Genetiese (sitogenetiese) spesiekriterium, saam met ander, word gebruik om elementêre sistematiese groepe te onderskei, om die toestand van 'n spesie te ontleed. In hierdie artikel sal ons die kenmerke van die kriterium oorweeg, asook die probleme wat 'n navorser kan ondervind wanneer dit toegepas word.
Wat is 'n uitsig
In verskillende vertakkings van die biologiese wetenskap word die spesie op sy eie manier gedefinieer. Vanuit 'n evolusionêre perspektief kan ons sê dat 'n spesie 'n versameling individue is wat ooreenkomste het in eksterne struktuur en interne organisasie, fisiologiese en biochemiese prosesse, wat in staat is tot onbeperkte kruisteling, vrugbare nageslag laat en geneties van soortgelyke groepe geïsoleer is.
'n Spesie kan deur een of meer populasies voorgestel word en het gevolglik 'n hele of gedissekteerde reeks (habitatarea/waterarea)
Spesiesnomenklatuur
Elke spesie het sy eie naam. In ooreenstemming met die reëls van binêre nomenklatuur, bestaan dit uit twee woorde: 'n selfstandige naamwoord en 'n byvoeglike naamwoord. Die selfstandige naamwoord is die generiese naam, en die byvoeglike naamwoord is die spesifieke naam. Byvoorbeeld, in die naam "Dandelion officinalis" is die spesie "officinalis" een van die verteenwoordigers van die plante van die genus "Dandelion".
Individue van verwante spesies binne die genus het 'n paar verskille in voorkoms, fisiologie en ekologiese voorkeure. Maar as hulle te eenders is, dan word hul spesie-affiliasie bepaal deur die genetiese kriterium van die spesie gebaseer op die ontleding van kariotipes.
Waarom 'n spesie kriteria benodig
Carl Linnaeus, wat die eerste was wat moderne name gegee het en baie soorte lewende organismes beskryf het, het hulle as onveranderd en nie-veranderlik beskou. Dit wil sê, alle individue stem ooreen met 'n enkele spesiebeeld, en enige afwykings daarvan is 'n fout in die beliggaming van die spesie-idee.
Sedert die eerste helfte van die 19de eeu, staaf Charles Darwin en sy volgelinge 'n heeltemal ander konsep van spesie. In ooreenstemming daarmee is die spesie veranderlik, heterogeen en sluit oorgangsvorme in. Die konstantheid van die spesie is relatief, dit hang af van die wisselvalligheid van omgewingstoestande. Die elementêre eenheid van bestaan van 'n spesie is 'n bevolking. Dit is reproduktief duidelik en voldoen aan die genetiese kriteria van die spesie.
Gegewe die heterogeniteit van individue van dieselfde spesie, kan dit vir wetenskaplikes moeilik wees om die spesies van organismes te bepaal of hulle tussen sistematiese groepe te versprei.
Morfologiese en genetiese kriteria van die spesie, biochemies, fisiologies, geografies, ekologies, gedrags (etologies) - dit alleskomplekse van verskille tussen spesies. Hulle bepaal die isolasie van sistematiese groepe, hul voortplantingsdiskreetheid. En hulle kan gebruik word om een spesie van 'n ander te onderskei, om die graad van hul verwantskap en posisie in die biologiese sisteem vas te stel.
Karakterisering van die genetiese maatstaf van die spesie
Die kern van hierdie eienskap is dat alle individue van dieselfde spesie dieselfde kariotipe het.
'n Kariotipe is 'n soort chromosomale "paspoort" van 'n organisme, dit word bepaal deur die aantal chromosome teenwoordig in volwasse somatiese selle van die liggaam, hul grootte en strukturele kenmerke:
- verhouding van chromosoomarmlengte;
- die posisie van die sentromere daarin;
- die teenwoordigheid van sekondêre beperkings en satelliete.
Individue wat aan verskillende spesies behoort sal nie in staat wees om te kruisteel nie. Selfs al is dit moontlik om nageslag te kry, soos met 'n donkie en 'n perd, 'n tier en 'n leeu, dan sal interspesifieke basters nie produktief wees nie. Dit is omdat die helftes van die genotipe nie dieselfde is nie en konjugasie tussen chromosome nie kan plaasvind nie, dus word gamete nie gevorm nie.
Op die foto: 'n muil - 'n steriele baster van 'n donkie en 'n merrie.
Voorwerp van studie - kariotipe
Menslike kariotipe word deur 46 chromosome voorgestel. In die meeste spesies wat bestudeer is, val die aantal individuele DNS-molekules in die kern wat chromosome vorm binne die omvang van 12–50. Maar daar is uitsonderings. Die vrugtevlieg Drosophila het 8 chromosome in die kerne van selle, en in 'n klein verteenwoordiger van die Lepidoptera-familie Lysandra is die diploïede chromosoomstel380.
Die elektronmikrograaf van gekondenseerde chromosome, wat dit moontlik maak om hul vorm en grootte te evalueer, weerspieël die kariotipe. Ontleding van die kariotipe as deel van die studie van die genetiese maatstaf, asook vergelyking van kariotipes met mekaar, help om die spesies van organismes te bepaal.
Wanneer twee spesies een is
Die algemene kenmerk van sieningskriteria is dat hulle nie absoluut is nie. Dit beteken dat die gebruik van slegs een daarvan dalk nie voldoende is vir 'n akkurate bepaling nie. Organismes wat uiterlik nie van mekaar onderskei kan word nie, kan verteenwoordigers van verskillende spesies wees. Hier kom die morfologiese kriterium die genetiese kriterium te hulp. Dubbele voorbeelde:
- Vandag is twee spesies swart rotte bekend, wat voorheen as een geïdentifiseer is weens hul eksterne identiteit.
- Daar is ten minste 15 spesies malariamuskiete wat slegs deur sitogenetiese ontleding onderskei kan word.
- 17 spesies krieke wat in Noord-Amerika gevind word wat geneties verskil, maar fenotipies verwant is aan dieselfde spesie.
- Daar word geglo dat daar onder alle spesies voëls 5% tweelinge is, vir die identifikasie daarvan is dit nodig om 'n genetiese maatstaf toe te pas.
- Verwarring in die sistematiek van bergbeeste is uitgeskakel danksy kariologiese ontleding. Drie variëteite kariotipes is geïdentifiseer (2n=54 vir moeflons, 56 vir argali en argali, en 58 chromosome vir urials).
Een spesie swart rot het 42 chromosome, die kariotipe van die ander word deur 38 DNA-molekules voorgestel.
Wanneer een aansig soos twee is
Vir spesiegroepe met 'n groot oppervlakte van die omvang en die aantal individue, wanneer geografiese isolasie binne hulle werk of individue 'n wye ekologiese valensie het, is die teenwoordigheid van individue met verskillende kariotipes kenmerkend. So 'n verskynsel is nog 'n variant van uitsonderings in die genetiese kriterium van die spesie.
Voorbeelde van chromosomale en genomiese polimorfisme is algemeen by visse:
- by reënboogforel wissel die aantal chromosome van 58 tot 64;
- twee kariomorfe, met 52 en 54 chromosome, gevind in Witsee-haring;
- met 'n diploïede stel van 50 chromosome, het verteenwoordigers van verskillende populasies silwer karpe 100 (tetraploïede), 150 (heksaploïede), 200 (oktaploïede) chromosome.
Poliploïede vorms word in beide plante (bokwilger) en insekte (kalanders) aangetref. Huismuise en gerbils kan verskillende getalle chromosome hê, nie 'n veelvoud van die diploïede stel nie.
Karyotipe-tweeling
Verteenwoordigers van verskillende klasse en tipes kan kariotipes met dieselfde aantal chromosome hê. Daar is baie meer sulke toevallighede onder verteenwoordigers van dieselfde families en genera:
- Gorillas, orangoetangs en sjimpansees het 'n 48-chromosoom kariotipe. In voorkoms word die verskille nie bepaal nie, hier moet jy die volgorde van nukleotiede vergelyk.
- Effense verskille in die kariotipes van Noord-Amerikaanse bison en Europese bison. Albei het 60 chromosome in 'n diploïede stel. Hulle sal aan dieselfde spesie toegeken word as dit slegs volgens genetiese kriteria ontleed word.
- Voorbeelde van genetiese tweelinge word ook onder plante gevind, veral binne gesinne. Tussen die wilgersdit is selfs moontlik om interspesifieke basters te verkry.
Om subtiele verskille in die genetiese materiaal in sulke spesies te openbaar, is dit nodig om die volgorde van gene en die volgorde waarin hulle ingesluit is, te bepaal.
Invloed van mutasies op die ontleding van die maatstaf
Die aantal kariotipe chromosome kan verander word as gevolg van genomiese mutasies - aneuploïdie of euploïdie.
Wanneer aneuploïdie in die kariotipe voorkom, verskyn een of meer bykomende chromosome, en die aantal chromosome kan ook minder wees as dié van 'n volwaardige individu. Die rede vir hierdie oortreding is die nie-disjunksie van chromosome in die stadium van gameetvorming.
Die prent toon 'n voorbeeld van menslike aneuploïdie (Down-sindroom).
Sigote met 'n verminderde aantal chromosome begin as 'n reël nie verpletter nie. En polisomiese organismes (met "ekstra" chromosome) kan moontlik lewensvatbaar wees. In die geval van trisomie (2n+1) of pentasomie (2n+3), sal 'n onewe aantal chromosome 'n anomalie aandui. Tetrasomie (2n+2) kan lei tot 'n werklike fout in die bepaling van die spesie deur genetiese kriteria.
| Mutasie | essensie van mutasie | Invloed op die genetiese maatstaf van die spesie |
| Tetrasomy | 'n Ekstra paar chromosome of twee nie-homoloë ekstra chromosome is teenwoordig in die kariotipe. | Wanneer dit slegs deur hierdie maatstaf ontleed word, kan 'n organisme geklassifiseer word as met nog een paar chromosome. |
| Tetraploïdie | In die kariotipedaar is vier chromosome van elke paar in plaas van twee. | 'n Organisme kan aan 'n ander spesie toegeken word in plaas van 'n poliploïede kultivar van dieselfde spesie (in plante). |
Karyotipe vermenigvuldiging - poliploïdie - kan ook die navorser mislei wanneer die mutante kariotipe die som is van verskeie diploïede stelle chromosome.
Kriteriumkompleksiteit: Ontwykende DNA
Die deursnee van die DNS-string in die ongedraaide toestand is 2 nm. Die genetiese maatstaf bepaal die kariotipe in die tydperk wat seldeling voorafgaan, wanneer dun DNS-molekules herhaaldelik spiraliseer (kondenseer) en verteenwoordig digte staafvormige strukture - chromosome. Die gemiddelde dikte van 'n chromosoom is 700 nm.
Skool- en universiteitlaboratoriums is gewoonlik toegerus met mikroskope met 'n lae vergroting (van 8 tot 100), dit is nie moontlik om die besonderhede van die kariotipe daarin te sien nie. Die oplosvermoë van 'n ligmikroskoop maak dit ook moontlik om by enige, selfs die hoogste vergroting, voorwerpe te sien wat nie minder as die helfte van die lengte van die kortste liggolf is nie. Die kleinste golflengte is vir violetgolwe (400 nm). Dit beteken dat die kleinste voorwerp wat in 'n ligmikroskoop sigbaar is vanaf 200 nm sal wees.
Dit blyk dat die gekleurde gedekondenseerde chromatien soos bewolkte areas sal lyk, en die chromosome sal sigbaar wees sonder besonderhede.’n Elektronmikroskoop met’n resolusie van 0,5 nm laat jou toe om verskillende kariotipes duidelik te sien en te vergelyk. As die dikte van filamentagtige DNA (2 nm) in ag geneem word, sal dit duidelik onderskeibaar wees onder so 'n toestel.
Sitogenetiese maatstaf by die skool
Vir die redes wat hierbo beskryf is, is die gebruik van mikropreparate in laboratoriumwerk volgens die genetiese kriterium van die spesie onvanpas. In take kan jy foto's van chromosome gebruik wat onder 'n elektronmikroskoop verkry is. Vir die gerief om op die foto te werk, word individuele chromosome in homoloë pare gekombineer en in volgorde gerangskik. So 'n skema word 'n kariogram genoem.
Voorbeeld laboratoriumopdrag
Opdrag. Beskou die gegewe foto's van kariotipes, vergelyk dit en maak 'n gevolgtrekking oor die behoort van individue tot een of twee spesies.
Foto's van kariotipes vir laboratoriumvergelyking.
Werk aan 'n taak. Tel die totale aantal chromosome in elke kariotipe foto. As hulle ooreenstem, vergelyk hulle in voorkoms. Indien nie 'n kariogram aangebied word nie, vind die kortste en langste onder die chromosome van medium lengte in beide beelde, vergelyk hulle volgens die grootte en ligging van die sentromere. Maak 'n gevolgtrekking oor die verskil/ooreenkoms van kariotipes.
Antwoorde vir die taak:
- As die aantal, grootte en vorm van chromosome ooreenstem, dan behoort die twee individue wie se genetiese materiaal vir studie aangebied word, aan dieselfde spesie.
- As die aantal chromosome twee keer verskil, en in albei foto's is daar chromosome van dieselfde grootte en vorm, dan is die individue heel waarskynlik verteenwoordigers van dieselfde spesie. Dit sal diploïede en tetraploïede kariotipes wees.vorm.
- As die aantal chromosome nie dieselfde is nie (dit verskil met een of twee), maar in die algemeen is die vorm en grootte van die chromosome van beide kariotipes dieselfde, praat ons van normale en mutante vorms van die dieselfde spesie (verskynsel van aneuploïdie).
- Met 'n ander aantal chromosome, sowel as 'n wanverhouding in die kenmerke van grootte en vorm, sal die maatstaf die voorgestelde individue aan twee verskillende spesies toeskryf.
In die uitset word dit vereis om aan te dui of dit moontlik is om die spesie van individue te bepaal op grond van die genetiese kriterium (en slegs dit).
Antwoord: dit is onmoontlik, aangesien enige spesiemaatstaf, insluitend genetiese, uitsonderings het en 'n foutiewe resultaat van die bepaling kan gee. Akkuraatheid kan slegs gewaarborg word deur 'n stel kriteria van die vorm toe te pas.
