Genetički kriterij vrste: primjeri, svojstva

Genetski (citogenetski) kriterij ove vrste, zajedno s drugim, koristi se za određivanje osnovnih sustavnih skupina, analiziranje stanja vrste. U ovom ćemo članku ispitati karakteristike kriterija, kao i složenost s kojom se može suočiti istraživač koji ga primjenjuje.

Što je pogled?

U različitim granama biološke znanosti vrsta se određuje na svoj način. U evolucijske perspektive, možemo reći da je forma - skup pojedinaca koji nalikuju na vanjsku strukturu i unutarnje ustrojstvo, fiziološke i biokemijske procese sposobne za neograničeno križanje lijevo plodno potomstvo i genetsku izolaciju od sličnih skupina.

Vrsta može biti zastupljena s jednom ili više populacija i, prema tome, imati jedno komad ili razdijeljeno područje (područje / vodeno područje)

Nomenklatura vrste

Svaka vrsta ima svoje ime. U skladu s pravilima binarne nomenklature, ona se sastoji od dvije riječi: imenica i pridjev. Imenica je generičko ime, a pridjev je generičko ime. Na primjer, u naslovu "Dandelion officinalis", vrsta "ljekovito" jedan je od predstavnika biljaka roda "Dandelion".

Vrste srodnih vrsta unutar roda imaju neke razlike u izgledu, fiziologiji, ekološkim preferencijama. Ali ako su previše slični, njihov identitet vrste određuje genetsko kriterij vrste na temelju analize kariotipova.

Kakve vrste trebate kriterije?

Karl Linnaeus, koji je prvi put davao suvremena imena i opisao mnoge vrste živih organizama, smatra ih nepromijenjenima i ne-sortom. To jest, svi pojedinci odgovaraju jednoj jedinici vrste, a sva odstupanja od nje su pogreška u utjelovljenju ideje o vrstama.

Od prve polovice XIX stoljeća, Charles Darwin i njegovi sljedbenici opravdavali su sasvim drugačiju koncepciju ove vrste. Prema njemu, vrsta je promjenjiva, heterogena i uključuje prijelazne oblike. Konstanta vrste je relativno, ovisi o varijabilnosti uvjeta okoline. Elementarna jedinica postojanja vrste je stanovništvo. Reproduktivno je izoliran i odgovara genetskom kriteriju vrste.

S obzirom na heterogenost pojedinaca jedne vrste, znanstvenici teško mogu odrediti vrste koje pripadaju organizmima ili ih distribuirati među sustavnim skupinama.

Morfološki i genetički kriterijima vrste, biokemijskim, fiziološka, ​​geografska, ekološka, ​​bihevioralna (etološka) - sve su to kompleksi razlika među vrstama. Određuju izolaciju sustavnih skupina, njihovu reproduktivnu diskretnost. Od njih se može razlikovati jedna vrsta od druge, utvrditi stupanj njihovog odnosa i položaja u biološkom sustavu.

Karakteristike genetskog kriterija vrste

Bit ove značajke je da svi pojedinci iste vrste imaju isti kariotip.

Kariotip je vrsta kromosomske putovnice tijela, određena je brojem kromosoma prisutnih u zrelim somatskim stanicama tijela, njihovom veličinom i strukturnim značajkama:

• omjer dužine krakova kromosoma;
• položaj u njima centromere;
• prisutnost sekundarnih suženja i satelita.

Pojedinci koji pripadaju različitim vrstama ne mogu se preklinjati. Čak i ako je moguće rodenje potomaka, kao u magarcu i konju, tigra i lav, hibridi interspecijalnih vrsta neće biti plodni. To je zbog činjenice da polovice genotipa nisu jednake i konjugacija između kromosoma ne može biti, pa se gamete ne formiraju.

Na slici: mula je neplodni hibrid magarca i kobile.

Predmet studija - kariotip

Ljudski kariotip predstavlja 46 kromosoma. U većini ispitivanih vrsta, broj pojedinačnih DNA molekula u jezgri koji tvore kromosome iznosi u rasponu od 12 do 50. No postoje iznimke. Voćna Drosophila ima 8 kromosoma u jezgri stanice, i imaju mali reprezentativni obitelji Leptiri Lysandra diploidne kromosom postaviti jednak 380.

Elektronski mikrograf kondenziranih kromosoma, koji omogućuje procjenu njihovog oblika i veličine, odražava kariotip. Analiza kariotipa u okviru proučavanja genetskog kriterija, kao i usporedba kariotipova između sebe, pomaže u određivanju pripadnosti vrstama organizama.

Kada dvije vrste kao jedna

Opće informacije kriterij kriterija vrsta nije da nisu apsolutni. To znači da upotreba samo jednog od njih možda neće biti dovoljna za točno određivanje. Organizmi, očigledno ne razlikujući se od drugih, mogu postati predstavnici različitih vrsta. Ovdje genetski kriterij dolazi morfološkom. Primjeri blizanaca:

1. Do danas postoje dvije vrste crnih štakora koje su prethodno identificirane kao jedna zbog vanjskog identiteta.
2. Postoji najmanje 15 vrsta malarialnih komaraca, koje se razlikuju samo kroz citogenetsku analizu.
3. U Sjevernoj Americi pronađeno je 17 vrsta kriketa s genetskim razlikama, no fenotipski se pripisuje jednoj vrsti.
4. Vjeruje se da među svim vrstama ptica postoji 5% blizanaca, za identificiranje kojih je potrebno primijeniti genetski kriterij.
5. Zbunjenost u sistematici planinske paroksizme uklonjena je zahvaljujući kariološkoj analizi. Razlikuju se tri vrste kariotipova (u mouflons 2n = 54, u argali i argali - 56, grozdovi imaju 58 kromosoma svaki).

Jedna od vrsta crnih štakora ima 42 kromosoma, a kariotip druge predstavljaju 38 DNA molekula.

Kada je jedan pogled kao dva

Za skupine vrsta s velikim područjem distribucije i broju pojedinaca, kada geografska izolacija djeluje unutar njih ili pojedinci imaju široku ekološku valenciju, prisutnost pojedinaca s različitim kariotipima je karakteristična. Ova pojava je još jedna varijanta iznimke u genetskom kriteriju ove vrste.

Primjeri kromosomskog i genomskog polimorfizma su česti u ribi:

• U trogirskoj dvorani broj kromosoma varira od 58 do 64;
• dva karijera, s 52 i 54 kromosoma, pronađena su u Srimsu Bijelog mora;
• s diploidnim skupom od 50 kromosoma, predstavnika različitih populacija križan šaran imaju 100 (tetraploida), 150 (heksaploida), 200 (oktaploida) kromosoma.

Poliploidni oblici nalaze se u biljkama (kravljim vrhnjem), te u kukcima (plijesni). Kućni miševi i gerbili mogu imati različit broj kromosoma, a ne višestruki diploidni set.

Blizanci kariotipa

U predstavnicima različitih klasa i tipova, mogu postojati kariotipovi s jednim brojem kromosoma. Postoji mnogo više takvih slučajnosti među predstavnicima određenih obitelji i rodova:

1. U gorilama, orangutanima i čimpanzama, kariotip koji se sastoji od 48 kromosoma. Na temelju razlika nisu određene, onda morate usporediti redoslijed nukleotida.
2. Postoje manje razlike u kariotipima sjevernoameričkog bizona i europskog bizona. Obje imaju 60 kromosoma u diploidnom setu. Oni će biti dodijeljeni istoj vrsti, ako se analiza vrši samo genetskim kriterijem.
3. Primjeri genetskih blizanaca nalaze se među biljkama, osobito unutar obitelji. Među vrbe, čak je moguće dobiti interspecifične hibride.

Da bi se otkrile suptilne razlike u genetskom materijalu u takvim vrstama, potrebno je odrediti slijedove gena i redoslijed njihova uključivanja.

Utjecaj mutacija na analizu kriterija

Broj kariotipnih kromosoma može se promijeniti zbog genomske mutacije - aneuploidije ili euploidije.

S aneuploidijom, jedan ili više dodatnih kromosoma pojavljuju se u kariotipu, a broj kromosoma može biti manji nego kod punopravnog pojedinca. Razlog za takvo kršenje neodređivanja kromosoma u fazi formiranja gamete.

Slika pokazuje aneuploidiju kod ljudi (Downov sindrom).

Zygotes sa smanjenim brojem kromosoma, u pravilu, ne počinju drobljavati. I polisomni organizmi (s "ekstra" kromosomima) mogu se pokazati održivima. U slučaju trisomije (2n + 1) ili pentasomije (2n + 3), neparan broj kromosoma ukazuje na anomalije. Tetrasome (2n + 2) može dovesti do stvarne pogreške u određivanju vrste genetskim kriterijem.

Umnožavanje kariotipa - poliploidije - također može dovesti u zabludu istraživača kada je kariotip mutanta zbroj nekoliko diploidnih skupova kromosoma.

Složenost kriterija: elusivna DNA

Promjer DNA lanca u neprekidnom stanju je 2 nm. Genetski kriterij definira kariotip tijekom prethodnog stanične diobe, kada je tanki molekula DNA puta spiralizuyutsya (kondenzirana), te se gusta rodlike konstrukcije - kromosom. Debljina kromosoma prosječno iznosi 700 nm.

Školski i sveučilišni laboratoriji obično opremljeni mikroskopima s malim povećanjem (od 8 do 100), nije moguće uzeti u obzir detalje kariotipa u njima. Razlučivost svjetlosnog mikroskopa, štoviše, omogućuje nam da vidimo objekte barem najvećeg uvećanja barem pola duljine najkraćeg svjetlosnog vala. Najmanja duljina je za valove ljubičaste boje (400 nm). To znači da će najmanji objekt koji se može vidjeti u svjetlosnom mikroskopu biti od 200 nm.

Ispada da će obojena dekondenzirajuća kromatina izgledati poput oblutaka, a kromosomi će biti vidljivi bez detalja. Jasno vidjeti i usporediti različite vrste kariotipova omogućuje elektronski mikroskop s razlučivosti od 0,5 nm. S obzirom na debljinu vlaknaste DNA (2 nm), ona će biti jasno vidljiva pod takvim uređajem.

Citogenetski kriteriji u školi

Zbog gore opisanih razloga, upotreba mikro-pripravaka u laboratorijskom radu na genetskom kriteriju vrste nije primjerena. U zadacima možete primijeniti fotografije kromosoma, dobivene pod elektronskim mikroskopom. Zbog praktičnosti rada na fotografiji, odvojeni kromosomi se kombiniraju u homologne parove i poredaju po redoslijedu. Takva se shema naziva kariogramom.

Primjer zadatak za laboratorijski rad

Zadatak. Razmotrite slike dane kariotipova, usporedite ih i zaključite da pojedinci pripadaju jednoj ili dvije vrste.

Radite na zadatku. Izračunajte ukupan broj kromosoma na svakoj fotografiji kariotipa. U slučaju slučajnosti, usporedite ih sa izgledom. Ako nisu prikazani karyogram među kromosoma srednje duljine kako bi pronašli najkraći i najduži u obje slike, usporediti ih po veličini i položaju centromere. Izvući zaključak o razlici / sličnosti kariotipova.

Odgovori na zadatak:

1. Ako se broj, veličina i oblik kromosoma podudaraju, dvije osobe čiji genetički materijal se prezentira za istraživanje pripadaju istoj vrsti.
2. Ako je broj kromosoma dvostruko različit, a oba kromosoma su identična veličinom i oblikom, najvjerojatnije pojedinci su predstavnici iste vrste. To će biti kariotipovi diploidnih i tetraploidnih oblika.
3. Ako je broj kromosoma nije isti (različiti jedan do dva), ali ukupni oblik i veličina kromosoma kariotip iz oba su isti, govorimo o normalnim i mutiranih oblika jedne vrste (Fenomen aneuploidije).
4. S različitim brojem kromosoma, kao i neslaganjem između veličine i svojstava oblika, kriterij će dodijeliti pojedince dvije različite vrste.

U izvodu se traži da označi da li je na temelju genetskog kriterija (i samo ona) moguće utvrditi pripadnost vrsta pojedinaca.

Odgovor: nemoguće je, jer bilo koji kriterij vrste, uključujući i genetsku, ima iznimke i može dati pogrešan rezultat definicije. Preciznost može jamčiti samo primjenu skupova kriterija za vrstu.