La esencia de la ley de series homólogas de variabilidad hereditaria. Series homológicas de variabilidad hereditaria

Las mutaciones que ocurren naturalmente sin afectar el cuerpo de varios factores se llaman espontáneo. La característica principal de la manifestación de mutaciones espontáneas. es que las especies y géneros genéticamente cercanos se caracterizan por la presencia de formas similares de variabilidad. El patrón de la presencia de series homólogas en la variabilidad hereditaria fue establecido por el destacado genetista y mejorador, Académico N.I. Vavilov (1920). Descubrió que las series homólogas existen no solo a nivel de especie y género en las plantas, sino que también se pueden encontrar en mamíferos y humanos.

La esencia de la ley es que géneros y especies genéticamente cercanos se caracterizan por series homólogas (similares) en la variabilidad hereditaria. La variabilidad genotípica similar se basa en un genotipo similar en formas estrechamente relacionadas (es decir, un conjunto de genes, su posición en loci homólogos). Por tanto, conociendo las formas de variabilidad, por ejemplo, un número de mutaciones en especies dentro de un mismo género, se puede suponer la presencia de las mismas mutaciones en otras especies de un género o familia dado. Mutaciones similares en especies genéticamente relacionadas N.I. Vavilov llamó series homólogas en la variabilidad hereditaria. Ejemplos:

1) los representantes de la familia de los cereales tienen un genotipo similar. Se observan mutaciones similares dentro de los géneros de esta familia (trigo, centeno, avena, etc.). Estos incluyen los siguientes: grano desnudo, sin aristas, alojamiento, diferente consistencia y color del grano, etc. Las formas sin arista de trigo, centeno, avena y arroz son especialmente comunes;

2) mutaciones similares ocurren en humanos y mamíferos: dedos cortos (ovejas, humanos), albinismo (ratas, perros, humanos), diabetes mellitus (ratas, humanos), cataratas (perros, caballos, humanos), sordera (perros, gatos , humanos) ) y etc.

La ley de la serie homológica de la variabilidad hereditaria es universal. La genética médica utiliza esta ley para estudiar enfermedades en animales y desarrollar tratamientos para ellas en humanos. Se ha establecido que los virus oncogénicos se transmiten a través de las células germinales, integrándose en su genoma. Al mismo tiempo, la descendencia desarrolla comorbilidades similares a las de los padres. La secuencia de nucleótidos del ADN se ha estudiado en muchas especies estrechamente relacionadas y el grado de similitud es superior al 90%. Esto significa que se puede esperar el mismo tipo de mutaciones en especies relacionadas.

La ley tiene una amplia aplicación en el fitomejoramiento. Conociendo la naturaleza de los cambios hereditarios en algunas variedades, es posible predecir cambios similares en variedades relacionadas actuando sobre ellas con mutágenos o usando terapia génica. De esta manera, se pueden producir en ellos cambios beneficiosos.

Variabilidad de modificación(según Ch. Darwin - cierta variabilidad) - es un cambio en el fenotipo bajo la influencia de factores ambientales que no se heredan, y el genotipo permanece sin cambios.

Los cambios en el fenotipo bajo la influencia de factores ambientales en individuos genéticamente idénticos se denominan modificaciones. Las modificaciones también se denominan cambios en el grado de expresión de un rasgo. La aparición de modificaciones se debe al hecho de que los factores ambientales (temperatura, luz, humedad, etc.) afectan la actividad de las enzimas y, dentro de ciertos límites, cambian el curso de las reacciones bioquímicas. La variabilidad de modificación es de naturaleza adaptativa, en contraste con la variabilidad mutacional.

Ejemplos de modificación:

1) la punta de flecha tiene 3 tipos de hojas, que difieren en forma, dependiendo de la acción factor medioambiental: en forma de flecha, ubicado sobre el agua, ovalado - en la superficie del agua, lineal - sumergido en agua;

2) en un conejo del Himalaya, en lugar de lana blanca afeitada, cuando se coloca en nuevas condiciones (temperatura 2 C), crece pelo negro;

3) cuando se usan ciertos tipos de alimentos, el peso corporal y la producción de leche de las vacas aumentan significativamente;

4) las hojas del lirio de los valles en suelos arcillosos son anchas, de color verde oscuro, y en suelos arenosos pobres son estrechas y de color pálido;

5) Las plantas de diente de león reubicadas en lo alto de las montañas, o en áreas con un clima frío, no alcanzan tamaños normales y crecen enanas.

6) con un contenido excesivo de potasio en el suelo, aumenta el crecimiento de las plantas, y si hay mucho hierro en el suelo, aparece un tinte marrón en los pétalos blancos.

Propiedades de la modificación:

1) las modificaciones pueden ocurrir en todo un grupo de individuos, porque estos son cambios grupales en la gravedad de los signos;

2) los cambios son adecuados, es decir corresponden al tipo y duración de la exposición a un determinado factor ambiental (temperatura, luz, humedad del suelo, etc.);

3) las modificaciones forman una serie de variaciones, por lo que se denominan cambios cuantitativos en las características;

4) las modificaciones son reversibles dentro de una generación, es decir, con un cambio en las condiciones externas de los individuos, el grado de expresión de los signos cambia. Por ejemplo, en vacas con un cambio en la alimentación, la producción de leche puede cambiar, en humanos, bajo la influencia de los rayos ultravioleta, aparecen bronceados, pecas, etc.;

5) las modificaciones no se heredan;

6) las modificaciones son de naturaleza adaptativa (adaptable), es decir, en respuesta a cambios en las condiciones ambientales, los individuos exhiben cambios fenotípicos que contribuyen a su supervivencia. Por ejemplo, las ratas domésticas se adaptan a los venenos; las liebres cambian de color según la estación;

7) se agrupan en torno al valor medio.

Bajo la influencia del ambiente externo, más, la longitud y forma de las hojas, la altura, el peso, etc.

Sin embargo, bajo la influencia del medio ambiente, los signos pueden cambiar dentro de ciertos límites. velocidad de reacción son los límites superior e inferior dentro de los cuales el atributo puede cambiar. Estos límites, en los que el fenotipo puede cambiar, están determinados por el genotipo. Ejemplo 1: la producción de leche de una vaca es de 4000–5000 l / año. Esto indica que la variabilidad de esta característica se observa dentro de dichos límites, y la velocidad de reacción es de 4000-5000 L/año. Ejemplo 2: si la altura del tallo de una variedad de avena alta varía de 110 a 130 cm, entonces la tasa de reacción de esta característica es de 110 a 130 cm.

Diferentes signos tienen diferentes normas de reacción: anchas y estrechas. Amplia velocidad de reacción- longitud de la hoja, peso corporal, producción de leche de las vacas, etc. Tasa de reacción estrecha- el contenido de grasa de la leche, el color de las semillas, flores, frutos, etc. Los signos cuantitativos tienen una velocidad de reacción amplia y los cualitativos tienen una velocidad de reacción estrecha.

Análisis estadístico de la variabilidad de la modificación en el ejemplo del número de espiguillas en una espiga de trigo

Dado que la modificación es un cambio cuantitativo en un rasgo, es posible realizar un análisis estadístico de la variabilidad de la modificación y derivar el valor promedio de la variabilidad de la modificación, o una serie de variación. Serie de variación variabilidad del rasgo (es decir, el número de espiguillas en las mazorcas) - la disposición en una fila de mazorcas de acuerdo con el aumento en el número de espiguillas. La serie variacional consta de variantes separadas (variaciones). Si contamos el número de variantes individuales en la serie de variaciones, podemos ver que la frecuencia de su aparición no es la misma. Opciones ( variaciones) es el número de espiguillas en espigas de trigo (expresión única del carácter). En la mayoría de los casos, se encuentran los indicadores promedio de la serie de variación (el número de espiguillas varía de 14 a 20). Por ejemplo, en 100 oídos, debe determinar la frecuencia de aparición de diferentes opciones. De acuerdo con los resultados de los cálculos, se puede ver que la mayoría de las veces hay picos con un número promedio de espiguillas (16–18):

La fila superior muestra las opciones, de menor a mayor. La fila inferior es la frecuencia de aparición de cada opción.

La distribución de una variante en una serie de variaciones se puede mostrar visualmente mediante un gráfico. La expresión gráfica de la variabilidad de un rasgo se llama curva de variación, que refleja los límites de variación y la frecuencia de ocurrencia de variaciones específicas del rasgo (Fig. 36) .

V

Arroz. 36 . Curva de variación del número de espiguillas en una mazorca de trigo

Para determinar el valor promedio de la variabilidad de modificación de las espigas de trigo, es necesario tener en cuenta los siguientes parámetros:

P es el número de espiguillas con un cierto número de espiguillas (la frecuencia de aparición del rasgo);

n es el número total de opciones de serie;

V es el número de espiguillas en una mazorca (opciones que forman una serie variacional);

M - el valor medio de la variabilidad de la modificación, o la media aritmética de la serie de variación de las espigas de trigo, se determina por la fórmula:

M=––––––––––– (valor medio de la variabilidad de la modificación)

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

M=––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––= 17, 1 .

El valor promedio de la variabilidad de la modificación tiene una aplicación práctica para resolver el problema de aumentar la productividad de las plantas y los animales agrícolas.

Actividades de N. I. Vavilov

El destacado genetista soviético Nikolai Ivanovich Vavilov hizo una gran contribución al desarrollo de la ciencia doméstica. Toda una galaxia de destacados científicos rusos se formó bajo su liderazgo. Los estudios realizados por N. I. Vavilov y sus alumnos hicieron posible que la ciencia agrícola dominara nuevos métodos de búsqueda de especies de plantas silvestres como material de partida para la reproducción, sentó las bases teóricas de la reproducción soviética.

Observación 1

Con base en la enorme cantidad de material de colección recolectado, se formuló la doctrina de los centros de origen de las plantas cultivadas. Y las muestras de semillas recolectadas por Vavilov y sus asociados proporcionaron un amplio frente para la investigación genética y el trabajo de mejoramiento.

Fue gracias al análisis de los materiales recolectados que se formuló la famosa ley de las series homológicas.

La esencia de la ley de series homólogas de variabilidad hereditaria

En el curso de un estudio a largo plazo de las formas de vegetación silvestre y cultivada en los cinco continentes, N.I. Vavilov concluyó que la variabilidad de especies y géneros de origen cercano ocurre de manera similar. En este caso, se forman las denominadas series de variabilidad. Estas series de variabilidad son tan correctas que, conociendo una serie de caracteres y formas dentro de una especie, se puede prever la presencia de estas cualidades en otras especies y géneros. Cuanto más cercana es la relación, más completa es la similitud en la serie de variabilidad.

Por ejemplo, en sandía, calabaza y melón, la forma del fruto puede ser ovalada, redonda, esférica, cilíndrica. El color de la fruta puede ser claro, oscuro, rayado o manchado. Las hojas de las tres especies de plantas pueden estar enteras o profundamente diseccionadas.

Si consideramos los cereales, entonces de $38$ de los rasgos estudiados característicos de los cereales:

• $ 37 se encontraron en centeno y trigo,
• cebada y avena - $35$,
• para maíz y arroz - $32$,
• el mijo tiene $27.

El conocimiento de estas regularidades permite prever la manifestación de ciertos rasgos en algunas plantas. Sobre el ejemplo de la manifestación de estos signos en otras plantas relacionadas con ellos.

EN interpretación moderna la formulación de esta ley de series homólogas de variabilidad hereditaria es la siguiente:

“Especies relacionadas, géneros, familias tienen genes homólogos y órdenes de genes en los cromosomas, cuya similitud es la más completa, los taxones comparados evolutivamente más cercanos”.

Vavilov estableció esta regularidad para las plantas. Pero investigaciones posteriores han demostrado que la ley es universal.

La base genética de la ley de la serie homóloga de la herencia.

La base genética de la ley antes mencionada es el hecho de que, en condiciones similares, los organismos estrechamente relacionados pueden reaccionar de la misma manera a los factores ambientales. Y sus procesos bioquímicos proceden aproximadamente de la misma manera. Este patrón se puede formular de la siguiente manera:

"El grado de similitud histórica de los organismos es directamente proporcional al número de genes comunes en los grupos que se comparan".

Dado que el genotipo de organismos estrechamente relacionados es similar, los cambios en estos genes durante las mutaciones pueden ser similares. Externamente (fenotípicamente), esto se manifiesta como el mismo carácter de variabilidad en especies, géneros, etc. estrechamente relacionados.

El significado de la ley de la serie homóloga de la herencia.

La ley de las series homológicas es de gran importancia tanto para el desarrollo de la ciencia teórica como para la aplicación práctica en la producción agrícola. Da la clave para comprender la dirección y las formas de evolución de grupos relacionados de organismos vivos. En la cría, sobre esta base, planean crear nuevas variedades de plantas y razas de animales domésticos con un determinado conjunto de características, basadas en el estudio de la variabilidad hereditaria de especies relacionadas.

En la taxonomía de los organismos, esta ley hace posible encontrar nuevas formas esperadas de organismos (especies, géneros, familias) con un determinado conjunto de características, siempre que dicho conjunto se encuentre en grupos sistemáticos relacionados.

VARIABILIDAD MUTACIONAL

Plan

La diferencia entre mutaciones y modificaciones.

Clasificación de mutaciones.

Ley de NI Vavilov

Mutaciones. El concepto de mutación. factores mutagénicos.

Mutaciones - Estos son cambios repentinos, persistentes, naturales o artificiales en el material genético que ocurren bajo la influencia de factores mutagénicos .

Tipos de factores mutagénicos:

PERO) físico– radiación, temperatura, radiación electromagnética.

B) factores quimicos - sustancias que causan intoxicación del cuerpo: alcohol, nicotina, formalina.

EN) biológico- virus, bacterias.

La diferencia entre mutaciones y modificaciones.

Clasificación de mutaciones

Hay varias clasificaciones de mutaciones.

I Clasificación de las mutaciones por valor: beneficiosas, dañinas, neutras.

Útil las mutaciones conducen a una mayor resistencia del organismo y son el material para la selección natural y artificial.

Mutaciones dañinas reducir la viabilidad y conducir al desarrollo de enfermedades hereditarias: hemofilia, anemia de células falciformes.

II Clasificación de las mutaciones por localización o lugar de ocurrencia: somáticas y generativas.

Somático surgen en las células del cuerpo y afectan solo una parte del cuerpo, mientras que los individuos del mosaico desarrollan: ojos diferentes, color de cabello. Estas mutaciones se heredan solo durante la propagación vegetativa (en grosellas).

Generativo – ocurren en las células germinales o en las células a partir de las cuales se forman los gametos. Se dividen en nucleares y extranucleares (mitocondriales, plástidos).

III Mutaciones según la naturaleza del cambio en el genotipo: cromosómicas, genómicas, génicas.

Genético (o punto) no visibles bajo un microscopio, están asociados con un cambio en la estructura del gen. Estas mutaciones resultan de la pérdida de un nucleótido, la inserción o sustitución de un nucleótido por otro. Estas mutaciones conducen a enfermedades genéticas: daltonismo, fenilcetonuria.

Cromosómico (perestroika) asociado con cambios en la estructura de los cromosomas. Puede pasar:

Eliminación: - pérdida de un segmento cromosómico;

Duplicación - duplicación de un segmento cromosómico;

inversión - rotación de una parte del cromosoma por 180 0 ;

Translocación - intercambio de segmentos de cromosomas no homólogos y fusión dos cromosomas no homólogos en uno.

Causas de las mutaciones cromosómicas: la aparición de dos o más rupturas cromosómicas y su posterior conexión, pero en el orden incorrecto.

genómico mutaciones conducen a un cambio en el número de cromosomas. Distinguir heteroploidía Y poliploidía.

heteroploidía asociado con un cambio en el número de cromosomas, en varios cromosomas - 1.2.3. Causas: sin segregación de cromosomas en la meiosis:

- Monosomía - disminución en el número de cromosomas por 1 cromosoma. La fórmula general del juego de cromosomas es 2n-1.

- Trisonomía - un aumento en el número de cromosomas por 1. La fórmula general es 2n + 1 (47 cromosomas Síndrome de Clanfaiter; trisonomía de 21 pares de cromosomas - Síndrome de Down (signos de múltiples malformaciones congénitas que reducen la viabilidad del cuerpo y deterioro del desarrollo mental) .

Poliploidía - múltiples cambios en el número de cromosomas. En los organismos poliploides, el conjunto de cromosomas haploides (n) en las células no se repite 2 veces, como en los diploides, sino de 4 a 6 veces, a veces mucho más, hasta 10 a 12 veces.

La aparición de poliploides se asocia con una violación de la mitosis o la meiosis. En particular, la no separación de los cromosomas homólogos durante la meiosis conduce a la formación de gametos con un mayor número de cromosomas. En organismos diploides, este proceso puede producir gametos diploides (2n).

Se encuentra ampliamente en plantas cultivadas: trigo sarraceno, girasol, etc., así como en plantas silvestres.

La ley de N. I. Vavilov (la ley de series homólogas de variabilidad hereditaria).

/ Desde la antigüedad, los investigadores han observado la existencia de caracteres similares en diferentes especies y géneros de una misma familia, por ejemplo, melones que parecen pepinos o sandías que parecen melones. Estos hechos formaron la base de la ley de series homólogas en la variabilidad hereditaria.

Alelismo múltiple. Variabilidad paralela. Un gen puede estar en más de dos estados. La variedad de alelos para un solo gen se llama alelismo múltiple. Diferentes alelos determinan diferentes grados del mismo rasgo. Cuantos más alelos portan los individuos de las poblaciones, más plástica es la especie, mejor adaptada está a las condiciones ambientales cambiantes.

Múltiples alelismo subyacente variabilidad paralela - un fenómeno en el que aparecen caracteres similares en diferentes especies y géneros de la misma familia. N.I. Vavilov sistematizó los hechos de la variabilidad paralela./

NI Vavilov comparó especies de la familia Zlaki. Descubrió que si el trigo blando tiene formas de invierno y primavera, con y sin arista, entonces las mismas formas se encuentran necesariamente en el trigo duro. Por otra parte, la composición de las características. Por lo que las formas difieren dentro de la especie y el género, a menudo resulta ser el mismo en otros géneros. Por ejemplo, las formas de centeno y cebada repiten las formas de diferentes tipos de trigo, mientras forman la misma serie paralela u homóloga de variabilidad hereditaria.

La sistematización de los hechos permitió a N.I. Vavilov formular ley de series homólogas en la variabilidad hereditaria (1920): las especies y géneros que son genéticamente cercanos se caracterizan por series similares de variabilidad hereditaria con tal regularidad. Que, conociendo un número de formas dentro de una especie, es posible prever el hallazgo de formas paralelas en otras especies y géneros.

La homología de los rasgos hereditarios de especies y géneros estrechamente relacionados se explica por la homología de sus genes, ya que se originaron a partir de la misma especie progenitora. Además, el proceso de mutación en especies genéticamente cercanas procede de manera similar. Por lo tanto, tienen series similares de alelos recesivos y, como resultado, rasgos paralelos.

Derivación de la ley de Vavilov: cada especie tiene ciertos límites de variabilidad mutacional. Ningún proceso de mutación puede conducir a cambios que vayan más allá del espectro de variabilidad hereditaria de la especie. Entonces, en los mamíferos, las mutaciones pueden cambiar el color del pelaje de negro a marrón, rojo, blanco, rayas, manchas, pero se excluye la aparición de un color verde.

El 4 de junio realizó una ponencia “La ley de las series homológicas en la variabilidad hereditaria”. Este es uno de esos trabajos que se consideran fundamentales y son la base teórica para la investigación biológica. La esencia de la ley se reduce al hecho de que las especies y los géneros genéticamente cercanos (conectados entre sí por la unidad de origen) se caracterizan por series similares en la variabilidad hereditaria. El entusiasmo de los estudiantes por el estudio de los cereales y luego las crucíferas, las legumbres y la calabaza permitió a Vavilov y sus estudiantes encontrar mutaciones que son similares en especies relacionadas y luego en géneros. En la tabla desarrollada como resultado de los experimentos, Vavilov anotó las mutaciones, cuya manifestación se encontró en estas especies, con un signo "+", y los espacios vacíos indican que tales mutaciones deberían ser, pero aún no se han detectado. Una tabla con celdas vacías que se llenarán con el mayor desarrollo de la ciencia. ¿Dónde nos hemos encontrado con algo así? Por supuesto, en química, ¡la famosa tabla periódica! La regularidad de las dos leyes está confirmada por la ciencia. Las celdas "vacías" se llenan, y esta es la base para la selección práctica. El trigo duro se conoce solo en forma de primavera, pero sobre la base de la ley, el trigo duro en forma de invierno también debería existir en la naturaleza. De hecho, pronto fue descubierto en la frontera de Irán y Turquía. Las calabazas y los melones se caracterizan por frutos simples y segmentados, pero la sandía de esta forma no se describió en la época de Vavilov. Pero se han encontrado sandías segmentadas en el sureste de la parte europea de Rusia. El cultivo está dominado por el cultivo de remolachas de tres brotes, cuyos cultivos requieren el deshierbe y la eliminación de dos brotes adicionales. Pero entre los parientes de la remolacha en la naturaleza también había formas de un solo brote, por lo que los científicos pudieron crear una nueva variedad de remolacha de un solo brote. La ausencia de aristas en los cultivos de cereales es una mutación que ha demostrado ser beneficiosa en la introducción de la cosecha mecánica cuando la maquinaria está menos atascada. Los mejoradores, utilizando la ley de Vavilov, encontraron formas sin aristas y crearon nuevas variedades de cereales sin aristas. Los hechos de la variabilidad paralela en especies cercanas y distantes ya eran conocidos por C. Darwin. Por ejemplo, el mismo color de pelaje de roedores, albinismo en representantes. diferentes grupos fauna y humanos (se describe un caso de albinismo en negros), falta de plumaje en aves, falta de escamas en peces, coloración similar de frutos de cultivos de frutas y bayas, variabilidad de tubérculos, etc. La razón del paralelismo en la variabilidad radica en el hecho de que la base de los caracteres homólogos radica en la presencia de genes similares: cuanto más próximas genéticamente sean las especies y los géneros, más completa será la similitud en la serie de variabilidad. Por lo tanto, la causa de las mutaciones homólogas, el origen común de los genotipos. Naturaleza en el proceso de evolución fue programado, por así decirlo, de acuerdo con una fórmula, independientemente del tiempo de origen de la especie. La ley de series homológicas en la variabilidad hereditaria de NI Vavilov no solo fue una confirmación de la teoría de Darwin sobre el origen de las especies, sino que también amplió el concepto de variabilidad hereditaria. Nikolai Ivanovich puede proclamarse nuevamente: "¡Gracias a Darwin!", pero también "¡Continuando con Darwin!" Volvamos a 1920. Los recuerdos de los testigos presenciales son interesantes. Alexandra Ivanovna Mordvinkina, quien estuvo presente en el congreso del Instituto Agrícola de Saratov (luego candidata de ciencias biológicas), recordó: “El congreso se inauguró en el auditorio más grande de la universidad. Ni un solo informe me causó una impresión tan fuerte como el discurso de Nikolai Ivanovich. Hablaba con inspiración, todos escuchaban con gran expectación, se sentía que algo muy grande y nuevo en la ciencia se abría ante nosotros. Cuando hubo un aplauso tormentoso y prolongado, el profesor Vyacheslav Rafailovich Zelensky dijo: "Estos son biólogos que saludan a su Mendeleev". Las palabras de Nikolai Maksimovich Tulaikov especialmente impresas en mi memoria: “¿Qué se puede agregar a este informe? Puedo decir una cosa: Rusia no perecerá si tiene hijos como Nikolai Ivanovich. Nikolai Vladimirovich Timofeev-Resovsky, un excelente genetista que conoció a Vavilov no solo por el trabajo, sino también personalmente, habló confidencialmente con conocidos cercanos: “Nikolai Ivanovich fue una persona maravillosa y un gran mártir, un excelente cultivador y recolector de plantas, un viajero, un valiente y favorito universal, pero su serie -la ley no es en absoluto homológica, sino serie análoga, ¡sí, señor! ¿Qué es la homología? Esta similitud se basa en un origen común. ¿Qué es una analogía? La similitud de signos externos, que está determinada por un hábitat similar, pero no por parentesco. Entonces, ¿quién tiene razón? ¡Vavilov! ¡Uno solo puede admirar la profundidad de su mente biológica! Cambiar solo un término en el título también cambia la esencia de la ley. Según la ley de las series homólogas, todas las personas son iguales, porque una origen biológico, y pertenecen a la especie homo sapiens, es decir, todos son igualmente inteligentes, capaces y talentosos, etc., pero tienen diferencias externas: en altura, proporciones entre las partes del cuerpo, etc. Según la ley de series análogas, las personas son exteriormente similares, porque tienen un hábitat similar, pero un origen diferente. Y esto ya es espacio para el chovinismo, el racismo, el nacionalismo, hasta el genocidio. Y la ley de Vavilov dice que el pigmeo de África y el jugador de baloncesto de América son de la misma raíz genética, y uno no puede colocarse sobre el otro, ¡esto no es científico! La validez de la regularidad biológica universal descubierta por Vavilov ha sido confirmada por la investigación moderna no solo en plantas, sino también en animales. Genética moderna creen que la ley revela perspectivas ilimitadas el conocimiento científico, generalizaciones y previsión” (Profesor M. E. Lobanov). Otro trabajo fundamental de N. I. Vavilov, "Inmunidad de las plantas a las enfermedades infecciosas" (1919), pertenece al período de Saratov. Sobre el pagina del titulo El libro Nikolai Ivanovich escribió: "Dedicado a la memoria del gran investigador de la inmunidad Ilya Ilyich Mechnikov". Ningún gran científico se ve a sí mismo como un autónomo en la ciencia. Entonces Vavilov, gracias a Mechnikov, se hizo la pregunta: ¿pueden las plantas tener fuerzas protectoras si los animales las tienen? En busca de una respuesta a la pregunta, realizó una investigación sobre cereales de acuerdo con un método original y, resumiendo la práctica y la teoría, sentó las bases de una nueva ciencia: la fitoinmunología. El trabajo era puramente valor práctico- utilizar la inmunidad natural de las plantas como la forma más racional y rentable de controlar las plagas. El joven científico creó una teoría original de la inmunidad fisiológica de las plantas a las enfermedades infecciosas, y el estudio de la inmunidad genotípica formó la base de la doctrina. N. I. Vavilov estudió la reacción del "huésped" a la introducción del parásito, la especificidad de esta reacción y descubrió si toda la serie es inmune, o solo ciertos tipos de esta serie. Nikolai Ivanovich otorgó una importancia particular a la inmunidad grupal, creyendo que en el mejoramiento es importante desarrollar variedades que sean resistentes no a una raza, sino a toda una población de razas fisiológicas, y tales especies resistentes deben buscarse en la tierra natal de la planta. La ciencia confirmó más tarde que las especies silvestres, parientes de las plantas cultivadas, tienen inmunidad natural y son menos susceptibles a las enfermedades infecciosas. Los criadores modernos se dedican a la introducción de genes de resistencia en las plantas, utilizando la teoría de N. I. Vavilov y los métodos de ingeniería genética. El científico estuvo interesado en el desarrollo de problemas de inmunidad a lo largo de toda su carrera. actividad científica: "La doctrina de la inmunidad de las plantas a las enfermedades infecciosas" (1935), "Las leyes de la inmunidad natural de las plantas a las enfermedades infecciosas (claves para encontrar formas inmunes)" (publicado solo en 1961). El académico Petr Mikhailovich Zhukovsky señaló acertadamente: "En el período de Saratov, aunque fue breve (1917-1921), se levantó la estrella de N. I. Vavilov, el científico". Más tarde, Vavilov escribiría: “Emigré de Saratov en marzo de 1921 con todo el laboratorio de 27 personas”. Fue elegido jefe de la Oficina de Botánica Aplicada del Comité Científico Agrícola de Petrogrado. De 1921 a 1929 - Profesor del Departamento de Genética y Mejoramiento del Instituto Agrícola de Leningrado. En 1921, V. I. Lenin envió a dos científicos a una conferencia en América, uno de ellos, N. I. Vavilov. El informe sobre investigación genética lo hizo popular entre los científicos de la conferencia. En Estados Unidos, sus actuaciones estuvieron acompañadas de una ovación de pie, similar a la que fue más tarde para Chkalov. “Si todos los rusos son así, entonces debemos ser amigos de ellos”, gritaron los periódicos estadounidenses. En los años 20-30. N. I. Vavilov también se manifiesta como un importante organizador de la ciencia. En realidad, fue el fundador y líder permanente del All-Union Institute of Plant Industry (VIR). En 1929, se creó la Academia de Ciencias Agrícolas de toda la Unión (VASKhNIL) sobre la base del Instituto de Agronomía Experimental de toda la Unión, que había sido organizado anteriormente por Vavilov. Fue elegido el primer presidente (de 1929 a 1935). Con la participación directa del científico, se organizó el Instituto de Genética de la Academia de Ciencias de la URSS. En poco tiempo, el talento de Vavilov creó escuela científica genetistas, que se ha convertido en el líder mundial. Todo el trabajo inicial en nuestro país en el campo de la genética fue realizado por él o bajo su dirección. En VIR, se utilizó por primera vez el método de poliploidía experimental, y G. D. Karpechenko comenzó a trabajar en su uso en la hibridación a distancia. Vavilov insistió en comenzar a trabajar sobre el uso del fenómeno de la heterosis y la hibridación interlineal. Hoy es el ABC de la selección, pero entonces fue el comienzo. ¡Más de 30 años de actividad científica, se han publicado cerca de 400 trabajos y artículos! Memoria fenomenal, conocimiento enciclopédico, conocimiento de casi veinte idiomas, consciente de todas las innovaciones en la ciencia. Trabajaba de 18 a 20 horas al día. Mamá lo regañó: "Ni siquiera tienes tiempo para dormir ...", recuerda el hijo de Vavilov.

Ley de series homólogas

El procesamiento de un extenso material de observaciones y experimentos, un estudio detallado de la variabilidad de numerosas especies de Linnaean (Linneons), una gran cantidad de nuevos hechos obtenidos principalmente del estudio de plantas cultivadas y sus parientes silvestres, permitió a N.I. Vavilov para reunir todos los ejemplos conocidos de variabilidad paralela y formular una ley general, a la que llamó "Ley de la serie homológica en la variabilidad hereditaria" (1920), informada por él en el Tercer Congreso de Criadores de toda Rusia, celebrado en Saratov. En 1921 N. I. Vavilov fue enviado a América para asistir al Congreso Internacional de Agricultura, donde entregó un informe sobre la ley de series homólogas. La ley de variabilidad paralela de géneros y especies estrechamente relacionados, establecida por N.I. Vavilov y asociado con un origen común, desarrollando doctrina evolutiva Ch. Darwin, fue debidamente apreciado por la ciencia mundial. Fue percibido por la audiencia como el evento más grande del mundo. ciencia biológica, que abre los más amplios horizontes para la práctica.

La ley de la serie homológica, en primer lugar, establece las bases de la taxonomía de la enorme variedad de formas vegetales en las que el mundo orgánico es tan rico, permite al criador tener una idea clara del lugar de cada una, incluso la unidad sistemática más pequeña en el mundo vegetal y juzgar la posible diversidad del material de origen para la selección.

Las principales disposiciones de la ley de series homológicas son las siguientes.

"una. Las especies y géneros genéticamente próximos se caracterizan por series similares de variabilidad hereditaria con tal regularidad que, conociendo el número de formas dentro de una especie, se puede prever la aparición de formas paralelas en otras especies y géneros. Cuanto más cerca estén ubicados genéticamente los géneros y los linneones en el sistema general, más completa es la similitud en la serie de su variabilidad.

2. Las familias enteras de plantas se caracterizan generalmente por un cierto ciclo de variabilidad que pasa por todos los géneros y especies que componen la familia.

Incluso en el III Congreso de Selección de toda Rusia (Saratov, junio de 1920), donde N.I. Vavilov informó por primera vez de su descubrimiento, todos los participantes del congreso reconocieron que “al igual que la tabla periódica (sistema periódico)” la ley de series homológicas permitirá predecir la existencia, propiedades y estructura de formas y especies aún desconocidas de plantas y animales. , y apreció mucho la importancia científica y práctica de esta ley . Los avances modernos en biología celular molecular hacen posible comprender el mecanismo de la existencia de variabilidad homológica en organismos similares (cuál es exactamente la base de la similitud de formas y especies futuras con las existentes) y sintetizar significativamente nuevas formas de plantas que son no se encuentra en la naturaleza. Ahora se está introduciendo nuevo contenido en la ley de Vavilov, al igual que la apariencia Teoría cuántica dio un nuevo contenido más profundo al sistema periódico de Mendeleev.

La doctrina de los centros de origen de las plantas cultivadas

A mediados de la década del 20, el estudio de la distribución geográfica y diversidad intraespecífica de diversos cultivos agrícolas, realizado por N.I. Vavilov y bajo su liderazgo, permitió a Nikolai Ivanovich formular ideas sobre los centros geográficos de origen de las plantas cultivadas. El libro "Centros de Origen de las Plantas Cultivadas" se publicó en 1926. La idea profundamente fundamentada teóricamente de los centros de origen dio base científica para búsquedas específicas de plantas útiles para los humanos, fue ampliamente utilizado con fines prácticos.

No menos importante para la ciencia mundial es la enseñanza de NI Vavilov sobre los centros de origen de las plantas cultivadas y sobre los patrones geográficos en la distribución de sus características hereditarias (publicado por primera vez en 1926 y 1927). En estas obras clásicas, N.I. Vavilov presentó por primera vez una imagen armoniosa de la concentración de una gran riqueza de formas de plantas cultivadas en unos pocos centros primarios de su origen y abordó la solución del problema del origen de las plantas cultivadas de una manera completamente nueva. Si antes de él, los botánicos-geógrafos (Alphonse de Candol y otros) buscaron "en general" la patria del trigo, Vavilov buscó los centros de origen de especies individuales, grupos de especies de trigo en varias regiones del mundo. Al mismo tiempo, fue especialmente importante identificar áreas de distribución natural (gamas) de variedades de esta especie y determinar el centro de mayor diversidad de sus formas (método botánico-geográfico).

Para establecer la distribución geográfica de variedades y razas de plantas cultivadas y sus parientes silvestres, N.I. Vavilov estudió los centros de la cultura agrícola más antigua, cuyo comienzo vio en las regiones montañosas de Etiopía, Asia occidental y central, China, India, en los Andes de América del Sur, y no en los amplios valles de los grandes ríos. el Nilo, el Ganges, el Tigris y el Éufrates, como habían afirmado previamente los científicos. Los resultados de investigaciones arqueológicas posteriores apoyan esta hipótesis.

Para encontrar los centros de diversidad y riqueza de formas vegetales, N.I. Vavilov organizó, según un plan específico correspondiente a sus descubrimientos teóricos (series homólogas y centros de origen de plantas cultivadas), numerosas expediciones, que en 1922-1933. visitó 60 países del mundo, así como 140 regiones de nuestro país. Como resultado, se ha recolectado un valioso fondo de recursos vegetales mundiales, con más de 250 000 muestras. La colección más rica recolectada fue cuidadosamente estudiada utilizando los métodos de selección, genética, química, morfología, taxonomía y en cultivos geográficos. Todavía se mantiene en VIR y es utilizado por criadores nuestros y extranjeros.

Creación de N.I. vavilov enseñanza moderna sobre la selección

El estudio sistemático de los recursos vegetales del mundo de las plantas cultivadas más importantes ha cambiado radicalmente la idea de la composición varietal y de especies incluso de cultivos tan bien estudiados como el trigo, el centeno, el maíz, el algodón, los guisantes, el lino y las patatas. Entre las especies y muchas variedades de estas plantas cultivadas traídas de las expediciones, casi la mitad resultaron ser nuevas, aún desconocidas para la ciencia. El descubrimiento de nuevas especies y variedades de patatas cambió por completo la idea anterior del material de partida para su selección. Basado en el material recolectado por las expediciones de N.I. Vavilov y sus colaboradores, se basó todo el cultivo de algodón y se construyó el desarrollo de los subtrópicos húmedos en la URSS.

Sobre la base de los resultados de un estudio detallado y a largo plazo de la riqueza varietal recopilada por expediciones, mapas diferenciales de la localización geográfica de variedades de trigo, avena, cebada, centeno, maíz, mijo, lino, guisantes, lentejas, frijoles, frijoles, se recopilaron garbanzos, chinka, papas y otras plantas. En estos mapas se pudo ver dónde se concentra la principal diversidad varietal de estas plantas, es decir, dónde se debe dibujar el material de origen para la selección de un determinado cultivo. Incluso para plantas tan antiguas como el trigo, la cebada, el maíz y el algodón, que hace tiempo que se asentaron en todo el mundo, fue posible establecer con gran precisión las principales áreas de potencial de especies primarias. Además, se estableció la coincidencia de las áreas de morfogénesis primaria para muchas especies e incluso géneros. El estudio geográfico condujo al establecimiento de floras culturales independientes enteras específicas para regiones individuales.

El estudio de los recursos vegetales mundiales permitió a N.I. Vavilov para dominar completamente el material de origen para el trabajo de selección en nuestro país, y reposó y resolvió el problema del material de origen para la investigación genética y de selección. Desarrolló los fundamentos científicos del mejoramiento: la doctrina del material de origen, la base botánica y geográfica del conocimiento de las plantas, métodos de mejoramiento para rasgos económicos que involucran hibridación, incubación, etc., la importancia de la hibridación interespecífica e intergenérica a distancia. Todos estos trabajos no han perdido su significado científico y práctico en la actualidad.

El estudio botánico y geográfico de un gran número de plantas cultivadas condujo a la taxonomía intraespecífica de plantas cultivadas, como resultado de lo cual los trabajos de N.I. Vavilov "Especies linneanas como sistema" y "La doctrina del origen de las plantas cultivadas después de Darwin".