Legea seriei omoloage, sau variabilitatea paralelă
Cititorul ar putea avea impresia că în cazul în care „rezervele Variabilitatea“ acumulate în bazine de gene și procesul de mutație completat în mod continuu, sunt atât de mari încât, în principiu, este posibil să producă organisme cu orice set de caractere.
Cu toate acestea, acest lucru este departe de a fi cazul. Exploatatorii de flori din timpuri imemoriale au dedus trandafiri cu flori de cea mai incredibila culoare. Cu toate acestea, nimeni nu a văzut trandafirul albastru. Culoarea obișnuită a ochilor de fructe - zbura de fructe - este maro roșcat, dar genetica a adus linii mutante cu ochi albi, cinabrizați, roșii și căprui. Dar fructul zboară cu ochi albastru sau verde, nimeni nu poate ajunge - și nu este deloc posibil. Există semne pentru interzicerea acestui sau a unui astfel de tip.
În schimb, sa remarcat mult timp că, dacă se întâlnește o caracteristică într-una dintre speciile speciei, este foarte probabil ca aceasta să apară într-o specie strâns legată. Din punct de vedere figurativ, gena nu poate fi comparată cu o minge de biliard care vă poate adresa accidental cu orice punct de pe suprafața sa. Mai degrabă, este o monedă care cade fie prin vultur, fie prin sită, iar în cazul alelelor multiple, un zar care cade numai din una din cele șase fațete.
Astfel de cazuri știa deja Darwin: „... aceleași simptome din când în când apar în unele soiuri sau rase, ceea ce duce de la începutul aceleiași specii și, rareori, la puii de specii îndepărtate.“ În sprijinul acestui lucru, el sa referit la botanistul francez S. Noden, care a descoperit o variabilitate paralelă în dovleac și englezul entomolog B. Walsh. Ulterior, multe dintre aceste fapte descoperite botanică (M. Duval-Jouve, și știm deja de Vries) și paleontologii (E. Cope și dl Osborne). Cu toate acestea, cercetătorii nu au avut o minte sintetic, capabil să ajungă la ochiul minții (așa cum a scris Lomonosov - „ochi de inteligente“), toate acestea adunare vastă de fapte disparate și de a construi o teorie generală.
Și acum vom fi transferați în 1920. Se pare că știința este încă aici - dar cel de-al III-lea Congres al selecției ruse va avea loc la Saratov. După raportul geneticianilor geneticieni tineri, dar deja bine meritați, NI Vavilov, audiența izbucnește în tunete de aplauze. Și întrebarea - ce se întâmplă? - un martor străin aude răspunsul - "biologii îl primesc pe Mendeleyev".
Comparația este foarte măgulitoare, figurativă, dar obligatorie. Ce a făcut Vavilov? Poate munca lui să fie comparată cu sistemul periodic al lui DI Mendeleyev? Să încercăm să urmăm trenul de gândire al lui Vavilov, cum a mers când a făcut descoperirea.
La începutul secolului al XX-lea, sistematica plantelor (și a animalelor) a fost monstruos complicată în comparație cu cea a tatălui sistematic al lui Carl Linnaeus din secolul al XVIII-lea. Linnaeus știa câte un grâu, o secară și o orez. Dar speciile Linnean - indienii - nu erau în nici un caz omogene. Ele erau împărțite în sute și mii de forme ereditare, iar procesul de fragmentare părea neclintit. Specii sălbatice, necultivate nu au fost o excepție. A. Iordania, de exemplu, iarba obișnuită cu aspect simplu - a zdrobit peste 200 de tipuri de grits! Astfel de mini-tipuri de oțel, spre deosebire de lănci, se numesc iordani. Sistematica deja sufocată în oceanul speciei, pe care ei i-au descris ei înșiși.
Deci, punctul inițial al lui Vavilov este polimorfismul speciilor mari - lyneonii. Împingându-se departe, observă paralelismul variabilității lăncilor. Grâul, de exemplu, cade în trei grupe de specii - cu cromozomi 42, 28 și 14. În fiecare dintre aceste grupuri au forme similare, sau care apar în paralel, sau moștenite de la un strămoș comun: spinos și awnless, alb-, roșu- și chernokolosye, iarna și primăvara. Vavilov găsește aceleași rânduri de orz și secară, ovaz și mei, iarbă de bumbac și de grâu, castraveți, pepeni și dovleci.
Acest lucru nu este suficient. Variabilitatea paralelă a fost de asemenea întâlnită în reprezentanții diferitelor genuri. Deci, dacă grâul are forme cu urechi urechi, atunci ele ar trebui să fie prezente și în secară. Într-adevăr, Vavilov îi găsește pe primul loc în Pamirs și apoi în Armenia. Similitudinea formelor omoloage [8] de la genurile diferite este atât de mare, încât uneori au fost luate pentru hibrizi intergenerici. De exemplu, SI Korzhinsky, cu 23 de ani înainte de raportul lui Vavilov, a descris hibrizi de pepeni verzi și pepeni - hibrizi care sunt false, nu au existat niciodată. Vavilov a găsit soiuri de pepeni, asemănătoare nu numai cu pepeni, ci și dovleci și dovlecei.
Mi-am amintit exemplul lui Vavilov, atunci când un fel de am ajuns în satul natal pe molecula insulă (New Hebride) fructe misterios, forma și dimensiunea de semințe, cum ar fi castraveți, dar gustul - pepene verde tipic.
Cât de mult se întâmplă omologia variabilității? Se pare că poate fi urmărită între familii foarte îndepărtate și chiar clase. Cu toate acestea, aceste exemple, desigur, se referă numai la cele mai comune caracteristici ale structurii. Astfel, albinism (apariția formelor non-clorofilă), gigantismul și nanism, transformarea de rădăcini în rădăcină, fructe formă similară și culoarea florilor apar în familiile legate între ei relații extrem îndepărtat. Sfeclă, de exemplu, o rudă de quinoa și deșert copac - saxaul (familia goosefoot), dar formează rădăcini, remarcabil de similar cu rădăcini de morcov (familia Umbelliferae) și ridiche (familia Cruciferae).
Vavilov a menționat, de asemenea, că procesele de variabilitate paralelă s-au observat nu numai la plantele superioare, ci și la alge și ciuperci. seria omoloagă de variație stabilite la animale, cum ar fi ciliate și viermi paraziți, moluste și păianjeni de mare - pantopody, amfibieni, broaște țestoase, șopârle, păsări și mamifere. De exemplu, cunoscutul genetician J. Holden a studiat paralelismul de colorare a lânii la rozătoare și carnivore. Sa constatat că, la șoareci, șobolani, iepuri, porci de guinea, aparent, au gene de colorare identice, cu toate că iepurii sunt acum, în general, izolate de la rozătoare, într-un detașament de iepuri și cobai - o rudă, destul de ciudat, nu un șobolan, și porcupine.
Soarta ulterioară a legii seriei omoloage, sau a variabilității omoloage, sa dovedit a fi foarte originală.
Geneticienii și crescătorii în majoritatea lor au salutat cu entuziasm ideile lui Vavilov și le-au aplicat de bună voie în munca lor. La fel cum chimiștii căutau noi elemente pe hartă - sistemul periodic al lui Mendeleev, crescătorii au căutat și au găsit formele de care aveau nevoie, plecând de la legea homologiei. Lupa de plante fasole, care crește adesea la periferia cartierului Moscova, pe lângă florile frumoase, dă un randament mare de masă verde și îmbogățește perfect solul cu azot. Se pare că aceasta este o cultură minunată de furaje. Cu toate acestea, lupinele nu sunt consumate de bovine din cauza gustului amar. Conduși de lucrările lui Vavilov, crescătorii din RDG au găsit repede forme de lupine, care au devenit strămoșii noilor soiuri.
Atitudinea față de teoreticienii legii lui Vavilov a fost uneori sceptică. Nu vorbim de cei care au refuzat lui Vavilov dreptul la prioritate, amintindu-i pe toți predecesorii săi. (Pentru a da tribut predecesorilor, desigur, este necesar, dar nu ar trebui să nu fie prea departe, altfel legea creator serii omoloage ar trebui să fie recunoscut ca prima persoană pentru a observa că există pisici alb-negru, în plus față de câini alb și negru). Mult mai periculoase au fost cei care au recunoscut paralelismul în variabilitate, dar au făcut-o din aceste concluzii anti-darwiniste.
Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că problema a fost clarificată doar prin crearea așa-numitei genetici biochimice. Această ramură a geneticii studiază mecanismele de moștenire și apariție în fenotipul de semne mai simple decât morfologice, asociate cu sinteza unui compus chimic în corp.
Încă din anul 1914, M. Onslow a arătat că colorarea florilor este moștenită în conformitate cu principiile Mendeliei (care, în mod deosebit, a subliniat Mendel însuși). R. Willstetter a investigat pigmenții care provoacă colorarea florilor și reacțiile în care apar în organism. Florile, cum ar fi mazare dulce sunt pigmenți colorați antociani (aceștia sunt aceiași pigmenții de culoare tuberculii mov si roz de cartofi, afine, frunze de varză sunt albastru și mai mult în lumea plantelor). Antocianina apare în celule ca urmare a unui lanț lung de reacții biochimice, transformarea succesivă a unei substanțe în alta. Denumiți aceste etape intermediare de sinteză prin litere, pentru a nu supraîncărca textul cu terminologie biochimică:
A → B → B → B -> antocianină.
Prin viteza reacțiilor chimice, organismele nu au concurenți. Este cu atât mai surprinzător faptul că acceleratoarele de reacție puternice, cum ar fi presiunea și temperatura ridicată, nu sunt utilizate în natură. Organismele în acest caz s-au dus într-un alt mod - prin utilizarea catalizei.
Ce este un catalizator, cititorii sunt conștienți de cursul de chimie școlară. Doar în cazul în care ne amintim că catalizatorul este o substanță care, fără a se consuma în sine, accelerează procesul de reacție (mai precis, schimbă echilibrul reacției într-o direcție). De exemplu, un amestec de hidrogen cu oxigen sau aer este extrem de exploziv (gaz exploziv). La o temperatură scăzută, reacția de oxidare a hidrogenului în apă poate dura mii de ani. Dar adăugați doar o bucată de platină în amestecul de reacție, deoarece apare o explozie - în acest caz, platina va servi drept catalizator.
Catalizatori ai vieții sălbatice - proteine speciale - enzime, ele sunt enzime.
În celule, practic nu există reacții care nu ar fi catalizate de aceste sau de alte enzime. Este normal să presupunem că este necesară o enzimă pentru fiecare legătură din lanțul de reacții care conduce la apariția trăsăturii. Sinteza fiecărei enzime este controlată de o genă specifică. Să ne imaginăm acum că o alelă mutantă duce la sinteza unei enzime cu activitate redusă sau inexistentă. Reacțiile în lanț, care au ca rezultat antociani, se rupe, pigmentul nu vor fi sintetizate, iar homozigoții recesive va avea nici o floare violet și alb.
Este important să ne amintim că un lanț brusc care duce la o trăsătură poate să apară oriunde, dar efectul va fi unul - anthocianina în homozigote nu va apărea. Vavilov știa acest lucru, subliniind că "aceleași schimbări în ordinea fenotipică pot fi cauzate de diferite gene". Omologia, adevărată la nivelul fenotipului, este falsă la nivelul genotipului.
Al doilea pas genetica biochimice forward efectuate după Beadle, Ephrussi, și un număr de alți oameni de știință efectuat studii detaliate ale culorii ochilor Drosophila. Culoarea normală a ochilor, așa cum am spus, este roșcat-maroniu și se datorează prezenței a doi pigmenți - maroniu și roșu. Sa constatat ca genele care controleaza sinteza fiecărei enzime, câteva, ele sunt localizate pe cromozomi diferite și pot fi reprezentate de alele diferite. Diferite combinații ale acestora dau naștere la zigot muște cu maro, cinabru, roșu aprins, cărămizie și ochii albi (acesta este blocat sinteza ambilor pigmenți). Și, ca mecanismele biochimice care asigură pigmentarea ochilor în insecte comune membrilor diferitelor grupuri (cum ar fi fructe zbura Diptera ordine și fluturi - Meal Molia, molia și alte câteva), pur și simplu nu poate avea loc omologia variabilitatea acestor caractere. Desigur, într-o serie de cazuri, totul este mult mai complicat. Ca urmare a terminării lanțului de reacție, produsul final nu poate forma. Deci, dacă blocați sinteza de melanina în toate grupurile de vertebrate, până la oameni, există albinoși - persoane cu păr alb și ochi roșii. Toți sunt conștienți de șoareci albi și șobolanii crescuți în laboratoare, descris albinoși gorile, tigri, girafe, pinguini și ciori. Puțini, însă, știu că există familii întregi și chiar sate albinoși de Papuan Noua Guinee (Orang-Bula). Melanesienii cu piele întunecată se tem de oameni atât de diferiți, astfel încât albinicii au mai multe șanse să se căsătorească între ei. Copiii lor, firește, sunt și homozigoti recesivi pentru gena albinismului. Cazuri similare sunt descrise pentru Africa ecuatorie.
Departe de a bloca mereu calea transformării este limitată de lipsa unui produs final. Adesea este însoțită de acumularea în corp a precursorului reacției blocate. O astfel de variabilitate poate să se termine fatală. Practic, toate bolile ereditare ale omului au fost posibile pentru a reduce la un defect al unei anumite proteine, de exemplu, la o scădere a activității unei anumite enzime.
Se poate afirma, desigur, că explicația variabilității omologe discutate de noi se referă numai la variabilitatea biochimică. Cu toate acestea, acesta este un apel la ignoranță. In marea majoritate a cazurilor noi nu știm cum să schimbe structura genei conduce la semnele schimbării - pentru că de fiecare dată când este necesar pentru a rezolva un lanț complex de reacții biochimice care au loc în celulele organismului în creștere. Dar există deja dovezi directe obținute la diferite obiecte - de la virusuri la om - faptul că enzima defect, întrerupând transformările lanț de substanțe în organism, ceea ce duce la schimbări în morfologia. De exemplu, atunci când nu hemocistinurie boli ereditare umane, pe langa retard mintal si tromboza, anomalii multiple apar dezvoltarea osoasă, toate datorită faptului că organismul pacientului sintetizeze enzima defect (L-serindegidrogenazu) se confruntă cu conversia metionină în cisteină. La fel ca în pepinieră rima limba engleză, tradusă de S. Marshak, statul pierde războiul din cauza faptului că caia calul comandantului nu a fost.
Dar exemplul nu este atât de tragic. Am vorbit deja despre iepurii din Himalaya și ermine cu urechi negre, bot, picioare și coadă. Un tip similar de culoare (corp deschis în culoarea deschisă, cu membrele întunecate, urechi și coadă) se observă la alte mamifere din diferite ordine. Toată lumea știe pisicile din Siameză. Fanii cele mai frumoase animale ar trebui să fie conștienți de faptul că saloanele lor - ai enzimei genei mutante care transformă tirozină de aminoacizi în pigment de melanină (această enzimă este numită tirozikazoy). Tyrosinase mutante este inactiv la 37 ° - temperatura corpului mamiferelor, astfel încât blana se închide la culoare mutanți numai restante răcite părți ale corpului. Deoarece tirozinazei este prezentă în toate mamiferele, formele omoloage Himalaya (sau, dacă preferați, siameza) fenotip pur și simplu nu poate fi ochii ca insectele colorate.
Culoarea melaninei pigmentate, părul de păr colorat, este sintetizată din tirozina aminoacizilor printr-o enzimă specială - tirozinazonă. Există alele mutante care produc tirozinază, inactivă la 37 ° C; în astfel de animale, blănurile se întunecă numai pe părțile răcoroase ale corpului (pisici siameze și iepuri himalayeni).
Și totuși, regula lui Vavilov este una dintre cele mai atractive și frumoase realizări ale geneticii. Prin limitarea incertitudinii variabilității, ea permite prezicerea evoluției organice într-o lume complexă și în principiu aleatoare. Și aceasta îndeplinește cerințele profunde ale naturii umane - pentru că oamenii încearcă în mod constant să prezică ceva - de la vremea primitivilor șamani și a celor antice din august. Importanța practică a legii omoloage este incontestabilă, nu mai trebuie să fie dovedită. Aceasta este o busolă a crescătorului, indicând cursul corect al oceanelor soiurilor, raselor, soiurilor și formelor.
Deci, genetica secolului al XX-lea a fost identificată în multe aspecte importante ale eredității și variabilității. Întrebarea a apărut pe ordinea de zi: cum să combinăm aceste realizări cu teoria evoluției?
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: