กฎของอนุกรมความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกัน หมายเหตุสำหรับการสอบของรัฐสำหรับนักศึกษาชีววิทยา

ซีรีส์ที่คล้ายคลึงกันใน ความแปรปรวนทางพันธุกรรมกฎ, เปิดภาษารัสเซีย นักพันธุศาสตร์ N.I. Vavilov ในปี 1920 รูปแบบที่สร้างความเท่าเทียม (ความคล้ายคลึง) ในความแปรปรวนทางพันธุกรรม (จีโนไทป์) ในสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้อง ในการกำหนดของ Vavilov กฎหมายระบุว่า: “ สปีชีส์และจำพวกที่มีความใกล้เคียงกันทางพันธุกรรมนั้นมีลักษณะเฉพาะของความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่เหมือนกันด้วยความสม่ำเสมอซึ่งเมื่อทราบรูปแบบต่างๆ ของสปีชีส์หนึ่ง เราสามารถทำนายการมีอยู่ของรูปแบบที่เหมือนกันใน ชนิดและสกุลอื่นๆ” ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งความสัมพันธ์ระหว่างสปีชีส์ใกล้ชิดกันมากเท่าไร ความคล้ายคลึงกัน (homology) ในชุดความแปรปรวนก็จะยิ่งสมบูรณ์มากขึ้นเท่านั้น กฎหมายสรุปเนื้อหาจำนวนมากเกี่ยวกับความแปรปรวนของพืช (ธัญพืชและครอบครัวอื่น ๆ ) แต่ก็ปรากฏว่ามีความถูกต้องสำหรับความแปรปรวนของสัตว์และจุลินทรีย์ด้วย

ปรากฏการณ์ของความแปรปรวนแบบขนานในสกุลและสปีชีส์ที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิดอธิบายได้จากต้นกำเนิดร่วมกัน ดังนั้น การมีอยู่ในส่วนสำคัญของยีนที่เหมือนกัน ซึ่งได้มาจากบรรพบุรุษร่วมกัน และไม่มีการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการ เมื่อกลายพันธุ์ ยีนเหล่านี้จะมีลักษณะคล้ายกัน ความคล้ายคลึงกันของความแปรปรวนทางจีโนไทป์ในสปีชีส์ที่เกี่ยวข้องนั้นแสดงออกมาด้วยความคล้ายคลึงกันของความแปรปรวนทางฟีโนไทป์ กล่าวคือ ลักษณะที่คล้ายคลึงกัน (ฟีโนไทป์)

กฎของวาวิลอฟเป็นพื้นฐานทางทฤษฎีในการเลือกทิศทางและวิธีการเพื่อให้ได้คุณลักษณะและคุณสมบัติที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจ พืชที่ปลูกและสัตว์เลี้ยง

การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยไม่มีอิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ต่อร่างกายเรียกว่า โดยธรรมชาติ. คุณสมบัติหลักของการสำแดงของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองคือสายพันธุ์และสกุลที่ใกล้ชิดทางพันธุกรรมมีลักษณะเฉพาะจากการมีความแปรปรวนในรูปแบบที่คล้ายคลึงกัน รูปแบบของการปรากฏตัวของซีรีส์ที่คล้ายคลึงกันในความแปรปรวนทางพันธุกรรมนั้นถูกสร้างขึ้นโดยนักพันธุศาสตร์และผู้เพาะพันธุ์ที่โดดเด่นนักวิชาการ N.I. วาวิลอฟ (1920) เขาเปิดเผยว่าอนุกรมที่คล้ายคลึงกันนั้นไม่เพียงแต่มีอยู่ในระดับชนิดและสกุลในพืชเท่านั้น แต่ยังสามารถพบได้ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์อีกด้วย

สาระสำคัญของกฎหมายก็คือ จำพวกและสปีชีส์ที่ใกล้ชิดทางพันธุกรรมมีลักษณะเฉพาะโดยอนุกรมที่คล้ายคลึงกัน (คล้ายกัน) ในความแปรปรวนทางพันธุกรรม. ความแปรปรวนทางจีโนไทป์ที่คล้ายกันขึ้นอยู่กับจีโนไทป์ที่คล้ายกันในรูปแบบที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด (นั่นคือ ชุดของยีน ตำแหน่งของพวกเขาในตำแหน่งที่คล้ายคลึงกัน) ดังนั้น เมื่อทราบรูปแบบของความแปรปรวน เช่น จำนวนการกลายพันธุ์ในสปีชีส์ภายในสกุลเดียว เราก็สามารถสันนิษฐานได้ว่ามีการกลายพันธุ์แบบเดียวกันในสปีชีส์อื่นของสกุลหรือตระกูลที่กำหนด การกลายพันธุ์ที่คล้ายกันในสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับพันธุกรรม N.I. Vavilov เรียกว่าอนุกรมที่คล้ายคลึงกันในความแปรปรวนทางพันธุกรรม ตัวอย่าง:

1) ตัวแทนของตระกูลธัญญาหารมีจีโนไทป์ที่คล้ายกัน ภายในสกุลของตระกูลนี้ (ข้าวสาลี ข้าวไรย์ ข้าวโอ๊ต ฯลฯ) มีการสังเกตการกลายพันธุ์ที่คล้ายกัน ซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้: ลายเมล็ดเปลือย, ไม่มีตำหนิ, ที่พักพิง, ความสม่ำเสมอและสีของลายไม้ที่แตกต่างกัน ฯลฯ โดยเฉพาะข้าวสาลี ข้าวไรย์ ข้าวโอ๊ต และข้าวที่ไม่มีตำหนิถือเป็นเรื่องปกติ

2) การกลายพันธุ์ที่คล้ายกันเกิดขึ้นในมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม: เท้าสั้น (แกะ, มนุษย์), เผือก (หนู, สุนัข, มนุษย์) โรคเบาหวาน(หนู คน) ต้อกระจก (สุนัข ม้า คน) อาการหูหนวก (สุนัข แมว คน) ฯลฯ

กฎของอนุกรมความแปรปรวนทางพันธุกรรมนั้นเป็นสากล พันธุศาสตร์การแพทย์ใช้กฎหมายนี้เพื่อศึกษาโรคในสัตว์และพัฒนาวิธีการรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับมนุษย์ เป็นที่ยอมรับกันว่าไวรัสก่อมะเร็งถูกส่งผ่านเซลล์สืบพันธุ์และรวมเข้ากับจีโนมของพวกมัน ในกรณีนี้ลูกหลานจะมีโรคร่วมคล้ายกับพ่อแม่ มีการศึกษาลำดับของนิวคลีโอไทด์ใน DNA ในสปีชีส์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดหลายชนิด และระดับของความคล้ายคลึงกันมากกว่า 90% ซึ่งหมายความว่าสามารถคาดหวังการกลายพันธุ์แบบเดียวกันได้ในสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้อง

กฎหมายมีผลใช้บังคับอย่างกว้างขวางในการปรับปรุงพันธุ์พืช เมื่อทราบธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในบางพันธุ์แล้ว จึงเป็นไปได้ที่จะทำนายการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันในพันธุ์ที่เกี่ยวข้องได้โดยการมีอิทธิพลต่อการกลายพันธุ์หรือใช้ยีนบำบัด ด้วยวิธีนี้คุณสามารถนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงที่เป็นประโยชน์ในตัวพวกเขาได้

ความแปรปรวนของการปรับเปลี่ยน(ตาม Ch. Darwin - ความแปรปรวนบางอย่าง) - สิ่งเหล่านี้คือการเปลี่ยนแปลงทางฟีโนไทป์ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่ได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม และจีโนไทป์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมในบุคคลที่เหมือนกันทางพันธุกรรม การปรับเปลี่ยน. การปรับเปลี่ยนจะเรียกว่าการเปลี่ยนแปลงในระดับการแสดงออกของคุณลักษณะ การปรากฏตัวของการปรับเปลี่ยนนั้นเกิดจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม (อุณหภูมิแสงความชื้น ฯลฯ ) ส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์และภายในขอบเขตที่กำหนดจะเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาทางชีวเคมี ความแปรปรวนของการปรับเปลี่ยนนั้นมีการปรับตัวโดยธรรมชาติ ตรงกันข้ามกับความแปรปรวนของการกลายพันธุ์

ตัวอย่างการแก้ไข:

1) หัวลูกศรมีใบไม้ 3 ประเภทซึ่งมีรูปร่างแตกต่างกันขึ้นอยู่กับการกระทำของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม: รูปลูกศรซึ่งอยู่เหนือน้ำ, วงรี - บนพื้นผิวของน้ำ, เส้นตรง - แช่อยู่ในน้ำ;

2) ในกระต่ายหิมาลัย แทนที่ขนสีขาวที่โกนแล้ว เมื่อวางไว้ในสภาวะใหม่ (อุณหภูมิ 2 C) ขนสีดำจะงอกขึ้นมา

3) เมื่อใช้อาหารบางประเภท น้ำหนักตัวและปริมาณน้ำนมของวัวจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

4) ใบลิลลี่แห่งหุบเขา ดินเหนียวกว้างสีเขียวเข้มและบนทรายที่ไม่ดี - สีแคบและซีด

5) ดอกแดนดิไลออนย้ายสูงขึ้นไปบนภูเขาหรือไปยังพื้นที่ที่มีสภาพอากาศหนาวเย็น มีขนาดไม่ปกติและเติบโตแคระ

6) หากมีโพแทสเซียมมากเกินไปในดินการเจริญเติบโตของพืชจะเพิ่มขึ้นและหากมีธาตุเหล็กจำนวนมากในดินกลีบดอกสีขาวจะปรากฏเป็นสีน้ำตาล

คุณสมบัติการปรับเปลี่ยน:

1) การแก้ไขสามารถเกิดขึ้นได้กับบุคคลทั้งกลุ่มเพราะว่า นี่คือการเปลี่ยนแปลงกลุ่มในความรุนแรงของอาการ

2) การเปลี่ยนแปลงเพียงพอ เช่น สอดคล้องกับประเภทและระยะเวลาของการสัมผัสกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมบางอย่าง (อุณหภูมิ แสง ความชื้นในดิน ฯลฯ )

3) การปรับเปลี่ยนในรูปแบบต่างๆ ดังนั้นจึงจัดเป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในลักษณะ

4) การปรับเปลี่ยนสามารถย้อนกลับได้ภายในหนึ่งชั่วอายุคน เช่น เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขภายนอกในแต่ละบุคคล ระดับของการแสดงออกของลักษณะจะเปลี่ยนไป ตัวอย่างเช่นในวัวเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงในการให้อาหารผลผลิตน้ำนมอาจเปลี่ยนแปลงได้ ในมนุษย์ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจะมีผิวสีแทนกระ ฯลฯ ปรากฏขึ้น

5) การปรับเปลี่ยนไม่ได้รับการสืบทอด;

6) การปรับเปลี่ยนมีลักษณะเป็นการปรับตัว กล่าวคือ เพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม บุคคลจะแสดงการเปลี่ยนแปลงทางฟีโนไทป์ที่เอื้อต่อการอยู่รอด ตัวอย่างเช่น หนูสัตว์เลี้ยงปรับตัวเข้ากับสารพิษ กระต่ายเปลี่ยนสีตามฤดูกาล

7) จัดกลุ่มตามค่าเฉลี่ย

ภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอก ความยาวและรูปร่างของใบไม้ ส่วนสูง น้ำหนัก ฯลฯ มีการเปลี่ยนแปลงในระดับที่มากขึ้น

อย่างไรก็ตาม ภายใต้อิทธิพลของสิ่งแวดล้อม สัญญาณสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายในขอบเขตที่กำหนด บรรทัดฐานของปฏิกิริยา– สิ่งเหล่านี้คือขีดจำกัดบนและล่างซึ่งคุณลักษณะสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ขีดจำกัดเหล่านี้ซึ่งฟีโนไทป์สามารถเปลี่ยนแปลงได้นั้นถูกกำหนดโดยจีโนไทป์ ตัวอย่างที่ 1: ผลผลิตน้ำนมจากวัวตัวหนึ่งคือ 4,000–5,000 ลิตร/ปี สิ่งนี้บ่งชี้ว่ามีการสังเกตความแปรปรวนของคุณลักษณะนี้ภายในขีดจำกัดดังกล่าว และอัตราการเกิดปฏิกิริยาอยู่ที่ 4,000–5,000 ลิตร/ปี ตัวอย่างที่ 2: หากความสูงของก้านของข้าวโอ๊ตพันธุ์สูงแตกต่างกันไปตั้งแต่ 110 ถึง 130 ซม. ดังนั้นค่าปกติของปฏิกิริยาสำหรับลักษณะนี้คือ 110–130 ซม.

สัญญาณที่ต่างกันมีบรรทัดฐานปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน - กว้างและแคบ อัตราการเกิดปฏิกิริยากว้าง– ความยาวใบ น้ำหนักตัว ปริมาณน้ำนมของวัว เป็นต้น บรรทัดฐานปฏิกิริยาแคบ– ปริมาณไขมันในนม สีของเมล็ด ดอกไม้ ผลไม้ เป็นต้น ลักษณะเชิงปริมาณมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่กว้าง ในขณะที่ลักษณะเชิงคุณภาพจะมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่แคบ

การวิเคราะห์ทางสถิติของความแปรปรวนของการดัดแปลงโดยใช้ตัวอย่างจำนวนช่อดอกในรวงข้าวสาลี

เนื่องจากการดัดแปลงเป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในลักษณะเฉพาะ จึงเป็นไปได้ที่จะทำการวิเคราะห์ทางสถิติของความแปรปรวนของการดัดแปลง และหาค่าเฉลี่ยของความแปรปรวนของการดัดแปลง หรือชุดการแปรผัน ซีรี่ส์รูปแบบต่างๆความแปรปรวนของลักษณะ (เช่น จำนวนช่อดอกในหู) - การจัดเรียงหูเป็นแถวเพื่อเพิ่มจำนวนช่อดอก ซีรี่ส์รูปแบบประกอบด้วยตัวเลือกแต่ละรายการ (รูปแบบต่างๆ) หากคุณนับจำนวนตัวแปรแต่ละตัวในชุดรูปแบบต่างๆ คุณจะเห็นว่าความถี่ของการเกิดตัวแปรเหล่านั้นไม่เท่ากัน ตัวเลือก ( รูปแบบต่างๆ)คือจำนวนดอกในรวงข้าวสาลี (ลักษณะเดียวที่แสดงลักษณะ) ส่วนใหญ่มักจะพบตัวบ่งชี้เฉลี่ยของชุดรูปแบบต่างๆ (จำนวนดอกที่แตกต่างกันตั้งแต่ 14 ถึง 20) ตัวอย่างเช่น ในข้าวโพด 100 ฝัก คุณต้องกำหนดความถี่ของการเกิดตัวแปรต่างๆ ผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าหูที่พบบ่อยที่สุดคือหูที่มีจำนวนเดือยโดยเฉลี่ย (16–18):

แถวบนสุดจะแสดงตัวเลือกต่างๆ - จากเล็กที่สุดไปใหญ่ที่สุด แถวล่างคือความถี่ของการเกิดแต่ละตัวเลือก

การกระจายของรูปแบบต่างๆ ในชุดรูปแบบสามารถแสดงเป็นภาพได้โดยใช้กราฟ การแสดงออกทางกราฟิกของความแปรปรวนของคุณลักษณะเรียกว่า เส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงซึ่งสะท้อนถึงขีดจำกัดของการแปรผันและความถี่ของการเกิดขึ้นของการแปรผันเฉพาะของลักษณะเฉพาะ (รูปที่ 36) .

วี

ข้าว. 36 . เส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงของจำนวนช่อดอกในรวงข้าวสาลี

เพื่อกำหนดค่าเฉลี่ยของความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยนของรวงข้าวสาลีจำเป็นต้องคำนึงถึงพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

P – จำนวนหูที่มีเดือยจำนวนหนึ่ง (ความถี่ของการเกิดลักษณะนี้)

n – จำนวนตัวแปรทั้งหมดของซีรีส์

V – จำนวนดอกเดือยในหู (รูปแบบต่างๆ ที่ก่อตัวเป็นอนุกรมรูปแบบต่างๆ)

M – ค่าเฉลี่ยของความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยน หรือค่าเฉลี่ยเลขคณิตของชุดการเปลี่ยนแปลงของรวงข้าวสาลี ถูกกำหนดโดยสูตร:

M=–––––––––– (ค่าเฉลี่ยของความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยน)

2x14+7x15+22x16+32x17+24x18+8x19+5x20

ม=–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 17, 1 .

ค่าเฉลี่ยของความแปรปรวนของการดัดแปลงสามารถนำไปใช้ได้จริงในการแก้ปัญหาการเพิ่มผลผลิตของพืชและสัตว์ทางการเกษตร

กฎอนุกรมคล้ายคลึงของวาวิลอฟ

ลักษณะทั่วไปทางทฤษฎีที่สำคัญของการวิจัยของ N. I. Vavilov คือหลักคำสอนของซีรีส์คล้ายคลึงที่เขาพัฒนาขึ้น ตามกฎของชุดความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกันซึ่งกำหนดโดยเขาไม่เพียง แต่สายพันธุ์ที่ใกล้ชิดทางพันธุกรรมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจำพวกของพืชที่ก่อให้เกิดชุดของรูปแบบที่คล้ายคลึงกันเช่น มีความคล้ายคลึงกันในความแปรปรวนทางพันธุกรรมของสายพันธุ์และจำพวก สายพันธุ์ที่ใกล้เคียงกันเนื่องจากความคล้ายคลึงกันอย่างมากของจีโนไทป์ (เกือบจะเป็นยีนชุดเดียวกัน) จึงมีความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกัน หากรูปแบบที่รู้จักของตัวละครในสายพันธุ์ที่ได้รับการศึกษามาอย่างดีถูกจัดลำดับที่แน่นอน ความแปรผันที่เหมือนกันเกือบทั้งหมดของลักษณะตัวละครก็สามารถพบได้ในสายพันธุ์อื่นที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ความแปรปรวนของสันหลังหูจะใกล้เคียงกันในข้าวสาลีดูรัมชนิดอ่อนและข้าวบาร์เลย์

การตีความโดย N.I. Vavilov สปีชีส์และสกุลที่ใกล้ชิดทางพันธุกรรมมีลักษณะเฉพาะของความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกัน ด้วยความสม่ำเสมอที่ว่าเมื่อทราบรูปแบบต่างๆ ภายในสปีชีส์หนึ่ง จึงสามารถทำนายการมีอยู่ของรูปแบบคู่ขนานในสปีชีส์และสกุลอื่นได้ ยิ่งความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันมากเท่าใด ความคล้ายคลึงกันในชุดความแปรปรวนก็จะยิ่งสมบูรณ์มากขึ้นเท่านั้น

การตีความกฎหมายสมัยใหม่

สปีชีส์ที่เกี่ยวข้อง จำพวก ครอบครัวมียีนที่คล้ายคลึงกันและลำดับของยีนในโครโมโซม ความคล้ายคลึงกันคือยิ่งสมบูรณ์มากเท่าไร ยิ่งเปรียบเทียบแท็กซ่าได้ใกล้กันมากขึ้นก็จะยิ่งใกล้วิวัฒนาการมากขึ้นเท่านั้น ความคล้ายคลึงกันของยีนในสปีชีส์ที่เกี่ยวข้องนั้นแสดงออกมาในความคล้ายคลึงกันของชุดความแปรปรวนทางพันธุกรรม (1987)

ความหมายของกฎหมาย

1. กฎของอนุกรมความแปรปรวนทางพันธุกรรมทำให้สามารถค้นหาลักษณะและตัวแปรที่จำเป็นในรูปแบบที่หลากหลายได้แทบไม่มีที่สิ้นสุด หลากหลายชนิดทั้งพืชที่ปลูกและสัตว์เลี้ยงและญาติป่าของพวกเขา

2. ช่วยให้สามารถค้นหาพันธุ์พืชและพันธุ์สัตว์เลี้ยงที่มีลักษณะเฉพาะที่ต้องการได้สำเร็จ นี่เป็นความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมากของกฎหมายสำหรับการผลิตพืชผล การปรับปรุงพันธุ์ปศุสัตว์ และการปรับปรุงพันธุ์

3. บทบาทในภูมิศาสตร์ของพืชที่ปลูกนั้นเทียบได้กับบทบาท ตารางธาตุองค์ประกอบของ D.I. Mendeleev ในวิชาเคมี ด้วยการใช้กฎอนุกรมที่คล้ายคลึงกัน จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างศูนย์กลางต้นกำเนิดของพืชตามชนิดพันธุ์ที่เกี่ยวข้องซึ่งมีลักษณะและรูปแบบคล้ายคลึงกัน ซึ่งอาจพัฒนาในสภาพแวดล้อมทางภูมิศาสตร์และนิเวศน์วิทยาเดียวกัน

ตั๋ว 4

การสืบทอดลักษณะเฉพาะระหว่างความแตกต่างของโครโมโซมเพศ (การไม่แยกส่วนหลักและรองของโครโมโซม X ในดรอสโซฟิล่า)

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น เมื่อดรอสโซฟิล่าตัวเมียตาขาวผสมกับตัวผู้ตาแดง F1ลูกสาวทุกคนมีตาสีแดง และลูกชายทุกคนที่ได้รับเพียงคนเดียว เอ็กซ์-โครโมโซมจากแม่ตาขาว อย่างไรก็ตามบางครั้งในการผสมข้ามดังกล่าวมีตัวผู้ตาแดงและตัวเมียตาขาวตัวเดียวปรากฏขึ้นสิ่งที่เรียกว่าแมลงวันพิเศษที่มีความถี่ 0.1-0.001% บริดเจสแนะนำว่าการปรากฏตัวของ "บุคคลพิเศษ" ดังกล่าวอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในแม่ของพวกเขาในระหว่างไมโอซิส โครโมโซม X ทั้งสองจะจบลงในไข่ใบเดียวนั่นคือ การไม่แตกแยกเกิดขึ้น เอ็กซ์-โครโมโซม ไข่แต่ละฟองสามารถปฏิสนธิโดยอสุจิหรือก็ได้ เอ็กซ์-โครโมโซมหรือ ย-โครโมโซม. เป็นผลให้สามารถสร้างไซโกตได้ 4 ประเภท: 1) มีสามประเภท เอ็กซ์-โครโมโซม- XXX; 2) กับแม่สองคน เอ็กซ์-โครโมโซมและ ย-โครโมโซม XXY; 3) กับบิดาคนหนึ่ง เอ็กซ์-โครโมโซม; 4) ไม่มี เอ็กซ์-โครโมโซมแต่มี ย-โครโมโซม.

XXYเป็นผู้หญิงที่เจริญพันธุ์ตามปกติ เอ็กซ์โอ- ผู้ชาย แต่เป็นหมัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าในแมลงหวี่ ย-โครโมโซมไม่มียีนกำหนดเพศ เมื่อข้าม XXYตัวเมียที่มีตัวผู้ตาแดงปกติ ( เอ็กซ์วาย) สะพานฟันที่พบในลูกหลาน 4% ตัวเมียตาขาว และ 4% ตัวผู้ตาแดง ลูกที่เหลือได้แก่ตัวเมียตาแดงและตัวผู้ตาขาว ผู้เขียนได้อธิบายลักษณะที่ปรากฏของบุคคลพิเศษดังกล่าวโดยการไม่แตกต่างรอง เอ็กซ์-โครโมโซมในไมโอซิส เนื่องจากตัวเมียถูกนำมาผ่านไม้กางเขน ( XXY) เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการไม่แยกตัวของโครโมโซมปฐมภูมิ การไม่แยกตัวของโครโมโซมทุติยภูมิในเพศหญิงในไมโอซิสนั้นพบบ่อยกว่าโครโมโซมปฐมภูมิถึง 100 เท่า

ในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ จำนวนหนึ่ง รวมทั้งมนุษย์ ยังทราบถึงการไม่แยกตัวของโครโมโซมเพศอีกด้วย ของลูกหลานทั้ง 4 ประเภทอันเป็นผลจากการไม่ผันแปร เอ็กซ์-โครโมโซมในผู้หญิง บุคคลที่ไม่มี เอ็กซ์-โครโมโซมตายระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อน ไซโกต XXXพัฒนาในสตรีที่มีแนวโน้มมีความบกพร่องทางจิตและมีบุตรยากมากกว่าปกติ จากไซโกต XXYผู้ชายที่มีข้อบกพร่องพัฒนา - กลุ่มอาการ Klinefelter - ภาวะมีบุตรยาก, ปัญญาอ่อน, ร่างกายขันที สืบเชื้อสายมาจากที่หนึ่ง เอ็กซ์-โครโมโซมมักจะตายในการพัฒนาของตัวอ่อน ผู้รอดชีวิตที่หายากคือผู้หญิงที่มีอาการ Shereshevsky-Turner พวกมันสั้น เด็กๆ และปลอดเชื้อ ในมนุษย์ ย-โครโมโซมประกอบด้วยยีนที่กำหนดพัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในผู้ชาย ด้วยการไม่อยู่ ย-โครโมโซมพัฒนาตามประเภทของเพศหญิง การไม่แยกตัวของโครโมโซมเพศเกิดขึ้นบ่อยในมนุษย์มากกว่าในดรอสโซฟิล่า โดยเฉลี่ยแล้ว เด็กผู้ชายทุกๆ 600 คนที่เกิด จะมีหนึ่งคนที่เป็นโรคไคลน์เฟลเตอร์

เอ็นไอ Vavilov ศึกษาความแปรปรวนทางพันธุกรรมในพืชที่ปลูกและบรรพบุรุษของพวกเขาได้ค้นพบรูปแบบจำนวนหนึ่งที่ทำให้สามารถกำหนดกฎของชุดความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกัน: “ สปีชีส์และจำพวกที่ใกล้ชิดทางพันธุกรรมนั้นมีลักษณะเฉพาะของความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่คล้ายกัน ถูกต้องว่า เมื่อรู้รูปหลายรูปในชนิดเดียวกันแล้ว ย่อมรู้ล่วงหน้าถึงรูปคู่ขนานในชนิดและสกุลอื่นได้ ยิ่งอยู่ใกล้ก็ยิ่งมีตำแหน่งทางพันธุกรรมมากขึ้นเท่านั้น ระบบทั่วไปจำพวกและสปีชีส์ ยิ่งมีความคล้ายคลึงกันในระดับความแปรปรวนที่สมบูรณ์มากขึ้นเท่านั้น โดยทั่วไปพืชทั้งตระกูลมีลักษณะเฉพาะด้วยวัฏจักรของการแปรผันผ่านสกุลและสปีชีส์ทั้งหมดที่ประกอบกันเป็นวงศ์ 30”

กฎหมายนี้สามารถอธิบายได้ด้วยตัวอย่างของครอบครัว Poa ซึ่งรวมถึงข้าวสาลี ข้าวไรย์ ข้าวบาร์เลย์ ข้าวโอ๊ต ข้าวฟ่าง ฯลฯ ดังนั้นจึงพบสีดำของ caryopsis ในข้าวไรย์ ข้าวสาลี ข้าวบาร์เลย์ ข้าวโพด และพืชอื่นๆ และพบรูปร่างที่ยาวของ caryopsis ในทุกสายพันธุ์ที่ศึกษาในตระกูล กฎของอนุกรมที่คล้ายคลึงกันในความแปรปรวนทางพันธุกรรมทำให้ N.I. Vavilov ค้นพบข้าวไรย์หลายรูปแบบซึ่งไม่ทราบมาก่อนหน้านี้โดยอาศัยลักษณะเหล่านี้ในข้าวสาลี ซึ่งรวมถึง: หูมีรอยหยักและไม่มีรอยเปื้อน เมล็ดสีแดง สีขาว สีดำและสีม่วง เมล็ดแป้งและเป็นแก้ว เป็นต้น

กฎหมายที่ค้นพบโดย N.I. Vavilov นั้นใช้ได้ไม่เพียงกับพืชเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัตว์ด้วย ดังนั้น โรคเผือกจึงเกิดขึ้นไม่เพียงแต่ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกลุ่มต่างๆ เท่านั้น แต่ยังเกิดในนกและสัตว์อื่นๆ ด้วย นิ้วสั้นพบได้ในมนุษย์ วัว แกะ สุนัข นก การไม่มีขนในนก เกล็ดในปลา ขนแกะในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ฯลฯ

กฎแห่งความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการฝึกผสมพันธุ์ ช่วยให้เราสามารถทำนายการมีอยู่ของรูปแบบที่ไม่พบในชนิดพันธุ์ที่กำหนด แต่เป็นลักษณะของชนิดพันธุ์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด กล่าวคือ กฎหมายระบุทิศทางของการค้นหา นอกจากนี้รูปแบบที่ต้องการสามารถพบได้ในป่าหรือได้มาจากการกลายพันธุ์เทียม ตัวอย่างเช่น ในปี 1927 นักพันธุศาสตร์ชาวเยอรมัน E. Baur ซึ่งอิงตามกฎอนุกรมความคล้ายคลึงกัน เสนอว่ามีความเป็นไปได้ที่จะมีลูปินรูปแบบไร้อัลคาลอยด์ ซึ่งสามารถใช้เป็นอาหารสัตว์ได้ อย่างไรก็ตาม ไม่ทราบรูปแบบดังกล่าว มีการเสนอว่าพันธุ์กลายที่ปราศจากอัลคาลอยด์มีความทนทานต่อศัตรูพืชน้อยกว่าพืชลูปินที่มีรสขม และส่วนใหญ่จะตายก่อนออกดอก

จากสมมติฐานเหล่านี้ R. Zengbusch ได้เริ่มค้นหาการกลายพันธุ์ที่ปราศจากอัลคาลอยด์ เขาตรวจสอบต้นลูปิน 2.5 ล้านต้น และระบุต้น 5 ต้นที่มีปริมาณอัลคาลอยด์ต่ำ ซึ่งเป็นบรรพบุรุษของลูปินที่เป็นอาหารสัตว์

การศึกษาในภายหลังแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของกฎอนุกรมที่คล้ายคลึงกันในระดับความแปรปรวนของลักษณะทางสัณฐานวิทยา สรีรวิทยา และชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด ตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงมนุษย์

การกลายพันธุ์แบบประดิษฐ์

การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองเกิดขึ้นตลอดเวลาในธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองนั้นเกิดขึ้นได้ยาก ตัวอย่างเช่น ในดรอสโซฟิล่า การกลายพันธุ์ของตาขาวเกิดขึ้นที่ความถี่ 1:100,000 เซลล์สืบพันธุ์ ในมนุษย์ ยีนจำนวนมากกลายพันธุ์ด้วยความถี่ 1:200,000 เซลล์สืบพันธุ์

ในปี 1925 G.A. Nadson และ G.S. Filippov ค้นพบผลการกลายพันธุ์ของรังสีเรเดียมต่อความแปรปรวนทางพันธุกรรมในเซลล์ยีสต์ สิ่งที่สำคัญที่สุดสำหรับการพัฒนาการกลายพันธุ์โดยธรรมชาติคือผลงานของ G. Meller (1927) ซึ่งไม่เพียงแต่ยืนยันผลการกลายพันธุ์ของรังสีเรเดียมในการทดลองกับแมลงหวี่เท่านั้น แต่ยังแสดงให้เห็นว่าการฉายรังสีเพิ่มความถี่ของการกลายพันธุ์หลายร้อยครั้ง ในปี 1928 L. Stadler ใช้รังสีเอกซ์เพื่อหาการกลายพันธุ์ ต่อมาได้พิสูจน์ถึงผลกระทบต่อการกลายพันธุ์ของสารเคมีด้วย การทดลองเหล่านี้และการทดลองอื่นๆ แสดงให้เห็นการมีอยู่ของปัจจัยจำนวนมากที่เรียกว่า ก่อกลายพันธุ์สามารถทำให้เกิดการกลายพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตต่างๆได้

สารก่อกลายพันธุ์ทั้งหมดที่ใช้ในการสร้างการกลายพันธุ์แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

ทางกายภาพ -การแผ่รังสี อุณหภูมิสูงและต่ำ ผลกระทบทางกล อัลตราซาวนด์

เคมี- สารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์หลายชนิด: คาเฟอีน ก๊าซมัสตาร์ด เกลือของโลหะหนัก กรดไนตรัส ฯลฯ

เกิดการก่อกลายพันธุ์ได้ ความสำคัญอย่างยิ่ง. ทำให้สามารถสร้างแหล่งวัตถุดิบที่มีคุณค่าสำหรับการเพาะพันธุ์ พันธุ์พืชและพันธุ์สัตว์ที่ให้ผลผลิตสูงหลายร้อยชนิด เพิ่มผลผลิตของผู้ผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลายรายได้ 10-20 เท่า และยังเผยวิธีการสร้างวิธีการปกป้อง มนุษย์จากการกระทำของปัจจัยก่อกลายพันธุ์

ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์

วางแผน

ความแตกต่างระหว่างการกลายพันธุ์และการดัดแปลง

การจำแนกประเภทของการกลายพันธุ์

กฎหมายของ N.I.Vavilov

การกลายพันธุ์ แนวคิดเรื่องการกลายพันธุ์ ปัจจัยก่อกลายพันธุ์

การกลายพันธุ์ –คือการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน ถาวร โดยธรรมชาติหรือโดยธรรมชาติในสารพันธุกรรมที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของ ปัจจัยก่อกลายพันธุ์ .

ประเภทของปัจจัยก่อกลายพันธุ์:

ก) ทางกายภาพ– การแผ่รังสี อุณหภูมิ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

ข) ปัจจัยทางเคมี –สารที่ก่อให้เกิดพิษต่อร่างกาย: แอลกอฮอล์, นิโคติน, ฟอร์มาลดีไฮด์

ใน) ทางชีวภาพ- ไวรัส แบคทีเรีย

ความแตกต่างระหว่างการกลายพันธุ์และการดัดแปลง

การจำแนกประเภทของการกลายพันธุ์

การกลายพันธุ์มีหลายประเภท

I การจำแนกการกลายพันธุ์ตามความหมาย: เป็นประโยชน์, เป็นอันตราย, เป็นกลาง

มีประโยชน์การกลายพันธุ์นำไปสู่การต้านทานที่เพิ่มขึ้นของสิ่งมีชีวิตและเป็นวัสดุสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติและเทียม

การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายลดความมีชีวิตชีวาและนำไปสู่การพัฒนาของโรคทางพันธุกรรม: ฮีโมฟีเลีย, โรคโลหิตจางชนิดเคียว

II การจำแนกการกลายพันธุ์ตามท้องถิ่นหรือสถานที่เกิด: โซมาติกและกำเนิด

โซมาติกเกิดขึ้นในเซลล์ของร่างกายและส่งผลต่อเพียงส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกาย ในขณะที่บุคคลที่มีกระเบื้องโมเสคจะพัฒนา: ดวงตาที่แตกต่างกัน, สีผม การกลายพันธุ์เหล่านี้สืบทอดมาเฉพาะระหว่างการขยายพันธุ์พืช (ในลูกเกด)

กำเนิด – เกิดขึ้นในเซลล์สืบพันธุ์หรือในเซลล์ที่เกิดเซลล์สืบพันธุ์ พวกมันถูกแบ่งออกเป็นนิวเคลียร์และนอกนิวเคลียร์ (ไมโตคอนเดรีย, พลาสติด)

III การกลายพันธุ์โดยธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงจีโนไทป์: โครโมโซม จีโนม ยีน

ทางพันธุกรรม (หรือจุด) ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ มีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของยีน การกลายพันธุ์เหล่านี้เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการสูญเสียนิวคลีโอไทด์ การแทรก หรือการแทนที่นิวคลีโอไทด์หนึ่งไปยังอีกนิวคลีโอไทด์ การกลายพันธุ์เหล่านี้นำไปสู่โรคของยีน: ตาบอดสี, ภาวะฟีนิลคีโตนูเรีย

โครโมโซม (เปเรสทรอยก้า) เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโครโมโซม สิ่งที่อาจเกิดขึ้น:

การลบ: -การสูญเสียส่วนหนึ่งของโครโมโซม

การทำสำเนา –การเพิ่มส่วนของโครโมโซมเป็นสองเท่า

การผกผัน –การหมุนส่วนหนึ่งของโครโมโซม 180 0;

การโยกย้าย –การแลกเปลี่ยนส่วนของโครโมโซมที่ไม่คล้ายคลึงกันและ การควบรวมกิจการโครโมโซมที่ไม่คล้ายคลึงกันสองตัวเป็นหนึ่งเดียว

สาเหตุของการกลายพันธุ์ของโครโมโซม: การเกิดขึ้นของการแตกหักของโครโมโซมตั้งแต่สองครั้งขึ้นไปตามด้วยการมารวมกัน แต่อยู่ในลำดับที่ไม่ถูกต้อง

จีโนม การกลายพันธุ์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซม แยกแยะ เฮเทอโรพลอยด์และ โพลีพลอยด์

เฮเทอโรพลอยดี เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซมบนโครโมโซมหลายตัว - 1.2.3 สาเหตุ: การไม่แยกตัวของโครโมโซมในไมโอซิส:

- การผูกขาด –จำนวนโครโมโซมลดลง 1 โครโมโซม สูตรทั่วไปของชุดโครโมโซมคือ 2n-1

- ตรีโซโนมี –จำนวนโครโมโซมเพิ่มขึ้น 1 สูตรทั่วไป 2n+1 (47 โครโมโซม Clan feather syndrome; trisonomy ของโครโมโซม 21 คู่ - ดาวน์ซินโดรม (หลายสัญญาณ) ข้อบกพร่องที่เกิดทำให้ความมีชีวิตชีวาของร่างกายลดลงและพัฒนาการทางจิตที่บกพร่อง)

โพลิพลอยด์ – การเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซมหลายครั้ง ในสิ่งมีชีวิตโพลีพลอยด์ชุดโครโมโซมเดี่ยว (n) ในเซลล์จะถูกทำซ้ำไม่ใช่ 2 ครั้งเช่นเดียวกับในเซลล์ซ้ำ แต่ 4-6 ครั้งบางครั้งก็มากกว่านั้นมาก - มากถึง 10-12 ครั้ง

การเกิดโพลีพลอยด์มีความเกี่ยวข้องกับการละเมิดไมโทซิสหรือไมโอซิส โดยเฉพาะอย่างยิ่งการไม่แยกโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันในไมโอซิสทำให้เกิดเซลล์สืบพันธุ์ที่มีจำนวนโครโมโซมเพิ่มขึ้น ในสิ่งมีชีวิตแบบดิพลอยด์ กระบวนการนี้สามารถผลิตเซลล์สืบพันธุ์แบบดิพลอยด์ (2n) ได้

พบกันอย่างแพร่หลายในพืชที่ปลูก: บัควีท, ทานตะวัน ฯลฯ รวมถึงในพืชป่า

กฎของ N.I. Vavilov (กฎของอนุกรมความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกัน)

/ตั้งแต่สมัยโบราณ นักวิจัยได้สังเกตเห็นการมีอยู่ของลักษณะที่คล้ายคลึงกันใน ประเภทต่างๆและสกุลในวงศ์เดียวกัน เช่น แตงซึ่งมีลักษณะคล้ายแตงกวา หรือแตงโม ซึ่งมีลักษณะคล้ายแตง ข้อเท็จจริงเหล่านี้เป็นพื้นฐานของกฎอนุกรมความคล้ายคลึงกันในความแปรปรวนทางพันธุกรรม/

อัลเลลิสม์หลายอย่าง ความแปรปรวนแบบขนาน. ยีนสามารถมีอยู่ในสถานะมากกว่าสองสถานะ ความหลากหลายของอัลลีลของยีนหนึ่งเรียกว่า อัลลิลิสหลายประการ. อัลลีลที่ต่างกันจะกำหนดระดับที่ต่างกันของลักษณะเดียวกัน ยิ่งบุคคลในกลุ่มอัลลีลมีจำนวนมากขึ้น พลาสติกในสายพันธุ์ก็จะยิ่งปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปได้ดีขึ้น

อัลเลลิสหลายอันเป็นรากฐาน ความแปรปรวนแบบขนาน - ปรากฏการณ์ที่ตัวละครคล้ายคลึงกันปรากฏในสายพันธุ์และสกุลต่าง ๆ ในครอบครัวเดียวกัน จัดระบบข้อเท็จจริงของความแปรปรวนแบบขนาน N.I. Vavilov./

N.I. Vavilov เปรียบเทียบสายพันธุ์ของตระกูลซีเรียล เขาพบว่าหากข้าวสาลีอ่อนมีรูปแบบฤดูหนาวและฤดูใบไม้ผลิ มีกันสาดและไม่มีกันสาด ข้าวสาลีดูรัมก็จะพบรูปแบบเดียวกันนี้ อีกทั้งองค์ประกอบของคุณสมบัติต่างๆ โดยรูปแบบที่แตกต่างกันไปตามสายพันธุ์และสกุล ก็มักจะกลายเป็นสิ่งเดียวกันในสกุลอื่น ตัวอย่างเช่น รูปแบบของข้าวไรย์และข้าวบาร์เลย์จะทำซ้ำรูปแบบของข้าวสาลีประเภทต่างๆ ทำให้เกิดชุดความแปรปรวนทางพันธุกรรมแบบขนานหรือคล้ายคลึงกัน

การจัดระบบข้อเท็จจริงทำให้ N.I. Vavilov สามารถกำหนดได้ กฎของอนุกรมที่คล้ายคลึงกันในความแปรปรวนทางพันธุกรรม (1920): สปีชีส์และสกุลที่ใกล้ชิดทางพันธุกรรมมีลักษณะชุดความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกันด้วยความสม่ำเสมอดังกล่าว เมื่อทราบรูปแบบหลายรูปแบบภายในสายพันธุ์หนึ่ง เราจึงสามารถทำนายการมีอยู่ของรูปแบบคู่ขนานในสายพันธุ์และสกุลอื่นได้

ความคล้ายคลึงกันของลักษณะทางพันธุกรรมของสปีชีส์และสกุลที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิดนั้นอธิบายได้จากความคล้ายคลึงกันของยีนของพวกมัน เนื่องจากพวกมันมีต้นกำเนิดมาจากสายพันธุ์บรรพบุรุษเดียวกัน นอกจากนี้ กระบวนการกลายพันธุ์ในสายพันธุ์ที่ใกล้ชิดทางพันธุกรรมดำเนินไปในทำนองเดียวกัน ดังนั้นพวกมันจึงพัฒนาอัลลีลด้อยแบบเดียวกันและเป็นผลให้มีลักษณะคู่ขนานกัน

ข้อสรุปจากกฎของวาวิลอฟ: แต่ละสปีชีส์มีขอบเขตที่แน่นอนของความแปรปรวนของการกลายพันธุ์ ไม่มีกระบวนการกลายพันธุ์ใดที่สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่นอกเหนือไปจากความแปรปรวนทางพันธุกรรมของสายพันธุ์ได้ดังนั้นในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การกลายพันธุ์สามารถเปลี่ยนสีของขนจากสีดำเป็นสีน้ำตาล สีแดง สีขาว อาจเกิดแถบและจุดได้ แต่จะไม่รวมลักษณะที่ปรากฏของสีเขียว