1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Закон гомологічних рядів спадкової мінливості М. І. Вавілова

Закон гомологічних рядів спадкової мінливості М. І. Вавілова

Мутації та їх причини. Закон гомологічних рядів спадкової мінливості М. І. Вавілова. Експериментальне отримання мутацій

До спадкової мінливості відносять такі зміни ознак живих істот, які пов’язані зі змінами в генотипі (тобто мутаціями) і передаються з покоління в покоління. Іноді ці зміни добре помітні фенотипически, наприклад, відсутність пігментів в шкірі та волоссі – альбінізм. Але частіше мутації бувають рецесивними і у фенотипі проявляються тільки в тому випадку, коли вони присутні в гомозиготному стані.

Передача генетичного матеріалу від батьків потомству повинна відбуватися дуже точно, інакше види зберегтися не можуть. Однак іноді відбуваються кількісні або якісні зміни в ДНК, і дочірні клітини отримують спотворений в порівнянні з батьківськими набір генів. Такі помилки в спадковому матеріалі передаються наступному поколінню і називаються мутаціями (лат. Mutatio – зміна). Організм, який отримав в результаті мутації нові властивості, називають мутантом. Мутационная теорія була розроблена на початку XX століття голландським ботаніком Гуго де Фриз.

Мутації мають ряд властивостей:

1. Мутації виникають раптово, і мутувати може будь-яка частина генотипу.

2. Мутації частіше бувають рецесивними і рідше – домінантними.

3. Мутації можуть бути шкідливими (більшість мутацій), нейтральними і корисними (дуже рідко) для організму.

4. Мутації передаються з покоління в покоління.

5. Мутації є стійкі зміни спадкового матеріалу.

6. Мутації – це якісні зміни, які, як правило, не утворюють безперервного ряду навколо середньої величини ознаки.

7. Мутації можуть повторюватися.

Мутації можуть відбуватися під впливом як зовнішніх, так і внутрішніх впливів. Розрізняють мутації генеративні (вони виникають у гаметах) і соматичні (вони виникають в соматичних клітинах і зачіпають лише частина тіла); такі мутації передаватимуться наступним поколінням лише при вегетативному розмноженні.

За характером змін в генотипі мутації поділяються на кілька видів. Точкові, або генні, мутації являють собою зміни в окремих генах. Це може статися при заміні, випаданні або вставці одного або декількох нуклеотидів в молекулі ДНК.

Хромосомні мутації являють собою зміни частин хромосом або цілих хромосом. Такі мутації можуть відбуватися в результаті делеції – втрати частини хромосоми, дуплікації – подвоєння якої-небудь ділянки хромосоми, інверсії – повороту ділянки хромосоми на 180 °, транслокации – відриву частини хромосоми і переміщення її в нове положення, наприклад, приєднання до іншої, негомологічної, хромосомі. Структурні хромосомні мутації, як правило, шкідливі для організму.

Геномні мутації полягають у зміні числа хромосом в гаплоидном наборі. Це може відбуватися за рахунок зменшення або збільшення числа хромосом в гаплоидном наборі. Окремий випадок геномних мутацій – полиплоидия – збільшення числа хромосом в генотипі, кратне п. Це явище виникає при порушенні веретена поділу в мейозі або митозе. Поліплоїди відрізняються потужним зростанням, великими розмірами. Більшість культурних рослин поліплоїди. Гетероплоїдія пов’язана з нестачею або надлишком хромосом в одній гомологичной парі. Ці мутації шкідливі для організму; прикладом може служити хвороба Дауна, при якій в 21-й парі з’являється зайва хромосома.

Більшість мутантів має знижену життєздатність і відсіюється в процесі природного відбору. Для еволюції чи селекції нових порід і сортів необхідні ті рідкісні особини, які мають сприятливі або нейтральні мутації. Еволюційне значення мутацій полягає в тому, що саме вони створюють спадкові зміни, які є матеріалом для природного добору в природі.

Мутації необхідні також для штучного відбору особин з новими, цінними для людини властивостями, Для отримання нових порід тварин, сортів рослин і штамів мікроорганізмів широко використовуються штучні мутагенні фактори.

Комбинативная мінливість також відноситься до спадкових форм мінливості. Вона обумовлена перегрупуванням генів у процесі злиття гамет і утворення зиготи, тобто при статевому процесі. Подібність між комбинативной і мутаційної мінливістю полягає в тому, що в обох випадках потомство отримує набір генів кожного з батьків. Однак між цими видами мінливості є принципові відмінності.

При комбинативной мінливості в результаті злиття батьківських гамет з’являються нові комбінації генів, проте самі гени і хромосоми залишаються незмінними.

При мутаційної мінливості обов’язково відбуваються зміни в самому генотипі: змінюються окремі гени, змінюється будова хромосом і їх число.

Причини мутацій у природі до кінця неясні. Доведено, що мутації можна викликати шляхом застосування ряду хімічних агентів (наприклад, іприту, колхіцину), під впливом радіоактивних ізотопів, при дії іонізуючого випромінювання, ультрафіолетом, рентгенівськими променями.

Здатність до мутированию – одне з основних властивостей гена. Кожен окремий ген має стійкість до дії мутагенних чинників; це явище відоме як «стійкість» гена. Однак внаслідок того, що генів в організмі тисячі, загальне число мутацій значно. Відомо, що у дрозофіли 5% гамет несуть мутації. Кажуть, що популяції «насичені» мутаціями.

Мутационная мінливість є одним з головних факторів еволюційного процесу. В результаті мутацій можуть виникати корисні ознаки, які під дією природного відбору дадуть початок новим подвидам і видам.

Академік Н.І. Вавилов протягом багатьох років досліджував закономірності спадкової мінливості у дикорослих і культурних рослин різних систематичних груп. Ці дослідження дозволили сформулювати закон гомологічних рядів в спадкової мінливості, чи закон Вавилова. Формулювання цього закону наступна: генетично близькі роди і види характеризуються подібними рядами спадкової мінливості. Таким чином, знаючи, які мутаційні зміни виникають у особин будь-якого виду, можна передбачити, що такі ж мутації в подібних умовах будуть виникати у споріднених видів і родів.

М. І. Вавілов простежив мінливість безлічі ознак у злаків. З 38 різних ознак, характерних для всіх рослин цього сімейства, у жита було виявлено 37 ознак, у пшениці – 37, у вівса і ячменю – по 35, у кукурудзи – 32. Знання цього закону дозволяє селекціонерам заздалегідь передбачити, які ознаки зміняться у того чи іншого виду в результаті впливу на нього мутагенних чинників.

До теперішнього часу закон гомологічних рядів підтверджений також на прикладі грибів, мікроорганізмів і тварин. Причини подібних мутацій у близькоспоріднених видів полягають в тому, що у них однакове або дуже близьке число хромосом і однакове розташування алельних генів в хромосомах.

Шляхом штучного мутагенезу і подальшого відбору мутантів були отримані нові високоврожайні сорти ячменю і пшениці. Цими ж методами вдалося отримати нові штами грибів, що виділяють у 20 разів більше антибіотиків, ніж вихідні форми. Зараз у світі культивують більше 250 сортів сільськогосподарських рослин, створених за допомогою фізичного та хімічного мутагенезу. Це сорти кукурудзи, ячменю, сої, рису, томатів, соняшнику, бавовнику, декоративних рослин.

Один з окремих випадків штучного мутагенезу – використання колхіцину для отримання поліплоїдних рослин. Колхіцин руйнує веретено поділу, в результаті чого утворюються клітини, набір хромосом яких збільшений кратно гаплоидному набору – до 4n, 6n і т. П. Такі гібриди відрізняються високою врожайністю. Широко використовуються поліплоїди цукрових буряків, гречки, жита, конюшини, кавуна і т. Д.

ПОДІЛИТИСЯ: