séries homológicas auxilia na busca direcionada das alterações hereditárias necessárias à seleção. Indica aos criadores o rumo da seleção artificial e facilita a produção de formas promissoras para a seleção de plantas, animais e microrganismos. Por exemplo, guiados pela lei das séries homológicas, os cientistas criaram variedades de tremoços forrageiros livres de alcalóides (não amargos) para animais de pasto, ao mesmo tempo que enriqueceram o solo com nitrogênio. A lei das séries homológicas também ajuda a navegar na seleção de objetos modelo e sistemas genéticos específicos (genes e características) para modelagem e busca de terapia para doenças humanas hereditárias, como doenças metabólicas, doenças neurodegenerativas, etc.

Lit.: Vavilov N. I. A lei das séries homológicas na variabilidade hereditária. M., 1987.

SG Inge-Vechtomov.

O processamento de extenso material observacional e experimental, um estudo detalhado da variabilidade de numerosas espécies de Linnaean (Linneons), um grande número de novos fatos obtidos principalmente a partir do estudo de plantas cultivadas e seus parentes selvagens, permitiram a N.I. Vavilov para combinar todos os exemplos conhecidos de variabilidade paralela em um único todo e formular lei comum, que ele chamou de “A Lei das Séries Homólogas na Variação Hereditária” (1920), que ele relatou no Terceiro Congresso Pan-Russo de Criadores, realizado em Saratov. Em 1921, N.I. Vavilov foi enviado à América para o Congresso Internacional de Agricultura, onde fez uma apresentação sobre a lei das séries homológicas. A lei da variabilidade paralela de gêneros e espécies próximos, estabelecida por N.I. Vavilov e associado a uma origem comum, desenvolvendo os ensinamentos evolutivos de Charles Darwin, foi apreciado pela ciência mundial. Foi percebido pelo público como o maior evento da ciência biológica mundial, que abre os mais amplos horizontes para a prática.

A lei das séries homólogas, antes de mais nada, estabelece as bases para a sistemática da enorme diversidade de formas vegetais em que o mundo orgânico é tão rico, permite ao criador ter uma ideia clara do lugar de cada uma, até mesmo o a menor unidade sistemática do mundo vegetal e julgar a possível diversidade do material de origem para seleção.

As principais disposições da lei das séries homológicas são as seguintes.

"1. Espécies e gêneros geneticamente próximos são caracterizados por séries semelhantes de variabilidade hereditária com tal regularidade que, conhecendo a série de formas dentro de uma espécie, pode-se prever a presença de formas paralelas em outras espécies e gêneros. Quanto mais próximos eles estão geneticamente localizados em sistema comum gêneros e Linneons, mais completa será a similaridade nas classificações de sua variabilidade.

2. Famílias inteiras de plantas são geralmente caracterizadas por um certo ciclo de variabilidade que passa por todos os gêneros e espécies que compõem as famílias.”

Mesmo no III Congresso de Seleção de Toda a Rússia (Saratov, junho de 1920), onde N.I. Vavilov relatou pela primeira vez sua descoberta, todos os participantes do congresso reconheceram que “assim como a tabela periódica (sistema periódico)” a lei das séries homológicas permitirá prever a existência, propriedades e estrutura de formas e espécies de plantas ainda desconhecidas e animais, e apreciou muito o significado científico e prático desta lei. Os avanços modernos na biologia celular molecular tornam possível compreender o mecanismo de existência da variabilidade homológica em organismos intimamente relacionados - qual é exatamente a base para a semelhança de formas e espécies futuras com as existentes - e sintetizar de forma significativa novas formas de plantas que não existem na natureza. Agora, novo conteúdo está sendo adicionado à lei de Vavilov, assim como a aparência teoria quântica deu novo conteúdo mais profundo tabela periódica Mendeleiev.

Em 1920 N.I. Vavilov descreve as ideias principais da Lei das Séries Homólogas em um relatório no III Congresso de Seleção de Toda a Rússia em Saratov. Idéia principal: espécies de plantas relacionadas têm espectros de variação semelhantes (muitas vezes um número fixo de variações estritamente definidas).

“E Vavilov fez uma coisa dessas. Ele coletou todas as características hereditárias conhecidas das plantas mais bem estudadas, como já disse, entre os cereais cultivados, organizou-as em uma determinada ordem em tabelas e comparou todas as subespécies, formas e variedades que conhecia na época. Muitas tabelas foram compiladas, claro, havia uma quantidade enorme de material. Ao mesmo tempo, em Saratov, ele adicionou leguminosas aos cereais - várias ervilhas, ervilhacas, feijões, feijões, etc. - e algumas outras plantas cultivadas. E em muitos casos houve paralelismo em muitas espécies. É claro que cada família, gênero e espécie de planta tinha características próprias, forma própria, modo de expressão próprio. Por exemplo, a cor das sementes variou de quase branca a quase preta em quase todas as plantas cultivadas. Isto significa que se forem descritos cereais melhor estudados com um grande número de variedades e formas já conhecidas e estudadas, várias centenas vários sinais, e outros parentes menos estudados ou silvestres de espécies cultivadas não possuem muitas características, então podem, por assim dizer, ser previstos. Eles serão encontrados no material grande correspondente.

Vavilov mostrou que, em geral, a variabilidade hereditária de todas as plantas varia muito em paralelo. Ele chamou isso de série homóloga de variabilidade vegetal. E destacou que quanto mais próximas as espécies estão umas das outras, maior é a homologia das séries de variabilidade de caráter. Toda uma gama de diferentes padrões gerais foi identificado nessas séries homólogas de variabilidade hereditária em plantas. E esta circunstância foi considerada por Vavilov como uma das bases mais importantes para uma maior seleção e busca de características economicamente úteis em plantas introduzidas no cultivo. O estudo de séries homólogas de variabilidade hereditária, primeiro em plantas cultivadas, depois em animais domésticos, é hoje uma questão natural, um dos fundamentos para uma seleção posterior necessário para uma pessoa variedades de certas espécies de plantas em estudo. Esta foi, talvez, uma das primeiras grandes conquistas de Vavilov em escala global, o que rapidamente criou o seu nome mundial. O nome de, se não o primeiro e melhor, então um dos primeiros e mais bem aplicados botânicos do mundo.

Paralelamente a isso, Vavilov realizou em todo o mundo - em toda a Europa, na maior parte da Ásia, em grande parte da África, no Norte, Central e América do Sul- grande número de expedições com coleta de enorme material, principalmente sobre plantas cultivadas. Em 1920, creio, Vavilov foi nomeado diretor do Bureau de Botânica Aplicada e Novas Culturas. Este Bureau foi ligeiramente alterado e transformado em Instituto de Botânica Aplicada e Novas Culturas, depois Instituto de Botânica Aplicada, Genética e Melhoramento de Plantas. E no final da década de 30 já havia se tornado o All-Union Institute of Plant Growing. Este nome sobreviveu até hoje, embora sua participação global, é claro, tenha caído bastante após a morte de Vavilov. Mesmo assim, muitas tradições de Vavilov ainda são preservadas, e parte da enorme coleção viva mundial de variedades, subespécies e formas de plantas cultivadas de literalmente todos os grupos de plantas cultivadas no globo é preservada em Pushkin, o antigo Detskoye Selo, o antigo Tsarskoye Selo. Este é um museu vivo, replantado todos os anos, criado por Vavilov. O mesmo acontece em inúmeras estações experimentais espalhadas por toda a União Soviética.

Durante as suas numerosas viagens, Vavilov conseguiu novamente não se afogar no enorme material, neste caso a diversidade geográfica de formas de vários tipos de plantas cultivadas. Ele plotou tudo em mapas de grande escala com lápis multicoloridos, primeiro brincando com mapas geográficos como crianças pequenas e depois traduzindo tudo em pequenos mapas relativamente simples com ícones pretos de vários tipos para diferentes formas de plantas cultivadas. Assim ele descobriu no mundo, no globo, na biosfera do nosso planeta, vários centros de diversidade cultural vegetal. E ele mostrou, simplesmente em mapas, a expansão e distribuição na Terra não apenas de espécies individuais, mas de certos grupos de espécies, domesticadas, aparentemente, pela primeira vez em um determinado lugar, bem, digamos, no Norte ou Centro da China ou na parte montanhosa do Norte da África, ou, digamos, na região do Peru, na América do Sul, nas montanhas, nos Andes. A partir daí, geralmente não apenas uma espécie de alguma planta cultivada, mas um grupo de espécies economicamente relacionadas que surgiram como plantas cultivadas e se enraizaram como plantas cultivadas em um determinado lugar, espalharam-se por toda a Terra. Alguns não estão longe, a curta distância, enquanto outros conquistaram meio mundo, como dizem, como o mesmo trigo ou ervilha.

Vavilov estabeleceu assim centros de diversidade e origem de diversas formas de plantas cultivadas em diferentes lugares do globo. E ele criou toda uma teoria sobre a origem das plantas cultivadas em várias épocas do mundo antigo e antigo. Esta foi a segunda grande conquista de Vavilov, novamente mundial. Agora é impossível desenvolver ainda mais a história da agricultura mundial e a história dos centros de origem das plantas cultivadas sem a base criada por Vavilov. Há tentativas, por assim dizer, de alguma reforma e modificação dos pontos de vista de Vavilov, mas pode-se dizer que estas são particularidades em comparação com a imagem geral do mundo criada por Vavilov.

Isto significa que já listei três grandes conquistas: a imunidade das plantas, a lei das séries homológicas e a teoria dos centros agrícolas e o surgimento de diversas formas de plantas cultivadas. Talvez a última coisa que gostaria de citar das conquistas gerais de Vavilov seja um grande número de seus trabalhos e esforços, principalmente esforços no sentido de propaganda em vários congressos, internacionais e de toda a União, escrevendo artigos científicos populares sobre o problema da promoção da agricultura a norte, em primeiro lugar, e em zonas ocupadas por desertos e terrenos baldios, aliada à conservação da natureza num sentido completamente moderno e mesmo pensado para o futuro próximo: a promoção da cultura aliada a uma atitude razoável para com as comunidades de organismos vivos do biosfera. Nessas áreas, Vavilov é absolutamente excepcional, eu diria, um cientista excepcionalmente grande em escala global.”

Lei das séries homológicas

O processamento de extenso material observacional e experimental, um estudo detalhado da variabilidade de numerosas espécies de Linnaean (Linneons), um grande número de novos fatos obtidos principalmente a partir do estudo de plantas cultivadas e seus parentes selvagens, permitiram a N.I. Vavilov reuniu todos os exemplos conhecidos de variabilidade paralela e formulou uma lei geral, que chamou de “A Lei das Séries Homólogas na Variação Hereditária” (1920), que relatou no Terceiro Congresso Pan-Russo de Criadores, realizado em Saratov. Em 1921, N.I. Vavilov foi enviado à América para o Congresso Internacional de Agricultura, onde fez uma apresentação sobre a lei das séries homológicas. A lei da variabilidade paralela de gêneros e espécies próximos, estabelecida por N.I. Vavilov e associado a uma origem comum, desenvolvendo os ensinamentos evolutivos de Charles Darwin, foi apreciado pela ciência mundial. Foi percebido pelo público como o maior evento da ciência biológica mundial, que abre os mais amplos horizontes para a prática.

A lei das séries homólogas, antes de mais nada, estabelece as bases para a sistemática da enorme diversidade de formas vegetais em que o mundo orgânico é tão rico, permite ao criador ter uma ideia clara do lugar de cada uma, até mesmo o a menor unidade sistemática do mundo vegetal e julgar a possível diversidade do material de origem para seleção.

As principais disposições da lei das séries homológicas são as seguintes.

"1. Espécies e gêneros geneticamente próximos são caracterizados por séries semelhantes de variabilidade hereditária com tal regularidade que, conhecendo a série de formas dentro de uma espécie, pode-se prever a presença de formas paralelas em outras espécies e gêneros. Quanto mais próximos os gêneros e Linneons estiverem geneticamente localizados no sistema geral, mais completa será a similaridade nas séries de sua variabilidade.

2. Famílias inteiras de plantas são geralmente caracterizadas por um certo ciclo de variabilidade que passa por todos os gêneros e espécies que compõem as famílias.”

Mesmo no III Congresso de Seleção de Toda a Rússia (Saratov, junho de 1920), onde N.I. Vavilov relatou pela primeira vez sua descoberta, todos os participantes do congresso reconheceram que “assim como a tabela periódica (sistema periódico)” a lei das séries homológicas permitirá prever a existência, propriedades e estrutura de formas e espécies de plantas ainda desconhecidas e animais, e apreciou muito o significado científico e prático desta lei. Os avanços modernos na biologia celular molecular tornam possível compreender o mecanismo de existência da variabilidade homológica em organismos próximos - em que se baseia exatamente a semelhança de formas e espécies futuras com as existentes - e sintetizar de forma significativa novas formas de plantas que não existem na natureza. Agora está a ser acrescentado um novo conteúdo à lei de Vavilov, tal como o surgimento da teoria quântica deu um conteúdo novo e mais profundo ao sistema periódico de Mendeleev.

A doutrina dos centros de origem das plantas cultivadas

Já em meados da década de 20, o estudo da distribuição geográfica e da diversidade intraespecífica de diversas culturas agrícolas, realizado por N.I. Vavilov e sob sua liderança permitiram que Nikolai Ivanovich formulasse ideias sobre os centros geográficos de origem das plantas cultivadas. O livro “Centros de Origem de Plantas Cultivadas” foi publicado em 1926. A ideia profundamente fundamentada teoricamente de centros de origem forneceu uma base científica para a busca direcionada de plantas úteis ao homem e foi amplamente utilizada para fins práticos.

Não menos importante para a ciência mundial é o ensino de N. I. Vavilov sobre os centros de origem das plantas cultivadas e os padrões geográficos na distribuição de suas características hereditárias (publicado pela primeira vez em 1926 e 1927). Nestas obras clássicas N.I. Vavilov foi o primeiro a apresentar um quadro coerente da concentração de uma enorme riqueza de formas de plantas cultivadas em alguns centros primários de sua origem e abordou a questão da origem das plantas cultivadas de uma forma completamente nova. Se antes dele os botânicos-geógrafos (Alphonse De-Candolle e outros) procuravam a pátria “geral” do trigo, então Vavilov procurava centros de origem de espécies individuais, grupos de espécies de trigo em várias regiões do globo. Neste caso, foi especialmente importante identificar áreas de distribuição natural (áreas) de variedades de uma determinada espécie e determinar o centro de maior diversidade das suas formas (método botânico-geográfico).

Para estabelecer a distribuição geográfica das variedades e raças de plantas cultivadas e seus parentes silvestres, N.I. Vavilov estudou os centros da antiga cultura agrícola, cujo início viu nas regiões montanhosas da Etiópia, Ásia Ocidental e Central, China, Índia, nos Andes da América do Sul, e não nos amplos vales de grandes rios - o Nilo , Ganges, Tigre e Eufrates, como os cientistas já haviam afirmado. Os resultados de pesquisas arqueológicas subsequentes confirmam esta hipótese.

Para encontrar centros de diversidade e riqueza de formas vegetais, N.I. Vavilov organizou numerosas expedições de acordo com um plano específico correspondente às suas descobertas teóricas (séries homólogas e centros de origem das plantas cultivadas), que em 1922-1933. visitou 60 países do mundo, bem como 140 regiões do nosso país. Como resultado, um valioso fundo de recursos vegetais do mundo foi coletado, totalizando mais de 250.000 exemplares. O acervo mais rico coletado foi cuidadosamente estudado utilizando métodos de seleção, genética, química, morfologia, taxonomia e culturas geográficas. Ainda está armazenado no VIR e é utilizado por criadores nossos e estrangeiros.

Criação de N.I. Doutrina moderna de seleção de Vavilov

O estudo sistemático dos recursos vegetais mundiais das plantas cultivadas mais importantes mudou radicalmente a compreensão da composição varietal e de espécies até mesmo de culturas bem estudadas como trigo, centeio, milho, algodão, ervilha, linho e batata. Entre as espécies e muitas variedades dessas plantas cultivadas trazidas em expedições, quase metade eram novas, ainda não conhecidas pela ciência. A descoberta de novas espécies e variedades de batatas mudou completamente a compreensão anterior da matéria-prima para a sua seleção. Com base em material coletado pelas expedições de N.I. Vavilov e seus colaboradores fundaram toda a seleção de algodão e construíram o desenvolvimento dos subtrópicos úmidos na URSS.

Com base nos resultados de um estudo detalhado e de longo prazo das riquezas varietais coletadas pelas expedições, foram elaborados mapas diferenciais de localização geográfica das variedades de trigo, aveia, cevada, centeio, milho, milheto, linho, ervilha, lentilha, feijão, foram compilados feijão, grão de bico, grão de bico, batata e outras plantas. Nestes mapas foi possível observar onde se concentra a principal diversidade varietal das plantas citadas, ou seja, onde deve ser obtida a matéria-prima para a seleção de uma determinada cultura. Mesmo para plantas antigas como o trigo, a cevada, o milho e o algodão, que há muito se espalharam por todo o globo, foi possível estabelecer com grande precisão as principais áreas de potencial de espécies primárias. Além disso, constatou-se que as áreas de formação primária coincidiam para muitas espécies e até gêneros. O estudo geográfico levou ao estabelecimento de floras culturais independentes inteiras, específicas para regiões individuais.

O estudo dos recursos vegetais do mundo permitiu a N.I. Vavilov dominou completamente o material de origem para o trabalho de melhoramento em nosso país e repôs e resolveu o problema do material de origem para pesquisas genéticas e de seleção. Ele desenvolveu os fundamentos científicos da seleção: a doutrina do material de origem, a base botânica e geográfica do conhecimento das plantas, métodos de seleção para características econômicas envolvendo hibridização, incubação, etc., o significado da hibridização interespecífica e intergenérica distante. Todos esses trabalhos não perderam seu significado científico e prático na atualidade.

Estudo botânico-geográfico número grande plantas cultivadas levaram à taxonomia intraespecífica de plantas cultivadas, resultando nos trabalhos de N.I. Vavilov “As espécies de Lineu como sistema” e “A doutrina da origem das plantas cultivadas depois de Darwin”.