Kigezo cha spishi za kijeni (cytogenetic), pamoja na vingine, hutumika kutofautisha vikundi vya kimsingi vya utaratibu, kuchanganua hali ya spishi. Katika makala haya, tutazingatia sifa za kigezo, pamoja na matatizo ambayo mtafiti anaweza kukutana nayo anapokitumia.
Mtazamo ni nini
Katika matawi tofauti ya sayansi ya kibiolojia, spishi hufafanuliwa kwa njia yake yenyewe. Kwa mtazamo wa mageuzi, tunaweza kusema kwamba spishi ni mkusanyiko wa watu ambao wana mfanano katika muundo wa nje na shirika la ndani, michakato ya kisaikolojia na ya biokemikali, yenye uwezo wa kuzaliana bila kikomo, kuacha watoto wenye rutuba na kutengwa kwa kinasaba kutoka kwa vikundi sawa.
Aina inaweza kuwakilishwa na jamii moja au kadhaa na, ipasavyo, kuwa na masafa mazima au yaliyotenganishwa (eneo la makazi/eneo la maji)
Aina ya majina ya spishi
Kila spishi ina jina lake. Kwa mujibu wa sheria za nomenclature ya binary, ina maneno mawili: nomino na kivumishi. Nomino ni jina la jumla, na kivumishi ni jina maalum. Kwa mfano, kwa jina "Dandelion officinalis", spishi "officinalis" ni mmoja wa wawakilishi wa mimea ya jenasi "Dandelion".
Watu wa spishi zinazohusiana katika jenasi wana tofauti fulani za mwonekano, fiziolojia na mapendeleo ya ikolojia. Lakini ikiwa zinafanana sana, basi uhusiano wao wa spishi huamuliwa na kigezo cha kijeni cha spishi kulingana na uchanganuzi wa karyotypes.
Kwa nini spishi inahitaji vigezo
Carl Linnaeus, ambaye alikuwa wa kwanza kutoa majina ya kisasa na kuelezea aina nyingi za viumbe hai, aliziona kuwa zisizobadilika na zisizobadilika. Hiyo ni, watu wote wanalingana na picha ya spishi moja, na mikengeuko yoyote kutoka kwayo ni hitilafu katika uigaji wa wazo la spishi.
Tangu nusu ya kwanza ya karne ya 19, Charles Darwin na wafuasi wake wamekuwa wakithibitisha dhana tofauti kabisa ya viumbe. Kwa mujibu wa hayo, aina hiyo inabadilika, tofauti na inajumuisha aina za mpito. Uvumilivu wa spishi ni jamaa, inategemea utofauti wa hali ya mazingira. Sehemu ya msingi ya uwepo wa spishi ni idadi ya watu. Ni tofauti kwa uzazi na inakidhi vigezo vya kijeni vya spishi.
Kwa kuzingatia kutofautiana kwa watu wa aina moja, inaweza kuwa vigumu kwa wanasayansi kubainisha aina za viumbe au kuzisambaza kati ya vikundi vilivyopangwa.
Vigezo vya kimofolojia na kijenetiki vya spishi, biokemikali, fiziolojia, kijiografia, ikolojia, kitabia (ethological) - yote hayacomplexes ya tofauti kati ya aina. Wanaamua kutengwa kwa vikundi vya utaratibu, uwazi wao wa uzazi. Na zinaweza kutumika kutofautisha spishi moja na nyingine, ili kubaini kiwango cha uhusiano na nafasi yao katika mfumo wa kibiolojia.
Tabia ya kigezo cha kinasaba cha spishi
Kiini cha sifa hii ni kwamba watu wote wa aina moja wana karyotype sawa.
Karyotype ni aina ya "pasipoti" ya kromosomu ya kiumbe, huamuliwa na idadi ya kromosomu zilizopo katika seli za mwili zilizokomaa, ukubwa wao na vipengele vya kimuundo:
- uwiano wa urefu wa mkono wa kromosomu;
- nafasi ya centromeres ndani yao;
- uwepo wa mibano ya pili na satelaiti.
Watu wa spishi tofauti hawataweza kuzaliana. Hata ikiwa inawezekana kupata watoto, kama vile punda na farasi, tiger na simba, basi mahuluti ya interspecific hayatakuwa mengi. Hii ni kwa sababu nusu ya aina ya jeni si sawa na muunganisho kati ya kromosomu hauwezi kutokea, kwa hivyo gameti hazijaundwa.
Katika picha: nyumbu - mseto tasa wa punda na jike.
Kitu cha utafiti - karyotype
Karyotype ya binadamu inawakilishwa na kromosomu 46. Katika spishi nyingi zilizochunguzwa, idadi ya molekuli za DNA za mtu binafsi kwenye kiini zinazounda kromosomu huanguka ndani ya safu ya 12-50. Lakini kuna tofauti. Nzi wa matunda Drosophila ana kromosomu 8 kwenye viini vya seli, na katika mwakilishi mdogo wa familia ya Lepidoptera Lysandra, seti ya kromosomu ya diplodi ni.380.
Mikrografu ya elektroni ya kromosomu zilizofupishwa, ambayo huruhusu kutathmini umbo na ukubwa wao, inaonyesha kariyotipu. Uchambuzi wa karyotype kama sehemu ya utafiti wa kigezo cha maumbile, na pia kulinganisha karyotypes na kila mmoja, husaidia kuamua aina za viumbe.
Aina mbili zikiwa moja
Kipengele cha kawaida cha vigezo vya kutazama ni kwamba si kamili. Hii ina maana kwamba matumizi ya moja tu yao inaweza kuwa kutosha kwa ajili ya uamuzi sahihi. Viumbe ambavyo haviwezi kutofautishwa kwa nje kutoka kwa kila mmoja vinaweza kuwa wawakilishi wa aina tofauti. Hapa kigezo cha kimofolojia kinakuja kusaidia kigezo cha kinasaba. Mifano mbili:
- Leo, aina mbili za panya weusi wanajulikana, ambao hapo awali walitambuliwa kuwa moja kutokana na utambulisho wao wa nje.
- Kuna angalau aina 15 za mbu wa malaria ambao wanaweza kutofautishwa tu kwa uchanganuzi wa cytogenetic.
- aina 17 za kriketi wanaopatikana Amerika Kaskazini ambao ni tofauti kimaumbile lakini wanahusiana sana na spishi sawa.
- Inaaminika kuwa kati ya aina zote za ndege kuna 5% mapacha, kwa utambuzi ambao ni muhimu kutumia kigezo cha maumbile.
- Mkanganyiko katika utaratibu wa bovids wa milimani umeondolewa kutokana na uchanganuzi wa karyological. Aina tatu za karyotypes zimetambuliwa (2n=54 kwa mouflon, 56 kwa argali na argali, na kromosomu 58 kwa mkojo).
Aina moja ya panya mweusi ina kromosomu 42, karyotype ya nyingine inawakilishwa na molekuli 38 za DNA.
Wakati mwonekano mmoja ni kama mbili
Kwa vikundi vya spishi zilizo na eneo kubwa la anuwai na idadi ya watu, wakati kutengwa kwa kijiografia kunafanya kazi ndani yao au watu binafsi wana valence pana ya ikolojia, uwepo wa watu walio na karyotypes tofauti ni tabia. Hali kama hii ni lahaja nyingine ya vighairi katika kigezo cha kijeni cha spishi.
Mifano ya chromosomal na genomic polymorphism ni ya kawaida katika samaki:
- katika trout ya upinde wa mvua, idadi ya kromosomu hutofautiana kutoka 58 hadi 64;
- karyomorphs mbili, zenye kromosomu 52 na 54, zinapatikana katika herring ya White Sea;
- yenye seti ya diploidi ya kromosomu 50, wawakilishi wa makundi mbalimbali ya carp ya fedha wana 100 (tetraploidi), 150 (hexaploidi), chromosomes 200 (octaploidi).
Aina za polyploid zinapatikana katika mimea yote (goat willow) na wadudu (weevil). Panya wa nyumbani na gerbils wanaweza kuwa na nambari tofauti za kromosomu, sio mgawo wa seti ya diploidi.
Karyotype mapacha
Wawakilishi wa tabaka na aina tofauti wanaweza kuwa na karyotypes zilizo na idadi sawa ya kromosomu. Kuna matukio mengi zaidi kama haya kati ya wawakilishi wa familia moja na genera:
- Sokwe, orangutan na sokwe wana karyotype yenye kromosomu 48. Kwa kuonekana, tofauti hazijaamuliwa, hapa unahitaji kulinganisha mpangilio wa nyukleotidi.
- Tofauti kidogo katika aina za nyati wa Amerika Kaskazini na nyati wa Ulaya. Zote zina kromosomu 60 katika seti ya diplodi. Watagawiwa spishi zilezile ikiwa zitachambuliwa kwa vigezo vya kijeni pekee.
- Mifano ya pacha wenye vinasaba pia hupatikana miongoni mwa mimea, hasa ndani ya familia. Miongoni mwa mierebiinawezekana hata kupata mahuluti mahususi.
Ili kufichua tofauti fiche katika nyenzo za kijeni katika spishi kama hizo, ni muhimu kubainisha mlolongo wa jeni na mpangilio ambao zimejumuishwa.
Ushawishi wa mabadiliko kwenye uchanganuzi wa kigezo
Idadi ya kromosomu za karyotype inaweza kubadilishwa kutokana na mabadiliko ya jeni - aneuploidy au euploidy.
Aneuploidy inapotokea katika karyotype, kromosomu moja au zaidi ya ziada huonekana, na idadi ya kromosomu pia inaweza kuwa chini ya ile ya mtu kamili. Sababu ya ukiukaji huu ni kutotengana kwa kromosomu katika hatua ya uundaji wa gamete.
Picha inaonyesha mfano wa aneuploidy ya binadamu (Down syndrome).
Zygotes zilizo na idadi iliyopunguzwa ya kromosomu, kama sheria, usianze kusagwa. Na viumbe vya polisoma (vilivyo na kromosomu "ziada") vinaweza kuwa hai. Katika kesi ya trisomia (2n+1) au pentasomy (2n+3), idadi isiyo ya kawaida ya chromosomes itaonyesha kutofautiana. Tetrasomia (2n+2) inaweza kusababisha hitilafu halisi katika kubainisha spishi kwa vigezo vya kijeni.
| Mabadiliko | Kiini cha mabadiliko | Ushawishi kwenye kigezo cha kinasaba cha spishi |
| Tetrasomy | Jozi ya ziada ya kromosomu au kromosomu mbili za ziada zisizo na homologo zipo kwenye karyotype. | Inapochambuliwa kwa kigezo hiki pekee, kiumbe hai kinaweza kuainishwa kuwa na jozi moja zaidi ya kromosomu. |
| Tetraploidy | Katika karyotypekuna kromosomu nne kutoka kwa kila jozi badala ya mbili. | Kiumbe hai kinaweza kugawiwa spishi nyingine badala ya aina ya poliploidi ya aina hiyo hiyo (kwenye mimea). |
Kuzidisha Karyotype - polyploidy - pia kunaweza kupotosha mtafiti wakati karyotype inayobadilika ni jumla ya seti kadhaa za diploidi za kromosomu.
Utata wa Kigezo: DNA Isiyoeleweka
Kipenyo cha uzi wa DNA katika hali isiyopindasuka ni nm 2. Kigezo cha maumbile huamua kariyotipu katika kipindi kilichotangulia mgawanyiko wa seli, wakati molekuli nyembamba za DNA huzunguka mara kwa mara (kujifunga) na kuwakilisha miundo mnene yenye umbo la fimbo - kromosomu. Unene wa wastani wa kromosomu ni nm 700.
Maabara za shule na vyuo vikuu kwa kawaida huwa na darubini zenye ukuzaji mdogo (kutoka 8 hadi 100), haiwezekani kuona maelezo ya karyotype ndani yake. Nguvu ya kutatua ya darubini ya mwanga, kwa kuongeza, inaruhusu wakati wowote, hata ukubwa wa juu zaidi, kuona vitu si chini ya nusu ya urefu wa wimbi fupi la mwanga. Urefu mdogo zaidi ni wa mawimbi ya violet (400 nm). Hii inamaanisha kuwa kitu kidogo zaidi kitakachoonekana kwenye darubini nyepesi kitakuwa kutoka nm 200.
Inabadilika kuwa chromatin iliyopunguzwa madoa itaonekana kama maeneo yenye mawingu, na kromosomu zitaonekana bila maelezo zaidi. Darubini ya elektroni yenye azimio la 0.5 nm inakuwezesha kuona wazi na kulinganisha karyotypes tofauti. Kwa kuzingatia unene wa DNA ya filamentous (2 nm), itakuwa wazi kutofautishwa chini ya kifaa kama hicho.
Kigezo cha Cytogenetic shuleni
Kwa sababu zilizoelezwa hapo juu, matumizi ya maandalizi madogo katika kazi ya maabara kulingana na kigezo cha maumbile ya spishi hayafai. Katika kazi, unaweza kutumia picha za chromosomes zilizopatikana chini ya darubini ya elektroni. Kwa urahisi wa kufanya kazi kwenye picha, chromosomes ya mtu binafsi imejumuishwa katika jozi za homologous na kupangwa kwa utaratibu. Mpango kama huo unaitwa karyogram.
Mfano wa kazi ya maabara
Kazi. Zingatia picha ulizopewa za karyotypes, zilinganishe na ufanye hitimisho kuhusu mali ya watu wa spishi moja au mbili.
Picha za karyotypes kwa kulinganisha maabara.
Kufanyia kazi kazi fulani. Hesabu jumla ya idadi ya kromosomu katika kila picha ya karyotype. Ikiwa zinalingana, zilinganishe kwa kuonekana. Ikiwa sio karyogram imewasilishwa, pata fupi na ndefu zaidi kati ya chromosomes za urefu wa kati katika picha zote mbili, zilinganishe kulingana na ukubwa na eneo la centromeres. Fanya hitimisho kuhusu tofauti / kufanana kwa karyotypes.
Majibu ya jukumu:
- Ikiwa nambari, ukubwa na umbo la kromosomu zinalingana, basi watu wawili ambao nyenzo zao za kijeni zimewasilishwa kwa ajili ya utafiti ni za spishi moja.
- Ikiwa idadi ya kromosomu ni tofauti mara mbili, na katika picha zote mbili kuna kromosomu za ukubwa na umbo sawa, basi kuna uwezekano mkubwa kwamba watu binafsi ni wawakilishi wa aina moja. Hizi zitakuwa karyotypes za diploidi na tetraploid.fomu.
- Ikiwa idadi ya kromosomu si sawa (inatofautiana kwa moja au mbili), lakini kwa ujumla umbo na saizi ya kromosomu za karyotypes zote mbili ni sawa, tunazungumza juu ya aina za kawaida na zinazobadilika. spishi sawa (uzushi wa aneuploidy).
- Na idadi tofauti ya kromosomu, pamoja na kutolingana katika sifa za ukubwa na umbo, kigezo kitahusisha watu waliowasilishwa kwa spishi mbili tofauti.
Katika matokeo, inahitajika kubainisha ikiwa inawezekana kubainisha aina za watu kulingana na kigezo cha maumbile (na hicho pekee).
Jibu: haiwezekani, kwa kuwa kigezo chochote cha spishi, pamoja na maumbile, kina vighairi na kinaweza kutoa matokeo yenye makosa ya uamuzi. Usahihi unaweza tu kuthibitishwa kwa kutumia seti ya vigezo vya fomu.
