Genetik (sitogenetik) tür kriteri, diğerleriyle birlikte, temel sistematik grupları ayırt etmek, bir türün durumunu analiz etmek için kullanılır. Bu yazımızda kriterin özelliklerini ve ayrıca bir araştırmacının bunu uygularken karşılaşabileceği zorlukları ele alacağız.
Görünüm nedir
Biyoloji biliminin farklı dallarında türler kendine göre tanımlanır. Evrimsel bir bakış açısıyla, bir tür, dış yapı ve iç organizasyon, fizyolojik ve biyokimyasal süreçlerde benzerliklere sahip, sınırsız iç içe geçme yeteneğine sahip, verimli yavrular bırakan ve benzer gruplardan genetik olarak izole edilmiş bireylerin bir koleksiyonudur.
Bir tür, bir veya birkaç popülasyonla temsil edilebilir ve buna göre, tam veya parçalanmış bir menzile (yaşam alanı/su alanı) sahiptir
Türlerin isimlendirilmesi
Her türün kendi adı vardır. İkili isimlendirme kurallarına göre, iki kelimeden oluşur: bir isim ve bir sıfat. İsim genel isimdir ve sıfat özel isimdir. Örneğin, "Karahindiba officinalis" adında "officinalis" türü, "Karahindiba" cinsinin bitkilerinin temsilcilerinden biridir.
Cin içindeki akraba türlerin bireyleri, görünüm, fizyoloji ve ekolojik tercihlerde bazı farklılıklara sahiptir. Ama eğer çok benzerlerse, o zaman türe bağlılığı, karyotip analizine dayanan türlerin genetik kriteri ile belirlenir.
Bir türün neden kriterlere ihtiyacı vardır
Modern isimleri veren ve birçok canlı organizma türünü tanımlayan ilk kişi olan Carl Linnaeus, onları değişmeyen ve değişken olmayan olarak kabul etti. Yani, tüm bireyler tek bir tür görüntüsüne karşılık gelir ve bundan herhangi bir sapma, tür fikrinin somutlaşmasında bir hatadır.
19. yüzyılın ilk yarısından beri, Charles Darwin ve takipçileri tamamen farklı bir tür kavramını doğruluyorlar. Buna göre tür değişkendir, heterojendir ve ara formlar içerir. Türlerin sabitliği görecelidir, çevresel koşulların değişkenliğine bağlıdır. Bir türün varlığının temel birimi bir popülasyondur. Üreme açısından farklıdır ve türün genetik kriterlerini karşılar.
Aynı türden bireylerin heterojenliği göz önüne alındığında, bilim insanlarının organizma türlerini belirlemesi veya bunları sistematik gruplar arasında dağıtması zor olabilir.
Türlerin morfolojik ve genetik kriterleri, biyokimyasal, fizyolojik, coğrafi, ekolojik, davranışsal (etolojik) - tüm bunlartürler arasındaki fark kompleksleri. Sistematik grupların izolasyonunu, üreme ayrıklıklarını belirlerler. Ve bir türü diğerinden ayırt etmek, ilişkilerinin derecesini ve biyolojik sistemdeki konumlarını belirlemek için kullanılabilirler.
Türün genetik kriterinin karakterizasyonu
Bu özelliğin özü, aynı türün tüm bireylerinin aynı karyotipe sahip olmasıdır.
Karyotip, bir organizmanın bir tür kromozomal "pasaportu"dur, vücudun olgun somatik hücrelerinde bulunan kromozom sayısı, boyutları ve yapısal özellikleri ile belirlenir:
- kromozom kol uzunluğu oranı;
- sentromerlerin içlerindeki konumu;
- ikincil daralmaların ve uyduların varlığı.
Farklı türlere ait bireyler kendi aralarında çiftleşemeyeceklerdir. Bir eşek ve bir at, bir kaplan ve bir aslan gibi yavru elde etmek mümkün olsa bile, o zaman türler arası melezler üretken olmayacaktır. Bunun nedeni, genotipin yarısının aynı olmaması ve kromozomlar arasında konjugasyonun gerçekleşememesi, dolayısıyla gametlerin oluşmamasıdır.
Fotoğrafta: bir katır - bir eşek ve bir kısraktan oluşan steril bir melez.
Çalışmanın amacı - karyotip
İnsan karyotipi 46 kromozomla temsil edilir. İncelenen türlerin çoğunda, çekirdekteki kromozomları oluşturan tek tek DNA moleküllerinin sayısı 12-50 arasındadır, ancak istisnalar vardır. Meyve sineği Drosophila'nın hücre çekirdeğinde 8 kromozomu vardır ve Lepidoptera ailesi Lysandra'nın küçük bir temsilcisinde diploid kromozom seti şu şekildedir:380.
Yoğuşmuş kromozomların şekil ve boyutlarını değerlendirmeyi sağlayan elektron mikrografı, karyotipi yansıtır. Genetik kriter çalışmasının bir parçası olarak karyotip analizi ve ayrıca karyotiplerin birbirleriyle karşılaştırılması, organizma türlerinin belirlenmesine yardımcı olur.
İki tür bir olduğunda
Görüş ölçütlerinin ortak özelliği, mutlak olmamalarıdır. Bu, doğru bir tespit için bunlardan yalnızca birinin kullanılmasının yeterli olmayabileceği anlamına gelir. Dıştan birbirinden ayırt edilemeyen organizmalar, farklı türlerin temsilcileri olabilir. Burada morfolojik kriter, genetik kriterin yardımına gelir. Çift örnekler:
- Bugün, daha önce dış kimlikleri nedeniyle tek olarak tanımlanan iki siyah sıçan türü bilinmektedir.
- Yalnızca sitogenetik analizle ayırt edilebilen en az 15 sıtma sivrisinek türü vardır.
- Kuzey Amerika'da bulunan, genetik olarak farklı ancak fenotipik olarak aynı türle akraba olan 17 cırcır böceği türü.
- Bütün kuş türleri arasında, tanımlanması için genetik bir kriterin uygulanması gereken %5 ikiz olduğuna inanılmaktadır.
- Karyolojik analizler sayesinde dağ sığırlarının sistematiğindeki karışıklık ortadan kaldırılmıştır. Üç çeşit karyotip tanımlanmıştır (kunduzlar için 2n=54, argali ve argali için 56 ve ürialler için 58 kromozom).
Bir siyah sıçan türünün 42 kromozomu vardır, diğerinin karyotipi 38 DNA molekülü ile temsil edilir.
Bir görünüm iki gibi olduğunda
Yayılım alanı ve birey sayısı geniş olan tür grupları için, içlerinde coğrafi izolasyon çalıştığında veya bireyler geniş bir ekolojik değere sahip olduğunda, farklı karyotiplere sahip bireylerin varlığı karakteristiktir. Böyle bir fenomen, türün genetik kriterindeki istisnaların bir başka çeşididir.
Kromozomal ve genomik polimorfizm örnekleri balıklarda yaygındır:
- gökkuşağı alabalığında kromozom sayısı 58 ile 64 arasında değişir;
- Beyaz Deniz ringalarında bulunan 52 ve 54 kromozomlu iki karyomorf;
- 50 kromozomlu bir diploid seti ile, farklı gümüş sazan popülasyonlarının temsilcileri 100 (tetraploid), 150 (hekzaploid), 200 (oktaploid) kromozoma sahiptir.
Poliploid formlar hem bitkilerde (keçi söğüt) hem de böceklerde (bitkiler) bulunur. Ev fareleri ve gerbiller, diploid setin bir katı değil, farklı sayıda kromozoma sahip olabilir.
Karyotip ikizler
Farklı sınıf ve türlerin temsilcileri, aynı sayıda kromozoma sahip karyotiplere sahip olabilir. Aynı ailelerin ve cinslerin temsilcileri arasında çok daha fazla tesadüf var:
- Goriller, orangutanlar ve şempanzeler 48 kromozomlu bir karyotipe sahiptir. Görünüşte farklılıklar belirlenmez, burada nükleo titlerin sırasını karşılaştırmanız gerekir.
- Kuzey Amerika bizonunun ve Avrupa bizonunun karyotiplerindeki küçük farklılıklar. Her ikisinin de diploid bir sette 60 kromozomu vardır. Sadece genetik kriterlere göre analiz edilirlerse aynı türe atanacaklar.
- Genetik ikiz örnekleri bitkiler arasında, özellikle ailelerde de bulunur. Söğütler arasındatürler arası melezler elde etmek bile mümkündür.
Bu türlerdeki genetik materyaldeki ince farklılıkları ortaya çıkarmak için, genlerin sırasını ve içerdikleri sırayı belirlemek gerekir.
Kritiğin analizinde mutasyonların etkisi
Karyotip kromozomlarının sayısı, genomik mutasyonların bir sonucu olarak değiştirilebilir - anöploidi veya öploidi.
Karyotipte anöploidi meydana geldiğinde, bir veya daha fazla ek kromozom ortaya çıkar ve kromozom sayısı da tam teşekküllü bir bireyinkinden daha az olabilir. Bu ihlalin nedeni, gamet oluşumu aşamasında kromozomların ayrılmamasıdır.
Resim insan anöploidisinin (Down sendromu) bir örneğini göstermektedir.
Düşük sayıda kromozoma sahip zigotlar, kural olarak ezilmeye başlamaz. Ve polisomik organizmalar ("ekstra" kromozomlu) pekala yaşayabilir olabilir. Trizomi (2n+1) veya pentasomi (2n+3) durumunda, tek sayıda kromozom bir anomaliyi gösterecektir. Tetrazomi (2n+2) türlerin genetik kriterlere göre belirlenmesinde gerçek bir hataya yol açabilir.
| Mutasyon | Mutasyonun özü | Türlerin genetik kriterlerine etkisi |
| Tetrazomi | Karyotipte fazladan bir çift kromozom veya iki homolog olmayan ekstra kromozom bulunur. | Yalnızca bu kritere göre analiz edildiğinde, bir organizma bir çift kromozoma daha sahip olarak sınıflandırılabilir. |
| Tetraploidi | Karyotipteher çiftten iki yerine dört kromozom vardır. | Bir organizma (bitkilerde) aynı türün poliploid çeşidi yerine başka bir türe atanabilir. |
Karyotip çoğ altma - poliploidi - mutant karyotip birkaç diploid kromozom setinin toplamı olduğunda araştırmacıyı yanıltabilir.
Kriter Karmaşıklığı: Zor DNA
Bükümsüz durumda DNA zincirinin çapı 2 nm'dir. Genetik kriter, ince DNA moleküllerinin art arda spiralleştiği (yoğunlaştığı) ve yoğun çubuk şeklindeki yapıları - kromozomları temsil ettiği hücre bölünmesinden önceki dönemde karyotipi belirler. Bir kromozomun ortalama kalınlığı 700 nm'dir.
Okul ve üniversite laboratuvarları genellikle düşük büyütmeli (8'den 100'e kadar) mikroskoplarla donatılmıştır, bunlarda karyotip detaylarını görmek mümkün değildir. Ek olarak, bir ışık mikroskobunun çözme gücü, herhangi bir durumda, hatta en yüksek büyütmede bile, nesneleri en kısa ışık dalgasının yarısından daha az olmayan bir şekilde görmeyi sağlar. En küçük dalga boyu mor dalgalar içindir (400 nm). Bu, bir ışık mikroskobunda görülebilen en küçük nesnenin 200 nm'den olacağı anlamına gelir.
Boyalı yoğunlaştırılmış kromatinin bulutlu alanlar gibi görüneceği ve kromozomların ayrıntı olmadan görünür olacağı ortaya çıktı. 0,5 nm çözünürlüğe sahip bir elektron mikroskobu, farklı karyotipleri net bir şekilde görmenizi ve karşılaştırmanızı sağlar. Filamentli DNA'nın (2 nm) kalınlığı göz önüne alındığında, böyle bir cihaz altında açıkça ayırt edilebilir.
Okulda sitogenetik kriter
Yukarıda açıklanan nedenlerden dolayı türün genetik kriterlerine göre laboratuvar çalışmalarında mikropreparasyonların kullanılması uygun değildir. Görevlerde, elektron mikroskobu altında elde edilen kromozomların fotoğraflarını kullanabilirsiniz. Fotoğrafta çalışmanın rahatlığı için, tek tek kromozomlar homolog çiftler halinde birleştirilir ve sırayla düzenlenir. Böyle bir şemaya karyogram denir.
Örnek laboratuvar ödevi
Atama. Verilen karyotip fotoğraflarını inceleyin, karşılaştırın ve bireylerin bir veya iki türe ait olduğu hakkında bir sonuca varın.
Laboratuvar karşılaştırması için karyotip fotoğrafları.
Bir görev üzerinde çalışmak. Her karyotip fotoğrafındaki toplam kromozom sayısını sayın. Eşleşirlerse, görünüş olarak karşılaştırın. Karyogram sunulmuyorsa, her iki görüntüdeki orta uzunluktaki kromozomlar arasında en kısa ve en uzun olanı bulun, bunları sentromerlerin boyutuna ve konumuna göre karşılaştırın. Karyotiplerin farkı / benzerliği hakkında bir sonuç çıkarın.
Göreve cevaplar:
- Kromozomların sayısı, boyutu ve şekli eşleşiyorsa, genetik materyali çalışmaya sunulan iki birey aynı türe aittir.
- Kromozom sayısı iki kat farklıysa ve her iki fotoğrafta da aynı boyut ve şekilde kromozomlar varsa, büyük olasılıkla bireyler aynı türün temsilcileridir. Bunlar diploid ve tetraploid karyotipler olacaktır.form.
- Kromozom sayısı aynı değilse (bir veya iki farklılık gösterir), ancak genel olarak her iki karyotipin kromozomlarının şekli ve boyutu aynıysa, normal ve mutant formlarından bahsediyoruz. aynı tür (anöploidi fenomeni).
- Farklı sayıda kromozomun yanı sıra boyut ve şekil özelliklerinde bir uyumsuzluk olması nedeniyle, kriter sunulan bireyleri iki farklı türe bağlayacaktır.
Çıktıda, bireylerin türlerini genetik kritere (ve sadece ona) göre belirlemenin mümkün olup olmadığını belirtmek gerekir.
Cevap: Genetik de dahil olmak üzere herhangi bir tür kriterinin istisnaları olduğu ve tespitin hatalı bir sonucunu verebileceği için imkansızdır. Doğruluk, yalnızca formun bir dizi kriteri uygulanarak garanti edilebilir.
