Генетичен критерий на вида: примери, характеристики

Генетичният (цитогенетичен) критерий на вида, заедно с други, се използва, за да очертае елементарните систематични групи, да анализира състоянието на вида. В тази статия ще разгледаме характеристиките на критерия, както и сложността, с която изследователят, който го прилага, може да се сблъска.

Какво представлява един изглед?

В различните отрасли на биологичната наука видът се определя по свой начин. В еволюционен план, можем да кажем, че формата - съвкупност от индивиди, които приличат на външната структура и вътрешната организация, физиологичните и биохимични процеси, които могат неограничено преминаване остави потомство плодородна и генетична изолация от други подобни групи.

Видовете могат да бъдат представени от едно или повече популации и, съответно, да имат единична или дисектирана площ (територия / водна площ)

Номенклатура на вида

Всеки вид има свое собствено име. В съответствие с правилата на двойната номенклатура тя се състои от две думи: съществително и прилагателно. Същественото име е родово име, а прилагателното е родово име. Например, в заглавието "Dandelion officinalis", видът "лекарствен" е един от представителите на растенията от рода "Глухарче".

Видовете сродни видове в рода имат някои различия във външния вид, физиологията, екологичните предпочитания. Но ако те са твърде сходни, видовата им идентичност определя генетичния критерий на вида въз основа на анализа на кариотипите.

За какъв вид имате нужда от критерии

Карл Линей, който първо дал съвременни имена и описал много видове живи организми, ги считал за непроменени и неразмерни. Това означава, че всички индивиди отговарят на един вид изображение на животно, а отклоненията от него са грешка при въплъщението на видовата идея.

От първата половина на XIX век Чарлс Дарвин и неговите последователи оправдаха напълно различно схващане за вида. Според него видът е променлив, хетерогенен и включва преходни форми. Константата на видовете е относителна, зависи от променливостта на условията на околната среда. Елементарната единица на съществуване на вида е населението. Той е репродуктивно изолиран и съответства на генетичния критерий за вида.

Предвид хетерогенността на индивидите от един вид, учените трудно определят видовете, принадлежащи към организми, или ги разпределят между систематични групи.

Морфологични и генетични видови критерии, биохимични, физиологични, географски, екологични, поведенчески (етологични) - всичко това са комплекси от различия между видовете. Те определят изолирането на систематичните групи, тяхната репродуктивна дискретност. И от тях може да се разграничи един вид от друг, да се установи степента на тяхната връзка и позиция в биологичната система.

Характеристики на генетичния критерий за вида

Същността на тази особеност е, че всички индивиди от един и същ вид имат същия кариотип.

Кариотипът е вид хромозомна "паспорт" на тялото, определя се от броя на хромозомите, присъстващи в зрелите соматични клетки на тялото, техния размер и структурни особености:

• съотношението на дължината на рамената на хромозомите;
• позиция в тях;
• наличието на вторични стеснения и сателити.

Лицата, принадлежащи към различни видове, не могат да се размножават. Дори ако генетирането на потомство е възможно, както при магарето и коня, тигъра и лъва, хибридите между местообитания няма да бъдат плодотворни. Това се дължи на факта, че половината от генотипа не са еднакви и конюгацията между хромозомите не може да се появи, поради което гамети не се образуват.

В снимката: мулето е безплоден хибрид на задник и кобила.

Предмет на изследване - кариотип

Човешкият кариотип е представен от 46 хромозома. При повечето изследвани видове броят на отделните ДНК молекули в ядрото, които образуват хромозоми, е в диапазона от 12 до 50. Но има изключения. Плодовата муха на Drosophila има 8 хромозома в ядрата на клетките, а в малкия представител на семейство Lepidoptera Lysandra, наборът от диплоидни хромозоми е 380.

Електронният микрограф на кондензираните хромозоми, позволяващ да се оцени тяхната форма и размер, отразява кариотипа. Анализът на кариотипа в рамките на изследването на генетичния критерий, както и сравнението на кариотипите помежду им, спомага за определяне на видовете, принадлежащи към организмите.

Когато два вида са едно

Обща информация критерий за критериите вид е, че те не са абсолютни. Това означава, че използването само на един от тях може да не е достатъчно за точно определяне. Организмите, очевидно неразличими един от друг, могат да се окажат представители на различни видове. Тук генетичният критерий е морфологичен. Примери за близнаци:

1. Към днешна дата има два вида черни плъхове, които преди са били идентифицирани като такива поради външна идентичност.
2. Има най-малко 15 вида маларийни комари, които се отличават само чрез цитогенетичен анализ.
3. В Северна Америка са открити 17 вида щурци с генетични разлики, но фенотипно се приписват на един вид.
4. Смята се, че сред всички видове птици има 5% близнаци, за които е необходимо да се приложи генетичният критерий.
5. Промяната в систематиката на планинския пароксизъм се елиминира благодарение на кариологичния анализ. Разграничават се три разновидности на кариотипите (в муфлоните 2n = 54, в argali и argali - 56, urials имат 58 хромозома всяка).

Един от видовете черни плъхове има 42 хромозома, кариотипът на другия е представен от 38 ДНК молекули.

Когато един изглед е като два

За видови групи с голяма площ на разпространение и брой индивиди, когато географската изолация действа в тях, или индивидите имат широка екологична валентност, присъствието на индивиди с различни кариотипове е характерно. Това явление е друг вариант на изключението в генетичния критерий на вида.

Примери за хромозомен и геномен полиморфизъм са чести при рибите:

• В дъгова пъстърва броят на хромозомите варира от 58 до 64;
• в херинга на Бяло море са открити две кариоморфни с 52 и 54 хромозома;
• с диплоиден набор от 50 хромозома, представители на различни популации крокодилски шаран имат 100 (тетраплоиди), 150 (хексалоиди), 200 (окталоиди) хромозоми.

Полиплоидни форми се намират в растения (кози върба) и в насекоми (weevils). Домашните мишки и гербили могат да имат различен брой хромозоми, а не множество от диплоиден набор.

Кариотно близнаци

В представители на различни класове и видове може да има кариотипове с един брой хромозоми. Има много повече такива съвпадения сред представителите на някои семейства и родове:

1. В горили, орангутани и шимпанзета, кариотип, състоящ се от 48 хромозома. Тъй като формата на разликите не е определена, тогава трябва да сравните реда на нуклеотидите.
2. Съществуват малки различия в кариотипите на северноамериканския бизон и на европейския бизони. И двете имат 60 хромозома в диплоиден комплект. Те ще бъдат причислени към един и същи вид, ако анализът се извършва само по генетичен критерий.
3. Примерите за генетични близнаци се намират сред растенията, особено в семействата. Сред върбите е дори възможно да се получат междинни специфични хибриди.

За да се открият незначителни различия в генетичния материал при такива видове, е необходимо да се определят генните последователности и реда на тяхното включване.

Влиянието на мутациите върху анализа на критерия

Броят на кариотипните хромозоми може да бъде променен в резултат на геномни мутации - анеуплоидия или еуплоидия.

При анеуплоидията в кариотипа се появяват една или повече допълнителни хромозоми, а броят на хромозомите може да е по-малък, отколкото при пълноправен индивид. Причината за такова нарушение в неотклонението на хромозомите на етапа на образуване на гамети.

Фигурата показва анеуплоидия при хора (синдром на Даун).

Зиготите с намален брой хромозоми по принцип не започват да се смачкват. И полизомалните организми (с "допълнителни" хромозоми) може да се окажат жизнеспособни. В случай на тризомия (2n + 1) или пентазомия (2n + 3), нечетен брой хромозоми ще покаже аномалия. Tetrasome (2n + 2) може да доведе до действителна грешка при определянето на вида чрез генетичния критерий.

Умножението на кариотипа - полиплоията - може също да заблуди изследователя, когато кариотипът на мутанта е сумата от няколко диплоидни комплекта хромозоми.

Сложност на критерия: неуловима ДНК

Диаметърът на веригата на ДНК в ненатоварено състояние е 2 nm. Генетичният критерий определя кариотипа в периода преди клетъчното делене, когато тънките ДНК молекули са многократно спирали (кондензирани) и представляват плътни пръчковидни структури - хромозоми. Дебелината на хромозомата е средно 700 nm.

Училищните и университетските лаборатории обикновено са оборудвани с микроскопи с малко увеличение (от 8 до 100), не е възможно да се разгледат подробностите за кариотипа в тях. Разрешаването на светлинния микроскоп освен това ни позволява да виждаме обекти с поне най-голямото увеличение най-малко половината от дължината на най-късата светлинна вълна. Най-малката дължина е за вълни от виолетов цвят (400 nm). Това означава, че най-малкият обект, който може да се види в светлинния микроскоп, ще бъде от 200 nm.

Оказва се, че цветният декондензиран хроматин ще прилича на облаци, а хромозомите ще се виждат без подробности. Ясно виждаме и сравняваме различни типове кариотипове, позволяваме електронен микроскоп с разделителна способност от 0.5 nm. Като се има предвид дебелината на нишковидната ДНК (2 nm), тя ще бъде ясно видима при такова устройство.

Цитогенетични критерии в училище

По причините, описани по-горе, използването на микропрепарати в лабораторна работа по генетичния критерий за вида не е подходящо. В задачите можете да прилагате снимки на хромозоми, получени под електронен микроскоп. За удобство на работата върху снимката, отделни хромозоми се комбинират в хомоложни двойки и се подреждат по ред. Такава схема се нарича кариалограма.

Примерна задача за лабораторна работа

Задача. Разгледайте снимките на дадените кариотипи, сравнете ги и заключете, че индивидите принадлежат към един или два вида.

Работете по заданието. Изчислете общия брой хромозоми на всяка кариотипна снимка. В случай на съвпадение ги сравнявайте на външен вид. Ако не е представена каариграма сред средно-дългите хромозоми, намерете най-кратката и дългата от двете изображения, сравнете ги с размера и местоположението на центромерите. Да се ​​направи заключение за разликата / приликата на кариотипите.

Отговори на заданието:

1. Ако броят, размерът и формата на хромозомите съвпадат, тогава две индивиди, чийто генетичен материал е представен за изследване, принадлежат към един и същ вид.
2. Ако броят на хромозомите е два пъти по-различен и двете хромозоми са идентични по размер и форма, тогава най-вероятно индивидите са представители на същия вид. Те ще бъдат кариотипове на диплоидни и тетраплоидни форми.
3. Ако броят на хромозомите не е същото (различен 1-2), но като цяло формата и размера на хромозомните кариотипове и на двете са едни и същи, ние говорим за нормални и мутирали форми на един вид (явлението на анеуплоидия).
4. С различен брой хромозоми, както и несъответствие между характеристиките на размера и формата, критерият ще присвои индивидите на два различни вида.

В отклонението се изисква да се посочи дали, въз основа на генетичния критерий (и само него), е възможно да се определят видовете, принадлежащи на индивидите.

Отговор: това е невъзможно, защото всеки критерий за вида, включително генетичен, има изключения и може да даде погрешен резултат от определението. Точността може да гарантира само прилагането на набор от критерии за вида.