Закон гомологических рядов наследственной изменчивости н и вавилова кратко
Обновлено: 05.07.2024
Н.И. Вавилов, сравнивая изменчивость видов внутри разных родов, обнаружил параллелизм в повторяемости признаков. Оказалось, что признаки, присущие формам внутри вида или рода, повторялись и в других видах или родах. Ч. Дарвин отметил фиолетовые листья бука, орешника и барбариса, а разновидности с глубоко разрезанными или рассеченными листьями повторялись у ольхи, липы, бука, березы и др. древесных пород.
На основании всех известных факторов Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости:
1. Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм и у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.
2. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство.
Этот закон был положен в основу систематизации наследственной изменчивости видов. Название "гомологические ряды наследственной изменчивости" подразумевает их генетическое родство и подчеркивает эволюционное значение этого закона. Гомологические ряды можно наблюдать по всем признакам, поэтому была введена классификация соответствующих форм и разновидностей, представленных параллельными гомологическими рядами у сходных и далеких в систематическом отношении видов древесных растений. Сходным формам присваиваются общие названия, которые прибавляются к видовым названиям. Отклонение от формы называют ареальными формами. Их используют в озеленении под названием садовых форм. Параллельная изменчивость по строению кроны у древесных растений представлена следующими формами: пирамидальная колонновидная, овальная, шарообразная, зонтичная, плакучая, стелющаяся.
ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
В конце19 столетия изучение строения и физиологии клетки привело к установлению связи ядра и обнаруженных в нем хромосом с явлениями наследственности. Редукционное деление (1 – е метотическое деление) в процессе гаметогенеза связано с распределением материнских и отцовских хромосом. Позже установили постоянство видового числа хромосом и сохранение их индивидуальности. А. Вейсман обосновал идею о том, что материальным носителем наследственности является хроматин клеточного ядра.
В 1891 – 1892 г.г. было выяснено, что перед созреванием половых клеток происходит попарное соединение (коньюгация) хромосом, которые затем расходятся при редукционном делении и эти коньюгирующие хромосомы, названные бивалентами, представляют собой пару, в которой одна хромосома материнская, а другая отцовская.
В 1902 – 1903 г.г. У. Сеттон установил связь между поведением хромосом при редукционном делении и оплодотворении и независимым расщеплением признаков в потомстве гибридов. Цитологически наблюдаемое поведение хромосом точно соответствует установленному Г. Менделем распределению наследственных факторов.
В 1905 г. Э. Вильсон сформулировал основные положения хромосомной теории определения пола. Экспериментальное доказательство локализации генов в хромосомах открыло второй период в развитии хромосомной теории наследственности, ознаменовавшейся в генетике рядом открытий.
Т. Морган в 1910 г. в лабораторных условиях проводил все свои генетические работы на плодовой мушке дрозофиле. Она маленькая и легко разводилась в пробирках на дешевом корме. У этой мушки очень короткий цикл развития и одна оплодотворенная самка дает несколько сотен мух. В соматических клетках её всего четыре пары хромосом. На основании этого с нею Т.Г. Морганом были сформулированы основные положения хромосомной теории наследственности:
1.Главными клеточными структурами, ответственными за передачу наследственной информации, являются хромосомы, которые содержат элементарные носители генетической информации.
2.В хромосомах гены расположены нитью. В пределах одной хромосомы гены образуют группу сцепления. Число групп сцепления
равно гаплоидному числу хромосом.
3.В мейозе между гомологичными хромосомами может происходить кроссинговер, благодаря которому осуществляется рекомбинация генов, что является основой биологического разнообразия видов и базой для естественного отбора организмов.
Н.И. Вавилов, сравнивая изменчивость видов внутри разных родов, обнаружил параллелизм в повторяемости признаков. Оказалось, что признаки, присущие формам внутри вида или рода, повторялись и в других видах или родах. Ч. Дарвин отметил фиолетовые листья бука, орешника и барбариса, а разновидности с глубоко разрезанными или рассеченными листьями повторялись у ольхи, липы, бука, березы и др. древесных пород.
На основании всех известных факторов Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости:
1. Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм и у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.
2. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство.
Этот закон был положен в основу систематизации наследственной изменчивости видов. Название "гомологические ряды наследственной изменчивости" подразумевает их генетическое родство и подчеркивает эволюционное значение этого закона. Гомологические ряды можно наблюдать по всем признакам, поэтому была введена классификация соответствующих форм и разновидностей, представленных параллельными гомологическими рядами у сходных и далеких в систематическом отношении видов древесных растений. Сходным формам присваиваются общие названия, которые прибавляются к видовым названиям. Отклонение от формы называют ареальными формами. Их используют в озеленении под названием садовых форм. Параллельная изменчивость по строению кроны у древесных растений представлена следующими формами: пирамидальная колонновидная, овальная, шарообразная, зонтичная, плакучая, стелющаяся.
ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
В конце19 столетия изучение строения и физиологии клетки привело к установлению связи ядра и обнаруженных в нем хромосом с явлениями наследственности. Редукционное деление (1 – е метотическое деление) в процессе гаметогенеза связано с распределением материнских и отцовских хромосом. Позже установили постоянство видового числа хромосом и сохранение их индивидуальности. А. Вейсман обосновал идею о том, что материальным носителем наследственности является хроматин клеточного ядра.
В 1891 – 1892 г.г. было выяснено, что перед созреванием половых клеток происходит попарное соединение (коньюгация) хромосом, которые затем расходятся при редукционном делении и эти коньюгирующие хромосомы, названные бивалентами, представляют собой пару, в которой одна хромосома материнская, а другая отцовская.
В 1902 – 1903 г.г. У. Сеттон установил связь между поведением хромосом при редукционном делении и оплодотворении и независимым расщеплением признаков в потомстве гибридов. Цитологически наблюдаемое поведение хромосом точно соответствует установленному Г. Менделем распределению наследственных факторов.
В 1905 г. Э. Вильсон сформулировал основные положения хромосомной теории определения пола. Экспериментальное доказательство локализации генов в хромосомах открыло второй период в развитии хромосомной теории наследственности, ознаменовавшейся в генетике рядом открытий.
Т. Морган в 1910 г. в лабораторных условиях проводил все свои генетические работы на плодовой мушке дрозофиле. Она маленькая и легко разводилась в пробирках на дешевом корме. У этой мушки очень короткий цикл развития и одна оплодотворенная самка дает несколько сотен мух. В соматических клетках её всего четыре пары хромосом. На основании этого с нею Т.Г. Морганом были сформулированы основные положения хромосомной теории наследственности:
1.Главными клеточными структурами, ответственными за передачу наследственной информации, являются хромосомы, которые содержат элементарные носители генетической информации.
2.В хромосомах гены расположены нитью. В пределах одной хромосомы гены образуют группу сцепления. Число групп сцепления
равно гаплоидному числу хромосом.
3.В мейозе между гомологичными хромосомами может происходить кроссинговер, благодаря которому осуществляется рекомбинация генов, что является основой биологического разнообразия видов и базой для естественного отбора организмов.
Николай Иванович Вавилов имел научные интересы в широких сферах, но более всего он известен как ботаник-селекционер и генетик. Исследуя параллелизм в наследственной изменчивости, в 1920 году он открыл и обосновал закон гомологических рядов, который звучит так:
«Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.
Для наглядной иллюстрации действия закона удобно взять растения семейства мятликовых. Например, зерновка черной окраски имеется у пшеницы, ячменя, ржи, кукурузы и ряда других представителей семейства. А вот удлиненная форма зерновки наблюдается у всех видов семейства, изученных на сегодняшний день.
С помощью этого закона Н. И. Вавилов обнаружил ряд форм ржи, еще не известных в то время: с остистыми и безостными колосьями, с черной, белой, фиолетовой и красной зерновкой, с зерном мучнистым и стекловидным и проч. Исследователь опирался на наличие данных признаков у пшеницы.
1. Например, короткопалость встречается и у человека, и у птиц, собак, крупного рогатого скота.
2. Альбинизм бывает у представителей разных групп млекопитающих, а также у птиц и прочих животных.
3. Перья могут отсутствовать у птиц, чешуя у рыб, волосистый покров у млекопитающих, и всё это производные кератина.
Наследственная изменчивость и закон гомологических рядов
Исследования Н. И. Вавилова
Н. И. Вавилов — известный советский ученый-генетик, оставивший огромный след в развитии отечественной науки. Под его крылом проходило становление целой россыпи видных отечественных ученых.
Благодаря проводимым ученым и его учениками исследованиям в сельскохозяйственной науке стало возможным использовать новые методы поиска диких видов растений, которые служили бы исходным материалом в селекции. Кроме того, эти исследования стали теоретической базой советской селекции.
Ученому удалось собрать очень много коллекционного материала, на основе которого сформировалось учение о центрах происхождения культурных растений. Собранные Вавиловым и его коллегами образцы посевного материала позволили расширить горизонты генетических исследований и селекционной работы.
Анализ собранных материалов позволил сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости.
Суть закона гомологических рядов
Н. И. Вавилов на протяжении многих лет изучал дикие и культурные формы растительности на пяти материках. Это позволило ему сделать вывод о том, что изменчивость близких на основе происхождения видов и родов происходит похожим путем. В результате происходит образование рядов изменчивости.
Образованные ряды изменчивости отличаются невероятной правильностью. Поэтому, зная ряд признаков и форм в пределах одного вида, можно сделать предположение о нахождении этих качеств у других видов и родов.
Чем ближе родство, тем заметнее сходство в рядах изменчивости.
К примеру, арбуз, дыня и тыква имеют схожую форму плода: овальную, круглую, цилиндрическую и шарообразную. Что касается окраски, то она может быть светлой, темной, полосатой и пятнистой. Листья этих растений могут быть цельными или глубоко рассеченными.
При рассмотрении злаков из 38 исследуемых признаков:
- у ржи и пшеницы отмечается наличие 37;
- у овса и ячмени есть 35;
- рис и кукуруза имеют 32;
- для проса свойственно 27.
Эти цифры дают возможность предвидеть проявление определенных признаков у конкретных растений на примере проявления этих же признаков у других растений, родственных первым.
Если сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости с учетом современных знаний, то он будет выглядеть следующим образом.
Для родственных видов, родов и семейств характерно наличие гомологичных генов и порядков генов в хромосомах, сходство которых будет наиболее полным при сравнении эволюционно близких таксонов.
Такая закономерность была установлена Вавиловым в отношении растений. Однако последовавшие за открытием этой закономерности исследования подтвердили, что закон гомологических рядов Вавилова является универсальным.
Генетическая основа закона гомологических рядов
В качестве генетической основы закона гомологичных рядов выступает следующий факт: в сходных условиях близкородственные организмы могут выявлять одинаковую реакцию на факторы внешней среды. Так же стоит отметить примерно одинаковое протекание у этих организмов биохимических процессов.
Эта закономерность формулируется так: степень исторической общности организмов прямо пропорциональна количеству общих генов у сравниваемых групп.
В силу сходства генотипа близкородственных организмов, изменения генов в результате мутаций тоже могут быть похожими. Фенотипически это может проявляться в виде одинакового характера изменчивости, характерных для близких родов, видов и т. д.
Значение закона гомологических рядов
Для развития теоретической науки и практического использования в сельском хозяйстве закон Вавилова чрезвычайно важен. С его помощью можно понять направление и пути эволюции родственных групп живых организмов.
В селекции этот закон помогает планировать создание новых сортов растений и пород домашних животных, для которых характерна определенная совокупность признаков. Все это — на основе изучения наследственной изменчивости близких видов.
Также гомологические ряды Вавилова важны и для систематики организмов. Здесь с его помощью возможен поиск новых ожидаемых форм организмов, имеющих определенную совокупность признаков — при условии, что похожая совокупность была найдена в родственных систематических группах.
Выдающийся советский ученый-генетик Николай Иванович Вавилов внес большой вклад в развитие отечественной науки. Под его руководством воспитывалась целая плеяда видных отечественных ученых. Исследования, проводившиеся Н.И.Вавиловым и его учениками, дали возможность сельскохозяйственной науке овладеть новыми методами поиска диких видов растений в качестве исходного материала для селекции, заложили теоретические основы советской селекции.
На основе огромного количества собранного коллекционного материала было сформулировано учение о центрах происхождения культурных растений. А образцы посевного материала, собранные Вавиловым и его соратниками, обеспечили широкий фронт генетических исследований и селекционной работы.
Именно благодаря анализу собранных материалов был сформулирован знаменитый закон гомологических рядов.
Суть закона гомологических рядов наследственной изменчивости
В ходе многолетнего изучения диких и культурных форм растительности на пяти материках Н.И. Вавилов сделал вывод, что изменчивость близких по происхождению видов и родов осуществляется сходными путями. При этом образуются так называемые ряды изменчивости. Эти ряды изменчивости настолько правильные, что, зная ряд признаков и форм в пределах одного вида можно предвидеть нахождение этих качеств у других видов и родов. Чем ближе родство, тем полнее сходство в рядах изменчивости.
Например, у арбуза, тыквы и дыни форма плода может быть овальной, круглой, шарообразной, цилиндрической. Окраска плода может быть светлой, темной, полосатой или пятнистой. Листья у всех трех видов растений могут быть цельными или глубокорассеченными.
Если рассматривать злаки, то из $38$ исследуемых признаков, характерных для злаков:
- у ржи и у пшеницы обнаружено $37$,
- у ячменя и овса - $35$,
- у кукурузы и риса – $32$,
- у проса – $27$.
Готовые работы на аналогичную тему
Знание этих закономерностей позволяет предвидеть проявление определенных признаков у одних растений. На примере проявления этих признаков у других, родственных им растений.
В современной трактовке формулировка данного закона гомологических рядов наследственной изменчивости выглядит следующим образом:
Эту закономерность Вавилов установил для растений. Но последующие исследования показали, что закон имеет универсальный характер.
Генетическая основа закона гомологических рядов наследственности
Генетической основой выше упомянутого закона является то обстоятельство, что в сходных условиях близкородственные организмы могут одинаково реагировать на факторы внешней среды. А биохимические процессы у них протекают приблизительно одинаково. Эту закономерность можно сформулировать таким образом:
Так как генотип близкородственных организмов подобен, то и изменения этих генов в ходе мутаций могут быть подобными. Внешне (фенотипически) это проявляется как одинаковый характер изменчивости у близких видов, родов и т.п.
Значение закона гомологических рядов наследственности
Закон гомологических рядов имеет большое значение как для развития теоретической науки, так для практического применения в сельскохозяйственном производстве. Он дает ключ к пониманию направления и путей эволюции родственных групп живых организмов. В селекции на его основе планируют создание новых сортов растений и пород домашних животных с определенной совокупностью признаков, на основе изучения наследственной изменчивости близких видов.
В систематике организмов этот закон позволяет находить новые ожидаемые формы организмов (виды, роды, семейства) с определенной совокупностью признаков при условии, если подобная совокупность была обнаружена у родственных систематических группах.
Читайте также: