Статья «Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Цитоплазматическая наследственность. Информационные материалы и методические указания к уроку».

Статья «Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Цитоплазматическая наследственность. Информационные материалы и методические указания к уроку».

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.

Важная закономерность была установлена Н. И. Вавиловым. Она

известна под именем закона гомологических рядов в наследственной

изменчивости. Сущность этого закона сводится к тому, что

виды и роды, генетически близкие (т. е. связанные друг с другом

единством происхождения), характеризуются сходными рядами

наследственной изменчивости. Зная наследственные изменения

у одного вида, можно предвидеть нахождение сходных изменений

у родственных видов и родов. Приведем несколько примеров.

У ржи известны сорта (возникшие на основе отбора мутаций) с пленчатым

и голым зерном. Такие формы имеются у пшеницы, ячменя,

овса, проса, сорго, кукурузы; риса, пырея. Все эти растения относятся

к семейству злаковых. Гомологические ряды наследственной

изменчивости легко обнаружить и в отношении других признаков

у тех же злаков. Окраска зерна может быть белая, красноватая,

зеленоватая, темная. Эти наследственные формы зерна имеются

почти у всех культурных злаков, а также известны и у многих

диких видов. У животных мы также встречаемся с проявлением

этой закономерности. Например, у грызунов существуют гомологические

ряды по окраске шерсти.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости имеет

важное практическое значение в селекции, так как он облегчает

поиски наследственных уклонений при создании новых сортов

и пород.

Природа гена и генотипа. Ознакомившись с основными законами

генетики, мы можем теперь подвести некоторые итоги и углубить

наше представление о природе гена и генотипа организмов.

Наследственная основа (генотип) организма представляет собою

сложную систему, слагающуюся из отдельных относительно независимых

элементов — генов. Реальность гена доказывается двумя

основными группами фактов: 1) относительно независимым комбинированием

при расщеплении, 2) способностью изменяться — мутировать.

К числу основных свойств гена относится его способность

к удвоению, которое имеет место при делении клетки (удвоении

хромосом). Гены обладают значительной устойчивостью, что и

определяет собою относительное постоянство вида. Между генами

осуществляется тесное взаимодействие, в результате чего генотип

в целом не может рассматриваться как простая механическая сумма

генов, а представляет собою сложную, сложившуюся в процессе

эволюции организмов систему.

Материальной основой генов и генотипа служат хромосомы,

и состав которых входят ДНК и белки (см. стр. 161). Биохимической

(молекулярной) основой перечисленных выше свойств гена является

мюсобность ДНК к самоудвоению (репликации). В основе действия

юна в процессе развития организма лежит его способность через

посредство РНК определять синтез белков. Замечательным механизмом,

определяющим структуру белковой молекулы, как это

уже было подробно рассмотрено выше, служит последовательность

органических оснований в молекуле ДНК и РНК. В молекуле ДНК

как бы «записана» информация, определяющая состав белковых

молекул. Особенно замечательно, что этот механизм является общим

на всех ступенях эволюции органического мира — от вирусов

и бактерий до млекопитающих и цветковых растении. Это служит

указанием на то, что биологическая роль нуклеиновых кислот

определилась на очень ранних этапах эволюции жизни и, возможно,

в самый момент перехода от неживого к живому (см. иыше, стр. 56).

Несмотря на большие успехи в развитии генетики, в особенности

за последние десять лет, после того как было открыто строение

ДНК и выяснена ее роль в синтезе белка, еще многие вопросы

не решены наукой. Так, еще не ясен вопрос, каким образом гены

действуют в процессе развития организма. Дело в том, что в каждой

клетке имеется диплоидный набор хромосом, а следовательно, и

весь набор генов данного вида. Между тем очевидно, что в разных

клетках и тканях функционируют лишь немногие гены, а именно

те, которые определяют свойства данной клетки, ткани, органа.

Каков же механизм, обеспечивающий активность только определенных

генов? Эта проблема сейчас усиленно разрабатывается в науке.

Имеются уже некоторые данные, указывающие, что в регуляции

действия генов ведущая роль осуществляется белками, входящими

в состав хромосом наряду с ДНК.

Цитоплазматическая наследственность. Все данные современной

генетики утверждают ведущую роль хромосом в наследственности.

Хромосомная теория основывается на огромном количестве фактов,

со многими из которых мы познакомились уже выше. Значит ли

это, что в цитоплазме не существует каких-либо структур, которые

наряду с хромосомами ядра играли бы роль в наследственной передаче?

Такие структуры имеются. Это позволяет нам говорить наряду

с ядерной и о цитоплазматической наследственности, играющей,

однако, второстепенную, подчиненную роль.

Приведем примеры цитоплазматической наследственности.

У растений пластиды (в том числе и хлоропласты) размножаются

путем деления. Эти органоиды, так же как и клеточное ядро, обладают

способностью к самовоспроизведению. У цветковых растений

пластиды передаются следующему поколению' через зародышевый

мешок, так что между пластидами последующих поколений имеется

непосредственная преемственность. Через пыльцевую трубку передача

пластид тоже возможна, но в небольшом количестве и не всегда.

У ряда растений описаны наследственные Изменения (мутации),

касающиеся свойств хлоропластов. Одним из таких изменений

является потеря (полная или частичная) хлоропластами способности

к синтезу хлорофилла. Если это изменение затронет только

часть хлоропластов, то получается характерная картина пестро-

листности, которая выражается в том, что отдельные части листа

и других зеленых частей растения лишены зеленого пигмента и

оказываются светлыми. Эта наследственная особенность передается

почти исключительно по материнской линии (через зародышевый

мешок), что связано с непосредственной передачей измененных

хлоропластов. Ядро в определении этой особенности не участвует.

В настоящее время имеется и ряд других фактов, указывающих

на явление цитоплазматической наследственности, характерной

чертой которой всегда служит передача по материнской линии.

Это объясняется тем, что яйцо богато цитоплазмой, тогда как сперматозоид

почти лишен ее, В основе цитоплазматической наследственности

всегда лежит самовоспроизведение (размножение) клеточных

органоидов, которые в таких случаях и являются материальной

основой наследования. В частности, этой способностью

обладают митохондрии, которые играют важную роль в физиологии

клетки.

Успехи в познании законов наследственности и изменчивости

очень помогли человеку управлять этими- явлениями. Особенно

широкое практическое применение генетика находит в области

сельского хозяйства при создании новых сортов культурных растений

и пород домашних животных. Это — область селекции,

с основными положениями которой мы теперь и познакомимся.

Использованная литература: