قانون السلسلة المتماثلة في التقلب الوراثي N.I. فافيلوفا

الطفرات التي تحدث في الظروف الطبيعيةدون تأثير العوامل المختلفة على الجسم، وتسمى تلقائي. الميزة الرئيسيةمظاهر الطفرات العفويةهو أن الأنواع والأجناس القريبة وراثيا تتميز بوجود أشكال مماثلة من التباين. تم تحديد نمط وجود السلاسل المتماثلة في التباين الوراثي من قبل عالم الوراثة والمربي المتميز الأكاديمي ن. فافيلوف (1920). وكشف أن السلسلة المتماثلة لا توجد فقط على مستوى الأنواع والأجناس في النباتات، ولكن يمكن العثور عليها أيضًا في الثدييات والبشر.

جوهر القانون هو ذلك تتميز الأجناس والأنواع القريبة وراثيا بسلسلة متماثلة (مشابهة) في التباين الوراثي. يعتمد التباين الوراثي المماثل على النمط الجيني المماثل في أشكال وثيقة الصلة (أي مجموعة من الجينات وموقعها في المواقع المتماثلة). لذلك، بمعرفة أشكال التباين، على سبيل المثال، عدد من الطفرات في الأنواع داخل جنس واحد، يمكننا افتراض وجود نفس الطفرات في الأنواع الأخرى من جنس أو عائلة معينة. طفرات مماثلة في الجينات الأنواع ذات الصلةإن آي. أطلق فافيلوف على السلسلة المتماثلة اسم التباين الوراثي. أمثلة:

1) ممثلو عائلة الحبوب لديهم نمط وراثي مماثل. وقد لوحظت طفرات مماثلة ضمن أجناس هذه العائلة (في القمح والجاودار والشوفان وغيرها). وتشمل هذه ما يلي: الحبوب العارية، والعفن، والسكن، واختلاف تناسق ولون الحبوب، وما إلى ذلك. الأشكال غير المرغوب فيها من القمح والجاودار والشوفان والأرز شائعة بشكل خاص؛

2) تحدث طفرات مماثلة في البشر والثدييات: قصيرة الأصابع (الأغنام، البشر)، المهق (الجرذان، الكلاب، البشر)، داء السكري(الفئران، البشر)، إعتام عدسة العين (الكلاب، الخيول، البشر)، الصمم (الكلاب، القطط، البشر)، إلخ.

قانون السلسلة المتماثلة للتقلب الوراثي عالمي. الوراثة الطبيةيستخدم هذا القانون لدراسة الأمراض في الحيوانات وتطوير طرق علاجها بالنسبة للإنسان. لقد ثبت أن الفيروسات المسرطنة تنتقل عبر الخلايا الجرثومية، وتندمج في الجينوم الخاص بها. في هذه الحالة، يصاب النسل بأمراض مشتركة مشابهة للوالدين. تمت دراسة تسلسل النيوكليوتيدات في الحمض النووي في العديد من الأنواع ذات الصلة الوثيقة، ووصلت درجة التشابه إلى أكثر من 90%. وهذا يعني أنه يمكن توقع نفس النوع من الطفرات في الأنواع ذات الصلة.

القانون له تطبيق واسع النطاق في تربية النباتات. وبمعرفة طبيعة التغيرات الوراثية في بعض الأصناف، يمكن التنبؤ بتغيرات مماثلة في الأصناف ذات الصلة من خلال التأثير عليها بالمطفرة أو استخدام العلاج الجيني. بهذه الطريقة يمكنك إحداث تغييرات مفيدة فيها.

تقلب التعديل(بحسب الفصل داروين – تقلب معين) – هذه هي التغييرات المظهريةتحت تأثير العوامل البيئة الخارجيةوهي غير موروثة، ويبقى النمط الجيني دون تغيير.

تسمى التغييرات في النمط الظاهري تحت تأثير العوامل البيئية في الأفراد المتطابقين وراثيا التعديلات. تسمى التعديلات أيضًا تغييرات في درجة التعبير عن الخاصية. يرجع ظهور التعديلات إلى حقيقة أن العوامل البيئية (درجة الحرارة والضوء والرطوبة وما إلى ذلك) تؤثر على نشاط الإنزيمات وتغير مسار التفاعلات الكيميائية الحيوية ضمن حدود معينة. تقلب التعديل هو تكيفي بطبيعته، على عكس التقلب الطفري.

أمثلة على التعديلات:

1) يحتوي رأس السهم على 3 أنواع من الأوراق، تختلف في الشكل اعتمادًا على عمل العامل البيئي: على شكل سهم، يقع فوق الماء، بيضاوي - على سطح الماء، خطي - مغمور في الماء؛

2) في أرنب الهيمالايا، بدلاً من الفراء الأبيض المحلق، عند وضعه في ظروف جديدة (درجة الحرارة 2 درجة مئوية)، ينمو الصوف الأسود؛

3) عند استخدام أنواع معينة من الأعلاف، يزيد وزن الجسم وإنتاج الحليب للأبقار بشكل ملحوظ؛

4) أوراق زنبق الوادي على التربة الطينية واسعة وخضراء داكنة، وعلى التربة الرملية الفقيرة تكون ضيقة وباهتة اللون؛

5) تنتقل نباتات الهندباء إلى أعالي الجبال، أو إلى المناطق ذات المناخ البارد، ولا تصل إلى أحجامها الطبيعية وتنمو بشكل متقزم.

6) إذا كان هناك نسبة زائدة من البوتاسيوم في التربة، يزداد نمو النبات، وإذا كان هناك الكثير من الحديد في التربة، يظهر لون بني على البتلات البيضاء.

خصائص التعديل:

1) يمكن أن تحدث التعديلات في مجموعة كاملة من الأفراد، وذلك لأن وهي عبارة عن تغيرات جماعية في شدة الأعراض؛

2) التغييرات كافية، أي. تتوافق مع نوع ومدة التعرض لعامل بيئي معين (درجة الحرارة، الضوء، رطوبة التربة، إلخ)؛

3) تشكل التعديلات سلسلة من الاختلافات، وبالتالي يتم تصنيفها على أنها تغييرات كمية في الخصائص؛

4) التعديلات قابلة للرجوع عنها خلال جيل واحد، أي مع التغيير الظروف الخارجيةفي الأفراد تتغير درجة التعبير عن السمات. على سبيل المثال، في الأبقار، مع تغيير في التغذية، قد يتغير إنتاج الحليب في البشر، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية، تظهر تان، النمش، وما إلى ذلك؛

5) التعديلات غير موروثة؛

6) التعديلات تكيفية بطبيعتها، أي استجابة للظروف البيئية المتغيرة، يظهر الأفراد تغيرات ظاهرية تساهم في بقائهم على قيد الحياة. على سبيل المثال، تتكيف الفئران الأليفة مع السموم؛ يغير الأرانب البرية الألوان الموسمية؛

7) يتم تجميعها حول القيمة المتوسطة.

تحت تأثير البيئة الخارجية، يتغير طول وشكل الأوراق والطول والوزن وما إلى ذلك إلى حد كبير.

ومع ذلك، تحت تأثير البيئة، يمكن أن تتغير العلامات ضمن حدود معينة. معدل التفاعل- هذا هو الجزء العلوي و الحد الأدنى، والتي قد تتغير فيها الخاصية. يتم تحديد هذه الحدود التي يمكن أن يختلف فيها النمط الظاهري من خلال النمط الجيني. مثال 1: إنتاج الحليب من بقرة واحدة هو 4000-5000 لتر/سنة. وهذا يدل على أنه ضمن هذه الحدود هناك تباين من هذه الخاصية، ومعدل التفاعل هو 4000-5000 لتر/سنة. مثال 2: إذا كان ارتفاع الجذع متنوعة طويلة القامةويتراوح حجم الشوفان من 110 إلى 130 سم، ثم معدل التفاعل لهذه الصفة 110-130 سم.

علامات مختلفة لها قاعدة مختلفةردود الفعل - واسعة وضيقة. معدل رد فعل واسع- طول الورقة، وزن الجسم، إنتاج الحليب من الأبقار، الخ. معيار رد الفعل الضيق– محتوى الدهن في الحليب، ولون البذور، والأزهار، والفواكه، وغيرها. والصفات الكمية لها معدل تفاعل واسع، في حين أن الصفات النوعية لها معدل تفاعل ضيق.

التحليل الإحصائي تقلب التعديلباستخدام مثال عدد السنيبلات في سنبلة القمح

بما أن التعديل هو تغيير كمي في إحدى الخصائص، فمن الممكن إجراء تحليل إحصائي لتقلب التعديل واستخلاص القيمة المتوسطة لتقلب التعديل، أو سلسلة التباين. سلسلة الاختلافتباين السمة (أي عدد السنيبلات في الأذنين) - ترتيب الأذنين على التوالي في عدد متزايد من السنيبلات. تتكون سلسلة الاختلافات من خيارات فردية (اختلافات). إذا قمت بحساب عدد المتغيرات الفردية في سلسلة التباينات، يمكنك أن ترى أن تكرار حدوثها ليس هو نفسه. خيارات ( الاختلافات)هو عدد السنابل في سنابل القمح (تعبير واحد عن السمة). في أغلب الأحيان، يتم العثور على متوسط ​​\u200b\u200bمؤشرات سلسلة التباين (يتراوح عدد السنيبلات من 14 إلى 20). على سبيل المثال، في 100 آذان من الذرة، تحتاج إلى تحديد وتيرة حدوثها خيار مختلف. تظهر نتائج الحساب أن الآذان الأكثر شيوعًا هي تلك التي تحتوي على متوسط ​​عدد السنيبلات (16-18):

يعرض الصف العلوي الخيارات - من الأصغر إلى الأكبر. الصف السفلي هو تكرار حدوث كل خيار.

يمكن إظهار توزيع المتغيرات في سلسلة الاختلافات بشكل مرئي باستخدام الرسم البياني. يسمى التعبير الرسومي لتغير الخاصية منحنى الاختلاف، والذي يعكس حدود التباين وتكرار حدوث اختلافات معينة في السمة (الشكل 36) .

V

أرز. 36 . منحنى التباين لعدد السنيبلات في سنبلة القمح

من أجل تحديد متوسط ​​قيمة تقلب تعديل آذان القمح، من الضروري مراعاة المعلمات التالية:

P - عدد الآذان التي تحتوي على عدد معين من السنيبلات (تكرار حدوث السمة)؛

ن - العدد الإجمالي لصيغة السلسلة؛

V - عدد السنيبلات في الأذن (المتغيرات التي تشكل سلسلة متنوعة)؛

M – يتم تحديد متوسط ​​قيمة تقلب التعديل، أو الوسط الحسابي لسلسلة تباين سنابل القمح، بالصيغة:

M=–––––––––– (متوسط ​​قيمة تقلب التعديل)

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

م=–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––= 17، 1.

متوسط ​​القيمةتقلب التعديل له تطبيق عملي في حل مشكلة زيادة إنتاجية النباتات والحيوانات الزراعية.

يعد القانون، الذي اكتشفه العالم المحلي البارز إن.آي.فافيلوف، محفزًا قويًا لاختيار أنواع جديدة من النباتات والحيوانات المفيدة للإنسان. وحتى الآن، يلعب هذا النمط دورًا مهمًا في الدراسة العمليات التطورية، تطوير قاعدة التأقلم. تعتبر نتائج بحث فافيلوف مهمة أيضًا لتفسير الظواهر الجغرافية الحيوية المختلفة.

جوهر القانون

باختصار، قانون السلسلة المتماثلة هو كما يلي: أطياف التباين في الأنواع ذات الصلة من النباتات متشابهة مع بعضها البعض (غالبًا ما يكون هذا عددًا ثابتًا تمامًا من بعض الاختلافات). قدم فافيلوف أفكاره في مؤتمر الاختيار الثالث، الذي عقد في عام 1920 في ساراتوف. لإثبات عمل قانون السلسلة المتماثلة، قام بجمع مجموعة كاملة من الخصائص الوراثية النباتات المزروعةووضعها في جدول واحد وقارنت بين الأصناف والأنواع الفرعية المعروفة في ذلك الوقت.

دراسة النباتات

جنبا إلى جنب مع الحبوب، اعتبر فافيلوف أيضا البقوليات. وفي كثير من الحالات تم العثور على التوازي. على الرغم من أن كل عائلة لها خصائص ظاهرية مختلفة، إلا أنها كانت لها خصائصها الخاصة وشكل التعبير. على سبيل المثال، يختلف لون بذور أي نبات مزروع تقريبًا من الأفتح إلى الأسود. تم اكتشاف ما يصل إلى عدة مئات من السمات في النباتات المزروعة والتي تمت دراستها جيدًا من قبل الباحثين. وفي حالات أخرى، كانت أقل دراسة في ذلك الوقت أو الأقارب البرية للنباتات المزروعة، لوحظت علامات أقل بكثير.

المراكز الجغرافية لتوزيع الأنواع

كان أساس اكتشاف قانون السلسلة المتماثلة هو المادة التي جمعها فافيلوف خلال رحلته إلى بلدان أفريقيا وآسيا وأوروبا وأمريكا. الافتراض الأول بأن هناك مراكز جغرافية معينة تنشأ منها الأنواع البيولوجية، قدمه العالم السويسري أ. ديكاندول. وفقا لأفكاره، كانت هذه الأنواع تغطي مناطق واسعة، وأحيانا قارات بأكملها. ومع ذلك، كان فافيلوف هو الباحث الذي تمكن من دراسة تنوع النباتات على أساس علمي. لقد استخدم طريقة تسمى المتمايزة. خضعت المجموعة الكاملة التي جمعها الباحث خلال الرحلات الاستكشافية للتحليل الدقيق باستخدام الأساليب المورفولوجية والوراثية. وبهذه الطريقة أمكن تحديد مجال التركيز النهائي لتنوع الأشكال والخصائص.

خريطة النبات

خلال هذه الرحلات، لم يخلط العالم بين مجموعة متنوعة من أنواع النباتات المختلفة. وقام بوضع كافة المعلومات على الخرائط باستخدام الأقلام الملونة، ثم نقل المادة إلى شكل تخطيطي. وهكذا، تمكن من اكتشاف أنه لا يوجد سوى عدد قليل من مراكز التنوع النباتي المزروع على الكوكب بأكمله. وأظهر العالم مباشرة بمساعدة الخرائط كيفية "انتشار" الأنواع من هذه المراكز إلى مناطق جغرافية أخرى. ومنهم من يذهب إلى مسافة قصيرة. والبعض الآخر يغزو العالم كله، كما حدث مع القمح والبازلاء.

عواقب

وفقًا لقانون التباين المتماثل، فإن جميع أصناف النباتات القريبة وراثيًا من بعضها البعض لها سلسلة متساوية تقريبًا من التباين الوراثي. وفي الوقت نفسه، اعترف العالم أنه حتى الخصائص المتشابهة ظاهريا قد يكون لها أساس وراثي مختلف. مع الأخذ في الاعتبار أن كل جين من الجينات لديه القدرة على التحور اتجاهات مختلفةوأن هذه العملية يمكن أن تستمر دون اتجاه محدد، فقد افترض فافيلوف أن عدد الطفرات الجينية في الأنواع ذات الصلة سيكون هو نفسه تقريبًا. يعكس قانون السلسلة المتماثلة لـ N. I. Vavilov الأنماط العامةعمليات طفرة الجينات، وكذلك التشكل الكائنات الحية المختلفة. هو الأساس الرئيسيدراسة الأنواع البيولوجية.

أظهر فافيلوف أيضًا النتيجة الطبيعية التي نتجت عن قانون المتسلسلة المتماثلة. والأمر على هذا النحو: يختلف التباين الوراثي بالتوازي في جميع أنواع النباتات تقريبًا. كلما كانت الأنواع أقرب إلى بعضها البعض، كلما كان هذا التماثل في الشخصيات أكثر وضوحًا. الآن يتم تطبيق هذا القانون على نطاق واسع في اختيار المحاصيل والحيوانات. يعد اكتشاف قانون المتسلسلة المتماثلة أحد أعظم إنجازات العالم، والذي جلب له شهرة عالمية.

أصل النباتات

ابتكر العالم نظرية حول أصل النباتات المزروعة في نقاط متباعدة عن بعضها البعض في عصور ما قبل التاريخ المختلفة الكرة الأرضية. وفقًا لقانون فافيلوف للسلسلة المتماثلة، توجد اختلافات مماثلة في تباين الشخصيات في الأنواع ذات الصلة من النباتات والحيوانات. يمكن مقارنة دور هذا القانون في إنتاج المحاصيل والثروة الحيوانية بالدور الذي يلعبه جدول د. مندليف للعناصر الدورية في الكيمياء. باستخدام اكتشافه، توصل فافيلوف إلى استنتاج حول المناطق التي تعد المصادر الأساسية لأنواع معينة من النباتات.

• يدين العالم بأصل الأرز والدخن وأشكال الشوفان المجردة والعديد من أنواع أشجار التفاح إلى المنطقة الصينية اليابانية. الأراضي أيضا من هذه المنطقةهي موطن لأصناف قيمة من البرقوق والكاكي الشرقي.
• نخيل جوز الهند وقصب السكر – مركز إندونيسيا الهند الصينية.
• باستخدام قانون سلسلة التباين المتماثلة، تمكن فافيلوف من إثبات ذلك أهمية كبيرةشبه جزيرة هندوستان في تطوير إنتاج المحاصيل. تعد هذه المناطق موطنًا لأنواع معينة من الفول والباذنجان والخيار.
• يزرع تقليديا في منطقة آسيا الوسطى الجوز، اللوز، الفستق. اكتشف فافيلوف أن هذه المنطقة بالذات هي الوطن البصلوكذلك الأنواع الأولية من الجزر. تم زراعة المشمش في العصور القديمة. من أفضل الأنواع في العالم البطيخ الذي تم تربيته في آسيا الوسطى.
• ظهر العنب لأول مرة في مناطق البحر الأبيض المتوسط. عملية تطور القمح والكتان أصناف مختلفةالشوفان. ومن النباتات النموذجية أيضًا لنباتات البحر الأبيض المتوسط ​​شجرة الزيتون. كما بدأت هنا زراعة الترمس والبرسيم والكتان.
• أعطت نباتات القارة الأسترالية للعالم الأوكالبتوس والسنط والقطن.
• تعتبر المنطقة الأفريقية موطنًا لجميع أنواع البطيخ.
• في الأراضي الأوروبية السيبيرية، تمت زراعة بنجر السكر وأشجار التفاح السيبيرية وعنب الغابات.
• أمريكا الجنوبية هي مسقط رأس القطن. تعد منطقة الأنديز موطنًا لبعض أنواع الطماطم. نمت الذرة وبعض أنواع الفاصوليا في أراضي المكسيك القديمة. التبغ نشأ هنا أيضًا.
• في الأراضي الأفريقية رجل عجوزفي البداية استخدم فقط أنواع النباتات المحلية. القارة السوداء هي مسقط رأس القهوة. ظهر القمح في إثيوبيا لأول مرة.

باستخدام قانون سلسلة التباين المتماثلة، يستطيع العالم تحديد مركز منشأ النباتات بناءً على خصائص تشبه أشكال الأنواع من منطقة جغرافية أخرى. بالإضافة إلى التنوع الضروري للنباتات، لكي ينشأ مركز كبير للنباتات المزروعة المتنوعة، هناك حاجة أيضًا إلى حضارة زراعية. هذا ما اعتقده ن.آي فافيلوف.

تدجين الحيوان

بفضل اكتشاف قانون السلسلة المتماثلة للتقلب الوراثي، أصبح من الممكن اكتشاف تلك الأماكن التي تم فيها تدجين الحيوانات لأول مرة. ويعتقد أن ذلك حدث بثلاث طرق. وهذا هو الجمع بين الإنسان والحيوان؛ التدجين القسري للأفراد الشباب؛ تدجين البالغين. من المفترض أن المناطق التي تم فيها تدجين الحيوانات البرية تقع في موائل أقاربها البرية.

ترويض في عصور مختلفة

ويعتقد أنه تم تدجين الكلب خلال العصر الحجري الوسيط. بدأ الناس في تربية الخنازير والماعز في العصر الحجري الحديث، وبعد ذلك بقليل تم ترويض الخيول البرية. ومع ذلك، فإن مسألة من كان أسلاف الحيوانات الأليفة الحديثة ليست واضحة بعد بما فيه الكفاية. يُعتقد أن أسلاف الماشية كانوا من الأرخص، والخيول - القماش المشمع وخيول برزيفالسكي، والإوز المنزلي - الإوز الرمادي البري. الآن لا يمكن وصف عملية تدجين الحيوانات بأنها كاملة. على سبيل المثال، الثعالب القطبية الشمالية والثعالب البرية في طور التدجين.

معنى قانون السلسلة المتماثلة

وبمساعدة هذا القانون، من الممكن ليس فقط تحديد أصل بعض أنواع النباتات ومراكز تدجين الحيوانات. يسمح لك بالتنبؤ بحدوث الطفرات من خلال مقارنة أنماط الطفرات في الأنواع الأخرى. أيضًا باستخدام هذا القانون، من الممكن التنبؤ بتباين السمات، وإمكانية ظهور طفرات جديدة عن طريق القياس مع تلك الانحرافات الجينية التي تم العثور عليها في الأنواع الأخرى المرتبطة بنبات معين.

قانون السلسلة المتماثلة

إن معالجة المواد الرصدية والتجريبية واسعة النطاق، ودراسة مفصلة لتنوع العديد من الأنواع اللينية (Linneons)، وعدد كبير من الحقائق الجديدة التي تم الحصول عليها بشكل رئيسي من دراسة النباتات المزروعة وأقاربها البرية، سمحت لـ N.I. جمع فافيلوف جميع الأمثلة المعروفة للتقلبية الموازية وقام بصياغة قانون عام، أطلق عليه "قانون السلسلة المتماثلة في التباين الوراثي" (1920)، والذي قدمه في المؤتمر الثالث للمربيين لعموم روسيا، الذي عقد في ساراتوف. في عام 1921 ن. تم إرسال فافيلوف إلى أمريكا لحضور المؤتمر الدولي للزراعة، حيث قدم عرضًا تقديميًا حول قانون السلسلة المتماثلة. قانون التباين الموازي للأجناس والأنواع القريبة، الذي وضعه N.I. كان فافيلوف والمرتبط بأصل مشترك، وتطوير التعاليم التطورية لتشارلز داروين، موضع تقدير من قبل العلوم العالمية. لقد اعتبره المستمعون أكبر حدث في العالم العلوم البيولوجيةمما يفتح آفاقا واسعة للممارسة.

يضع قانون السلسلة المتماثلة، في المقام الأول، الأساس لمنهجيات التنوع الهائل لأشكال النباتات التي يكون فيها العالم العضوي غنيًا جدًا، مما يسمح للمربي بالحصول على فكرة واضحة عن مكان كل منها، حتى مكانها. أصغر وحدة منهجية في عالم النبات والحكم على التنوع المحتمل للمواد المصدر للاختيار.

الأحكام الرئيسية لقانون السلسلة المتماثلة هي كما يلي.

"1. تتميز الأنواع والأجناس المتقاربة وراثيا بسلسلة متشابهة من التباين الوراثي مع انتظام بحيث يمكن للمرء، بمعرفة سلسلة الأشكال داخل نوع واحد، التنبؤ بوجود أشكال متوازية في الأنواع والأجناس الأخرى. كلما اقتربوا من موقعهم وراثيا النظام المشتركالأجناس و Linneons، وأكثر اكتمالا التشابه في صفوف تقلبها.

2. تتميز فصائل النباتات بأكملها عمومًا بدورة معينة من التباين تمر عبر جميع الأجناس والأنواع التي تشكل الفصائل.

حتى في مؤتمر الاختيار الثالث لعموم روسيا (ساراتوف، يونيو 1920)، حيث ن. أبلغ فافيلوف لأول مرة عن اكتشافه، وأدرك جميع المشاركين في المؤتمر أنه "مثل الجدول الدوري (النظام الدوري)" فإن قانون السلسلة المتماثلة سيجعل من الممكن التنبؤ بوجود وخصائص وبنية الأشكال والأنواع غير المعروفة من النباتات و الحيوانات، وأقدر عاليا الأهمية العلمية والعملية لهذا القانون. تتيح التطورات الحديثة في البيولوجيا الخلوية الجزيئية فهم آلية وجود التباين المتماثل في الكائنات الحية القريبة - وعلى أساس التشابه الدقيق بين الأشكال والأنواع المستقبلية والأشكال الموجودة - وتوليف أشكال جديدة من النباتات بشكل هادف موجودة في الطبيعة. والآن يُضاف محتوى جديد إلى قانون فافيلوف، تمامًا مثل المظهر نظرية الكمأعطى محتوى جديدًا وأعمق لنظام مندليف الدوري.

عقيدة مراكز منشأ النباتات المزروعة

بالفعل بحلول منتصف العشرينات من القرن العشرين، تم إجراء دراسة التوزيع الجغرافي والتنوع بين الأنواع لمختلف المحاصيل الزراعية، التي أجراها N.I. سمح فافيلوف وتحت قيادته لنيكولاي إيفانوفيتش بصياغة أفكار حول المراكز الجغرافية الأصلية للنباتات المزروعة. نُشر كتاب “مراكز أصل النباتات المزروعة” في عام 1926. وقد وفرت فكرة مراكز المنشأ المستندة إلى النظرية العميقة أساسًا علميًا للبحث المستهدف عن النباتات المفيدة للإنسان، واستخدمت على نطاق واسع لأغراض عملية.

لا يقل أهمية بالنسبة للعلوم العالمية تعليم إن.آي.فافيلوف عن مراكز منشأ النباتات المزروعة وعن الأنماط الجغرافية في توزيع خصائصها الوراثية (نُشر لأول مرة في عامي 1926 و1927). في هذه الأعمال الكلاسيكية ن. كان فافيلوف أول من قدم صورة متماسكة لتركيز ثروة هائلة من أشكال النباتات المزروعة في عدد قليل من المراكز الأولية لأصلها وتناول مسألة أصل النباتات المزروعة بطريقة جديدة تمامًا. إذا كان علماء الجغرافيا النباتية (ألفونس دي كاندول وآخرون) يبحثون قبله عن الموطن "العام" للقمح، فإن فافيلوف كان يبحث عن مراكز المنشأ الأنواع الفرديةمجموعات من أنواع القمح في مناطق مختلفة من العالم. في هذه الحالة، كان من المهم بشكل خاص تحديد مناطق التوزيع الطبيعي (المناطق) لأصناف نوع معين وتحديد مركز أكبر تنوع لأشكاله (الطريقة الجغرافية النباتية).

لتحديد التوزيع الجغرافي لأصناف وأجناس النباتات المزروعة وأقاربها البرية، N.I. درس فافيلوف مراكز الثقافة الزراعية القديمة، التي رأى بدايتها في المناطق الجبلية في إثيوبيا وغرب ووسط آسيا والصين والهند وفي جبال الأنديز بأمريكا الجنوبية، وليس في الوديان الواسعة للأنهار الكبيرة - نهر النيل. والغانج ودجلة والفرات كما ادعى العلماء سابقا. تؤكد نتائج الأبحاث الأثرية اللاحقة هذه الفرضية.

للعثور على مراكز تنوع وثراء أشكال النباتات، N.I. نظم فافيلوف العديد من الرحلات الاستكشافية وفقًا لخطة محددة تتوافق مع اكتشافاته النظرية (السلسلة المتجانسة ومراكز أصل النباتات المزروعة)، والتي كانت في عام 1922-1933. زار 60 دولة في العالم، بالإضافة إلى 140 منطقة في بلادنا. ونتيجة لذلك، صندوق قيمة من العالمية الموارد النباتيةويبلغ عددها أكثر من 250 ألف عينة. تمت دراسة أغنى مجموعة تم جمعها بعناية باستخدام طرق الاختيار وعلم الوراثة والكيمياء والتشكل والتصنيف والمحاصيل الجغرافية. لا يزال يتم تخزينه في VIR ويستخدمه مربينا والأجانب.

إنشاء ن.ي. عقيدة فافيلوف الحديثة في الاختيار

إن الدراسة المنهجية للموارد النباتية في العالم لأهم النباتات المزروعة قد غيرت بشكل جذري فكرة الأصناف والأصناف تكوين الأنواعحتى المحاصيل المدروسة جيدًا مثل القمح والجاودار والذرة والقطن والبازلاء والكتان والبطاطس. من بين الأنواع والعديد من أنواع هذه النباتات المزروعة التي تم جلبها من البعثات، تبين أن نصفها تقريبًا جديد، ولم يعرفه العلم بعد. لقد أدى اكتشاف أنواع وأصناف جديدة من البطاطس إلى تغيير الفهم السابق تمامًا للمادة المصدر لاختيارها. بناءً على المواد التي جمعتها بعثات N.I. Vavilov ومعاونيه، تأسست مجموعة كاملة من القطن، وتم بناء تطوير المناطق شبه الاستوائية الرطبة في الاتحاد السوفياتي.

بناءً على نتائج دراسة تفصيلية وطويلة الأمد لثروات الأصناف التي جمعتها البعثات، تم وضع خرائط تفاضلية للتوطين الجغرافي لأصناف القمح والشوفان والشعير والجاودار والذرة والدخن والكتان والبازلاء والعدس والفاصوليا، تم تجميع الفول والحمص والحمص والبطاطس وغيرها من النباتات. في هذه الخرائط، يمكن للمرء أن يرى أين يتركز التنوع الأصنافي الرئيسي للنباتات المذكورة، أي مكان الحصول على المادة المصدر لاختيار محصول معين. وحتى بالنسبة للنباتات القديمة مثل القمح والشعير والذرة والقطن، والتي انتشرت منذ فترة طويلة في جميع أنحاء العالم، كان من الممكن تحديد المناطق الرئيسية المحتملة للأنواع الأولية بدقة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، ثبت أن مناطق التكوين الأولي تزامنت مع العديد من الأنواع وحتى الأجناس. أدت الدراسة الجغرافية إلى إنشاء نباتات ثقافية مستقلة كاملة خاصة بالمناطق الفردية.

سمحت دراسة الموارد النباتية في العالم لـ N.I. لقد أتقن فافيلوف تمامًا المادة المصدرية لأعمال التربية في بلدنا، وأعاد طرح وحل مشكلة المادة المصدرية للبحث الوراثي والاختياري. قام بتطوير الأسس العلمية للاختيار: عقيدة المادة المصدر، والأساس النباتي والجغرافي للمعرفة النباتية، وطرق اختيار السمات الاقتصادية التي تتضمن التهجين، والحضانة، وما إلى ذلك، وأهمية التهجين البعيد بين الأنواع وبين الأجيال. كل هذه الأعمال لم تفقد أهميتها العلمية والعملية في الوقت الحاضر.

أدت الدراسة النباتية والجغرافية لعدد كبير من النباتات المزروعة إلى تصنيف النباتات المزروعة داخل النوع، مما أدى إلى ظهور أعمال ن. فافيلوف "الأنواع اللينية كنظام" و"عقيدة أصل النباتات المزروعة بعد داروين".

عند مقارنة خصائص الأصناف المختلفة من النباتات المزروعة وتلك القريبة منها الأنواع البريةم. اكتشف I. Vavilov العديد من التغييرات الوراثية الشائعة. هذا سمح له بصياغة في عام 1920 قانون السلسلة المتماثلة في التباين الوراثي: تتميز الأنواع والأجناس القريبة وراثيا بسلسلة مماثلة من التباين الوراثي مع مثل هذا الانتظام، بعد دراسة عدد من الأشكال داخل نوع أو جنس واحد، يمكن للمرء أن يفترض وجود أشكال مع مجموعات مماثلةالشخصيات ضمن الأنواع أو الأجناس ذات الصلة الوثيقة.

ومن الأمثلة التي توضح هذا النمط: في القمح والشعير والشوفان ألوان الأذن بيضاء وحمراء وسوداء. في الحبوب، الأشكال ذات المظلات الطويلة والقصيرة، وما إلى ذلك معروفة.م. أشار I. Vavilov إلى أن السلسلة المتماثلة غالبا ما تتجاوز حدود الأجناس وحتى العائلات. وقد لوحظ قصر القدم في ممثلي العديد من الثدييات: الماشية والأغنام والكلاب والبشر. لوحظ المهق في جميع فئات الفقاريات.

يسمح لنا قانون السلسلة المتماثلة بالتنبؤ بإمكانية ظهور الطفرات، التي لا تزال غير معروفة للعلم، والتي يمكن استخدامها في التكاثر لإنشاء أشكال جديدة ذات قيمة للاقتصاد. في عام 1920، عندما تمت صياغة قانون السلسلة المتماثلة، لم يكن الشكل الشتوي للقمح القاسي معروفًا بعد، ولكن كان وجوده متوقعًا. وبعد سنوات قليلة، تم اكتشاف هذا النموذج في تركمانستان. في الحبوب (القمح والشعير والشوفان والذرة) توجد حبوب عارية وفيلمية. لم يكن الصنف العاري من الدخن معروفًا، لكن وجود مثل هذا الشكل كان متوقعًا، وقد تم العثور عليه. تعتمد السلسلة المتجانسة على التشابه المظهري، الذي ينشأ نتيجة لعمل أليلات متطابقة من نفس الجين، وعمل جينات مختلفة تحدد سلاسل مماثلة من التفاعلات الكيميائية الحيوية المتسلسلة في الجسم.

يوفر قانون السلسلة المتماثلة المفتاح لفهم تطور المجموعات ذات الصلة، ويسهل البحث عن الانحرافات الوراثية للاختيار، وفي علم اللاهوت النظامي يجعل من الممكن العثور على أشكال متوقعة جديدة. ويتعلق القانون مباشرة بدراسة الأمراض الوراثية البشرية. لا يمكن حل قضايا العلاج والوقاية من الأمراض الوراثية دون إجراء أبحاث على الحيوانات التي تعاني من تشوهات وراثية مماثلة لتلك التي لوحظت في البشر. وبحسب قانون م. I. Vavilova، يمكن أيضًا العثور على أنماط ظاهرية مشابهة للأمراض البشرية الوراثية في الحيوانات. في الواقع، العديد من الحالات المرضية التي تم تحديدها في الحيوانات يمكن أن تكون نماذج للأمراض البشرية الوراثية. لذلك، في الكلاب هناك الهيموفيليا، وهو مرتبط بالجنس. تم تسجيل المهق في العديد من أنواع القوارض والقطط والكلاب وعدد من الطيور. تستخدم الفئران لدراسة ضمور العضلات الكبيرة الماشية، الخيول، الصرع - الأرانب، الجرذان، الفئران. يوجد الصمم الوراثي في ​​خنازير غينيا والفئران والكلاب. لوحظت عيوب في بنية الوجه البشري، المتماثلة مع "الشفة المشقوقة" و"الحنك المشقوق"، في الجزء الوجهي من جمجمة الفئران والكلاب والخنازير. الأمراض الوراثيةوتؤثر الأمراض الأيضية، مثل السمنة ومرض السكري، على الفئران. بالإضافة إلى الطفرات المعروفة بالفعل، ومن خلال التعرض للعوامل المطفرة، يمكن الحصول على العديد من الحالات الشاذة الجديدة في حيوانات المختبر، مماثلة لتلك الموجودة في البشر.

أنشطة N. I. Vavilov

قدم عالم الوراثة السوفيتي المتميز نيكولاي إيفانوفيتش فافيلوف مساهمة كبيرة في تطوير العلوم المحلية. وتحت قيادته نشأت مجموعة كاملة من العلماء المحليين البارزين. أتاحت الأبحاث التي أجراها إن. آي. فافيلوف وطلابه للعلوم الزراعية إتقان طرق جديدة للبحث عن أنواع النباتات البرية كمواد مصدرية للاختيار، ووضعت الأسس النظرية للانتقاء السوفييتي.

ملاحظة 1

مرتكز على كمية ضخمةبناء على مواد المجموعة التي تم جمعها، تمت صياغة عقيدة مراكز منشأ النباتات المزروعة. وقدمت عينات البذور التي جمعها فافيلوف وزملاؤه جبهة واسعة البحوث الجينيةوعمل تربية.

بفضل تحليل المواد المجمعة تم صياغة قانون السلسلة المتماثلة الشهير.

جوهر قانون السلسلة المتماثلة للتقلب الوراثي

في سياق سنوات عديدة من دراسة أشكال النباتات البرية والمزروعة في خمس قارات، ن. وخلص فافيلوف إلى أن تنوع الأنواع والأجناس ذات الأصل المماثل يحدث بطرق مماثلة. في هذه الحالة، يتم تشكيل ما يسمى بسلسلة التباين. هذه السلسلة من التباين منتظمة جدًا لدرجة أنه بمعرفة عدد من السمات والأشكال داخل نوع واحد، يمكن للمرء التنبؤ بوجود هذه الصفات في الأنواع والأجناس الأخرى. كلما كانت العلاقة أقرب، كلما كان التشابه في سلسلة التباين أكثر اكتمالا.

على سبيل المثال، في البطيخ واليقطين والبطيخ، يمكن أن يكون شكل الفاكهة بيضاويًا أو مستديرًا أو كرويًا أو أسطوانيًا. يمكن أن يكون لون الثمرة فاتحًا أو غامقًا أو مخططًا أو مرقطًا. يمكن أن تكون أوراق الأنواع النباتية الثلاثة كاملة أو مشرحة بعمق.

إذا أخذنا بعين الاعتبار الحبوب، فمن أصل 38 دولارًا من السمات المدروسة المميزة للحبوب:

• تم العثور على 37 دولارًا في الجاودار والقمح،
• للشعير والشوفان - 35 دولارًا
• للذرة والأرز – 32 دولارًا
• للدخن – 27 دولارًا.

تتيح لنا معرفة هذه الأنماط التنبؤ بظهور سمات معينة في نباتات معينة. باستخدام مثال إظهار هذه الخصائص في النباتات الأخرى ذات الصلة.

في التفسير الحديث، تكون صياغة هذا القانون للسلسلة المتماثلة من التباين الوراثي كما يلي:

"الأنواع والأجناس والعائلات ذات الصلة لها جينات متماثلة وترتيب جيني في الكروموسومات، كلما كان التشابه أكثر اكتمالا، كلما اقتربت الأصناف التي تتم مقارنتها من الناحية التطورية."

أنشأ فافيلوف هذا النمط للنباتات. لكن الدراسات اللاحقة أظهرت أن القانون عالمي.

الأساس الجيني لقانون السلسلة المتماثلة للوراثة

الأساس الجيني للقانون المذكور أعلاه هو حقيقة أنه في ظل ظروف مماثلة يمكن للكائنات الحية ذات الصلة الوثيقة أن تتفاعل بشكل متساو مع العوامل البيئية. وعملياتهم البيوكيميائية تسير بنفس الطريقة تقريبًا. ويمكن صياغة هذا النمط على النحو التالي:

"إن درجة القواسم المشتركة التاريخية بين الكائنات الحية تتناسب طرديا مع عدد الجينات المشتركة بين المجموعات التي تتم مقارنتها."

وبما أن النمط الجيني للكائنات ذات الصلة الوثيقة متشابه، فإن التغيرات في هذه الجينات أثناء الطفرات قد تكون متشابهة. خارجيًا (ظاهريًا) يتجلى هذا على أنه نفس نمط التباين في الأنواع والأجناس ذات الصلة الوثيقة، وما إلى ذلك.

معنى قانون السلسلة المتماثلة للوراثة

قانون السلسلة المتماثلة لديه قيمة عظيمةسواء لتطوير العلوم النظرية أو ل التطبيق العمليفي الإنتاج الزراعي. فهو يوفر المفتاح لفهم اتجاه ومسارات تطور المجموعات ذات الصلة من الكائنات الحية. في التربية على أساسها، يخططون لإنشاء أنواع جديدة من النباتات وسلالات الحيوانات الأليفة مع مجموعة معينة من الخصائص، بناءً على دراسة التباين الوراثي للأنواع ذات الصلة.

في تصنيف الكائنات الحية، يسمح لنا هذا القانون بإيجاد أشكال جديدة متوقعة من الكائنات الحية (الأنواع، الأجناس، الفصائل) مع مجموعة معينة من الصفات، بشرط العثور على مجموعة مماثلة في المجموعات المنهجية ذات الصلة.