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: