Genetsko merilo vrste: primeri, značilnosti

Genetski (citogenetski) kriterij vrste, skupaj z drugimi, se uporablja za določitev osnovnih sistematičnih skupin, analiziranje stanja vrste. V tem članku bomo preučili značilnosti merila in kompleksnost, s katero se lahko soočamo raziskovalec, ki ga uporablja.

Kakšen pogled?

V različnih vejah biološke znanosti je vrsta določena na svoj način. V evolucijskega vidika, lahko rečemo, da je obrazec - zbirka posameznikov, ki spominjajo na zunanjo strukturo in notranjo organizacijo, fiziološke in biokemične procese, ki lahko neomejeno križišču levo plodno potomstvo in genetsko izolacijo iz podobnih skupin.

Vrsto lahko predstavlja ena ali več populacij in zato ima enodelno ali razsekano območje (ozemlje / vodno območje)

Nomenklatura vrste

Vsaka vrsta ima svoje ime. V skladu s pravili binarne nomenklature je sestavljena iz dveh besed: samostalnika in pridevnika. Domen je generično ime, pridevnik pa je generično ime. Na primer, v naslovu "Dandelion officinalis" je vrsta "zdravilna" ena od predstavnikov rastlin iz rodu "Dandelion".

Vrste sorodnih vrst v rodu imajo nekatere razlike v videzu, fiziologiji, ekoloških preferencah. Toda če so preveč podobne, njihova identiteta vrst določa gensko merilo vrste na podlagi analize kariotipov.

Za kakšne vrste potrebujete merila

Karl Linnaeus, ki je prvič dal sodobna imena in opisal številne vrste živih organizmov, jih je menil, da so nespremenjeni in ne-varietalni. To pomeni, da vsi posamezniki ustrezajo eni sami vrsti slike, in vsako odstopanje od nje je napaka v utelešenju ideje o vrsti.

Od prve polovice XIX. Stoletja Charles Darwin in njegovi privrženci upravičujejo popolnoma drugačno pojmovanje vrste. Glede na to je vrsta spremenljiva, heterogena in vključuje prehodne oblike. Konstantnost vrste je razmeroma odvisna od spremenljivosti okoljskih pogojev. Osnovna enota obstoja vrste je populacija. Reproduktivno je izolirana in ustreza genskemu merilu vrste.

Glede na heterogenost posameznikov ene vrste znanstveniki težko določijo vrste, ki pripadajo organizmom, ali pa jih razdeli med sistemske skupine.

Morfološki in genetski vrste meril, biokemične, fiziološki, geografski, ekološki, vedenjski (etološki) - vse to so kompleksi razlik med vrstami. Določajo izolacijo sistematičnih skupin, njihovo reproduktivno diskretnost. In od njih je mogoče ločiti eno vrsto od druge, ugotoviti stopnjo njihovega odnosa in položaja v biološkem sistemu.

Značilnosti genskega merila vrste

Bistvo te značilnosti je, da imajo vsi posamezniki iste vrste enak kariotip.

Kariotip je nekakšen kromosomski "potni list" telesa, ki ga določi število kromosomov, ki so prisotni v odraslih somatskih celicah telesa, njihovi velikosti in strukturnih lastnostih:

• razmerje med dolžino krakov kromosomov;
• položaj v njih centromere;
• prisotnost sekundarnih zožitev in satelitov.

Posamezniki, ki pripadajo različnim vrstam, se ne smejo združiti. Tudi če je generacija potomcev mogoča, tako kot pri oslu in konju, tigra in leva, mešani hibridi ne bodo plodni. To je zato, ker polovice genotipa niso enake in konjugacija med kromosomi ne more priti, zato se ne oblikujejo gamete.

Na fotografiji: mula je nežni hibrid riti in kobila.

Predmet študije - karyotip

Človeški kariotip je predstavljen s 46 kromosomi. V večini preučenih vrst je število posameznih molekul DNA v jedru, ki tvori kromosome, v razponu od 12 do 50. Vendar obstajajo izjeme. Sadna muha Drosophila ima 8 kromosomov v jedrih celic, pri majhnem predstavniku družine Lepidoptera Lysandra pa je diploidni kromosomski komplet 380.

Elektronski mikrograf kondenziranih kromosomov, ki omogočajo oceno njihove oblike in velikosti, odraža karyotip. Analiza kariotipa v okviru preučevanja genetskega merila in primerjava kariotipov med seboj pomagata določiti vrste, ki pripadajo organizmom.

Kadar sta dve vrsti enaki

Splošne informacije merilo meril je, da niso absolutni. To pomeni, da uporaba samo enega od njih morda ne bo zadostna za natančno določitev. Organizmi, ki se očitno ne razlikujejo med seboj, se lahko izkažejo za predstavnike različnih vrst. Tu genetsko merilo prihaja do morfološke narave. Primeri dvojčkov:

1. Do zdaj obstajata dve vrsti črnih podgan, ki sta bili prej določeni kot ena zaradi zunanje identitete.
2. Obstaja najmanj 15 vrst malarijskih komarjev, ki se razlikujejo samo s citogenetično analizo.
3. V Severni Ameriki je bilo odkritih 17 vrst križancev z genetskimi razlikami, fenotipsko pripisanih posamezni vrsti.
4. Menijo, da je med vsemi vrstami ptic 5% dvojčkov, za identifikacijo katerih je treba uporabiti gensko merilo.
5. Zaradi kariološke analize je bila odpravljena zmeda v sistematiki planinske paroksizma. Razlikujejo se tri vrste kariotipov (pri muflonih 2n = 54, v argali in argali - 56, uriali imajo po 58 kromosomov).

Ena od vrst črnih podgan ima 42 kromosomov, kariotip drugega pa predstavlja 38 molekul DNA.

Ko je en pogled kot dva

Za skupine vrst z velikim območjem porazdelitve in številom posameznikov, kadar v njih deluje geografska osamitev ali imajo posamezniki široko ekološko valenco, je značilna prisotnost posameznikov z različnimi kariotipi. Ta pojav je še ena različica izjeme pri genskem kriteriju vrste.

Primeri kromosomskega in genomskega polimorfizma so pogosti pri ribah:

• V šareni postrvi se število kromosomov giblje od 58 do 64;
• v herringu Belega morja sta bila najdena dva kariomorfa z 52 in 54 kromosomi;
• z diploidnim kompletom 50 kromosomov, predstavniki različnih populacij kraški krap imajo 100 (tetraploidi), 150 (heksaploidi), 200 (oktaploidi) kromosomov.

Polyploidne oblike najdemo v rastlinah (kozja vrba) in žuželkah (krčevih). Hišne miši in gerbili imajo lahko različno število kromosomov, ne pa večkratnik diplomskega dela.

Kariotip dvojčka

Pri predstavnikih različnih vrst in vrst lahko pride do kariotipov z enim številom kromosomov. Med predstavniki nekaterih družin in rodov je še veliko takih naključij:

1. V gorilih, orangutah in šimpanah, ki je kariotip, sestavljen iz 48 kromosomov. Glede na obliko razlik niso določeni, potem morate primerjati vrstni red nukleotidov.
2. V kariotipih severnoameriškega bizona in evropskega bizona so manjše razlike. Oba imata 60 kromosomov v diploidnem setu. Te vrste bodo dodeljene isti vrsti, če se analiza izvaja le z genetskim merilom.
3. Primeri genetskih dvojčkov najdemo med rastlinami, zlasti v družinah. Med vrbskimi verigami je mogoče celo pridobiti interspecificne hibride.

Za odkrivanje subtilnih razlik v genskem materialu pri takšnih vrstah je treba določiti genske sekvence in vrstni red njihove vključitve.

Vpliv mutacij na analizo merila

Število kariotipskih kromosomov se lahko spremeni zaradi genomskih mutacij - aneuploidije ali euploidije.

Pri aneuploidiji se v kariotipu pojavijo en ali več dodatnih kromosomov, število kromosomov pa je lahko manjše kot pri polnopravnem posamezniku. Razlog za takšno kršitev v ne-divergenci kromosomov na stopnji nastajanja gamet.

Slika kaže aneuploidijo pri ljudeh (Downov sindrom).

Zigote z zmanjšanim številom kromosomov praviloma ne začnejo zmečkati. In polisomski organizmi (z "ekstra" kromosomi ") se lahko izkažejo za preživetje. V primeru trisomije (2n + 1) ali pentazomije (2n + 3) bo neparno število kromosomov označilo anomalijo. Tetrasom (2n + 2) lahko povzroči dejansko napako pri določanju vrste z genetskim kriterijem.

Razmnoževanje kariotipa - poliploidija - lahko tudi zavede raziskovalca, če je kariotip mutanta vsota več diploidnih sklopov kromosomov.

Kompleksnost merila: nedosegljiva DNK

Premer DNA verige v brezkrivljenem stanju je 2 nm. Genetski kriterij določi kariotip v obdobju pred razdelitvijo celic, ko se tanke molekule DNA večkrat spirale (kondenzirajo) in predstavljajo gosto strukturo v obliki palice - kromosome. Debelina kromosoma je v povprečju 700 nm.

Šolski in univerzitetni laboratoriji so ponavadi opremljeni z mikroskopi z majhnim povečanjem (od 8 do 100), v njih ni mogoče upoštevati podrobnosti kariotipa. Ločljivost mikroskopa poleg tega omogoča, da vidimo vsaj vsaj največje povečanje povečave vsaj polovico dolžine najkrajšega svetlobnega vala. Najmanjša dolžina je za valove vijolične barve (400 nm). To pomeni, da bo najmanjši predmet, ki ga lahko vidimo v svetlobnem mikroskopu, od 200 nm.

Izkazalo se je, da bo obarvani dekondenzirani kromatin izgledal kot oblak, in kromosomi bodo vidni brez podrobnosti. Jasno vidimo in primerjamo različne vrste kariotipov, ki omogočajo elektronski mikroskop z ločljivostjo 0,5 nm. Glede na debelino nitaste DNA (2 nm), bo to jasno vidno pod takšno napravo.

Citogenetska merila v šoli

Iz zgoraj navedenih razlogov uporaba mikro pripravkov pri laboratorijskem delu na genskem kriteriju vrste ni ustrezna. V nalogah lahko uporabite fotografije kromosomov, pridobljenih z elektronskim mikroskopom. Za udobno delo na fotografiji so ločeni kromosomi združeni v homologne pare in urejeni po vrstnem redu. Takšna shema se imenuje kariogram.

Primer naloge pri laboratorijskem delu

Naloga. Razmislite o slikah kariotipov, jih primerjate in sklepajte, da posamezniki spadajo v eno ali dve vrsti.

Delo na nalogi. Izračunajte skupno število kromosomov na vsaki fotografiji kariotipa. V primeru naključja jih primerjamo po videzu. Če ni karyograma, med srednjimi dolžinskimi kromosomi najde najkrajšo in najdaljšo obeh slik, jih primerja z velikostjo in lokacijo centromere. Zaključiti razliko / podobnost kariotipov.

Odgovori na nalogo:

1. Če se število, velikost in oblika kromosomov sovpadata, sta dve osebi, katerih genski material je predstavljen za študij, v istem vrhu.
2. Če je število kromosomov razlikuje dvakrat, in na obeh fotografije izpolnjujejo enake velikosti in oblike kromosomov, je najbolj verjetno, posamezniki so člani iste vrste. To bodo kariotipi diploidnih in tetraploidnih oblik.
3. Če je število kromosomov ni isto (različni 1-2), vendar se celotna oblika in velikost kromosomskih karyotypes obeh enaka, govorimo o običajnih in mutirane oblike ene vrste (fenomenu anevploidije).
4. Z različnim številom kromosomov, pa tudi neskladnostjo med velikostjo in značilnostmi, bo merilo posameznikom dodelilo dve različni vrsti.

Pri izpeljavi je treba navesti, ali je na podlagi genetskega merila (in samo tega) mogoče določiti vrste, ki pripadajo posameznikom.

Odgovor: nemogoče je, ker ima katerikoli kriterij vrste, vključno z genetskim, izjeme in lahko poda napačen rezultat opredelitve. Natančnost lahko zagotovi le uporabo vrste meril za vrsto.