Kriteri i specieve gjenetike (citogjenetike), së bashku me të tjerët, përdoret për të dalluar grupet elementare sistematike, për të analizuar gjendjen e një specie. Në këtë artikull, ne do të shqyrtojmë karakteristikat e kriterit, si dhe vështirësitë që mund të hasë një studiues gjatë zbatimit të tij.
Çfarë është një pamje
Në degë të ndryshme të shkencës biologjike, specia përcaktohet në mënyrën e vet. Nga një këndvështrim evolucionar, mund të themi se një specie është një koleksion individësh që kanë ngjashmëri në strukturën e jashtme dhe organizimin e brendshëm, proceset fiziologjike dhe biokimike, të aftë për ndërthurje të pakufizuar, duke lënë pasardhës pjellorë dhe të izoluar gjenetikisht nga grupe të ngjashme.
Një specie mund të përfaqësohet nga një ose disa popullata dhe, në përputhje me rrethanat, të ketë një gamë të tërë ose të ndarë (zona e habitatit/zona ujore)
Nomenklatura e specieve
Çdo specie ka emrin e vet. Në përputhje me rregullat e nomenklaturës binare, ai përbëhet nga dy fjalë: një emër dhe një mbiemër. Emri është emri i përgjithshëm, dhe mbiemri është emri specifik. Për shembull, në emrin "Dandelion officinalis", specia "officinalis" është një nga përfaqësuesit e bimëve të gjinisë "Dandelion".
Individët e specieve të lidhura brenda gjinisë kanë disa ndryshime në pamje, fiziologji dhe preferenca ekologjike. Por nëse ato janë shumë të ngjashme, atëherë përkatësia e tyre specie përcaktohet nga kriteri gjenetik i specieve bazuar në analizën e kariotipeve.
Pse një specie ka nevojë për kritere
Carl Linnaeus, i cili ishte i pari që dha emra modernë dhe përshkroi shumë lloje të organizmave të gjallë, i konsideroi ato të pandryshuara dhe të pandryshueshme. Kjo do të thotë, të gjithë individët korrespondojnë me një imazh të një specieje të vetme dhe çdo devijim prej tij është një gabim në mishërimin e idesë së specieve.
Që nga gjysma e parë e shekullit të 19-të, Charles Darwin dhe ndjekësit e tij kanë vërtetuar një koncept krejtësisht të ndryshëm të specieve. Në përputhje me të, specia është e ndryshueshme, heterogjene dhe përfshin forma kalimtare. Qëndrueshmëria e specieve është relative, varet nga ndryshueshmëria e kushteve mjedisore. Njësia elementare e ekzistencës së një specie është një popullsi. Është i dallueshëm nga ana riprodhuese dhe plotëson kriteret gjenetike të specieve.
Duke pasur parasysh heterogjenitetin e individëve të së njëjtës specie, mund të jetë e vështirë për shkencëtarët të përcaktojnë speciet e organizmave ose t'i shpërndajnë ato midis grupeve sistematike.
Kriteret morfologjike dhe gjenetike të specieve, biokimike, fiziologjike, gjeografike, ekologjike, të sjelljes (etologjike) - e gjithë kjokomplekset e dallimeve midis specieve. Ato përcaktojnë izolimin e grupeve sistematike, diskretin e tyre riprodhues. Dhe ato mund të përdoren për të dalluar një specie nga një tjetër, për të përcaktuar shkallën e marrëdhënies dhe pozicionit të tyre në sistemin biologjik.
Karakterizimi i kriterit gjenetik të specieve
Thelbi i këtij tipari është se të gjithë individët e së njëjtës specie kanë të njëjtin kariotip.
Një kariotip është një lloj "pasaporte" kromozomale e një organizmi, përcaktohet nga numri i kromozomeve të pranishme në qelizat somatike të pjekura të trupit, madhësia e tyre dhe veçoritë strukturore:
- raporti i gjatësisë së krahut të kromozomeve;
- pozicioni i centromeres në to;
- prania e shtrëngimeve dytësore dhe satelitëve.
Individët që u përkasin llojeve të ndryshme nuk do të jenë në gjendje të kryqëzohen. Edhe nëse është e mundur të merren pasardhës, si me një gomar dhe një kalë, një tigër dhe një luan, atëherë hibridet ndërspecifike nuk do të jenë pjellore. Kjo për shkak se gjysmat e gjenotipit nuk janë të njëjta dhe nuk mund të ndodhë konjugimi midis kromozomeve, kështu që gametet nuk formohen.
Në foto: një mushkë - një hibrid steril i një gomari dhe një pelë.
Objekti i studimit - kariotip
Kariotipi i njeriut përfaqësohet nga 46 kromozome. Në shumicën e specieve të studiuara, numri i molekulave individuale të ADN-së në bërthamë që formojnë kromozome bie në intervalin 12-50. Por ka përjashtime. Miza frutore Drosophila ka 8 kromozome në bërthamat e qelizave, dhe në një përfaqësues të vogël të familjes Lepidoptera Lysandra, grupi kromozom diploid është380.
Mikrografi elektronik i kromozomeve të kondensuar, i cili lejon vlerësimin e formës dhe madhësisë së tyre, pasqyron kariotipin. Analiza e kariotipit si pjesë e studimit të kriterit gjenetik, si dhe krahasimi i kariotipeve me njëri-tjetrin, ndihmon në përcaktimin e specieve të organizmave.
Kur dy specie janë një
Karakteristika e përbashkët e kritereve të shikimit është se ato nuk janë absolute. Kjo do të thotë se përdorimi i vetëm njërit prej tyre mund të mos jetë i mjaftueshëm për një përcaktim të saktë. Organizmat që nga jashtë janë të padallueshëm nga njëri-tjetri mund të jenë përfaqësues të llojeve të ndryshme. Këtu kriteri morfologjik i vjen në ndihmë kriterit gjenetik. Shembuj të dyfishtë:
- Sot njihen dy lloje minjsh të zinj, të cilët më parë ishin identifikuar si një për shkak të identitetit të tyre të jashtëm.
- Ka të paktën 15 lloje mushkonjash malariale që mund të dallohen vetëm me anë të analizës citogjenetike.
- 17 lloje kriketash të gjetura në Amerikën e Veriut që janë gjenetikisht të ndryshme, por fenotipike të lidhura me të njëjtën specie.
- Besohet se midis të gjitha llojeve të shpendëve ka 5% binjakë, për identifikimin e të cilëve është e nevojshme të zbatohet një kriter gjenetik.
- Konfuzioni në sistematikën e gjedhit malor është eliminuar falë analizave kariologjike. Janë identifikuar tre lloje kariotipesh (2n=54 për muflonët, 56 për argali dhe argali dhe 58 kromozome për urialet).
Një lloj miu i zi ka 42 kromozome, kariotipi i tjetrit përfaqësohet nga 38 molekula të ADN-së.
Kur një pamje është si dy
Për grupet e specieve me një sipërfaqe të madhe të diapazonit dhe numrit të individëve, kur brenda tyre vepron izolimi gjeografik ose kur individët kanë një valencë të gjerë ekologjike, është karakteristike prania e individëve me kariotipe të ndryshëm. Një fenomen i tillë është një variant tjetër përjashtimesh në kriterin gjenetik të specieve.
Shembuj të polimorfizmit kromozomik dhe gjenomik janë të zakonshëm te peshqit:
- në troftën e ylberit, numri i kromozomeve varion nga 58 në 64;
- dy kariomorfe, me 52 dhe 54 kromozome, të gjetura në harengën e Detit të Bardhë;
- me një grup diploid prej 50 kromozomesh, përfaqësuesit e popullatave të ndryshme të krapit të argjendtë kanë 100 (tetraploide), 150 (heksaploide), 200 (oktaploide) kromozome.
Format poliploide gjenden si tek bimët (shelgu i dhisë) ashtu edhe tek insektet (insektet). Minjtë e shtëpisë dhe gerbilët mund të kenë numër të ndryshëm kromozomesh, jo një shumëfish të grupit diploid.
Binjakët Kariotip
Përfaqësuesit e klasave dhe llojeve të ndryshme mund të kenë kariotipe me të njëjtin numër kromozomesh. Ka shumë më tepër rastësi të tilla midis përfaqësuesve të të njëjtave familje dhe gjini:
- Gorilat, orangutanët dhe shimpanzetë kanë një kariotip me 48 kromozome. Në pamje, dallimet nuk përcaktohen, këtu duhet të krahasoni renditjen e nukleotideve.
- Ndryshime të vogla në kariotipet e bizonit të Amerikës së Veriut dhe bizonit evropian. Të dy kanë 60 kromozome në një grup diploid. Ato do t'i caktohen të njëjtës specie nëse analizohen vetëm me kritere gjenetike.
- Shembuj të binjakëve gjenetikë gjenden gjithashtu midis bimëve, veçanërisht brenda familjeve. Mes shelgjevemadje është e mundur të merren hibride ndërspecifike.
Për të zbuluar dallimet delikate në materialin gjenetik në specie të tilla, është e nevojshme të përcaktohet sekuenca e gjeneve dhe radha në të cilën ato përfshihen.
Ndikimi i mutacioneve në analizën e kriterit
Numri i kromozomeve të kariotipit mund të ndryshohet si rezultat i mutacioneve gjenomike - aneuploidisë ose euploidisë.
Kur shfaqet aneuploidia në kariotip, shfaqen një ose më shumë kromozome shtesë dhe numri i kromozomeve mund të jetë gjithashtu më i vogël se ai i një individi të plotë. Shkak për këtë shkelje është mosndarja e kromozomeve në fazën e formimit të gameteve.
Figura tregon një shembull të aneuploidisë njerëzore (sindroma Down).
Zigotet me një numër të reduktuar kromozomesh, si rregull, nuk fillojnë të shtypen. Dhe organizmat polisomikë (me kromozome "ekstra") mund të jenë të zbatueshëm. Në rastin e trizomisë (2n+1) ose pentazomisë (2n+3), një numër tek i kromozomeve do të tregojë një anomali. Tetrasomia (2n+2) mund të çojë në një gabim aktual në përcaktimin e specieve sipas kritereve gjenetike.
| Mutacion | Esenca e mutacionit | Ndikimi në kriterin gjenetik të specieve |
| tetrazomi | Një palë shtesë kromozomesh ose dy kromozome shtesë johomologe janë të pranishme në kariotip. | Kur analizohet vetëm me këtë kriter, një organizëm mund të klasifikohet se ka një palë më shumë kromozome. |
| Tetraploidy | Në kariotipka katër kromozome nga çdo çift në vend të dy. | Një organizëm mund t'i caktohet një specie tjetër në vend të një kultivari poliploid të së njëjtës specie (në bimë). |
Shumëzimi i kariotipit - poliploidia - gjithashtu mund të mashtrojë studiuesin kur kariotipi mutant është shuma e disa grupeve diploide të kromozomeve.
Kompleksiteti i kriterit: ADN e pakapshme
Diametri i vargut të ADN-së në gjendje të papërdredhur është 2 nm. Kriteri gjenetik përcakton kariotipin në periudhën para ndarjes qelizore, kur molekulat e holla të ADN-së në mënyrë të përsëritur spiralizohen (kondensohen) dhe përfaqësojnë struktura të dendura në formë shufre - kromozome. Trashësia mesatare e një kromozomi është 700 nm.
Laboratorët e shkollës dhe universitetit zakonisht janë të pajisur me mikroskop me zmadhim të ulët (nga 8 në 100), nuk është e mundur të shihen detajet e kariotipit në to. Fuqia zgjidhëse e një mikroskopi drite, përveç kësaj, lejon në çdo, madje edhe zmadhimin më të lartë, të shohin objekte jo më pak se gjysma e gjatësisë së valës më të shkurtër të dritës. Gjatësia më e vogël e valës është për valët vjollce (400 nm). Kjo do të thotë se objekti më i vogël i dukshëm në një mikroskop me dritë do të jetë nga 200 nm.
Rezulton se kromatina e dekondensuar e njollosur do të duket si zona me re dhe kromozomet do të jenë të dukshme pa detaje. Një mikroskop elektronik me një rezolucion prej 0,5 nm ju lejon të shihni dhe krahasoni qartë kariotipe të ndryshme. Duke marrë parasysh trashësinë e ADN-së filamentoze (2 nm), ajo do të dallohet qartë nën një pajisje të tillë.
Kriteri citogjenetik në shkollë
Për arsyet e përshkruara më sipër, përdorimi i mikropreparateve në punën laboratorike sipas kriterit gjenetik të specieve është i papërshtatshëm. Në detyra, mund të përdorni fotografi të kromozomeve të marra nën një mikroskop elektronik. Për lehtësinë e punës në foto, kromozomet individuale kombinohen në çifte homologe dhe rregullohen në rregull. Një skemë e tillë quhet karyogram.
Shembull detyre laboratorike
Detyrë. Merrni parasysh fotografitë e dhëna të kariotipeve, krahasoni ato dhe bëni një përfundim në lidhje me përkatësinë e individëve në një ose dy specie.
Fotografitë e kariotipeve për krahasim laboratorik.
Puna për një detyrë. Numëroni numrin total të kromozomeve në çdo foto kariotipi. Nëse përputhen, krahasoni ato në pamje. Nëse nuk paraqitet një karyogram, gjeni më të shkurtër dhe më të gjatë në mesin e kromozomeve me gjatësi mesatare në të dy imazhet, krahasoni ato sipas madhësisë dhe vendndodhjes së centromeres. Bëni një përfundim për ndryshimin / ngjashmërinë e kariotipeve.
Përgjigjet në detyrë:
- Nëse numri, madhësia dhe forma e kromozomeve përputhen, atëherë dy individët, materiali gjenetik i të cilëve është paraqitur për studim, i përkasin të njëjtës specie.
- Nëse numri i kromozomeve është dy herë i ndryshëm, dhe në të dyja fotografitë ka kromozome me të njëjtën madhësi dhe formë, atëherë ka shumë të ngjarë që individët janë përfaqësues të së njëjtës specie. Këto do të jenë kariotipe diploide dhe tetraploide.formular.
- Nëse numri i kromozomeve nuk është i njëjtë (ndryshon me një ose dy), por në përgjithësi forma dhe madhësia e kromozomeve të të dy kariotipeve janë të njëjta, flasim për forma normale dhe mutante të kromozomeve. e njëjta specie (fenomeni i aneuploidisë).
- Me një numër të ndryshëm kromozomesh, si dhe një mospërputhje në karakteristikat e madhësisë dhe formës, kriteri do t'i atribuojë individët e paraqitur në dy specie të ndryshme.
Në dalje, kërkohet të tregohet nëse është e mundur të përcaktohet lloji i individëve bazuar në kriterin gjenetik (dhe vetëm atë).
Përgjigje: është e pamundur, pasi çdo kriter specie, përfshirë gjenetik, ka përjashtime dhe mund të japë një rezultat të gabuar të përcaktimit. Saktësia mund të garantohet vetëm duke aplikuar një sërë kriteresh të formularit.
