La loi des séries homologiques dans la variabilité héréditaire N.I. Vavilova

Les mutations qui se produisent dans conditions naturelles sans l'influence de divers facteurs sur le corps, sont appelés spontané. Caractéristique principale manifestations de mutations spontanées est que les espèces et genres génétiquement proches se caractérisent par la présence de formes similaires de variabilité. Le modèle de présence de séries homologues dans la variabilité héréditaire a été établi par l'éminent généticien et sélectionneur, l'académicien N.I. Vavilov (1920). Il a révélé que des séries homologues existent non seulement au niveau des espèces et des genres chez les plantes, mais peuvent également être trouvées chez les mammifères et les humains.

L'essence de la loi est que les genres et espèces génétiquement proches sont caractérisés par des séries homologues (similaires) dans la variabilité héréditaire. Une variabilité génotypique similaire est basée sur un génotype similaire sous des formes étroitement liées (c'est-à-dire un ensemble de gènes, leur position dans des locus homologues). Par conséquent, connaissant les formes de variabilité, par exemple un certain nombre de mutations chez des espèces au sein d'un même genre, nous pouvons supposer la présence des mêmes mutations chez d'autres espèces d'un genre ou d'une famille donnée. Mutations similaires génétiquement espèces apparentées N.I. Vavilov a appelé les séries homologiques dans la variabilité héréditaire. Exemples:

1) les représentants de la famille des céréales ont un génotype similaire. Au sein des genres de cette famille (dans le blé, le seigle, l'avoine, etc.), des mutations similaires sont observées. Ceux-ci incluent les éléments suivants : grain nu, sans arête, verse, consistance et couleur différentes du grain, etc. Les formes sans arête du blé, du seigle, de l'avoine et du riz sont particulièrement courantes ;

2) des mutations similaires surviennent chez l'homme et les mammifères : doigts courts (mouton, humain), albinisme (rats, chiens, humains), diabète sucré(rats, humains), cataractes (chiens, chevaux, humains), surdités (chiens, chats, humains), etc.

La loi des séries homologiques de variabilité héréditaire est universelle. Génétique médicale utilise cette loi pour étudier les maladies chez les animaux et développer des méthodes de traitement par rapport aux humains. Il a été établi que les virus oncogènes se transmettent par les cellules germinales et s'intègrent dans leur génome. Dans ce cas, la progéniture développe des co-maladies similaires à celles des parents. La séquence des nucléotides de l'ADN a été étudiée chez de nombreuses espèces étroitement apparentées et le degré de similarité est supérieur à 90 %. Cela signifie que le même type de mutations peut être attendu chez des espèces apparentées.

La loi est largement appliquée dans le domaine de la sélection végétale. Connaissant la nature des changements héréditaires dans certaines variétés, il est possible de prédire des changements similaires dans des variétés apparentées en les influençant par des mutagènes ou en utilisant la thérapie génique. De cette façon, vous pouvez y apporter des changements bénéfiques.

Variabilité des modifications(selon Ch. Darwin – une certaine variabilité) – ce sont des changements phénotypiques sous l'influence de facteurs environnement externe, qui ne sont pas hérités, et le génotype reste inchangé.

Les changements de phénotype sous l'influence de facteurs environnementaux chez des individus génétiquement identiques sont appelés modification. Les modifications sont autrement appelées changements dans le degré d’expression d’une caractéristique. L'apparition de modifications est due au fait que des facteurs environnementaux (température, lumière, humidité, etc.) affectent l'activité des enzymes et, dans certaines limites, modifient le cours des réactions biochimiques. La variabilité des modifications est de nature adaptative, contrairement à la variabilité mutationnelle.

Exemples de modifications :

1) la pointe de flèche a 3 types de feuilles, de forme différente, en fonction de l'action du facteur environnemental : en forme de flèche, situées au-dessus de l'eau, ovales - à la surface de l'eau, linéaires - immergées dans l'eau ;

2) chez le lapin himalayen, à la place de la fourrure blanche rasée, lorsqu'il est placé dans de nouvelles conditions (température 2 C), de la laine noire pousse ;

3) lors de l'utilisation de certains types d'aliments, le poids corporel et la production laitière des vaches augmentent considérablement ;

4) les feuilles du muguet sur les sols argileux sont larges, vert foncé, et sur les sols sableux pauvres, elles sont étroites et de couleur pâle ;

5) Les plants de pissenlit déplacés en hauteur dans les montagnes ou dans des régions au climat froid n'atteignent pas des tailles normales et deviennent nains.

6) s'il y a un excès de potassium dans le sol, la croissance des plantes augmente et s'il y a beaucoup de fer dans le sol, une teinte brunâtre apparaît sur les pétales blancs.

Propriétés des modifications :

1) des modifications peuvent survenir chez tout un groupe d’individus, car ce sont des changements de groupe dans la gravité des symptômes ;

2) les changements sont adéquats, c'est-à-dire correspondre au type et à la durée d'exposition à un certain facteur environnemental (température, lumière, humidité du sol, etc.) ;

3) les modifications forment une série de variations, elles sont donc classées comme des changements quantitatifs des caractéristiques ;

4) les modifications sont réversibles en une génération, c'est-à-dire avec un changement conditions extérieures chez les individus, le degré d'expression des traits change. Par exemple, chez les vaches, avec un changement d'alimentation, la production de lait peut changer ; chez l'homme, sous l'influence des rayons ultraviolets, un bronzage, des taches de rousseur, etc.

5) les modifications ne sont pas héritées ;

6) les modifications sont de nature adaptative (adaptative), c'est-à-dire qu'en réponse à des conditions environnementales changeantes, les individus présentent des changements phénotypiques qui contribuent à leur survie. Par exemple, les rats de compagnie s’adaptent aux poisons ; Les lièvres changent de couleurs selon les saisons ;

7) sont regroupés autour de la valeur moyenne.

Sous l'influence de l'environnement extérieur, la longueur et la forme des feuilles, la hauteur, le poids, etc. changent dans une plus large mesure.

Cependant, sous l'influence de l'environnement, les signes peuvent évoluer dans certaines limites. Norme de réaction- c'est le top et limite inférieure, dans lequel la caractéristique peut changer. Ces limites dans lesquelles le phénotype peut varier sont déterminées par le génotype. Exemple 1: la production laitière d'une vache est de 4 000 à 5 000 l/an. Cela indique qu'à l'intérieur de ces limites, il existe une variabilité de cette caractéristique, et le taux de réaction est de 4 000 à 5 000 l/an. Exemple 2: si la hauteur de la tige variété haute l'avoine varie de 110 à 130 cm, la vitesse de réaction pour ce caractère est alors de 110 à 130 cm.

Différents signes ont norme différente réactions – larges et étroites. Large taux de réaction– longueur des feuilles, poids corporel, production laitière des vaches, etc. Norme de réaction étroite– teneur en matières grasses du lait, couleur des graines, des fleurs, des fruits, etc. Les caractères quantitatifs ont un taux de réaction large, tandis que les caractères qualitatifs ont un taux de réaction étroit.

Analyse statistique variabilité des modifications en prenant l'exemple du nombre d'épillets dans un épi de blé

Puisque la modification est un changement quantitatif dans une caractéristique, il est possible d'effectuer une analyse statistique de la variabilité de la modification et d'en dériver la valeur moyenne de la variabilité de la modification, ou série de variations. Série de variantes variabilité du caractère (c'est-à-dire le nombre d'épillets dans les épis) - disposition des épis en rangée en nombre croissant d'épillets. La série de variantes se compose d'options individuelles (variations). Si vous comptez le nombre de variantes individuelles dans une série de variantes, vous remarquerez que leur fréquence d’apparition n’est pas la même. Options ( variantes) est le nombre d'épillets dans les épis de blé (une seule expression du caractère). Le plus souvent, on retrouve les indicateurs moyens de la série de variations (le nombre d'épillets varie de 14 à 20). Par exemple, sur 100 épis de maïs, vous devez déterminer la fréquence d'apparition option différente. Les résultats des calculs montrent que les épis les plus courants sont ceux avec un nombre moyen d'épillets (16-18) :

La rangée supérieure montre les options, de la plus petite à la plus grande. La ligne du bas représente la fréquence d’apparition de chaque option.

La répartition des variantes dans une série de variantes peut être représentée visuellement à l'aide d'un graphique. L'expression graphique de la variabilité d'une caractéristique est appelée courbe de variation, qui reflète les limites de variation et la fréquence d'apparition de variations spécifiques d'un trait (Fig. 36) .

Riz. 36 . Courbe de variation du nombre d'épillets dans un épi de blé

Afin de déterminer la valeur moyenne de la variabilité de modification des épis de blé, il est nécessaire de prendre en compte les paramètres suivants :

P – nombre d'épis avec un certain nombre d'épillets (fréquence d'apparition du trait) ;

n – nombre total de variantes de la série ;

V – nombre d'épillets dans un épi (variantes formant une série de variations) ;

M – la valeur moyenne de la variabilité de modification, ou la moyenne arithmétique de la série de variations des épis de blé, est déterminée par la formule :

M=–––––––––– (valeur moyenne de la variabilité de modification)

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

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

Valeur moyenne la variabilité des modifications a une application pratique pour résoudre le problème de l'augmentation de la productivité des plantes et des animaux agricoles.

La loi, découverte par l'éminent scientifique national N.I. Vavilov, est un puissant stimulateur pour la sélection de nouvelles espèces de plantes et d'animaux bénéfiques pour l'homme. Aujourd’hui encore, ce modèle joue un rôle important dans l’étude processus évolutifs, développement d'une base d'acclimatation. Les résultats des recherches de Vavilov sont également importants pour l’interprétation de divers phénomènes biogéographiques.

L'essence de la loi

En bref, la loi des séries homologiques est la suivante : les spectres de variabilité des types de plantes apparentés sont similaires les uns aux autres (il s'agit souvent d'un nombre strictement fixe de certaines variations). Vavilov a présenté ses idées lors du IIIe congrès de sélection, qui a eu lieu en 1920 à Saratov. Pour démontrer le fonctionnement de la loi des séries homologiques, il a rassemblé l'ensemble des caractères héréditaires plantes cultivées, les a placés dans un tableau et a comparé les variétés et sous-espèces connues à cette époque.

Etude des plantes

Outre les céréales, Vavilov a également envisagé les légumineuses. Dans de nombreux cas, un parallélisme a été constaté. Malgré le fait que chaque famille avait des caractéristiques phénotypiques différentes, elles avaient leurs propres caractéristiques et formes d'expression. Par exemple, la couleur des graines de presque toutes les plantes cultivées variait du plus clair au noir. Jusqu'à plusieurs centaines de caractères ont été découverts dans des plantes cultivées et ont été bien étudiés par les chercheurs. Chez d’autres, moins étudiés à l’époque ou apparentés sauvages à des plantes cultivées, beaucoup moins de signes ont été observés.

Centres géographiques de répartition des espèces

La base de la découverte de la loi des séries homologiques était le matériel rassemblé par Vavilov lors de son expédition en Afrique, en Asie, en Europe et en Amérique. La première hypothèse selon laquelle il existe certains centres géographiques d'où proviennent les espèces biologiques a été formulée par le scientifique suisse A. Decandolle. Selon ses idées, ces espèces couvraient autrefois de vastes territoires, parfois des continents entiers. Cependant, c'est Vavilov qui était le chercheur capable d'étudier la diversité des plantes sur une base scientifique. Il a utilisé une méthode dite différenciée. L'ensemble de la collection collectée par le chercheur au cours des expéditions a été soumise à une analyse minutieuse utilisant des méthodes morphologiques et génétiques. De cette manière, il a été possible de déterminer la zone finale de concentration de la diversité des formes et des caractéristiques.

Carte des plantes

Au cours de ces voyages, le scientifique ne s'est pas trompé dans la variété des espèces de différentes plantes. Il a mis toutes les informations sur des cartes à l'aide de crayons de couleur, puis a transféré le matériel sous une forme schématique. Ainsi, il a pu découvrir qu’il n’existe que quelques centres de diversité végétale cultivée sur l’ensemble de la planète. Le scientifique a montré directement à l'aide de cartes comment les espèces se « propagent » de ces centres vers d'autres régions géographiques. Certains d'entre eux vont à courte distance. D’autres conquièrent le monde entier, comme cela s’est produit avec le blé et les pois.

Conséquences

Selon la loi de la variabilité homologique, toutes les variétés végétales génétiquement proches les unes des autres ont des séries à peu près égales de variabilité héréditaire. Dans le même temps, le scientifique a admis que même des caractéristiques apparemment similaires peuvent avoir une base héréditaire différente. Considérant le fait que chacun des gènes a la capacité de muter différentes directions et que ce processus peut se dérouler sans direction spécifique, Vavilov a émis l'hypothèse que le nombre de mutations génétiques chez les espèces apparentées serait à peu près le même. La loi des séries homologiques de N. I. Vavilov reflète modèles généraux processus de mutation génétique, ainsi que morphogenèse divers organismes. Il est base principaleétudier les espèces biologiques.

Vavilov a également montré un corollaire qui découle de la loi des séries homologiques. Cela ressemble à ceci : la variabilité héréditaire varie en parallèle dans presque toutes les espèces végétales. Plus les espèces sont proches les unes des autres, plus cette homologie de caractères est prononcée. Aujourd’hui, cette loi est largement appliquée dans la sélection des cultures et des animaux. La découverte de la loi des séries homologiques est l’une des plus grandes réalisations du scientifique, qui lui a valu une renommée mondiale.

Origine des plantes

Le scientifique a créé une théorie sur l'origine des plantes cultivées à des points éloignés les uns des autres à différentes époques préhistoriques. globe. Selon la loi des séries homologiques de Vavilov, des variations similaires dans la variabilité des caractères se retrouvent chez des espèces végétales et animales apparentées. Le rôle de cette loi dans la production végétale et animale peut être comparé au rôle joué par le tableau des éléments périodiques de D. Mendeleïev en chimie. Grâce à sa découverte, Vavilov est arrivé à la conclusion sur quels territoires sont les principales sources de certains types de plantes.

Le monde doit l’origine du riz, du mil, de l’avoine nue et de nombreuses espèces de pommiers à la région sino-japonaise. Aussi les territoires de cette région sont le berceau de précieuses variétés de prunes et de kakis orientaux.
cocotier et canne à sucre - Centre Indonésie-Indochine.
En utilisant la loi des séries homologiques de variabilité, Vavilov a réussi à prouver grande importance de la péninsule de l'Hindustan dans le développement de la production agricole. Ces territoires abritent certains types de haricots, d'aubergines et de concombres.
Cultivé traditionnellement dans la région d'Asie centrale noix, amandes, pistaches. Vavilov a découvert que ce territoire particulier est la patrie oignons, ainsi que les principaux types de carottes. Les abricots étaient cultivés dans les temps anciens. Certains des meilleurs au monde sont des melons cultivés en Asie centrale.
Le raisin est apparu pour la première fois dans les territoires méditerranéens. Le processus d'évolution du blé, du lin, différentes variétés avoine. L'olivier est également très typique de la flore méditerranéenne. La culture du lupin, du trèfle et du lin a également commencé ici.
La flore du continent australien a donné au monde l'eucalyptus, l'acacia et le coton.
La région africaine est le berceau de tous les types de pastèques.
Dans les territoires euro-sibériens, on cultivait des betteraves sucrières, des pommiers sibériens et des raisins forestiers.
L'Amérique du Sud est le berceau du coton. Le territoire andin abrite également certaines variétés de tomates. Dans les territoires de l'ancien Mexique, le maïs et certains types de haricots poussaient. Le tabac est également originaire d'ici.
Dans les territoires africains homme ancien Au début, il n’utilisait que des espèces végétales locales. Le continent noir est le berceau du café. Le blé est apparu pour la première fois en Ethiopie.

Grâce à la loi des séries homologiques de variabilité, un scientifique peut identifier le centre d'origine des plantes sur la base de caractéristiques similaires aux formes d'espèces d'une autre zone géographique. En plus de la nécessaire diversité de la flore, pour qu'un grand centre de plantes cultivées diverses puisse naître, une civilisation agricole est également nécessaire. C'est ce que pensait N.I.

Domestique des animaux

Grâce à la découverte de la loi des séries homologiques de variabilité héréditaire, il est devenu possible de découvrir les lieux où les animaux ont été domestiqués pour la première fois. On pense que cela s’est produit de trois manières. C'est le rapprochement des humains et des animaux ; domestication forcée des jeunes; domestication des adultes. Les territoires où les animaux sauvages ont été domestiqués sont vraisemblablement situés dans les habitats de leurs parents sauvages.

Apprivoiser à différentes époques

On pense que le chien a été domestiqué à l’époque mésolithique. Les gens ont commencé à élever des porcs et des chèvres au néolithique, et un peu plus tard, les chevaux sauvages ont été apprivoisés. Cependant, la question de savoir qui étaient les ancêtres des animaux domestiques modernes n’est pas encore assez claire. On pense que les ancêtres du bétail étaient les aurochs, les chevaux - les tarpans et les chevaux de Przewalski, et l'oie domestique - l'oie grise sauvage. Désormais, le processus de domestication des animaux ne peut pas être qualifié de complet. Par exemple, les renards arctiques et les renards sauvages sont en cours de domestication.

Le sens de la loi des séries homologiques

Avec l'aide de cette loi, il est possible non seulement d'établir l'origine de certaines espèces végétales et les centres de domestication des animaux. Il vous permet de prédire l'apparition de mutations en comparant les modèles de mutation dans d'autres types. De plus, en utilisant cette loi, il est possible de prédire la variabilité d'un trait, la possibilité de l'apparition de nouvelles mutations par analogie avec les déviations génétiques trouvées chez d'autres espèces liées à une plante donnée.

Loi des séries homologiques

Le traitement d'un vaste matériel d'observation et expérimental, une étude détaillée de la variabilité de nombreuses espèces linnéennes (Linneons), un grand nombre de faits nouveaux obtenus principalement à partir de l'étude des plantes cultivées et de leurs parents sauvages, ont permis à N.I. Vavilov a rassemblé tous les exemples connus de variabilité parallèle et a formulé une loi générale, qu'il a appelée « La loi des séries homologues dans la variation héréditaire » (1920), qu'il a rapportée au troisième Congrès panrusse des obtenteurs, tenu à Saratov. En 1921, N.I. Vavilov a été envoyé en Amérique au Congrès international de l'agriculture, où il a fait un exposé sur la loi des séries homologiques. La loi de variabilité parallèle des genres et espèces proches, établie par N.I. Vavilov et associé à une origine commune, développant les enseignements évolutionnistes de Charles Darwin, a été apprécié par la science mondiale. Il a été perçu par les auditeurs comme le plus grand événement au monde sciences biologiques, qui ouvre les horizons les plus larges pour la pratique.

La loi des séries homologues, tout d'abord, pose les bases de la systématique de l'immense diversité des formes végétales dont le monde organique est si riche, permet à l'obtenteur de se faire une idée précise de la place de chacune, voire de la la plus petite unité systématique du monde végétal et juger de la diversité possible du matériel source à sélectionner.

Les principales dispositions de la loi des séries homologiques sont les suivantes.

"1. Les espèces et les genres génétiquement proches sont caractérisés par des séries similaires de variabilité héréditaire avec une telle régularité que, connaissant la série de formes au sein d'une espèce, on peut prédire la présence de formes parallèles dans d'autres espèces et genres. Plus ils sont génétiquement situés dans système commun genres et Linneons, plus la similitude dans les rangs de leur variabilité est complète.

2. Des familles entières de plantes sont généralement caractérisées par un certain cycle de variabilité traversant tous les genres et espèces qui composent les familles.

Même au IIIe Congrès panrusse de sélection (Saratov, juin 1920), où N.I. Vavilov a été le premier à rendre compte de sa découverte, tous les participants au congrès ont reconnu que « comme le tableau périodique (système périodique) », la loi des séries homologiques permettra de prédire l'existence, les propriétés et la structure de formes et d'espèces de plantes encore inconnues et animaux, et a hautement apprécié la signification scientifique et pratique de cette loi. Les progrès modernes de la biologie cellulaire moléculaire permettent de comprendre le mécanisme de l'existence de la variabilité homologique dans les organismes proches - sur quoi repose exactement la similitude des formes et espèces futures avec celles existantes - et de synthétiser de manière significative de nouvelles formes de plantes qui ne le font pas. existent dans la nature. Aujourd’hui, un nouveau contenu est ajouté à la loi de Vavilov, tout comme l’apparence théorie des quanta a donné un contenu nouveau et plus profond au système périodique de Mendeleïev.

La doctrine des centres d'origine des plantes cultivées

Déjà au milieu des années 20, l'étude de la répartition géographique et de la diversité intraspécifique des diverses cultures agricoles, réalisée par N.I. Vavilov et sous sa direction ont permis à Nikolaï Ivanovitch de formuler des idées sur les centres géographiques d'origine des plantes cultivées. Le livre «Centres d'origine des plantes cultivées» a été publié en 1926. L'idée profondément théorique des centres d'origine a fourni une base scientifique pour la recherche ciblée de plantes utiles à l'homme et a été largement utilisée à des fins pratiques.

L'enseignement de N.I. Vavilov sur les centres d'origine des plantes cultivées et sur les schémas géographiques de répartition de leurs caractéristiques héréditaires (publié pour la première fois en 1926 et 1927) est tout aussi important pour la science mondiale. Dans ces œuvres classiques, N.I. Vavilov a été le premier à présenter une image cohérente de la concentration d'une immense richesse de formes de plantes cultivées dans quelques centres primaires de leur origine et a abordé la question de l'origine des plantes cultivées d'une manière complètement nouvelle. Si avant lui les botanistes-géographes (Alphonse De-Candolle et autres) cherchaient la patrie « générale » du blé, alors Vavilov cherchait des centres d'origine espèce individuelle, groupes d'espèces de blé dans diverses régions du globe. Dans ce cas, il était particulièrement important d'identifier les aires de répartition naturelle (aires) des variétés d'une espèce donnée et de déterminer le centre de la plus grande diversité de ses formes (méthode botanique-géographique).

Pour établir la répartition géographique des variétés et races de plantes cultivées et de leurs parents sauvages, N.I. Vavilov a étudié les centres de la culture agricole ancienne, dont il a vu le début dans les régions montagneuses d'Éthiopie, d'Asie occidentale et centrale, de Chine, d'Inde, dans les Andes d'Amérique du Sud, et non dans les larges vallées des grands fleuves - le Nil. , le Gange, le Tigre et l'Euphrate, comme les scientifiques l'avaient déjà affirmé. Les résultats des recherches archéologiques ultérieures confirment cette hypothèse.

Pour trouver des centres de diversité et de richesse des formes végétales, N.I. Vavilov organisa de nombreuses expéditions selon un plan précis correspondant à ses découvertes théoriques (séries homologues et centres d'origine des plantes cultivées), qui en 1922-1933. visité 60 pays du monde, ainsi que 140 régions de notre pays. En conséquence, un précieux fonds de ressources mondiales ressources végétales, comptant plus de 250 000 échantillons. La collection la plus riche collectée a été soigneusement étudiée à l'aide de méthodes de sélection, de génétique, de chimie, de morphologie, de taxonomie et de cultures géographiques. Il est toujours stocké dans VIR et est utilisé par nos éleveurs et par les étrangers.

Création de N.I. Doctrine moderne de Vavilov sur la sélection

L'étude systématique des ressources végétales mondiales des plantes cultivées les plus importantes a radicalement changé la notion de variété et composition des espèces même des cultures bien étudiées comme le blé, le seigle, le maïs, le coton, les pois, le lin et les pommes de terre. Parmi les espèces et les nombreuses variétés de ces plantes cultivées ramenées des expéditions, près de la moitié se sont révélées nouvelles, encore inconnues de la science. La découverte de nouvelles espèces et variétés de pommes de terre a complètement modifié la compréhension antérieure du matériel source pour sa sélection. Basé sur le matériel collecté lors des expéditions de N.I. Vavilov et ses collaborateurs ont fondé toute la sélection de coton et construit le développement des régions subtropicales humides en URSS.

A partir des résultats d'une étude détaillée et de longue durée des richesses variétales collectées par les expéditions, des cartes différentielles de localisation géographique des variétés de blé, avoine, orge, seigle, maïs, mil, lin, pois, lentilles, haricots, des haricots, des pois chiches, des pois chiches, des pommes de terre et d'autres plantes ont été compilés . Sur ces cartes, on peut voir où se concentre la principale diversité variétale des plantes nommées, c'est-à-dire où doit être obtenu le matériel source pour la sélection d'une culture donnée. Même pour des plantes aussi anciennes que le blé, l'orge, le maïs et le coton, qui se sont répandues depuis longtemps à travers le monde, il a été possible d'établir avec une grande précision les principales zones de potentiel des espèces primaires. De plus, il a été établi que les zones de formation primaire coïncidaient pour de nombreuses espèces et même pour de nombreux genres. L'étude géographique a conduit à l'établissement de flores culturelles entières et indépendantes, spécifiques à chaque région.

L'étude des ressources végétales mondiales a permis à N.I. Vavilov maîtrisait parfaitement le matériel source pour les travaux de sélection dans notre pays, et il a reposé et résolu le problème du matériel source pour la recherche en génétique et en sélection. Il a développé les fondements scientifiques de la sélection : la doctrine du matériel source, les bases botaniques et géographiques de la connaissance des plantes, les méthodes de sélection des caractères économiques impliquant l'hybridation, l'incubation, etc., l'importance de l'hybridation interspécifique et intergénérique à distance. Tous ces travaux n’ont pas perdu de leur importance scientifique et pratique à l’heure actuelle.

L'étude botanique et géographique d'un grand nombre de plantes cultivées a conduit à la taxonomie intraspécifique des plantes cultivées, donnant lieu aux travaux de N.I. Vavilov « Les espèces linnéennes en tant que système » et « La doctrine de l'origine des plantes cultivées après Darwin ».

En comparant les caractéristiques des différentes variétés de plantes cultivées et de celles qui leur sont proches espèce sauvage M. I. Vavilov a découvert de nombreux changements héréditaires courants. Cela lui permet de formuler en 1920 loi des séries homologiques dans la variabilité héréditaire: les espèces et genres génétiquement proches sont caractérisés par des séries similaires de variabilité héréditaire avec une telle régularité que, après avoir étudié un certain nombre de formes au sein d'une espèce ou d'un genre, on peut supposer la présence de formes avec combinaisons similaires caractères au sein d’espèces ou de genres étroitement apparentés.

Des exemples illustrant ce modèle sont : dans le blé, l'orge et l'avoine, il existe des couleurs d'épi blanches, rouges et noires ; dans les céréales, on connaît des formes à arêtes longues et courtes, etc. M. I. Vavilov a souligné que les séries homologues s'étendent souvent au-delà des frontières des genres et même des familles. Des pieds courts ont été observés chez les représentants de nombreux mammifères : bovins, moutons, chiens, humains. L'albinisme est observé chez toutes les classes de vertébrés.

La loi des séries homologiques permet de prévoir la possibilité de l'apparition de mutations, encore inconnues de la science, qui pourraient être utilisées en sélection pour créer de nouvelles formes utiles à l'économie. En 1920, lorsque fut formulée la loi des séries homologiques, la forme hivernale du blé dur n'était pas encore connue, mais son existence était prévue. Quelques années plus tard, une telle forme a été découverte au Turkménistan. Les céréales (blé, orge, avoine, maïs) contiennent des grains nus et pelliculaires. La variété nue du mil n'était pas connue, mais il fallait s'attendre à l'existence d'une telle forme, et elle a été trouvée. Les séries homologues sont basées sur la similitude phénotypique, qui résulte à la fois de l'action d'allèles identiques du même gène et de l'action de différents gènes qui déterminent des chaînes similaires de réactions biochimiques séquentielles dans le corps.

La loi des séries homologiques fournit la clé pour comprendre l'évolution des groupes apparentés, facilite la recherche d'écarts héréditaires pour la sélection et permet en systématique de trouver de nouvelles formes attendues. La loi concerne directement l'étude des maladies héréditaires humaines. Les questions de traitement et de prévention des maladies héréditaires ne peuvent être résolues sans des recherches sur des animaux présentant des anomalies héréditaires similaires à celles observées chez l'homme. D'après la loi M. I. Vavilova, des phénotypes similaires aux maladies humaines héréditaires peuvent également être trouvés chez les animaux. En effet, de nombreuses pathologies identifiées chez les animaux peuvent être des modèles de maladies humaines héréditaires. Ainsi, chez le chien, il existe une hémophilie, qui est liée au sexe. L'albinisme a été enregistré chez de nombreuses espèces de rongeurs, de chats, de chiens et d'un certain nombre d'oiseaux. Les souris sont utilisées pour étudier la dystrophie musculaire, bétail, chevaux, épilepsie - lapins, rats, souris. La surdité héréditaire existe chez les cochons d'Inde, les souris et les chiens. Des défauts dans la structure du visage humain, homologues de la « fente labiale » et de la « fente palatine », sont observés dans la partie faciale du crâne des souris, des chiens et des porcs. Maladies héréditaires les maladies métaboliques, telles que l’obésité et le diabète sucré, affectent les souris. En plus des mutations déjà connues, grâce à l'exposition à des facteurs mutagènes, de nombreuses nouvelles anomalies peuvent être obtenues chez les animaux de laboratoire, similaires à celles trouvées chez l'homme.

Activités de N. I. Vavilov

L'éminent généticien soviétique Nikolaï Ivanovitch Vavilov a grandement contribué au développement de la science nationale. Sous sa direction, toute une galaxie d'éminents scientifiques nationaux ont été formés. Les recherches menées par N.I. Vavilov et ses étudiants ont permis aux sciences agricoles de maîtriser de nouvelles méthodes de recherche d'espèces de plantes sauvages comme matière première pour la sélection et ont jeté les bases théoriques de la sélection soviétique.

Remarque 1

Basé sur quantité énorme Sur la base du matériel de collecte collecté, la doctrine des centres d'origine des plantes cultivées a été formulée. Et les échantillons de graines collectés par Vavilov et ses associés ont fourni une large couverture médiatique. recherche génétique et des travaux d'élevage.

C'est grâce à l'analyse des matériaux collectés que la fameuse loi des séries homologiques a été formulée.

L'essence de la loi des séries homologiques de variabilité héréditaire

Au cours de nombreuses années d'étude des formes de végétation sauvages et cultivées sur cinq continents, N.I. Vavilov a conclu que la variabilité des espèces et des genres d'origine similaire se produit de manière similaire. Dans ce cas, des séries dites de variabilité sont formées. Ces séries de variabilité sont si régulières que, connaissant un certain nombre de caractères et de formes au sein d'une espèce, on peut prédire la présence de ces qualités dans d'autres espèces et genres. Plus la relation est étroite, plus la similarité dans la série de variabilité est complète.

Par exemple, dans la pastèque, la citrouille et le melon, la forme du fruit peut être ovale, ronde, sphérique ou cylindrique. La couleur du fruit peut être claire, foncée, rayée ou tachetée. Les feuilles des trois espèces végétales peuvent être entières ou profondément disséquées.

Si l'on considère les céréales, alors sur 38$ de traits caractéristiques des céréales étudiés :

37$ ont été trouvés dans le seigle et le blé,
pour l'orge et l'avoine - 35$,
pour le maïs et le riz – 32$,
pour le mil – 27$.

La connaissance de ces modèles nous permet de prédire la manifestation de certains traits chez certaines plantes. En utilisant l'exemple de la manifestation de ces caractéristiques dans d'autres plantes apparentées.

Dans l'interprétation moderne, la formulation de cette loi des séries homologiques de variabilité héréditaire est la suivante :

"Les espèces, genres et familles apparentés ont des gènes homologues et des ordres de gènes dans les chromosomes, dont la similitude est d'autant plus complète que les taxons comparés sont proches sur le plan évolutif."

Vavilov a établi ce modèle pour les plantes. Mais des études ultérieures ont montré que la loi est universelle.

Base génétique de la loi des séries homologiques de l'hérédité

La base génétique de la loi mentionnée ci-dessus réside dans le fait que, dans des conditions similaires, des organismes étroitement apparentés peuvent réagir de la même manière aux facteurs environnementaux. Et leurs processus biochimiques se déroulent à peu près de la même manière. Ce modèle peut être formulé comme suit :

"Le degré de points communs historiques entre les organismes est directement proportionnel au nombre de gènes communs parmi les groupes comparés."

Étant donné que le génotype d’organismes étroitement apparentés est similaire, les modifications de ces gènes au cours des mutations peuvent être similaires. Extérieurement (phénotypiquement), cela se manifeste par le même modèle de variabilité chez des espèces, des genres, etc. étroitement apparentés.

Le sens de la loi des séries homologiques de l'hérédité

La loi des séries homologiques a grande valeur tant pour le développement de la science théorique que pour application pratique dans la production agricole. Il fournit la clé pour comprendre la direction et les voies d’évolution de groupes apparentés d’organismes vivants. En sélectionnant sur cette base, ils envisagent de créer de nouvelles variétés de plantes et de races d'animaux domestiques présentant un certain ensemble de caractéristiques, sur la base de l'étude de la variabilité héréditaire des espèces apparentées.

Dans la taxonomie des organismes, cette loi nous permet de trouver de nouvelles formes attendues d'organismes (espèces, genres, familles) avec un certain ensemble de caractères, à condition qu'un ensemble similaire ait été trouvé dans des groupes systématiques apparentés.