Genetic (cytogenetic) species criterion, kasama ng iba pa, ay ginagamit upang makilala ang elementarya na sistematikong mga grupo, upang suriin ang estado ng isang species. Sa artikulong ito, isasaalang-alang natin ang mga katangian ng pamantayan, gayundin ang mga paghihirap na maaaring maranasan ng isang mananaliksik kapag inilalapat ito.
Ano ang view
Sa iba't ibang sangay ng biological science, ang species ay tinukoy sa sarili nitong paraan. Mula sa isang ebolusyonaryong pananaw, masasabi nating ang isang species ay isang koleksyon ng mga indibidwal na may pagkakatulad sa panlabas na istraktura at panloob na organisasyon, mga proseso ng pisyolohikal at biochemical, na may kakayahang walang limitasyong interbreeding, nag-iiwan ng mga mayabong na supling at genetically isolated mula sa magkatulad na mga grupo.
Ang isang species ay maaaring katawanin ng isa o ilang populasyon at, nang naaayon, ay may buo o dissected range (lugar ng tirahan/lugar ng tubig)
Species nomenclature
Ang bawat species ay may sariling pangalan. Alinsunod sa mga tuntunin ng binary nomenclature, ito ay binubuo ng dalawang salita: isang pangngalan at isang pang-uri. Ang pangngalan ay ang pangkaraniwang pangalan, at ang pang-uri ay ang tiyak na pangalan. Halimbawa, sa pangalang "Dandelion officinalis", ang species na "officinalis" ay isa sa mga kinatawan ng mga halaman ng genus na "Dandelion".
Ang mga indibidwal na may kaugnayang species sa loob ng genus ay may ilang pagkakaiba sa hitsura, pisyolohiya, at ekolohikal na kagustuhan. Ngunit kung ang mga ito ay masyadong magkapareho, ang kanilang kaugnayan sa mga species ay tinutukoy ng genetic criterion ng mga species batay sa pagsusuri ng mga karyotypes.
Bakit kailangan ng isang species ng pamantayan
Carl Linnaeus, na siyang unang nagbigay ng mga modernong pangalan at naglalarawan ng maraming uri ng mga buhay na organismo, ay itinuring silang hindi nagbabago at hindi nagbabago. Iyon ay, ang lahat ng mga indibidwal ay tumutugma sa isang imahe ng isang species, at anumang mga paglihis mula dito ay isang error sa sagisag ng ideya ng species.
Mula noong unang kalahati ng ika-19 na siglo, pinatunayan ni Charles Darwin at ng kanyang mga tagasunod ang isang ganap na naiibang konsepto ng mga species. Alinsunod dito, ang mga species ay nababago, magkakaiba at may kasamang mga transisyonal na anyo. Ang pagiging matatag ng mga species ay kamag-anak, depende ito sa pagkakaiba-iba ng mga kondisyon sa kapaligiran. Ang elementarya na yunit ng pagkakaroon ng isang species ay isang populasyon. Ito ay reproductively unique at nakakatugon sa genetic criteria ng species.
Dahil sa heterogeneity ng mga indibidwal ng parehong species, maaaring mahirap para sa mga siyentipiko na matukoy ang mga species ng mga organismo o ipamahagi ang mga ito sa pagitan ng mga sistematikong grupo.
Morphological at genetic na pamantayan ng species, biochemical, physiological, geographical, ecological, behavioral (ethological) - lahat ng itomga kumplikadong pagkakaiba sa pagitan ng mga species. Tinutukoy nila ang paghihiwalay ng mga sistematikong grupo, ang kanilang reproductive discreteness. At magagamit ang mga ito upang makilala ang isang species mula sa isa pa, upang maitatag ang antas ng kanilang relasyon at posisyon sa biological system.
Pagsasalarawan ng genetic criterion ng species
Ang esensya ng katangiang ito ay ang lahat ng indibidwal ng parehong species ay may parehong karyotype.
Ang karyotype ay isang uri ng chromosomal na "pasaporte" ng isang organismo, ito ay tinutukoy ng bilang ng mga chromosome na nasa mga mature na somatic cells ng katawan, ang kanilang laki at mga tampok na istruktura:
- ratio ng chromosome na haba ng braso;
- ang posisyon ng mga sentromer sa kanila;
- ang pagkakaroon ng pangalawang paghihigpit at mga satellite.
Hindi makakapag-interbreed ang mga indibidwal na kabilang sa iba't ibang species. Kahit na posible na makakuha ng mga supling, tulad ng sa isang asno at isang kabayo, isang tigre at isang leon, kung gayon ang mga interspecific na hybrid ay hindi magiging masagana. Ito ay dahil ang mga kalahati ng genotype ay hindi pareho at ang conjugation sa pagitan ng mga chromosome ay hindi maaaring mangyari, kaya ang mga gametes ay hindi nabuo.
Sa larawan: isang mule - isang sterile hybrid ng isang asno at isang asno.
Object of study - karyotype
Ang karyotype ng tao ay kinakatawan ng 46 na chromosome. Sa karamihan ng mga species na pinag-aralan, ang bilang ng mga indibidwal na molekula ng DNA sa nucleus na bumubuo ng mga chromosome ay nasa hanay na 12-50. Ngunit may mga pagbubukod. Ang fruit fly Drosophila ay may 8 chromosome sa nuclei ng mga cell, at sa isang maliit na kinatawan ng Lepidoptera family na Lysandra, ang diploid chromosome set ay380.
Ang electron micrograph ng condensed chromosome, na nagbibigay-daan upang suriin ang kanilang hugis at sukat, ay sumasalamin sa karyotype. Ang pagsusuri sa karyotype bilang bahagi ng pag-aaral ng genetic criterion, gayundin ang paghahambing ng mga karyotype sa isa't isa, ay nakakatulong upang matukoy ang mga species ng mga organismo.
Kapag ang dalawang species ay isa
Ang karaniwang tampok ng pamantayan sa pagtingin ay hindi sila ganap. Nangangahulugan ito na ang paggamit ng isa lamang sa mga ito ay maaaring hindi sapat para sa isang tumpak na pagpapasiya. Ang mga organismo na panlabas na hindi makikilala sa isa't isa ay maaaring mga kinatawan ng iba't ibang uri ng hayop. Dito ang morphological criterion ay tumulong sa genetic criterion. Dobleng mga halimbawa:
- Sa ngayon, kilala ang dalawang species ng itim na daga, na dati nang nakilala bilang isa dahil sa kanilang panlabas na pagkakakilanlan.
- Mayroong hindi bababa sa 15 species ng malarial na lamok na makikilala lamang sa pamamagitan ng cytogenetic analysis.
- 17 species ng crickets na matatagpuan sa North America na genetically different ngunit phenotypically related sa parehong species.
- Pinaniniwalaan na sa lahat ng uri ng ibon ay mayroong 5% na kambal, para sa pagkakakilanlan kung saan kinakailangang maglapat ng genetic criterion.
- Ang pagkalito sa sistematiko ng mga mountain bovid ay inalis salamat sa karyological analysis. Tatlong uri ng mga karyotype ang natukoy (2n=54 para sa mga mouflon, 56 para sa argali at argali, at 58 chromosome para sa mga urial).
Ang isang species ng itim na daga ay may 42 chromosome, ang karyotype ng isa ay kinakatawan ng 38 DNA molecule.
Kapag ang isang view ay parang dalawa
Para sa mga grupo ng species na may malawak na lugar sa at bilang ng mga indibidwal, kapag ang geographic isolation ay gumagana sa loob nila o ang mga indibidwal ay may malawak na ecological valence, ang pagkakaroon ng mga indibidwal na may iba't ibang karyotypes ay katangian. Ang ganitong phenomenon ay isa pang variant ng mga exception sa genetic criterion ng species.
Ang mga halimbawa ng chromosomal at genomic polymorphism ay karaniwan sa isda:
- sa rainbow trout, ang bilang ng mga chromosome ay nag-iiba mula 58 hanggang 64;
- dalawang karyomorph, na may 52 at 54 na chromosome, na matatagpuan sa White Sea herring;
- na may diploid set ng 50 chromosomes, ang mga kinatawan ng iba't ibang populasyon ng silver carp ay mayroong 100 (tetraploids), 150 (hexaploids), 200 (octaploids) chromosomes.
Polyploid form ay matatagpuan sa parehong mga halaman (goat willow) at mga insekto (weevils). Ang mga house mice at gerbil ay maaaring magkaroon ng magkaibang bilang ng mga chromosome, hindi isang multiple ng diploid set.
Karyotype twins
Ang mga kinatawan ng iba't ibang klase at uri ay maaaring may mga karyotype na may parehong bilang ng mga chromosome. Marami pang mga pagkakataong ganoon sa mga kinatawan ng parehong pamilya at genera:
- Ang mga gorilya, orangutan at chimpanzee ay may 48-chromosome karyotype. Sa hitsura, ang mga pagkakaiba ay hindi tinutukoy, dito kailangan mong ihambing ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide.
- Kaunting pagkakaiba sa mga karyotype ng North American bison at European bison. Parehong may 60 chromosome sa isang diploid set. Itatalaga ang mga ito sa parehong species kung susuriin lamang ng genetic criteria.
- Ang mga halimbawa ng genetic twins ay matatagpuan din sa mga halaman, lalo na sa loob ng mga pamilya. Sa gitna ng mga willowposible pang makakuha ng mga interspecific na hybrid.
Upang ipakita ang mga banayad na pagkakaiba sa genetic na materyal sa naturang mga species, kinakailangan upang matukoy ang pagkakasunud-sunod ng mga gene at ang pagkakasunud-sunod kung saan sila kasama.
Impluwensiya ng mutasyon sa pagsusuri ng criterion
Maaaring baguhin ang bilang ng mga karyotype chromosome bilang resulta ng genomic mutations - aneuploidy o euploidy.
Kapag naganap ang aneuploidy sa karyotype, lumilitaw ang isa o higit pang karagdagang mga chromosome, at ang bilang ng mga chromosome ay maaari ding mas mababa kaysa sa isang ganap na indibidwal. Ang dahilan ng paglabag na ito ay ang hindi pagkakahiwalay ng mga chromosome sa yugto ng pagbuo ng gamete.
Ang larawan ay nagpapakita ng halimbawa ng aneuploidy ng tao (Down syndrome).
Zygotes na may pinababang bilang ng mga chromosome, bilang panuntunan, ay hindi nagsisimulang durog. At ang mga polysomic na organismo (na may "dagdag" na mga kromosom) ay maaaring mabuhay. Sa kaso ng trisomy (2n+1) o pentasomy (2n+3), ang isang kakaibang bilang ng mga chromosome ay magsasaad ng anomalya. Ang Tetrasomy (2n+2) ay maaaring humantong sa isang aktwal na pagkakamali sa pagtukoy ng mga species sa pamamagitan ng genetic na pamantayan.
| Mutation | Essence of mutation | Impluwensiya sa genetic criterion ng species |
| Tetrasomy | May dagdag na pares ng chromosome o dalawang hindi homologous na extra chromosome sa karyotype. | Kapag sinuri sa pamamagitan ng pamantayang ito lamang, ang isang organismo ay maaaring mauri bilang may isa pang pares ng mga chromosome. |
| Tetraploidy | Sa karyotypemay apat na chromosome mula sa bawat pares sa halip na dalawa. | Ang isang organismo ay maaaring italaga sa ibang species sa halip na isang polyploid cultivar ng parehong species (sa mga halaman). |
Karyotype multiplication - polyploidy - maaari ding linlangin ang mananaliksik kapag ang mutant karyotype ay ang kabuuan ng ilang diploid set ng chromosomes.
Criterion Complexity: Mailap na DNA
Ang diameter ng DNA strand sa untwisted state ay 2 nm. Tinutukoy ng genetic criterion ang karyotype sa panahon bago ang paghahati ng cell, kapag ang mga manipis na molekula ng DNA ay paulit-ulit na nag-iikot (nag-condense) at kumakatawan sa mga siksik na istrukturang hugis baras - mga chromosome. Ang average na kapal ng isang chromosome ay 700 nm.
Ang mga laboratoryo ng paaralan at unibersidad ay karaniwang nilagyan ng mga mikroskopyo na may mababang magnification (mula 8 hanggang 100), hindi posible na makita ang mga detalye ng karyotype sa mga ito. Ang paglutas ng kapangyarihan ng isang light microscope, bilang karagdagan, ay nagbibigay-daan sa anumang, kahit na ang pinakamataas na magnification, upang makita ang mga bagay na hindi bababa sa kalahati ng haba ng pinakamaikling light wave. Ang pinakamaliit na wavelength ay para sa violet waves (400 nm). Nangangahulugan ito na ang pinakamaliit na bagay na makikita sa isang light microscope ay mula sa 200 nm.
Lumalabas na ang stained decondensed chromatin ay magmumukhang maulap na lugar, at ang mga chromosome ay makikita nang walang mga detalye. Ang isang electron microscope na may resolution na 0.5 nm ay nagbibigay-daan sa iyo upang malinaw na makita at ihambing ang iba't ibang mga karyotypes. Isinasaalang-alang ang kapal ng filamentous DNA (2 nm), ito ay malinaw na makikilala sa ilalim ng naturang device.
Cytogenetic criterion sa paaralan
Para sa mga kadahilanang inilarawan sa itaas, ang paggamit ng mga micropreparations sa gawaing laboratoryo ayon sa genetic criterion ng species ay hindi naaangkop. Sa mga gawain, maaari mong gamitin ang mga litrato ng mga chromosome na nakuha sa ilalim ng electron microscope. Para sa kaginhawaan ng pagtatrabaho sa larawan, ang mga indibidwal na chromosome ay pinagsama sa homologous na mga pares at nakaayos sa pagkakasunud-sunod. Ang ganitong pamamaraan ay tinatawag na karyogram.
Halimbawa ng pagtatalaga sa lab
Assignment. Isaalang-alang ang ibinigay na mga larawan ng mga karyotype, ihambing ang mga ito at gumawa ng konklusyon tungkol sa pagmamay-ari ng mga indibidwal sa isa o dalawang species.
Mga larawan ng mga karyotype para sa paghahambing sa lab.
Paggawa sa isang gawain. Bilangin ang kabuuang bilang ng mga chromosome sa bawat karyotype na larawan. Kung magkatugma sila, ihambing ang mga ito sa hitsura. Kung walang karyogram ang ipinakita, hanapin ang pinakamaikli at pinakamahaba sa mga chromosome na may katamtamang haba sa parehong mga imahe, ihambing ang mga ito ayon sa laki at lokasyon ng mga sentromer. Gumawa ng konklusyon tungkol sa pagkakaiba / pagkakatulad ng mga karyotypes.
Mga sagot sa gawain:
- Kung magkatugma ang bilang, laki at hugis ng mga chromosome, ang dalawang indibidwal na ang genetic material ay ipinakita para sa pag-aaral ay nabibilang sa parehong species.
- Kung ang bilang ng mga chromosome ay dalawang beses na magkaiba, at sa parehong mga larawan ay may mga chromosome na magkapareho ang laki at hugis, malamang na ang mga indibidwal ay mga kinatawan ng parehong species. Ang mga ito ay magiging diploid at tetraploid karyotypes.form.
- Kung ang bilang ng mga chromosome ay hindi pareho (ito ay nag-iiba ng isa o dalawa), ngunit sa pangkalahatan ang hugis at sukat ng mga chromosome ng parehong mga karyotype ay pareho, pinag-uusapan natin ang mga normal at mutant na anyo ng parehong species (phenomenon ng aneuploidy).
- Na may magkaibang bilang ng mga chromosome, pati na rin ang hindi pagkakatugma sa mga katangian ng laki at hugis, ang criterion ay mag-a-attribute sa mga ipinakitang indibidwal sa dalawang magkaibang species.
Sa output, kinakailangang isaad kung posibleng matukoy ang mga species ng mga indibidwal batay sa genetic criterion (at ito lamang).
Sagot: imposible, dahil ang anumang pamantayan ng species, kabilang ang genetic, ay may mga eksepsiyon at maaaring magbigay ng maling resulta ng pagpapasiya. Ang katumpakan ay maaari lamang matiyak sa pamamagitan ng paglalapat ng isang hanay ng mga pamantayan ng form.
