Nimetatakse mutatsioone, mis tekivad looduslikult, ilma erinevate tegurite keha mõjutamata spontaanne. Spontaansete mutatsioonide ilmnemise peamine tunnusjoon on see, et geneetiliselt lähedasi liike ja perekondi iseloomustab sarnaste varieeruvusvormide olemasolu. Päriliku varieeruvuse homoloogsete seeriate esinemise mustri kehtestas silmapaistev geneetik ja aretaja, akadeemik N.I. Vavilov (1920). Ta leidis, et homoloogsed seeriad ei eksisteeri mitte ainult taimede liigi- ja perekonnatasandil, vaid neid võib leida ka imetajatel ja inimestel.
Seaduse olemus seisneb selles geneetiliselt lähedasi perekondi ja liike iseloomustavad päriliku varieeruvuse homoloogsed (sarnased) seeriad. Sarnane genotüübi varieeruvus põhineb sarnasel genotüübil tihedalt seotud vormides (st geenide komplekt, nende asukoht homoloogsetes lookustes). Seega, teades varieeruvuse vorme, näiteks mitmeid mutatsioone samas perekonnas olevates liikides, võib eeldada samade mutatsioonide esinemist antud perekonna või perekonna teistes liikides. Sarnased mutatsioonid geneetiliselt seotud liikides N.I. Vavilov nimetas päriliku varieeruvuse homoloogseid seeriaid. Näited:
1) teravilja perekonna esindajatel on sarnane genotüüp. Sarnaseid mutatsioone on täheldatud ka selle perekonna perekondades (nisu, rukis, kaer jne). Nende hulka kuuluvad: paljateraline, varikatuseta, lamav, erinev tera konsistents ja värvus jne. Eriti levinud on nisu, rukki, kaera ja riisi varikatuseta vormid;
2) sarnased mutatsioonid esinevad inimestel ja imetajatel: lühivarbad (lambad, inimesed), albinism (rotid, koerad, inimesed), suhkurtõbi (rotid, inimesed), katarakt (koerad, hobused, inimesed), kurtus (koerad, kassid). , inimesed) ) jne.
Päriliku varieeruvuse homoloogilise jada seadus on universaalne. Meditsiiniline geneetika kasutab seda seadust loomade haiguste uurimiseks ja nende ravimeetodite väljatöötamiseks inimestel. On kindlaks tehtud, et onkogeensed viirused kanduvad edasi sugurakkude kaudu, integreerudes nende genoomi. Samal ajal tekivad järglastel vanematega sarnased kaasuvad haigused. DNA nukleotiidjärjestust on uuritud paljudel lähedastel liikidel ja sarnasusaste on üle 90%. See tähendab, et sama tüüpi mutatsioone võib oodata sugulasliikides.
Seadus on sordiaretuses laialdaselt kohaldatav. Teades osade sortide pärilike muutuste olemust, on võimalik ennustada sarnaseid muutusi ka sugulassortide puhul, toimides neile mutageenidega või kasutades geeniteraapiat. Nii saab neis tuua kaasa kasulikke muutusi.
Modifikatsiooni varieeruvus(Ch. Darwini järgi - teatav varieeruvus) - on fenotüübi muutus keskkonnategurite mõjul, mis ei ole päritud, ja genotüüp jääb muutumatuks.
Geneetiliselt identsete isendite fenotüübi muutusi keskkonnategurite mõjul nimetatakse modifikatsioonid. Modifikatsioone nimetatakse muidu tunnuse väljendusastme muutusteks. Modifikatsioonide ilmnemine on tingitud sellest, et keskkonnategurid (temperatuur, valgus, niiskus jne) mõjutavad ensüümide aktiivsust ja teatud piirides muudavad biokeemiliste reaktsioonide kulgu. Modifikatsiooni varieeruvus on oma olemuselt adaptiivne, erinevalt mutatsioonilisest varieeruvusest.
Muudatuste näited:
1) nooleotsal on 3 tüüpi lehti, mis erinevad kuju poolest, olenevalt tegevusest keskkonnategur: noolekujuline, paikneb vee kohal, ovaalne - veepinnal, lineaarne - vette kastetud;
2) Himaalaja küülikul kasvab raseeritud valge villa asemel uutesse tingimustesse (temperatuur 2 C) asetades must karv;
3) teatud söödaliikide kasutamisel suureneb oluliselt lehmade kehamass ja piimajõudlus;
4) maikellukese lehed on savimuldadel laiad, tumerohelised, vaesel liivmuldadel kitsad ja kahvatu värvusega;
5) Kõrgele mägedesse või külma kliimaga piirkondadesse ümber paigutatud võililletaimed ei saavuta normaalset suurust ja kasvavad kääbusena.
6) mulla liigse kaaliumisisaldusega taimede kasv kiireneb ja kui mullas on palju rauda, siis ilmub valgetele kroonlehtedele pruunikas toon.
Modifikatsiooni omadused:
1) modifikatsioonid võivad esineda tervel isikute rühmal, kuna need on rühmade muutused märkide raskusastmes;
2) muudatused on adekvaatsed, s.o. vastavad teatud keskkonnateguriga (temperatuur, valgus, mulla niiskus jne) kokkupuute tüübile ja kestusele;
3) modifikatsioonid moodustavad variatsioonirea, seetõttu nimetatakse neid tunnuste kvantitatiivseteks muutusteks;
4) modifikatsioonid on pöörduvad ühe põlvkonna jooksul, st välistingimuste muutumisel indiviididel muutub märkide väljendusaste. Näiteks lehmadel võib söötmise muutusega piimajõudlus muutuda, inimesel ultraviolettkiirte mõjul ilmnevad pruunid, tedretähnid jne;
5) muudatused ei ole päritud;
6) modifikatsioonid on oma olemuselt adaptiivsed (adaptiivsed), st vastusena keskkonnatingimuste muutumisele ilmnevad indiviididel fenotüübilised muutused, mis aitavad kaasa nende ellujäämisele. Näiteks kodurotid kohanevad mürkidega; jänesed muudavad hooajalist värvi;
7) on rühmitatud keskmise väärtuse ümber.
Väliskeskkonna mõjul, rohkem, lehtede pikkus ja kuju, kõrgus, kaal jne.
Keskkonna mõjul võivad märgid aga teatud piirides muutuda. reaktsioonikiirus on ülemine ja alumine piir, mille piires atribuut võib muutuda. Need piirid, mille jooksul fenotüüp võib muutuda, määratakse genotüübi järgi. Näide 1: piimatoodang ühelt lehmalt on 4000–5000 l/aastas. See näitab, et selle tunnuse varieeruvus on sellistes piirides täheldatav ja reaktsioonikiirus on 4000–5000 l/aastas. Näide 2: kui kõrgekaera sordi varre kõrgus varieerub 110–130 cm, siis selle tunnuse reaktsioonikiirus on 110–130 cm.
Erinevatel märkidel on erinevad reaktsiooninormid – lai ja kitsas. Lai reaktsioonikiirus- lehtede pikkus, kehamass, lehmade piimajõudlus jne. Kitsas reaktsioonikiirus- piima rasvasisaldus, seemnete, lillede, viljade jne värvus. Kvantitatiivsetel märkidel on lai reaktsioonikiirus, kvalitatiivsetel aga väike reaktsioonikiirus.
Modifikatsiooni varieeruvuse statistiline analüüs teraviljade arvu näitel nisukõrvas
Kuna modifikatsioon on tunnuse kvantitatiivne muutus, siis on võimalik teha modifikatsiooni varieeruvuse statistiline analüüs ja tuletada modifikatsiooni varieeruvuse keskmine väärtus ehk variatsioonirea. Variatsiooniseeria tunnuse varieeruvus (s.o. terakeste arv kõrvades) - asetus kõrvade reas vastavalt ogade arvu suurenemisele. Variatsiooniseeria koosneb eraldi variantidest (variatsioonidest). Kui loeme kokku variatsioonirea üksikute variantide arvu, siis näeme, et nende esinemissagedus ei ole sama. Valikud ( variatsioonid) on okaste arv nisukõrvas (tunnuse üks väljendus). Kõige sagedamini leitakse variatsioonirea keskmised näitajad (sikeste arv varieerub vahemikus 14 kuni 20). Näiteks 100 kõrva puhul peate määrama erinevate valikute esinemissageduse. Arvutuste tulemuste põhjal on näha, et kõige sagedamini esineb naelu keskmise ogade arvuga (16–18):
Ülemine rida näitab valikuid väikseimast suurimani. Alumine rida näitab iga valiku esinemissagedust.
Variatsioonirea variandi jaotust saab visuaalselt näidata graafiku abil. Tunnuse muutlikkuse graafilist väljendust nimetatakse variatsioonikõver, mis kajastab variatsioonipiire ja tunnuse spetsiifiliste variatsioonide esinemissagedust (joonis 36) .
V
Riis. 36 . Terade arvu variatsioonikõver nisukõrvas
Nisukõrvade modifikatsiooni varieeruvuse keskmise väärtuse määramiseks on vaja arvesse võtta järgmisi parameetreid:
P on teatud arvu ogadega orade arv (tunnuse esinemissagedus);
n on seeriavalikute koguarv;
V on okaste arv kõrvas (valikud, mis moodustavad variatsioonirea);
M - modifikatsiooni varieeruvuse keskmine väärtus või nisukõrvade variatsioonirea aritmeetiline keskmine määratakse järgmise valemiga:
M=–––––––––– (muutuste varieeruvuse keskmine väärtus)
2x14+7x15+22x16+32x17+24x18+8x19+5x20
M=–––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 17, 1 .
Modifikatsiooni varieeruvuse keskmisel väärtusel on praktiline rakendus põllumajandustaimede ja -loomade tootlikkuse tõstmise probleemi lahendamisel.
N. I. Vavilovi tegevus
Silmapaistev nõukogude geneetik Nikolai Ivanovitš Vavilov andis suure panuse kodumaise teaduse arengusse. Tema juhtimisel kasvas üles terve galaktika silmapaistvaid vene teadlasi. N.I. Vavilovi ja tema õpilaste läbiviidud uuringud võimaldasid põllumajandusteadusel omandada uusi metoodikaid looduslike taimeliikide kui aretuse lähtematerjali otsimiseks, panid nõukogude aretuse teoreetilise aluse.
Märkus 1
Kogutud kogumismaterjali tohutu hulga põhjal sõnastati õpetus kultuurtaimede päritolukeskustest. Ja Vavilovi ja tema kaaslaste kogutud seemneproovid pakkusid laia rinde geeniuuringuteks ja aretustööks.
Just tänu kogutud materjalide analüüsile sõnastati kuulus homoloogiliste seeriate seadus.
Päriliku muutlikkuse homoloogse jada seaduse olemus
Viiel kontinendil looduslike ja kultiveeritud taimestikuvormide pikaajalise uurimise käigus uuris N.I. Vavilov järeldas, et päritolult lähedaste liikide ja perekondade varieeruvus toimub sarnaselt. Sel juhul moodustuvad nn varieeruvuse jadad. Need varieeruvuse jadad on nii õiged, et teades mitmeid ühe liigi märke ja vorme, võib ette näha nende omaduste esinemist teistes liikides ja perekondades. Mida tihedam on seos, seda täielikum on sarnasus varieeruvuse reas.
Näiteks arbuusis, kõrvitsas ja melonis võib vilja kuju olla ovaalne, ümmargune, sfääriline, silindriline. Viljade värvus võib olla hele, tume, triibuline või täpiline. Kõigi kolme taimeliigi lehed võivad olla terved või sügavalt tükeldatud.
Kui võtta arvesse teravilja, siis 38 dollarist uuritud teraviljadele iseloomulikke tunnuseid:
- 37 dollarit leiti rukkist ja nisust,
- oder ja kaer - 35 dollarit,
- maisi ja riisi puhul - 32 dollarit,
- hirsil on 27 dollarit.
Nende seaduspärasuste tundmine võimaldab ette näha teatud tunnuste avaldumist mõnel taimel. Nende märkide avaldumise näitel teistes nendega seotud taimedes.
V kaasaegne tõlgendus päriliku varieeruvuse homoloogse jada seaduse sõnastus on järgmine:
"Seotud liikidel, perekondadel ja perekondadel on kromosoomides homoloogsed geenid ja geenijärjestused, mille sarnasus on seda täielikum, mida evolutsiooniliselt lähemalt võrreldavad taksonid."
Vavilov kehtestas taimede jaoks selle seaduspärasuse. Kuid hilisemad uuringud on näidanud, et seadus on universaalne.
Pärilikkuse homoloogse seeria seaduse geneetiline alus
Eelnimetatud seaduse geneetiline alus on asjaolu, et sarnastes tingimustes võivad lähedalt seotud organismid reageerida keskkonnateguritele ühtemoodi. Ja nende biokeemilised protsessid kulgevad ligikaudu samal viisil. Selle mustri saab sõnastada järgmiselt:
"Organismide ajaloolise ühisuse määr on otseselt võrdeline ühiste geenide arvuga võrreldavates rühmades."
Kuna lähedaste organismide genotüüp on sarnane, võivad muutused nendes geenides mutatsioonide käigus olla sarnased. Väliselt (fenotüüpiliselt) avaldub see sama varieeruvuse iseloomuna lähisugulastes liikides, perekondades jne.
Pärilikkuse homoloogse jada seaduse tähendus
Homoloogiliste jadade seadus omab suurt tähtsust nii teoreetilise teaduse arengu kui ka praktilise rakendamise põllumajanduslikus tootmises. See annab võtme mõistmaks seotud elusorganismide rühmade evolutsiooni suunda ja viise. Aretuses kavatsevad nad selle alusel luua uusi kindlate omadustega taimesorte ja koduloomade tõuge, mis põhinevad sugulasliikide päriliku varieeruvuse uurimisel.
Organismide taksonoomias võimaldab see seadus leida teatud tunnuste kogumiga uusi eeldatavaid organismivorme (liigid, perekonnad, perekonnad), eeldusel, et selline kogum leiti seotud süstemaatilistes rühmades.
MUUTATSIOONILINE MUUTUVUS
Plaan
Erinevus mutatsioonide ja modifikatsioonide vahel.
Mutatsioonide klassifikatsioon.
N.I. Vavilovi seadus
Mutatsioonid. Mutatsiooni mõiste. mutageensed tegurid.
Mutatsioonid - Need on äkilised, püsivad, loomulikud või kunstlikud muutused geneetilises materjalis, mis tekivad selle mõjul mutageensed tegurid .
Mutageensete tegurite tüübid:
A) füüsiline– kiirgus, temperatuur, elektromagnetkiirgus.
B) keemilised tegurid - ained, mis põhjustavad keha mürgitust: alkohol, nikotiin, formaliin.
V) bioloogiline- viirused, bakterid.
Erinevus mutatsioonide ja modifikatsioonide vahel
Mutatsioonide klassifikatsioon
Mutatsioonidel on mitu klassifikatsiooni.
I Mutatsioonide klassifikatsioon väärtuse järgi: kasulik, kahjulik, neutraalne.
Kasulik mutatsioonid suurendavad organismi vastupanuvõimet ja on loodusliku ja kunstliku valiku materjaliks.
Kahjulikud mutatsioonid vähendada elujõulisust ja viia pärilike haiguste tekkeni: hemofiilia, sirprakuline aneemia.
II Mutatsioonide klassifikatsioon lokaliseerimise või esinemiskoha järgi: somaatiline ja generatiivne.
Somaatiline tekivad keharakkudes ja mõjutavad ainult osa kehast, samas arenevad mosaiigi isendid: erinevad silmad, juuksevärv. Need mutatsioonid on päritud ainult vegetatiivsel paljunemisel (sõstardel).
Generatiivne – esinevad sugurakkudes või rakkudes, millest moodustuvad sugurakud. Need jagunevad tuuma- ja tuumavälisteks (mitokondriaalsed, plastiidid).
III Mutatsioonid vastavalt genotüübi muutuse olemusele: kromosomaalne, genoomne, geen.
Geneetiline (või punkt) ei ole mikroskoobi all nähtavad, on seotud geeni struktuuri muutumisega. Need mutatsioonid tulenevad nukleotiidi kadumisest, ühe nukleotiidi sisestamisest või asendamisest teisega. Need mutatsioonid põhjustavad geenihaigusi: värvipimedus, fenüülketonuuria.
Kromosomaalne (perestroika) seotud muutustega kromosoomide struktuuris. Võib juhtuda:
Kustutamine: - kromosoomi segmendi kaotus;
Dubleerimine - kromosoomi segmendi dubleerimine;
Inversioon - kromosoomi osa pöörlemine 180 0 võrra;
Translokatsioon – mittehomoloogsete kromosoomide segmentide vahetus ja ühinemine kaks mittehomoloogilist kromosoomi üheks.
Kromosomaalsete mutatsioonide põhjused: kahe või enama kromosoomikatkestuse esinemine ja nende hilisem seos, kuid vales järjekorras.
Genoomne mutatsioonid põhjustada muutusi kromosoomide arvus. Eristama heteroploidsus ja polüploidsus.
heteroploidsus seotud kromosoomide arvu muutumisega, mitmel kromosoomil - 1.2.3. Põhjused: kromosoomide segregatsiooni puudumine meioosi korral:
- Monosoomia - kromosoomide arvu vähenemine 1 kromosoomi võrra. Kromosoomikomplekti üldvalem on 2n-1.
- Trisonoomia - kromosoomide arvu suurenemine 1 võrra. Üldvalem on 2n + 1 (47 kromosoomi Clanfaiteri sündroom; 21 kromosoomipaari trisonoomia - Downi sündroom (mitme kaasasündinud väärarengu tunnused, mis vähendavad keha elujõulisust ja vaimse arengu häired) .
polüploidsus - mitmekordne muutus kromosoomide arvus. Polüploidsetes organismides korratakse rakkude haploidset (n) kromosoomide komplekti mitte 2 korda, nagu diploidsetes, vaid 4-6 korda, mõnikord palju rohkem - kuni 10-12 korda.
Polüploidide tekkimine on seotud mitoosi või meioosi rikkumisega. Eelkõige põhjustab homoloogsete kromosoomide mitteeraldamine meioosi ajal suurenenud kromosoomide arvuga sugurakkude moodustumist. Diploidsetes organismides võib see protsess toota diploidseid (2n) sugurakke.
Seda leidub laialdaselt kultuurtaimedes: tatras, päevalilles jne, samuti looduslikes taimedes.
N. I. Vavilovi seadus (päriliku varieeruvuse homoloogse rea seadus).
/ Alates iidsetest aegadest on teadlased täheldanud sarnaste tegelaste olemasolu sama perekonna eri liikidel ja perekondadel, näiteks melonid, mis näevad välja nagu kurgid, või arbuusid, mis näevad välja nagu melonid. Need faktid moodustasid aluse päriliku varieeruvuse homoloogsete seeriate seadusele.
Mitmekordne alleelism. Paralleelne varieeruvus. Geen võib olla rohkem kui kahes olekus. Ühe geeni alleelide mitmekesisust nimetatakse mitmekordne allelism. Erinevad alleelid määravad ühe ja sama tunnuse erineva astme. Mida rohkem alleele populatsioonide isendid kannavad, seda plastilisem on liik, seda paremini kohandub ta muutuvate keskkonnatingimustega.
Selle aluseks on mitu alleelismi paralleelne varieeruvus - nähtus, mille puhul esinevad sarnased tegelased sama perekonna erinevates liikides ja perekondades. N.I. Vavilov süstematiseeris paralleelse varieeruvuse faktid./
N.I. Vavilov võrdles Zlaki perekonna liike. Ta selgitas välja, et kui pehmel nisul on tali- ja kevadvorm, varikatus ja karikata, siis kõva nisu puhul leidub samu vorme tingimata. Lisaks funktsioonide koostis. Mille poolest vormid liigi- ja perekonnasiseselt erinevad, osutub see sageli samasuguseks ka teistes perekondades. Näiteks rukki ja odra vormid kordavad erinevat tüüpi nisu vorme, moodustades samal ajal sama paralleelse või homoloogse päriliku varieeruvuse jada.
Faktide süstematiseerimine võimaldas N.I. Vavilovil sõnastada Päriliku varieeruvuse homoloogsete seeriate seadus (1920): geneetiliselt lähedased liigid ja perekonnad iseloomustavad sarnase korrapärasusega päriliku varieeruvuse seeriaid. Et teades ühe liigi sees mitmeid vorme, on võimalik ette näha paralleelvormide leidmist teistes liikides ja perekondades.
Lähedaselt seotud liikide ja perekondade pärilike tunnuste homoloogiat seletatakse nende geenide homoloogiaga, kuna need pärinevad samast vanemliigist. Lisaks kulgeb mutatsiooniprotsess geneetiliselt lähedastes liikides sarnaselt. Seetõttu on neil sarnased retsessiivsete alleelide seeriad ja sellest tulenevalt paralleelsed tunnused.
Tuletis Vavilovi seadusest: igal liigil on teatud mutatsioonilise muutlikkuse piirid. Ükski mutatsiooniprotsess ei saa põhjustada muutusi, mis väljuvad liigi päriliku varieeruvuse spektrist. Seega võivad imetajatel mutatsioonid muuta karva värvi mustast pruuniks, punaseks, valgeks, triibuliseks, täpiliseks, kuid rohelise värvuse ilmumine on välistatud.
4. juunil tegi ta ettekande "Homoloogiliste ridade seadus pärilikus muutlikkuses". See on üks neist töödest, mida peetakse fundamentaalseks ja mis on bioloogiliste uuringute teoreetiliseks aluseks. Seaduse olemus taandub asjaolule, et geneetiliselt lähedased liigid ja perekonnad (seotud üksteisega päritoluühtsuse kaudu) iseloomustavad sarnaseid päriliku varieeruvuse seeriaid. Üliõpilaste entusiasm teravilja, seejärel ristõieliste, kaunviljade ja kõrvitsa uurimise vastu võimaldas Vavilovil ja tema õpilastel leida sarnaseid mutatsioone sugulasliikides ja seejärel perekondades. Katsete tulemusena väljatöötatud tabelisse märkis Vavilov mutatsioonid, mille ilming neil liikidel leiti, plussmärgiga ja tühjad kohad näitavad, et sellised mutatsioonid peaksid olema, kuid neid pole veel avastatud. Tühjade lahtritega tabel, mis täitub teaduse edasise arenguga. Kus me oleme sellise asjaga kokku puutunud? Muidugi, keemias kuulus perioodilisustabel! Kahe seaduse seaduspärasust kinnitab teadus. "Tühjad" lahtrid täidetakse ja see on praktilise valiku aluseks. Kõva nisu on teada ainult kevadisel kujul, kuid seaduse alusel peaks ka talvisel kujul kõva nisu looduses eksisteerima. Tõepoolest, see avastati peagi Iraani ja Türgi piirilt. Kõrvitsaid ja meloneid iseloomustavad lihtsad ja segmenteeritud viljad, kuid Vavilovi ajal sellist arbuusi ei kirjeldatud. Kuid segmenteeritud arbuuse on leitud Venemaa Euroopa osa kaguosast. Kultuuris domineerib kolmeidulise peedi kasvatamine, mille põllukultuurid nõuavad umbrohutõrjet ja kahe lisavõrse eemaldamist. Kuid peedi sugulaste hulgas leidus looduses ka ühevõrselisi vorme, mistõttu õnnestus teadlastel luua uus ühevõrnelise peedi sort. Teraviljapõletus on mutatsioon, mis on osutunud kasulikuks masinkoristuse juurutamisel, kui masinad on vähem ummistunud. Kasvatajad leidsid Vavilovi seadust kasutades varikatuseta vorme ja lõid uusi varikatuseta teraviljasorte. Lähedaste ja kaugemate liikide paralleelse varieeruvuse faktid olid juba C. Darwinile teada. Näiteks närilistel sama karvavärv, esindajatel albinism erinevad rühmad fauna ja inimene (kirjeldatud on albinismi juhtumit neegrite puhul), lindude sulestiku puudumine, kalade soomuste puudumine, puuviljade ja marjade viljade sarnane värvus, juurviljade varieeruvus jne. Muutlikkuse paralleelsuse põhjus seisneb selles, et homoloogsete märkide aluseks on sarnaste geenide olemasolu: mida geneetiliselt lähedasemad on liigid ja perekonnad, seda täielikum on sarnasus varieeruvuse jadas. Seega - homoloogsete mutatsioonide põhjus - genotüüpide ühine päritolu. Loodus evolutsiooni käigus programmeeriti see justkui ühe valemi järgi, sõltumata liigi tekkeajast. NI Vavilovi päriliku varieeruvuse homoloogiliste seeriate seadus mitte ainult ei kinnitanud Darwini liikide päritolu teooriat, vaid laiendas ka päriliku varieeruvuse ideed. Nikolai Ivanovitšit võib taas kuulutada: "Aitäh Darwinile!", aga ka "Jätkame Darwinit!" Tuleme tagasi aastasse 1920. Pealtnägijate meenutused on huvitavad. Saratovi Põllumajandusinstituudi kongressil viibinud (hilisem bioloogiateaduste kandidaat) Aleksandra Ivanovna Mordvinkina meenutas: „Kongress avati ülikooli suurimas auditooriumis. Mitte ükski aruanne ei jätnud mulle hiljem nii tugevat muljet kui Nikolai Ivanovitši kõne. Ta rääkis inspireeritult, kõik kuulasid hinge kinni pidades, oli tunda, et meie ees avaneb teaduses midagi väga suurt ja uut. Kui puhkes tormiline, kauakestev aplaus, ütles professor Vjatšeslav Rafailovitš Zelenski: "Oma Mendelejevit tervitavad bioloogid." Eriti jäid mulle mällu Nikolai Maksimovitš Tulaikovi sõnad: „Mida saab sellele raportile lisada? Võin öelda üht: Venemaa ei hukku, kui tal on sellised pojad nagu Nikolai Ivanovitš. Suurepärane geneetik Nikolai Vladimirovitš Timofejev-Resovski, kes tundis Vavilovit mitte ainult töö, vaid ka isiklikult, rääkis konfidentsiaalselt lähedastele tuttavatele: "Nikolaji Ivanovitš oli suurepärane inimene ja suur märter, suurepärane taimekasvataja ja -korjaja, rändur, vapper. ja üleüldine lemmik, aga tema sari - seadus pole sugugi homoloogiline, vaid analoogne sari, jah, härra! Mis on homoloogia? See sarnasus põhineb ühisel päritolul. Mis on analoogia? Väliste märkide sarnasus, mille määrab sarnane elupaik, kuid mitte sugulus. Kellel siis õigus on? Vavilov! Jääb vaid imetleda tema bioloogilise meele sügavust! Ainult ühe termini muutmine pealkirjas muudab ka seaduse olemust. Homoloogiliste ridade seaduse järgi on kõik inimesed võrdsed, sest üks bioloogiline päritolu, ja kuuluvad homo sapiens liiki ehk kõik on ühtmoodi targad, võimekad ja andekad jne, kuid neil on välised erinevused: pikkus, kehaosade proportsioonid jne. Analoogsete seeriate seaduse järgi on inimesed väliselt sarnased, kuna neil on sarnane elupaik, kuid erinev päritolu. Ja see on juba ruumi šovinismile, rassismile, natsionalismile kuni genotsiidini välja. Ja Vavilovi seadus ütleb, et Aafrika pügmee ja Ameerika korvpallur on sama geneetilise juurega ja üht ei saa teise kohale asetada - see on ebateadus! Vavilovi avastatud universaalse bioloogilise seaduspärasuse kehtivust on kinnitanud tänapäevased uuringud mitte ainult taimede, vaid ka loomade kohta. Kaasaegne geneetika usun, et seadus avab piiritud väljavaated teaduslikud teadmised, üldistused ja ettenägelikkus” (professor M. E. Lobanov). Teine N. I. Vavilovi põhiteos “Taimede immuunsus nakkushaiguste vastu” (1919) kuulub Saratovi perioodi. peal tiitelleht Raamat Nikolai Ivanovitš kirjutas: "Pühendatud suure puutumatuse uurija Ilja Iljitš Mechnikovi mälestusele." Ükski suur teadlane ei näe end teaduses eraldiseisvana. Nii esitas Vavilov endale tänu Mechnikovile küsimuse, kas taimedel võib olla kaitsejõude, kui need on olemas loomadel? Küsimusele vastust otsides viis ta läbi originaalmeetodil teraviljauuringuid ning praktikat ja teooriat kokku võttes pani aluse uuele teadusele - fütoimmunoloogiale. Töö oli puhtalt praktiline väärtus- kasutada taimede loomulikku immuunsust kui kõige ratsionaalsemat ja kulutõhusamat viisi kahjurite tõrjeks. Noor teadlane lõi originaalse teooria taimede füsioloogilisest immuunsusest nakkushaiguste suhtes ning genotüübilise immuunsuse uurimine pani õpetuse aluse. N. I. Vavilov uuris "peremehe" reaktsiooni parasiidi sissetoomisele, selle reaktsiooni spetsiifilisust ja selgitas välja, kas immuunne on terve seeria või ainult selle seeria teatud tüübid. Nikolai Ivanovitš pidas eriti tähtsaks rühmaimmuunsust, arvates, et aretuses on oluline arendada sorte, mis on vastupidavad mitte ühele rassile, vaid tervele füsioloogiliste rasside populatsioonile ning selliseid resistentseid liike tuleks otsida taime kodumaalt. Hiljem kinnitas teadus, et looduslikel liikidel – kultuurtaimede sugulastel – on loomulik immuunsus ja nad on nakkushaigustele vähem vastuvõtlikud. Just resistentsusgeenide taimedesse viimisega tegelevad kaasaegsed aretajad, kasutades N. I. Vavilovi teooriat ja geenitehnoloogia meetodeid. Teadlast huvitas immuunsusprobleemide areng kogu oma karjääri jooksul. teaduslik tegevus: “Taimede immuunsuse doktriin nakkushaiguste vastu” (1935), “Taimede loomuliku immuunsuse seadused nakkushaiguste vastu (immuunvormide leidmise võtmed)” (avaldatud alles 1961). Akadeemik Petr Mihhailovitš Žukovski märkis õigesti: "Saratovi perioodil, kuigi see oli lühike (1917-1921), tõusis teadlase N. I. Vavilovi täht." Hiljem kirjutas Vavilov: "Rändasin 1921. aasta märtsis Saratovist kogu laboriga, kus oli 27 inimest." Ta valiti Petrogradi Põllumajanduse Teaduskomitee Rakendusbotaanika Büroo juhatajaks. Aastatel 1921–1929 - Leningradi Põllumajandusinstituudi geneetika ja tõuaretuse osakonna professor. 1921. aastal saatis V. I. Lenin Ameerikasse konverentsile kaks teadlast, üks neist - N. I. Vavilov. Geeniuuringute raport muutis ta konverentsi teadlaste seas populaarseks. Ameerikas saatis tema etteasteid püstised ovatsioonid, mis olid sarnased hiljem Tšalovile. "Kui kõik venelased on sellised, siis peame nendega sõbrad olema," karjusid Ameerika ajalehed. 20-30ndatel. N. I. Vavilov avaldub ka suure teaduse organisaatorina. Ta oli tegelikult Üleliidulise Taimetööstuse Instituudi (VIR) asutaja ja alaline juht. 1929. aastal loodi üleliidulise eksperimentaalse agronoomia instituudi baasil Üleliiduline Põllumajandusteaduste Akadeemia (VASKhNIL), mida varem oli korraldanud Vavilovi. Ta valiti esimeseks presidendiks (1929–1935). Teadlase otsesel osalusel korraldati NSVL Teaduste Akadeemia Geneetika Instituut. Lühikese ajaga lõi Vavilovi talent teaduslik kool geneetikud, mis on saanud maailma juhtivaks. Kogu esialgne töö meie riigis geneetika vallas tehti tema enda või tema juhtimisel. VIR-is kasutati esmakordselt eksperimentaalse polüploidsuse meetodit ja G. D. Karpechenko alustas tööd selle kasutamisega kaughübridisatsioonis. Vavilov nõudis töö alustamist heteroosi ja liinidevahelise hübridisatsiooni nähtuse kasutamisega. Täna on see valiku ABC, aga siis oli see algus. Üle 30-aastase teadusliku tegevuse on avaldatud umbes 400 tööd ja artiklit! Fenomenaalne mälu, entsüklopeedilised teadmised, peaaegu kahekümne keele oskus, teadlik kõigist teaduse uuendustest. Ta töötas 18-20 tundi päevas. Ema noomis teda: "Sul pole isegi aega magada ...," meenutab Vavilovi poeg.
Homoloogiliste seeriate seadus
Ulatusliku vaatluste ja katsete materjali töötlemine, arvukate Linne liikide (Linneons) varieeruvuse üksikasjalik uurimine, tohutul hulgal uusi fakte, mis saadi peamiselt kultuurtaimede ja nende looduslike sugulaste uurimisel, võimaldas N.I. Vavilov koondas kõik teadaolevad paralleelse varieeruvuse näited ja sõnastas üldise seaduse, mida ta nimetas "päriliku varieeruvuse homoloogiliste seeriate seaduseks" (1920), millest ta teatas Saratovis toimunud kolmandal ülevenemaalisel aretajate kongressil. Aastal 1921 N.I. Vavilov saadeti Ameerikasse osalema rahvusvahelisel põllumajanduskongressil, kus ta esitas ettekande homoloogsete seeriate seadusest. Lähedaselt seotud perekondade ja liikide paralleelse varieeruvuse seadus, mille kehtestas N.I. Vavilov ja seotud ühise päritoluga, arenevad evolutsiooniline doktriin Ch. Darwinit hindas maailma teadus nõuetekohaselt. Publik pidas seda maailma suurimaks sündmuseks bioloogiateadus, mis avab praktikaks kõige laiema silmaringi.
Homoloogiliste seeriate seadus loob ennekõike orgaanilises maailmas nii rikka taimevormide tohutu mitmekesisuse taksonoomia alused, võimaldab aretajal saada selge ettekujutuse igaühe asukohast, isegi väikseim, süstemaatiline üksus taimemaailmas ja otsustada valiku lähtematerjali võimaliku mitmekesisuse üle.
Homoloogiliste jadade seaduse põhisätted on järgmised.
"üks. Geneetiliselt lähedasi liike ja perekondi iseloomustavad sarnased päriliku varieeruvuse jadad sellise regulaarsusega, et teades ühe liigi vormide arvu, võib ette näha paralleelvormide esinemist teistes liikides ja perekondades. Mida lähedasemad perekonnad ja linneoonid üldises süsteemis geneetiliselt paiknevad, seda täielikum on sarnasus nende varieeruvuse jadas.
2. Terveid taimeperekondi iseloomustab üldiselt teatav muutlikkuse tsükkel, mis läbib kõiki perekonda moodustavaid perekondi ja liike.
Isegi III ülevenemaalisel valikukongressil (Saratov, juuni 1920), kus N.I. Vavilov teatas oma avastusest esimest korda, kõik kongressil osalejad tõdesid, et "nagu perioodilisustabel (perioodsüsteem)" võimaldab homoloogiliste jadade seadus ennustada veel tundmatute taime- ja loomaliikide ja vormide olemasolu, omadusi ja struktuuri. ning hindas kõrgelt selle seaduse teaduslikku ja praktilist tähtsust. Kaasaegsed edusammud molekulaarrakubioloogias võimaldavad mõista sarnaste organismide homoloogilise varieeruvuse olemasolu mehhanismi – mis täpselt on tulevaste vormide ja liikide sarnasuse aluseks olemasolevatega – ning sisuliselt sünteesida uusi taimevorme, mis on looduses ei leidu. Nüüd tuuakse Vavilovi seadusesse uus sisu, nagu ka välimus kvantteooria andis Mendelejevi perioodilisele süsteemile uue sügavama sisu.
Kultuurtaimede päritolukeskuste õpetus
Juba 1920. aastate keskpaigaks viidi läbi erinevate põllumajanduskultuuride geograafilise leviku ja liigisisese mitmekesisuse uuring, mille viis läbi N.I. Vavilov ja tema juhtimisel võimaldas Nikolai Ivanovitšil sõnastada ideid kultuurtaimede geograafiliste päritolukeskuste kohta. Raamat "Kultuurtaimede päritolukeskused" ilmus 1926. Sügavalt teoreetiliselt põhjendatud idee päritolukeskustest andis teaduslik alus inimesele kasulike taimede sihipäraseks otsimiseks kasutati laialdaselt praktilistel eesmärkidel.
Maailmateaduse jaoks pole vähem oluline N. I. Vavilovi õpetus kultuurtaimede päritolukeskuste ja nende pärilike tunnuste leviku geograafiliste mustrite kohta (esmakordselt avaldatud 1926 ja 1927). Nendes klassikalistes teostes on N.I. Vavilov esitas esmakordselt sidusa pildi tohutu hulga kultuurtaimede vormide koondumisest üksikutesse esmastesse päritolukeskustesse ja lähenes kultuurtaimede päritolu probleemi lahendamisele täiesti uuel viisil. Kui enne teda otsisid botaanikud-geograafid (Alphonse de Candol jt) "üldiselt" nisu kodumaad, siis Vavilov otsis üksikute liikide, nisuliikide rühmade päritolukeskusi maakera erinevates piirkondades. Samal ajal oli eriti oluline selle liigi sortide loodusliku levikualade (levialade) väljaselgitamine ja selle vormide suurima mitmekesisuse keskuse määramine (botaanilis-geograafiline meetod).
Kultuurtaimede ja nende looduslike sugulaste sortide ja rasside geograafilise leviku kindlakstegemiseks N.I. Vavilov uuris kõige iidseima põllumajanduskultuuri keskusi, mille algust nägi Etioopia, Lääne- ja Kesk-Aasia, Hiina, India mägipiirkondades, Lõuna-Ameerika Andides, mitte aga suurte jõgede laiades orgudes - Niilus, Ganges, Tigris ja Eufrat, nagu teadlased olid varem väitnud. Hilisemate arheoloogiliste uuringute tulemused toetavad seda hüpoteesi.
Taimevormide mitmekesisuse ja rikkuse keskuste leidmiseks on N.I. Vavilov korraldas oma teoreetilistele avastustele (homoloogsed seeriad ja kultuurtaimede päritolukeskused) vastava kindla plaani järgi arvukalt ekspeditsioone, mis 1922.–1933. külastas 60 maailma riiki, aga ka meie riigi 140 piirkonda. Selle tulemusena on kogutud väärtuslik maailma taimeressursside fond, milles on üle 250 000 proovi. Kogutud rikkalikumat kollektsiooni uuriti hoolikalt selektsiooni, geneetika, keemia, morfoloogia, taksonoomia ja geograafiliste põllukultuuride meetodite abil. Seda hoitakse siiani VIR-is ning seda kasutavad nii meie kui ka välismaised aretajad.
N.I loomine. Vavilov kaasaegne õpetus valiku kohta
Tähtsamate kultuurtaimede maailma taimeressursside süstemaatiline uurimine on radikaalselt muutnud ideed isegi selliste hästi uuritud põllukultuuride nagu nisu, rukis, mais, puuvill, hernes, lina ja kartul sordi- ja liigikoostise kohta. Nende ekspeditsioonidelt toodud kultuurtaimede liikide ja paljude sortide hulgas osutusid peaaegu pooled uuteks, teadusele veel tundmatuteks. Uute kartuliliikide ja sortide avastamine muutis täielikult eelmist ideed selle valiku lähtematerjalist. N.I. ekspeditsioonide kogutud materjali põhjal. Vavilovi ja tema kaastöölistega põhines kogu puuvillakasvatus ning rajati NSV Liidu niiske subtroopika areng.
Tuginedes ekspeditsioonidel kogutud üksikasjaliku ja pikaajalise sordirikkuse uuringu tulemustele, nisu-, kaera-, odra-, rukki-, maisi-, hirsi-, lina-, hernes-, läätse-, oa-, oasortide geograafilise lokaliseerimise diferentsiaalkaartidele, koostati kikerherned, chinka, kartul ja muud taimed. Nendel kaartidel oli näha, kuhu on koondunud nende taimede põhiline sordirikkus, st kuhu tuleks joonistada lähtematerjal antud põllukultuuri valikuks. Isegi selliste iidsete taimede puhul, nagu nisu, oder, mais ja puuvill, mis on pikka aega asustanud kogu maakera, oli võimalik suure täpsusega määrata peamised liigipotentsiaali peamised piirkonnad. Lisaks tehti paljude liikide ja isegi perekondade puhul kindlaks primaarse morfogeneesi alade kokkulangevus. Geograafilised uuringud viisid üksikutele piirkondadele omaste kultuuriliste sõltumatute taimestiku rajamiseni.
Maailma taimeressursside uurimine võimaldas N.I. Vavilovile, et ta valdaks täielikult meie riigis selektsioonitöö lähtematerjali ning ta esitas ja lahendas geneetilise ja selektsiooniuuringute lähtematerjali probleemi. Ta töötas välja aretuse teaduslikud alused: algmaterjali õpetus, taimeteadmiste botaanilised ja geograafilised alused, hübridisatsiooni, inkubatsiooni jms hõlmavate majanduslike tunnuste aretusmeetodid, kaugliikidevahelise ja geneerilise hübridisatsiooni tähtsus. Kõik need tööd ei ole praegusel ajal kaotanud oma teaduslikku ja praktilist tähtsust.
Suure hulga kultuurtaimede botaaniline ja geograafiline uurimine tõi kaasa kultuurtaimede liigisisese taksonoomia, mille tulemusena ilmusid N.I. Vavilov "Linne liigid kui süsteem" ja "Kultuurtaimede päritolu õpetus pärast Darwinit".
- Kokkupuutel 0
- Google+ 0
- Okei 0
- Facebook 0
