Генетикалық (цитогенетикалық) түр критерийі басқалармен бірге элементар систематикалық топтарды ажырату, түрдің күйін талдау үшін қолданылады. Бұл мақалада біз критерийдің сипаттамаларын, сондай-ақ оны қолдану кезінде зерттеуші кездесуі мүмкін қиындықтарды қарастырамыз.
Көрініс дегеніміз не
Биология ғылымының әртүрлі салаларында түр өзінше анықталады. Эволюциялық тұрғыдан алғанда, түр деп сыртқы құрылысы мен ішкі ұйымдасуында, физиологиялық және биохимиялық процестерінде ұқсастықтары бар, шексіз шағылысуға қабілетті, құнарлы ұрпақ қалдыруға қабілетті және ұқсас топтардан генетикалық оқшауланған даралар жиынтығы деп айта аламыз.
Түр бір немесе бірнеше популяциямен ұсынылуы мүмкін және сәйкесінше тұтас немесе бөлінген ареалға (тіршілік ету ортасы/су аймағы) ие болады
Түр номенклатурасы
Әр түрдің өз атауы бар. Екілік номенклатура ережелеріне сәйкес ол екі сөзден тұрады: зат есім және сын есім. Зат есім – жалпы есім, ал сын есім – нақты есім. Мысалы, «Одуванчик officinalis» атауында «officinalis» түрі «Одуванчик» тұқымдасының өсімдіктерінің өкілдерінің бірі болып табылады.
Тұқымдас түрлердің дараларының сыртқы түрі, физиологиясы және экологиялық қалауы бойынша кейбір айырмашылықтары бар. Бірақ егер олар тым ұқсас болса, онда олардың түрге қатыстылығы кариотиптерді талдау негізінде түрдің генетикалық критерийімен анықталады.
Түрге критерийлер не үшін қажет
Тірі ағзалардың көптеген түрлеріне қазіргі атауларды бірінші болып сипаттаған Карл Линней оларды өзгеріссіз және өзгермейтін деп санаған. Яғни, барлық даралар бір түрдің бейнесіне сәйкес келеді және одан кез келген ауытқулар түр идеясын жүзеге асырудағы қате болып табылады.
19 ғасырдың бірінші жартысынан бастап Чарльз Дарвин мен оның ізбасарлары түрлердің мүлде басқа тұжырымдамасын негіздеп келеді. Соған сәйкес түр өзгермелі, гетерогенді және өтпелі формаларды қамтиды. Түрдің тұрақтылығы салыстырмалы, ол қоршаған орта жағдайларының өзгермелілігіне байланысты. Түрдің тіршілік етуінің элементар бірлігі популяция болып табылады. Ол репродуктивті түрде ерекшеленеді және түрдің генетикалық критерийлеріне сәйкес келеді.
Бір түрдегі особьтардың гетерогенділігін ескере отырып, ғалымдарға организмдердің түрлерін анықтау немесе оларды жүйелі топтар арасында бөлу қиынға соғуы мүмкін.
Түрдің морфологиялық-генетикалық критерийлері, биохимиялық, физиологиялық, географиялық, экологиялық, мінез-құлық (этологиялық) - осының бәрітүрлер арасындағы айырмашылық кешендері. Олар жүйелі топтардың оқшаулануын, олардың репродуктивті дискреттілігін анықтайды. Және оларды бір түрді екіншісінен айыру, олардың биологиялық жүйедегі байланысы мен орнын анықтау үшін пайдалануға болады.
Түрдің генетикалық критерийінің сипаттамасы
Бұл белгінің мәні бір түрдегі барлық особьтардың кариотипі бірдей.
Кариотип – организмнің хромосомалық «төлқұжатының» бір түрі, ол дененің жетілген соматикалық жасушаларында болатын хромосомалардың санымен, олардың мөлшерімен және құрылымдық ерекшеліктерімен анықталады:
- хромосоманың қол ұзындығының қатынасы;
- олардағы центромерлердің орны;
- екінші реттік тарылтулар мен спутниктердің болуы.
Әр түрге жататын особьтар шағылыса алмайды. Тіпті есек пен жылқы, жолбарыс пен арыстан сияқты ұрпақ алу мүмкін болса да, онда түр аралық будандар өнімді болмайды. Себебі генотиптің жартысы бірдей емес және хромосомалар арасында конъюгация болмайды, сондықтан гаметалар түзілмейді.
Суретте: қашыр - есек пен биенің стерильді будандары.
Зерттеу объектісі - кариотип
Адамның кариотипі 46 хромосомамен ұсынылған. Зерттелетін көптеген түрлерде хромосомаларды құрайтын ядродағы жеке ДНҚ молекулаларының саны 12-50 аралығында болады. Бірақ ерекше жағдайлар бар. Жеміс шыбыны Дрозофила жасуша ядроларында 8 хромосомадан тұрады, ал Лепидоптера тұқымдасының кішкентай өкілі Лисандрада диплоидты хромосома жинағы болады.380.
Конденсирленген хромосомалардың электронды микрографы олардың пішіні мен өлшемін бағалауға мүмкіндік береді, кариотипті көрсетеді. Генетикалық критерийді зерттеу аясында кариотипті талдау, сонымен қатар кариотиптерді бір-бірімен салыстыру организмдердің түрлерін анықтауға көмектеседі.
Екі түр бір болғанда
Көру критерийлерінің ортақ ерекшелігі - олардың абсолютті еместігі. Бұл олардың тек біреуін пайдалану дәл анықтау үшін жеткіліксіз болуы мүмкін дегенді білдіреді. Сырттай бір-бірінен ерекшеленбейтін организмдер әртүрлі түрлердің өкілдері болуы мүмкін. Мұнда морфологиялық критерий генетикалық критерийдің көмегіне келеді. Қосарлы мысалдар:
- Бүгінде қара егеуқұйрықтардың екі түрі белгілі, олар бұрын сыртқы сәйкестігіне байланысты бір деп анықталған.
- Безгек масаларының кем дегенде 15 түрі бар, оларды тек цитогенетикалық талдау арқылы ажыратуға болады.
- Генетикалық жағынан әр түрлі, бірақ фенотиптік жағынан бір түрмен туысқан Солтүстік Америкада кездесетін крикеттердің 17 түрі.
- Құстардың барлық түрлерінің ішінде 5% егіздер бар деп есептеледі, оларды анықтау үшін генетикалық критерийді қолдану қажет.
- Кариологиялық талдаудың арқасында тау бовидтерінің систематикасындағы шатасулар жойылды. Кариотиптердің үш түрі анықталды (муфлондар үшін 2n=54, арқарлар мен арқарлар үшін 56, уралдар үшін 58 хромосома).
Қара егеуқұйрықтың бір түрінің 42 хромосомасы бар, екіншісінің кариотипі 38 ДНҚ молекуласымен берілген.
Бір көрініс екіге ұқсайды
Аралының кеңдігі және даралар санының үлкен түрлері топтары үшін олардың ішінде географиялық оқшаулау әрекет еткенде немесе особьтар кең экологиялық валенттілікке ие болғанда, әртүрлі кариотиптері бар особьтардың болуы тән. Мұндай құбылыс түрдің генетикалық критерийіндегі ерекшеліктердің тағы бір нұсқасы болып табылады.
Хромосомалық және геномдық полиморфизм мысалдары балықтарда жиі кездеседі:
- кемпірқосақ форельінде хромосома саны 58-ден 64-ке дейін өзгереді;
- Ақ теңіз майшабақынан табылған 52 және 54 хромосомалары бар екі кариоморф;
- диплоидты жиынтығы 50 хромосомамен, күміс тұқы балықтың әртүрлі популяциясының өкілдерінде 100 (тетраплоидтар), 150 (гексаплоидтар), 200 (октаплоидтар) хромосомалары бар.
Полиплоидты пішіндер өсімдіктерде де (ешкі талда) да, жәндіктерде де (бұзық) кездеседі. Үй тышқандары мен қарақұйрықтардың хромосомаларының диплоидтық жиынның еселігі емес, әртүрлі саны болуы мүмкін.
Кариотипті егіздер
Әртүрлі кластар мен типтердің өкілдері хромосомалардың саны бірдей кариотиптерге ие болуы мүмкін. Бір тұқымдастар мен тектердің өкілдері арасында мұндай сәйкестіктер әлдеқайда көп:
- Гориллалар, орангутандар және шимпанзелерде 48 хромосомалық кариотип бар. Сыртқы түрі бойынша айырмашылықтар анықталмайды, мұнда нуклеотидтердің орналасу ретін салыстыру керек.
- Солтүстік Америка бизоны мен еуропалық бизонның кариотиптеріндегі шамалы айырмашылықтар. Екеуінде де диплоидты жиынтықта 60 хромосома бар. Тек генетикалық критерийлер бойынша талданса, олар бір түрге тағайындалады.
- Генетикалық егіздердің мысалдары өсімдіктер арасында, әсіресе отбасыларда да кездеседі. Талдардың арасындатіпті түр аралық будандар алуға болады.
Мұндай түрлердегі генетикалық материалдағы нәзік айырмашылықтарды анықтау үшін гендердің реттілігін және олардың енгізілу ретін анықтау қажет.
Мутациялардың критерийді талдауға әсері
Кариотиптік хромосомалардың саны геномдық мутациялар нәтижесінде өзгеруі мүмкін - анеуплоидия немесе эуплоидия.
Кариотипте анеуплоидия пайда болған кезде бір немесе бірнеше қосымша хромосомалар пайда болады, сонымен қатар хромосомалардың саны толыққанды жеке адамның санынан аз болуы мүмкін. Бұл бұзылыстың себебі гамета түзілу сатысында хромосомалардың ажырамауы болып табылады.
Суретте адам аневлоидиясы (Даун синдромы) мысалы көрсетілген.
Хромосома саны азайған зиготалар, әдетте, ұсақталмайды. Ал полисомдық организмдер («қосымша» хромосомалары бар) өміршең болуы мүмкін. Трисомия (2n+1) немесе пентасомия (2n+3) жағдайында хромосомалардың тақ саны аномалияны көрсетеді. Тетрасомия (2n+2) генетикалық критерийлер бойынша түрді анықтауда нақты қатеге әкелуі мүмкін.
| Мутация | Мутацияның мәні | Түрдің генетикалық критерийіне әсері |
| Тетрасомия | Кариотипте қосымша жұп хромосома немесе екі гомологиялық емес қосымша хромосома бар. | Тек осы критерий бойынша талдағанда, ағзаны тағы бір жұп хромосомалары бар деп жіктеуге болады. |
| Тетраплоидия | Кариотиптеәр жұптан екі хромосоманың орнына төрт хромосома бар. | Организмді бір түрдің (өсімдіктердегі) полиплоидты сортының орнына басқа түрге жатқызуға болады. |
Кариотиптің көбеюі - полиплоидия - мутантты кариотип хромосомалардың бірнеше диплоидтық жиынтығының қосындысы болған кезде де зерттеушіні жаңылыстыруы мүмкін.
Критерийлердің күрделілігі: түсініксіз ДНҚ
Бұрылмаған күйдегі ДНҚ тізбегінің диаметрі 2 нм. Генетикалық критерий жұқа ДНҚ молекулалары бірнеше рет спиральданатын (конденсацияланатын) және тығыз таяқша тәрізді құрылымдарды – хромосомаларды бейнелейтін жасушаның бөлінуіне дейінгі кезеңдегі кариотипті анықтайды. Хромосоманың орташа қалыңдығы 700 нм.
Мектеп және университет зертханалары әдетте төмен үлкейтетін (8-ден 100-ге дейін) микроскоптармен жабдықталған, олардағы кариотиптің детальдарын көру мүмкін емес. Жарық микроскопының ажырату қабілеті, сонымен қатар, кез келген, тіпті ең жоғары үлкейту кезінде, ең қысқа жарық толқынының ұзындығының жартысынан кем емес объектілерді көруге мүмкіндік береді. Ең кіші толқын ұзындығы күлгін толқындар үшін (400 нм). Бұл жарық микроскопында көрінетін ең кішкентай нысан 200 нм болатынын білдіреді.
Боялған конденсацияланған хроматин бұлтты жерлерге ұқсайды, ал хромосомалар егжей-тегжейсіз көрінетін болады. 0,5 нм рұқсаты бар электронды микроскоп әртүрлі кариотиптерді анық көруге және салыстыруға мүмкіндік береді. Жіп тәрізді ДНҚ қалыңдығын (2 нм) ескере отырып, оны мұндай құрылғының астында анық ажыратуға болады.
Мектептегі цитогенетикалық критерий
Жоғарыда сипатталған себептерге байланысты түрдің генетикалық критерийі бойынша зертханалық жұмыста микропрепараттарды қолдану орынсыз. Тапсырмаларда электронды микроскоппен алынған хромосомалардың фотосуреттерін пайдалануға болады. Фотосуретте жұмыс істеуге ыңғайлы болу үшін жеке хромосомалар гомологтық жұптарға біріктіріліп, ретімен орналасады. Мұндай схема кариограмма деп аталады.
Зертханалық тапсырманың мысалы
Тапсырма. Кариотиптердің берілген фотосуреттерін қарастырыңыз, оларды салыстырыңыз және особьтардың бір немесе екі түрге жататындығы туралы қорытынды жасаңыз.
Зертханалық салыстыру үшін кариотиптердің фотосуреттері.
Тапсырмамен жұмыс. Әрбір кариотип фотосуретіндегі хромосомалардың жалпы санын есептеңіз. Егер олар сәйкес келсе, оларды сыртқы түрімен салыстырыңыз. Егер кариограмма ұсынылмаса, екі суреттегі орташа ұзындықтағы хромосомалардың ішіндегі ең қысқасын және ең ұзынын табыңыз, оларды центромерлердің өлшемі мен орналасуына қарай салыстырыңыз. Кариотиптердің айырмашылығы / ұқсастығы туралы қорытынды жасаңыз.
Тапсырманың жауаптары:
- Хромосомалардың саны, өлшемі және пішіні сәйкес келсе, генетикалық материалы зерттеуге ұсынылған екі дара бір түрге жатады.
- Егер хромосомалардың саны екі есе әртүрлі болса және екі фотосуретте де өлшемдері мен пішіні бірдей хромосомалар болса, онда особьтар бір түрдің өкілдері болуы мүмкін. Бұл диплоидты және тетраплоидты кариотиптер болады.пішін.
- Егер хромосомалардың саны бірдей болмаса (бір-екіден ерекшеленеді), бірақ жалпы екі кариотиптің хромосомаларының пішіні мен өлшемдері бірдей болса, біз хромосомалардың қалыпты және мутантты формалары туралы айтамыз. бір түр (аневлоидия құбылысы).
- Хромосомалардың әртүрлі санымен, сондай-ақ мөлшері мен пішінінің сипаттамаларының сәйкес келмеуімен критерий ұсынылған дараларды екі түрлі түрге жатқызады.
Шығармада генетикалық критерий негізінде особьтардың түрін анықтауға болатын-болмайтынын көрсету қажет (тек ол).
Жауап: бұл мүмкін емес, өйткені кез келген түр критерийі, соның ішінде генетикалық, ерекшеліктерге ие және анықтаудың қате нәтижесін бере алады. Дәлдікке тек пішіннің критерийлер жинағын қолдану арқылы кепілдік беруге болады.
