Criteriul genetic al speciei: exemple, caracteristici

Criteriul genetic (citogenetic) al speciei, împreună cu alții, este folosit pentru a delimita grupurile sistematice elementare, pentru a analiza starea speciilor. În acest articol, vom examina caracteristicile criteriului, precum și complexitatea cu care cercetătorul care îl aplică poate fi confruntat.

Ce este o viziune?

În diferite ramuri ale științei biologice specia este determinată în felul ei. Într-o perspectivă evoluționistă, putem spune că forma - o colecție de indivizi care seamănă cu structura externă și organizarea internă, fiziologice și proceselor biochimice, capabile de trecere nelimitată a lăsat urmași fertil și izolarea genetică de la grupuri similare.

Speciile pot fi reprezentate de una sau mai multe populații și, prin urmare, au o zonă unică sau disecată (teritoriu / zonă acvatică)

Nomenclatorul speciilor

Fiecare specie are propriul nume. În conformitate cu regulile nomenclaturii binare, ea constă din două cuvinte: un substantiv și un adjectiv. Substantivul este un nume generic, iar adjectivul este un nume generic. De exemplu, în titlul "Dandelion officinalis", specia "medicinal" este unul dintre reprezentanții plantelor din genul "Dandelion".

Specii de specii înrudite din genul respectiv au unele diferențe în aspect, fiziologie, preferințe ecologice. Dar dacă sunt prea asemănătoare, identitatea lor de specii determină criteriul genetic al speciei pe baza analizei cariotipurilor.

Pentru ce fel de criterii aveți nevoie

Karl Linnaeus, care a dat mai întâi nume moderne și a descris multe specii de organisme vii, le-a considerat neschimbate și non-varietale. Adică toți indivizii corespund unei singure imagini, iar orice abatere de la ea este o greșeală în întruchiparea ideii speciilor.

Începând cu prima jumătate a secolului al XIX-lea, Charles Darwin și urmașii săi au justificat o concepție complet diferită a speciei. Potrivit acesteia, specia este variabilă, eterogenă și include forme de tranziție. Constanța speciei este relativ, depinde de variabilitatea condițiilor de mediu. Unitatea elementară a existenței speciei este populația. Este izolat reproductiv și corespunde criteriului genetic al speciei.

Având în vedere eterogenitatea indivizilor unei specii, oamenii de știință consideră că este dificil să se determine speciile aparținând organismelor sau să se distribuie între grupuri sistematice.

Morfologice și genetice criteriile de biochimie, fiziologice, geografice, ecologice, comportamentale (etologice) - toate acestea sunt complexe ale diferențelor dintre specii. Ei determină izolarea grupurilor sistematice, discreența lor reproductivă. Iar din ele se poate distinge o specie de alta, se stabilește gradul relației și poziției lor în sistemul biologic.

Caracteristicile criteriului genetic al speciei

Esența acestei trăsături este că toți indivizii din aceeași specie au același cariotip.

Cariotipul este un fel de "pașaport" al cromozomului organismului, determinat de numărul de cromozomi prezenți în celulele somatice mature ale corpului, dimensiunea și caracteristicile lor structurale:

• raportul dintre lungimea brațelor cromozomilor;
• poziția în ele centromere;
• prezența constricțiilor secundare și a sateliților.

Persoanele care aparțin diferitelor specii nu pot fi încrucișate. Chiar dacă generația de descendenți este posibilă, ca și în măgar și cal, tigru și leu, hibrizii interspecii nu vor fi prolifici. Acest lucru se datorează faptului că jumătățile genotipului nu sunt aceleași și că conjugarea între cromozomi nu poate avea loc, deci jocurile nu se formează.

În fotografie: catâr este un hibrid de fund și o mare.

Obiectul de studiu - cariotip

Cariotipul uman este reprezentat de 46 de cromozomi. În majoritatea speciilor studiate, numărul de molecule ADN individuale din nucleul care formează cromozomi se situează în intervalul de la 12 la 50. Dar există și excepții. Frunza de fructe de Drosophila are 8 cromozomi în nucleele celulelor, iar în micul reprezentant al familiei Lepidoptera Lysandra, setul de cromozom diploid este de 380.

Micrografia electronică a cromozomilor condensați, care permite estimarea formei și dimensiunii lor, reflectă cariotipul. Analiza cariotipului în cadrul studiului criteriului genetic, precum și compararea cariotipurilor între ele, ajută la determinarea speciilor aparținând organismelor.

Când două specii sunt una

Informații generale criteriu de criterii este ca nu sunt absolut. Aceasta înseamnă că utilizarea numai a uneia dintre ele poate să nu fie suficientă pentru o determinare precisă. Organismele, aparent indistinguizabile unul de celălalt, se pot dovedi a fi reprezentanți ai diferitelor specii. Aici, criteriul genetic ajunge la aspectul morfologic. Exemple de gemeni:

1. Până în prezent, există două tipuri de șobolani negri care au fost identificați anterior ca fiind datorită unei identități externe.
2. Există cel puțin 15 specii de țânțari malariali, care se disting numai prin analiza citogenetică.
3. În America de Nord, s-au găsit 17 specii de greieri cu diferențe genetice, dar fenotipic atribuite unei singure specii.
4. Se crede că printre toate speciile de păsări există 5% gemeni, pentru identificarea cărora este necesar să se aplice criteriul genetic.
5. Confuzia în sistematica paroxismului montan a fost eliminată grație analizei karyologice. Se disting trei soiuri de cariotipuri (în muflon 2n = 54, în argali și argali - 56, uriali au 58 cromozomi fiecare).

Una dintre speciile de șobolani negri are 42 de cromozomi, cariotipul celuilalt este reprezentat de 38 de molecule de ADN.

Atunci când o vedere este ca două

Pentru grupuri de specii cu o mare suprafață gama și numărul de persoane atunci când acestea sunt supuse în cadrul izolării geografice sau indivizii au valență ecologică largă, caracterizată prin prezența unor specii cu karyotypes. Acest fenomen este o altă variantă a excepției din criteriul genetic al speciei.

Exemple de polimorfism cromozomial și genomic sunt frecvente la pești:

• În păstrăvul curcubeu, numărul de cromozomi variază de la 58 la 64;
• două cariomorfe, cu 52 și 54 de cromozomi, au fost găsite în heringul Mării Apelor;
• cu un set diploid de 50 de cromozomi, reprezentanți ai diferitelor populații crucian crap au 100 (tetraploide), 150 (hexaploide), 200 (octaploide) de cromozomi.

Formele poliploide se găsesc în plante (salcie de capră) și în insecte (șobolani). Soarecii și gerbilii de la domiciliu pot avea un număr diferit de cromozomi, nu un multiplu al unui set diploid.

Gemeni de cariotip

În reprezentanți ai diferitelor clase și tipuri, pot exista karyotypes cu un număr de cromozomi. Există mai multe astfel de coincidențe între reprezentanții anumitor familii și genuri:

1. În gorile, urangutani și cimpanzeii, un cariotip constituit din 48 de cromozomi. Pe forma de diferențe nu sunt determinate, atunci trebuie să comparați ordinea nucleotidelor.
2. Există diferențe minore în cariotipurile bizonului din America de Nord și din bizonul european. Ambele au 60 de cromozomi într-un set diploid. Acestea vor fi atribuite aceleiași specii dacă analiza este efectuată numai prin criteriul genetic.
3. Exemple de gemeni genetici se găsesc printre plante, în special în cadrul familiilor. Dintre sălcii, este chiar posibil să se obțină hibrizi interspecifici.

Pentru a detecta diferențe subtile în materialul genetic la astfel de specii, este necesar să se determine secvențele genelor și ordinea includerii lor.

Influența mutațiilor asupra analizei criteriului

Numărul de cromozomi de cariotip poate fi schimbat ca urmare a mutațiilor genomice - aneuploidia sau euploidia.

Cu aneuploidie, unul sau mai mulți cromozomi suplimentari apar în cariotip, iar numărul de cromozomi poate fi mai mic decât în ​​cazul unui individ cu drepturi depline. Motivul pentru o astfel de încălcare în non-divergența de cromozomi în stadiul de formare a jocului.

Figura prezintă o aneuploidie la om (sindromul Down).

Zigoții cu un număr redus de cromozomi, de regulă, nu încep să zdrobească. Și organismele polisomale (cu "cromozomi" extra ") se pot dovedi a fi viabile. În cazul trisomiei (2n + 1) sau pentasomiei (2n + 3), un număr impar de cromozomi indică o anomalie. Tetrasomul (2n + 2) poate duce la o eroare reală în determinarea speciilor prin criteriul genetic.

Înmulțirea cariotipului - poliploidiei - poate, de asemenea, să inducă în eroare cercetătorul atunci când cariotipul mutantului este suma mai multor seturi diploide de cromozomi.

Complexitatea criteriului: ADN elusiv

Diametrul catenei ADN în starea netratativă este de 2 nm. Criteriul genetic definește cariotipului în timpul diviziunii celulare precedente, atunci când molecula de ADN subțire în mod repetat spiralizuyutsya (condensat) și sunt structuri rodlike dense - cromozomiale. Grosimea cromozomului este de 700 nm.

Laboratoarele școlare și universitare sunt, de obicei, echipate cu microscoape cu o creștere mică (de la 8 la 100), nu este posibil să se ia în considerare detaliile despre cariotip în ele. De asemenea, rezoluția microscopului de lumină ne permite să vedem obiecte cel puțin chiar și cea mai mare mărire cu cel puțin jumătate din lungimea celei mai scurte unde luminoase. Cea mai mică lungime este pentru valuri de culoare violet (400 nm). Aceasta înseamnă că cel mai mic obiect care poate fi văzut într-un microscop de lumină va fi de la 200 nm.

Se pare că cromatina decolorată colorată va arăta ca zonele întunecate, iar cromozomii vor fi vizibili fără detalii. Evidențierea și compararea diferitelor tipuri de cariotipuri permite un microscop electronic cu o rezoluție de 0,5 nm. Având în vedere grosimea ADN-ului filamentar (2 nm), acesta va fi clar vizibil sub un astfel de dispozitiv.

Criterii citogenetice în școală

Din motivele descrise mai sus, nu este adecvată utilizarea micro-preparatelor în laborator în ceea ce privește criteriul genetic al speciei. În sarcini, puteți aplica fotografii de cromozomi, obținute sub un microscop electronic. Pentru confortul lucrului pe fotografie, cromozomii separați sunt combinați în perechi omoloage și aranjate în ordine. O astfel de schemă se numește o karyogramă.

Exemplu de sarcină pentru munca de laborator

Sarcină. Luați în considerare imaginile cariotipurilor date, comparați-le și conchideți că indivizii aparțin uneia sau mai multor specii.

Lucrați în cadrul misiunii. Calculați numărul total de cromozomi pe fiecare fotografie karyotype. În caz de coincidență, comparați-le în aspect. Dacă nu este reprezentată o karyogramă, printre cromozomii cu lungime medie, găsiți cea mai scurtă și cea mai lungă din ambele imagini, comparați-le cu mărimea și locația centromerei. Pentru a trage o concluzie despre diferența / similaritatea cariotipurilor.

Răspunsurile la misiune:

1. Dacă numărul, mărimea și forma cromozomilor coincid, atunci două persoane ale căror materiale genetice sunt prezentate pentru studiu aparțin aceleiași specii.
2. Dacă numărul de cromozomi este de două ori diferit, iar ambii cromozomi sunt identici în dimensiune și formă, atunci cel mai probabil, indivizii sunt reprezentanți ai aceleiași specii. Acestea vor fi cariotipuri de forme diploide și tetraploide.
3. În cazul în care numărul de cromozomi nu este același lucru (diferite una la două), dar forma generală și dimensiunea karyotypes cromozomiale ale ambele sunt la fel, vorbim despre formele normale și mutante ale unei singure specii (fenomenul aneuploidiei).
4. Cu un număr diferit de cromozomi, precum și o discrepanță între dimensiunea și caracteristicile formei, criteriul va atribui individualilor două specii diferite.

În derivare este necesar să se indice dacă, pe baza criteriului genetic (și numai acesta), este posibil să se determine speciile aparținând indivizilor.

Răspuns: este imposibil, deoarece orice criteriu de specii, inclusiv cel genetic, are excepții și poate da un rezultat eronat definiției. Precizia poate garanta numai aplicarea unui set de criterii pentru specie.