Краткое содержание: Параграф § 61 / Биология 10 класс

Основные положения о мутационном процессе и закон гомологических рядов

Параграф раскрывает суть и закономерности мутационного процесса, а также знакомит с законом гомологических рядов в наследственной изменчивости, сформулированным Н. И. Вавиловым.

Мутации представляют собой случайные изменения в генетическом материале организма, возникающие нечасто, но имеющие большое биологическое значение, так как обеспечивают разнообразие и способность видов к эволюции. Генотип характеризуется как устойчивая и консервативная система, способная к репликации ДНК, близкой к совершенству. Тем не менее, ген обладает свойством к мутированию. В природе мутации происходят спонтанно и очень редко. В большинстве случаев они рецессивны и проявляются только в гомозиготном состоянии. В гетерозиготном состоянии мутантные гены могут долго сохраняться, не проявляя себя, и быть обнаружены только через анализ нескольких поколений.

Мутагены – это факторы, способные существенно повышать частоту мутаций. К ним относятся:

• Физические мутагены: рентгеновские лучи, ионизирующее излучение (\(\alpha\)-, \(\beta\)- и \(\gamma\)-лучи), ультрафиолетовые лучи. Впервые мутации были искусственно получены с помощью рентгеновских лучей.
• Химические мутагены: формальдегид, колхицин и другие химические вещества.

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (Н. И. Вавилов, 1920 г.): Русским ученым Н. И. Вавиловым на основе многолетних исследований растений семейства Злаки и других семейств был установлен закон, который гласит, что генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости. Зная формы изменчивости в пределах одного вида или рода, можно предсказать наличие аналогичных (параллельных) форм у генетически близких видов и родов.

• Положения закона:
  1. Роды и виды, генетически близкие между собой, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть наличие параллельных форм у других видов и родов.
  2. Чем ближе генетически в общей системе расположены роды и виды, тем полнее сходство в рядах изменчивости.
  3. Целые семейства растений характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды, составляющие семейство.

Закон позволяет предвидеть существование неизвестных форм изменчивости у родственных групп, что имеет огромное значение для селекционной работы. Например, наличие бесхлорофилльных форм (альбинизм) или карликовости, свойственных одним видам злаков, позволяет предсказать их возможное появление у других близкородственных видов. Наличие параллельной изменчивости наблюдается как у растений (злаки, сложноцветные, розоцветные), так и у животных (кошки, собаки, приматы) в пределах близких родов и семейств. Например, альбинизм встречается не только у млекопитающих, но и у птиц, рептилий, рыб и беспозвоночных животных. Закон подтверждается на примерах наследования признаков у злаков, сложноцветных, бобовых, розоцветных и др., где параллелизм изменчивости проявляется по форме органов, окраске цветков и другим признакам.

Ключевые понятия и определения:

• Мутации: Спонтанные, случайные, ненаправленные изменения в структуре ДНК/хромосом, приводящие к изменению наследственных признаков.
• Мутагены: Факторы, увеличивающие частоту мутаций. Бывают физические (например, рентгеновские лучи) и химические (например, колхицин).
• Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (Н. И. Вавилов): Генетически близкие роды и виды имеют сходные ряды наследственной изменчивости. Зная формы изменчивости одного вида, можно предсказать наличие аналогичных (параллельных) форм у близкородственных видов.
• Генотип: Устойчивая и консервативная система, но ген имеет способность к мутированию.
• Рецессивные мутации: В большинстве случаев мутации рецессивны, проявляются только в гомозиготном состоянии и могут длительно сохраняться в гетерозиготном состоянии.
• Альбинизм: Пример наследственной изменчивости, отсутствие пигментации, наблюдается у разных классов позвоночных и беспозвоночных животных, что подтверждает закон гомологических рядов.

Ключевые фигуры:

• Николай Иванович Вавилов (1887–1943): Выдающийся русский ботаник, генетик и географ, академик, основатель учения о мировых центрах происхождения культурных растений и сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.