Első alkalommal határoztam meg a faj kritériumait. Egy faj biokémiai kritériumai: meghatározás, példák

A fajok genetikai (citogenetikai) kritériuma másokkal együtt elemi szisztematikus csoportok megkülönböztetésére és a faj állapotának elemzésére szolgál. Ebben a cikkben megvizsgáljuk a kritérium jellemzőit, valamint azokat a nehézségeket, amelyekkel az azt alkalmazó kutató találkozhat.

A biológiatudomány különböző ágaiban a fajokat a maguk módján határozzák meg. Evolúciós szempontból azt mondhatjuk, hogy a faj olyan egyedek összessége, amelyek hasonlóságokkal rendelkeznek külső szerkezetÉs belső szervezet, fiziológiai és biokémiai folyamatok, korlátlan keresztezésre képes, termékeny utódokat hagyva és genetikailag izolált hasonló csoportoktól.

Egy faj egy vagy több populációval is reprezentálható, és ennek megfelelően egy integrált vagy szétválasztott elterjedési területtel (területtel/élőhellyel) rendelkezhet.

Típusnómenklatúra

Minden fajnak saját neve van. A bináris nómenklatúra szabályai szerint két szóból áll: egy főnévből és egy melléknévből. A főnév egy általános név, a melléknév pedig egy konkrét név. Például a "Dandelion officinalis" névben a "medicinal" faj a "Dandelion" nemzetség növényeinek egyik képviselője.

A nemzetségen belüli rokon fajok egyedeinek megjelenése, fiziológiája és környezeti preferenciái különböznek egymástól. De ha túlságosan hasonlóak, akkor a faj azonosságát a faj genetikai kritériuma határozza meg a kariotípusok elemzése alapján.

Miért van szüksége egy fajnak kritériumokra?

Carl Linnaeus, aki elsőként adott modern nevet és írt le számos élőlényfajt, változatlannak és változatlannak tartotta ezeket. Vagyis minden egyed egyetlen fajképnek felel meg, és az attól való bármilyen eltérés a fajötlet megvalósításának hibája.

A 19. század első fele óta Charles Darwin és követői egy teljesen más fajfogalom mellett érveltek. Ennek megfelelően a faj változó, heterogén és átmeneti formákat foglal magában. Egy faj állandósága relatív, a környezeti feltételek változékonyságától függ. Egy faj létezésének elemi egysége a populáció. Szaporodási szempontból izolált, és megfelel a faj genetikai kritériumainak.

Tekintettel az azonos fajhoz tartozó egyedek heterogenitására, a tudósok számára nehéz lehet meghatározni az élőlények faji azonosságát vagy elosztani őket szisztematikus csoportok között.

Egy faj morfológiai és genetikai kritériumai, biokémiai, fiziológiai, földrajzi, ökológiai, viselkedési (etológiai) - mindezek a fajok közötti különbségek komplexumai. Meghatározzák a szisztematikus csoportok elszigeteltségét, szaporodási diszkrétségét. És belőlük meg lehet különböztetni az egyik fajt a másiktól, megállapítani kapcsolatuk fokát és helyzetüket a biológiai rendszerben.

A faj genetikai kritériumának jellemzői

Ennek a tulajdonságnak az a lényege, hogy ugyanannak a fajnak minden egyede azonos kariotípussal rendelkezik.

A kariotípus a szervezet egyfajta kromoszómális „útlevele”, amelyet a test érett szomatikus sejtjeiben található kromoszómák száma, mérete és szerkezeti jellemzői határoznak meg:

• kromoszóma karhossz-arány;
• a centromerek helyzete bennük;
• másodlagos szűkületek és műholdak jelenléte.

A különböző fajokhoz tartozó egyedek nem tudnak keresztezni. Még ha lehetséges is utódokat szerezni, mint egy szamár és egy ló, egy tigris és egy oroszlán esetében, akkor az interspecifikus hibridek nem lesznek termékenyek. Ez azzal magyarázható, hogy a genotípus felei nem egyformák, és a kromoszómák közötti konjugáció nem fordulhat elő, így nem képződnek ivarsejtek.

A képen: az öszvér egy szamár és egy kanca steril hibridje.

A vizsgálat tárgya - kariotípus

Az emberi kariotípust 46 kromoszóma képviseli. A legtöbb vizsgált fajnál a kromoszómákat alkotó egyedi DNS-molekulák száma a sejtmagban a 12-50 tartományba esik. Vannak azonban kivételek. A Drosophila gyümölcslégy sejtmagjában 8 kromoszóma található, a Lepidoptera család kis képviselőjének pedig a Lysandra diploid kromoszómakészlete 380.

A kondenzált kromoszómák elektronmikroszkópos felvétele, amely lehetővé teszi alakjuk és méretük értékelését, tükrözi a kariotípust. A kariotípus elemzése a genetikai kritériumok vizsgálatának részeként, valamint a kariotípusok egymással való összehasonlítása segít meghatározni az élőlények faji azonosságát.

Amikor két faj egy

A típuskritériumok közös jellemzője, hogy nem abszolútak. Ez azt jelenti, hogy ezek közül csak az egyik használata nem elegendő a pontos meghatározáshoz. Az egymástól külsőleg megkülönböztethetetlen élőlényekről kiderülhet, hogy különböző fajok képviselői. Itt a genetikai kritérium a morfológiai segítségül szolgál. Példák párosra:

1. Ma két fekete patkányfaj ismert, amelyeket korábban külső azonosságuk miatt egyként azonosítottak.
2. Legalább 15 maláriás szúnyogfaj létezik, amelyek csak citogenetikai elemzéssel különböztethetők meg.
3. Észak-Amerikában 17 tücsökfajt találtak, amelyek genetikai különbségekkel rendelkeznek, de fenotípusosan egyetlen fajba sorolják őket.
4. Úgy gondolják, hogy az összes madárfaj között 5% ismétlődés található, amelyek azonosításához genetikai kritériumot kell használni.
5. A kariológiai elemzésnek köszönhetően sikerült tisztázni a havasi bovid taxonómiájának zavarát. Háromféle kariotípust azonosítottak (a muflonok 2n=54, az argali és az argali 56, az uriálok egyenként 58 kromoszómával).

Az egyik fekete patkányfaj 42 kromoszómával rendelkezik, a másik kariotípusát 38 DNS-molekula képviseli.

Amikor egy nézet olyan, mint kettő

A nagy elterjedési területtel és egyedszámmal rendelkező fajcsoportok esetében, ha bennük földrajzi elszigeteltség van, vagy az egyedek ökológiai vegyértéke széles, jellemző a különböző kariotípusú egyedek jelenléte. Ez a jelenség a kivételek egy másik változata a faj genetikai kritériumai között.

A kromoszómális és genomiális polimorfizmus példái gyakoriak a halakban:

• szivárványos pisztrángban a kromoszómák száma 58 és 64 között változik;
• két, 52 és 54 kromoszómával rendelkező kariomorfot találtak a fehér-tengeri heringben;
• Az 50 kromoszómából álló diploid készlettel az ezüstkárász különböző populációinak képviselői 100 (tetraploid), 150 (hexaploid), 200 (oktaploid) kromoszómával rendelkeznek.

A poliploid formák mind a növényekben (kecskefűz), mind a rovarokban (zsizsik) megtalálhatók. A házi egereknek és futóegéreknek különböző számú kromoszómája lehet, amely nem többszöröse a diploid halmaznak.

Kariotípus szerint megduplázódik

A különböző osztályok és típusok képviselői azonos számú kromoszómával rendelkezhetnek kariotípusokkal. Sokkal több ilyen egybeesés van ugyanazon családok és nemzetségek képviselői között:

1. A gorillák, orangutánok és csimpánzok kariotípusa 48 kromoszómából áll. A különbségek megjelenés alapján nem határozhatók meg, itt össze kell hasonlítani a nukleotidok sorrendjét.
2. Kisebb különbségek vannak az észak-amerikai és az európai bölény kariotípusai között. Mindkettőnek 60 kromoszómája van a diploid készletben. Egy fajnak minősülnek, ha csak genetikai kritériumok alapján elemezzük őket.
3. Példák genetikai ikrekre a növények között is megtalálhatók, különösen a családokon belül. A fűzfák közül még interspecifikus hibrideket is lehet szerezni.

Az ilyen fajok genetikai anyagában mutatkozó finom különbségek azonosításához meg kell határozni a génszekvenciákat és a beillesztés sorrendjét.

A mutációk hatása a kritériumanalízisre

A kromoszómák száma egy kariotípusban megváltozhat genomi mutációk – aneuploidia vagy euploidia – eredményeként.

Aneuploidia esetén egy vagy több további kromoszóma jelenik meg a kariotípusban, és előfordulhat, hogy számos kromoszóma kevesebb, mint egy teljes értékű egyénnél. Ennek a rendellenességnek az az oka, hogy a kromoszómák nem kapcsolódnak szét az ivarsejtek kialakulásának szakaszában.

Az ábra egy példát mutat be az aneuploidiára emberekben (Down-szindróma).

A csökkent kromoszómákkal rendelkező zigóták általában nem kezdenek széttöredezni. És a poliszómás organizmusok ("extra" kromoszómákkal) életképesnek bizonyulhatnak. Triszómia (2n+1) vagy pentaszómia (2n+3) esetén a páratlan számú kromoszóma anomáliát jelez. A tetraszómia (2n+2) tényleges hibához vezethet a faj genetikai kritériumok alapján történő meghatározásakor.

A kariotípus szaporodása – poliploidia – szintén félrevezetheti a kutatót, ha a mutáns kariotípusa több diploid kromoszómakészlet összegét képviseli.

Kritérium nehézségi foka: Megfoghatatlan DNS

A DNS-szál átmérője csavaratlan állapotban 2 nm. A genetikai kritérium határozza meg a kariotípust a sejtosztódást megelőző időszakban, amikor a vékony DNS-molekulák ismételten spirálosodnak (kondenzálódnak), és sűrű rúd alakú struktúrákat - kromoszómákat - képeznek. Egy kromoszóma vastagsága átlagosan 700 nm.

Az iskolai és egyetemi laboratóriumok általában kis (8-tól 100-ig terjedő) nagyítású mikroszkópokkal vannak felszerelve, ezekben a kariotípus részleteit nem lehet megvizsgálni. A fénymikroszkóp felbontása ráadásul lehetővé teszi, hogy a legrövidebb fényhullám hosszának legalább felét megtekintse bármilyen, még a legnagyobb nagyítás mellett is. A legrövidebb hossz a hullámokhoz való lila(400 nm). Ez azt jelenti, hogy a fénymikroszkópban látható legkisebb tárgy 200 nm-es lesz.

Kiderült, hogy a színes dekondenzált kromatin felhős területekként jelenik meg, és a kromoszómák részletezés nélkül láthatóak lesznek. A 0,5 nm-es felbontású elektronmikroszkóp lehetővé teszi a különböző kariotípusok világos megtekintését és összehasonlítását. Figyelembe véve a fonalas DNS vastagságát (2 nm), jól látható lesz egy ilyen eszköz alatt.

Citogenetikai kritérium az iskolában

A fent leírt okok miatt a mikropreparátumok laboratóriumi munkában történő alkalmazása egy faj genetikai kritériuma alapján nem megfelelő. A feladatok során felhasználhatja a kromoszómákról elektronmikroszkóp alatt készített fényképeket. A kényelem érdekében a képen az egyes kromoszómákat homológ párokba egyesítik, és sorrendben helyezik el. Ezt a diagramot kariogramnak nevezik.

Mintafeladat laboratóriumi munkához

Gyakorlat. Tekintse meg a kariotípusokról készült fényképeket, hasonlítsa össze őket, és vonjon le következtetést arról, hogy az egyedek egy vagy két fajhoz tartoznak-e.

Fényképek a kariotípusokról a laboratóriumi munkában való összehasonlításhoz.

Dolgozik egy feladaton. Számolja meg a kromoszómák teljes számát az egyes kariotípusú fényképeken. Ha egyeznek, hasonlítsa össze őket kinézet. Ha nem kariogramról van szó, akkor az átlagos hosszúságú kromoszómák közül keresse meg mindkét képen a legrövidebbet és a leghosszabbat, és hasonlítsa össze őket a centromerák mérete és elhelyezkedése alapján. Vonjon le következtetést a kariotípusok különbségeiről/hasonlóságairól!

Válaszok a feladatra:

1. Ha a kromoszómák száma, mérete és alakja megegyezik, akkor az a két egyed, amelynek genetikai anyagát vizsgálatra bemutatják, ugyanahhoz a fajhoz tartozik.
2. Ha a kromoszómák száma kétszeresen eltér, és mindkét fényképen azonos méretű és alakú kromoszómák találhatók, akkor az egyedek nagy valószínűséggel ugyanannak a fajnak a képviselői. Ezek diploid és tetraploid formák kariotípusai lesznek.
3. Ha a kromoszómák száma nem azonos (egy-kettővel különbözik), de általában mindkét kariotípus kromoszómáinak alakja és mérete azonos, arról beszélünk egy faj normál és mutáns formáiról (az aneuploidia jelensége).
4. Ha a kromoszómák száma eltérő, valamint a méret és forma jellemzői között eltérés mutatkozik, a kritérium két különböző fajba sorolja a bemutatott egyedeket.

A következtetésnek jeleznie kell, hogy a genetikai kritérium (és csakis) alapján meg lehet-e határozni az egyedek faji azonosságát.

Válasz: lehetetlen, mivel minden fajkritérium, beleértve a genetikait is, kivételeket tartalmaz, és téves meghatározási eredményt adhat. A pontosság csak típuskritériumok együttes alkalmazásával garantálható.

Kilátás. Típuskritériumok

Vertyanov S. Yu.

Általában meglehetősen könnyű megkülönböztetni a szupraspecifikus taxonokat, de maguknak a fajoknak a világos elhatárolása bizonyos nehézségekbe ütközik. Egyes fajok földrajzilag elkülönült élőhelyeket (területeket) foglalnak el, ezért nem keresztezik egymást, hanem mesterséges körülmények között termékeny utódokat hoznak létre. Linné rövid meghatározása, amely szerint a faj szabadon keresztező és termékeny utódokat hozó egyedek csoportja nem vonatkozik a partenogenetikusan vagy ivartalanul szaporodó szervezetekre (baktériumok és egysejtűek, sok magasabb rendű növény), valamint a kihalt formákra.

Egy faj megkülönböztető jellemzőinek halmazát nevezzük kritériumának.

A morfológiai kritérium az azonos faj egyedeinek hasonlóságán alapul egy sor külső ill. belső szerkezet. A morfológiai kritérium az egyik fő szempont, de bizonyos esetekben a morfológiai hasonlóság nem elegendő. A maláriás szúnyogot korábban hat nem keresztező hasonló fajnak nevezték, amelyek közül csak egy maláriát hordoz. Vannak úgynevezett ikerfajok. Két, gyakorlatilag megkülönböztethetetlen fekete patkányfaj külön él, és nem keresztezik egymást. Számos lény hímjei, mint például a madarak (süvöldök, fácánok), kevéssé hasonlítanak a nőstényekre. A kifejlett hím és nőstény fonalfarkú angolnák annyira különböznek egymástól, hogy a tudósok fél évszázada különböző nemzetségekbe, sőt néha különböző családokba és alrendekbe sorolták őket.

Fiziológiai-biokémiai kritérium

Az azonos fajhoz tartozó egyedek életfolyamatainak hasonlóságán alapul. Egyes rágcsálófajok képesek hibernálni, míg mások nem. Sok közeli rokon növényfaj különbözik bizonyos anyagok szintézisére és felhalmozására való képességükben. A biokémiai elemzés lehetővé teszi a nemi úton szaporodó egysejtű szervezetek közötti különbségtételt. Az antraxbacillusok például olyan fehérjéket termelnek, amelyek más típusú baktériumokban nem találhatók meg.

A fiziológiai és biokémiai kritérium képességeinek korlátai vannak. Egyes fehérjék nemcsak fajspecifikusak, hanem egyéni specifikusak is. Vannak olyan biokémiai jellemzők, amelyek nemcsak a különböző fajok, hanem még rendek és típusok képviselőiben is megegyeznek. Az élettani folyamatok a különböző fajokban hasonló módon játszódnak le. Így egyes sarkvidéki halak anyagcsere-sebessége megegyezik a déli tengerekben élő többi halfajéval.

Genetikai kritérium

Ugyanazon faj minden egyede hasonló kariotípussal rendelkezik. A különböző fajok egyedei eltérő kromoszómakészlettel rendelkeznek, nem kereszteződhetnek, és természetes körülmények között egymástól elkülönítve élnek. A fekete patkányok két testvérfajának különböző számú kromoszómája van - 38 és 42. A csimpánzok, gorillák és orangutánok kariotípusai különböznek a homológ kromoszómákon lévő gének elhelyezkedésében. A diploid halmazukban 60 kromoszómát tartalmazó bölény és bölény kariotípusa között hasonlóak a különbségek. Egyes fajok genetikai apparátusában mutatkozó különbségek még finomabbak lehetnek, és pl. eltérő karakter az egyes gének be- és kikapcsolása. A genetikai kritériumok alkalmazása önmagában néha nem elegendő. Az egyik zsizsikfaj diploid, triploid és tetraploid formákat egyesít, a háziegérnek is különböző kromoszómakészletei vannak, az emberi sejtmagfehérje hiszton H1 génje pedig csak egy nukleotidban különbözik a homológ borsógéntől. A növények, állatok és emberek genomjában olyan változó DNS-szekvenciákat találtak, amelyek segítségével különbséget lehet tenni a testvérek és nővérek között az emberekben.

Szaporodási kritérium

(latin reproducere reproduce) egy faj egyedeinek azon képességén alapul, hogy termékeny utódokat hoznak létre. A keresztezés során fontos szerepet játszik az egyedek viselkedése - párzási rituálé, fajspecifikus hangok (madarak éneke, szöcskék csiripelése). Viselkedésük természetéből adódóan az egyedek felismerik fajuk párostársát. Előfordulhat, hogy a hasonló fajok egyedei nem keresztezik egymást az össze nem illő párzási viselkedés vagy a nem illeszkedő szaporodási helyek miatt. Tehát az egyik békafaj nőstényei a folyók és tavak partjain, a másiké pedig a tócsákban ívnak. A hasonló fajok a különbségek miatt nem kereszteződnek párzási időszak vagy a párzás időzítése, ha máshol élnek éghajlati viszonyok. A növények eltérő virágzási ideje megakadályozza a keresztbeporzást, és a különböző fajokhoz való tartozás kritériumaként szolgál.

A szaporodási kritérium szorosan összefügg a genetikai és fiziológiai kritériumokkal. Az ivarsejtek életképessége a kromoszómakonjugáció megvalósíthatóságától függ a meiózisban, így a keresztező egyedek kariotípusainak hasonlóságától vagy eltérésétől. A napi élettani aktivitás különbsége (nappali vagy éjszakai életmód) élesen csökkenti a keresztezés lehetőségét.

Csak a szaporodási kritérium alkalmazása nem mindig teszi lehetővé a fajok közötti egyértelmű megkülönböztetést. Vannak olyan fajok, amelyek morfológiai szempontok alapján egyértelműen megkülönböztethetők, de keresztezéskor termékeny utódokat hoznak létre. A madarak közül néhány kanári- és pintyfaj, a növények közül pedig a fűz- és nyárfajták. Az artiodaktilusok rendjének képviselője, a bölény sztyeppéken és erdősztyeppeken él. Észak Amerikaés soha természetes körülmények között nem találkozik az európai erdőkben élő bölénnyel. Állatkerti környezetben ezek a fajok termékeny utódokat hoznak létre. Így állt helyre a világháborúk során gyakorlatilag kiirtott európai bölényállomány. A jakok és a szarvasmarhák, a jeges- és barnamedvék, a farkasok és a kutyák, a sableok és a nyest keresztezik egymást, és termékeny utódokat hoznak létre. A növényvilágban még gyakoribbak az interspecifikus hibridek, a növények között még intergenerikus hibridek is előfordulnak.

Ökológiai-földrajzi kritérium

A legtöbb faj egy bizonyos területet (területet) foglal el és ökológiai tároló. A csípős boglárka réteken és mezőkön nő, nedves helyeken gyakori egy másik faj - a kúszó boglárka; a folyók és tavak partjain - a csípős boglárka. Az azonos élőhelyen élő hasonló fajok ökológiai réseiben különbözhetnek – például, ha különböző élelmiszerekkel táplálkoznak.

Az ökológiai-földrajzi kritérium alkalmazását számos ok korlátozza. A faj elterjedési területe megszakadhat. A hegyi nyúl fajtartománya Izland és Írország szigetei, Nagy-Britannia északi része, az Alpok és Európa északnyugati része. Egyes fajok ugyanazt a tartományt osztják meg, például két fekete patkányfaj. Vannak élőlények, amelyek szinte mindenhol elterjedtek - sok gyomnövény, számos rovarkártevő és rágcsáló.

A fajok meghatározásának problémája néha összetett tudományos problémává nő, és egy kritériumrendszer segítségével oldódik meg. A faj tehát egy meghatározott területen elfoglalt, morfológiai, fiziológiai, biokémiai és genetikai jellemzők örökletes hasonlóságát biztosító, egyetlen génkészlettel rendelkező egyedek gyűjteménye, amelyek természetes körülmények között kereszteződnek és termékeny utódokat hoznak létre.

Bibliográfia

A munka elkészítéséhez a http://www.portal-slovo.ru webhelyről származó anyagokat használtuk fel

Faj meghatározása

A különböző kutatóknak mindenkor megvoltak a maguk nézetei a fajról mint olyanról. Jean-Baptiste Lamarck csak bizonyos körülmények között élő egyedcsoportokat, azaz populációkat ismerte el. Carl Leinaeus, bár felismerte a fajok valóságát, tagadta az evolúció tényét.

Charles Darwin és követői szerint a fajok valójában egyedek gyűjteményeként léteznek. Mindegyik faj többé-kevésbé egyértelműen elkülönül a többitől, és bizonyos tulajdonságokkal és élőhelyekkel rendelkezik. Az evolúció eredményeként a fajok megváltoznak. Minden fajt az ősi formák egész láncolata előz meg, amelyek egy filogenetikai sorozatot alkotnak.

A modern biológiai koncepció a következő fajdefiníciót adja:

1. definíció

A faj egymáshoz szerkezetében, funkciójában, a biogeocenózisban (ökológiai résben) elhelyezkedő egyedek populációinak gyűjteménye, amelyek a bioszféra (terület) egy bizonyos részén élnek, szabadon keresztezik egymást, termékeny utódokat hoznak létre, és nem hibridizálnak vele. más fajok.

De Utóbbi időben a tézis a más fajokkal való hibridizáció lehetetlenségéről átdolgozásra került. A tudósok már nem tekintik a fajokat genetikailag zárt rendszernek. Egyes fajok kereszteződnek és termékeny hibrid utódokat hoznak létre. De ez csak kivétel az általános mintából.

Típuskritériumok

Az egyik faj egyértelmű megkülönböztetése érdekében a taxonómusok (osztályozók) világos szabályokat és jellemzőket dolgoztak ki. Ezeket a jellemzőket fajkritériumoknak nevezzük. Nézzük meg őket közelebbről.

• A morfológiai kritérium az azonos fajhoz tartozó egyedek külső vagy belső jellemzőiben mutatkozó hasonlóság meglétének vagy hiányának elemzésén alapul (a kromoszómák szerkezetétől az egyes szervek és részeik szerkezeti jellemzőiig). Az egy adott fajra jellemző egyedi morfológiai jellemzőket diagnosztikusnak nevezzük.
• A genetikai kritérium az egyes fajokra jellemző kromoszómák száma, mérete és alakja. Ez a kritérium lehetővé teszi a faj főbb, kulcsfontosságú tulajdonságainak megítélését.
• A fiziológiai kritérium az élőlények életfolyamataiban mutatkozó hasonlóságok és különbségek elemzésén alapul. Ezek közé tartozik az a képesség, hogy parlagon tudjunk ugrani és termékeny utódokat szülni.
• A biokémiai kritérium a makromolekulák (elsősorban fehérjék) szerkezetének és összetételének sajátosságai és lefolyása. kémiai reakciók, e faj egyedeire jellemző.
• A földrajzi kritérium az, hogy egy faj egyedei a bioszféra egy bizonyos részét foglalják el, amely eltér a közeli rokon fajok elterjedési területétől. De ez a kritérium nem lehet döntő, hiszen vannak fajok. Mindenhol elosztva (gyakran emberi segítséggel) - például néhány rágcsáló vagy rovarkártevő.
• A környezeti kritérium több tényező kombinációját foglalja magában külső környezet, amelyben a faj él. Az életkörülmények minden egyes helyen egyediek és utánozhatatlanok. Befolyásolják az ott élő szervezeteket, és adaptív reakciókat váltanak ki bennük. Minden faj saját ökológiai rést foglal el a biogeocenózisban.

1. megjegyzés

Egy egyed faji azonosságának egyértelmű és megbízható meghatározásához nem elég egyetlen kritériumot alkalmazni. Csak ezek kombinációja és kölcsönös megerősítése adhat igaz leírást a fajról.

A faj integritása

Mint már tudjuk, a fajok populációk formájában léteznek. Ezen populációk mindegyike az evolúció hajtóerõinek hatására alkalmazkodott bizonyos körülmények között az élethez (adaptált). Ennek a körülménynek köszönhetően a faj számos populációból áll. Széles elterjedési területet foglal el, annak ellenére, hogy határain belül a természeti viszonyok változatosak.

Jegyzet 2

De ennek ellenére minden faj, amely egy populációból áll, és azokból áll nagy mennyiség, egyetlen egészet alkot. Ezt az integritást úgy érik el, hogy egy fajt elszigetelnek a többitől.

Egy faj integritását az egyes egyedei (nyájban, csordában, családban) közötti kapcsolatok is meghatározzák. A különféle kapcsolatoknak ez a teljes rendszere biztosítja a fajok egységes rendszerként való létét.

Az evolúció során az egyes fajok egyedei kölcsönös alkalmazkodást alakíthatnak ki (utódgondozás, kommunikációs rendszer, védelem az ellenségektől). Néha a fajok alkalmazkodása egyes egyedek halálához vezethet, de kiderül, hogy az megjelenésében hasznosáltalában.

Az egyedek egy adott fajhoz való tartozását számos kritérium alapján határozzák meg.

Típuskritériumok- ezek különböző taxonómiai (diagnosztikai) karakterek, amelyek egy fajra jellemzőek, de más fajoknál hiányoznak. Azon jellemzők összességét, amelyek alapján egy faj megbízhatóan megkülönböztethető a többi fajtól, fajgyöknek (N.I. Vavilov) nevezzük.

A faji kritériumok alapvetőre (melyeket szinte minden fajra alkalmaznak) és kiegészítőkre (amelyek minden faj esetében nehezen alkalmazhatók) vannak felosztva.

A típus alapvető kritériumai

1. A faj morfológiai kritériumai. A létezés alapján morfológiai jellemzők, az egyik fajra jellemző, de más fajoknál hiányzik.

Például: a közönséges viperánál az orrlyuk az orrpajzs közepén helyezkedik el, és az összes többi viperánál (orrú, kisázsiai, sztyeppei, kaukázusi, vipera) az orrlyuk az orrpajzs szélére tolódik el.

Ikerfaj. Így a közeli rokon fajok finom jellemzőikben különbözhetnek. Vannak olyan ikerfajok, amelyek annyira hasonlítanak egymásra, hogy nagyon nehéz megkülönböztetni őket morfológiai kritériummal. Például a maláriás szúnyogfajt valójában kilenc nagyon képviseli hasonló fajok. Ezek a fajok morfológiailag csak a szaporodási struktúrák felépítésében különböznek (például a tojások színe egyes fajoknál sima szürke, másokban - foltokkal vagy csíkokkal), a lárvák végtagjain lévő szőrszálak számában és elágazódásában. , a szárnypikkely méretében és alakjában.

Az állatokban ikerfajok találhatók rágcsálók, madarak, számos alsóbbrendű gerinces (halak, kétéltűek, hüllők), számos ízeltlábú (rákfélék, atkák, pillangók, kétszárnyúak, orthoptera, hymenoptera), puhatestűek, férgek, coelenterates, szivacsok stb.

Megjegyzések a testvérfajokhoz (Mayr, 1968).

1. Nincs egyértelmű különbség a között gyakori fajok(„morfofajok”) és ikerfajok: egyszerűen az ikerfajoknál a morfológiai különbségek kifejeződnek minimális végzettség. Nyilvánvalóan a testvérfajok kialakulására ugyanazok a törvények vonatkoznak, mint általában a fajképződésre, és a testvérfajok csoportjaiban az evolúciós változások ugyanolyan ütemben mennek végbe, mint a morfofajokban.

2. A testvérfajok alapos vizsgálatakor általában számos apró morfológiai karakterben mutatnak eltérést (például a különböző fajokhoz tartozó hím rovarok párzási szerveik felépítésében egyértelműen különböznek).

3. A genotípus (pontosabban a génállomány) átstrukturálása, amely kölcsönös szaporodási izolációhoz vezet, nem feltétlenül jár együtt látható morfológiai változásokkal.

4. Az állatokban a testvérfajok gyakoribbak, ha a morfológiai különbségek kevésbé befolyásolják a párosodási párok kialakulását (például ha a felismerés szaglás vagy hallás alapján történik); ha az állatok jobban támaszkodnak a látásra (a legtöbb madár), akkor az ikerfajok ritkábban fordulnak elő.

5. Az ikerfajok morfológiai hasonlóságának stabilitása a morfogenetikai homeosztázis bizonyos mechanizmusainak meglétének köszönhető.

Ugyanakkor a fajon belül jelentős egyéni morfológiai különbségek vannak. Például a közönséges viperát számos színforma képviseli (fekete, szürke, kékes, zöldes, vöröses és egyéb árnyalatok). Ezek a jellemzők nem használhatók a fajok megkülönböztetésére.

2. Földrajzi kritérium. Ez azon a tényen alapul, hogy minden faj egy bizonyos területet (vagy vízterületet) foglal el - földrajzi tartományt. Például Európában egyes maláriás szúnyogfajok (Anopheles nemzetség) a Földközi-tengeren élnek, mások - Európa hegyvidékein, Észak-Európában, Dél-Európában.

A földrajzi kritérium azonban nem mindig alkalmazható. A különböző fajok elterjedési területei átfedhetik egymást, majd az egyik faj simán átmegy a másikba. Ilyenkor a fajok láncolata alakul ki (superfajok, vagy sorozatok), amelyek közötti határok gyakran csak speciális kutatással állapíthatók meg (például heringsirály, feketecsőrű, nyugati sirály, kaliforniai sirály).

3. Ökológiai kritérium. Ez azon a tényen alapul, hogy két faj nem foglalhatja el ugyanazt az ökológiai rést. Ebből következően minden fajra jellemző a környezetével való kapcsolata.

Az állatok esetében az „ökológiai rés” fogalma helyett gyakran az „adaptív zóna” fogalmát használják. A növények esetében gyakran használják az „edafo-fitocenotikus terület” fogalmát.

Adaptív zóna- ez egy bizonyos típusú élőhely, amely meghatározott környezeti feltételek jellemző halmazával rendelkezik, beleértve az élőhely típusát (vízi, szárazföldi-levegő, talaj, élőlény) és sajátos jellemzőit (pl. föld-levegő környezetélőhely - a napsugárzás teljes mennyisége, csapadék, domborzat, légköri keringés, ezen tényezők évszakonkénti megoszlása ​​stb.). Biogeográfiai szempontból az adaptív zónák a bioszféra legnagyobb részlegeinek - a biomoknak - felelnek meg, amelyek élő szervezetek gyűjteménye, bizonyos életkörülményekkel kombinálva hatalmas tájföldrajzi övezetekben. azonban különféle csoportok az élőlények eltérően használják fel a környezeti erőforrásokat és másként alkalmazkodnak hozzájuk. Ezért a tűlevelű-lombos erdőzóna biomán belül mérsékelt öv Megkülönböztethetők az őrző nagyragadozók (hiúz), nagy előző ragadozók (farkas), fára mászó kisragadozók (nyest), szárazföldi kisragadozók (menyét) adaptív zónái. Így az adaptív zóna egy ökológiai fogalom, amely az élőhely és az ökológiai rés között köztes helyet foglal el.

Edafo-fitocenotikus terület- ez a bioinert tényezők összessége (elsősorban talajtényezők, amelyek a talajok mechanikai összetételének, domborzatának, nedvesség jellegének, a növényzet és a mikroorganizmusok aktivitásának befolyásának szerves részét képezik) és biotikus tényezők(elsősorban növényfajok gyűjteménye), amelyek a számunkra érdekes fajok közvetlen környezetét alkotják.

Ugyanazon fajon belül azonban különböző egyedek különböző ökológiai fülkéket foglalhatnak el. Az ilyen egyedek csoportjait ökotípusoknak nevezzük. Például az erdei fenyő egyik ökotípusa mocsarakban él (mocsári fenyő), egy másik - homokdűnék, a harmadik - fenyves teraszok egyengetett területei.

Az ökotípusok azon halmazát, amelyek egyetlen genetikai rendszert alkotnak (például képesek egymással keresztezni, hogy teljes értékű utódokat hozzanak létre), gyakran nevezik ökofajoknak.

További típuskritériumok

4. Fiziológiai-biokémiai kritérium. Azon a tényen alapul, hogy a különböző fajok eltérőek lehetnek a fehérjék aminosav-összetételében. E kritérium alapján például megkülönböztetnek egyes sirályfajokat (hering, feketecsőrű, nyugati, kaliforniai).

Ugyanakkor egy fajon belül számos enzim szerkezete változatos (fehérje polimorfizmus), és a különböző fajok hasonló fehérjékkel rendelkezhetnek.

5. Citogenetikai (kariotipikus) kritérium. Ez azon a tényen alapul, hogy minden fajt egy bizonyos kariotípus jellemez - a metafázisos kromoszómák száma és alakja. Például minden durumbúzának 28 kromoszómája van a diploid készletében, és minden lágy búzának 42 kromoszómája van.

A különböző fajoknak azonban nagyon hasonló kariotípusai lehetnek: például a macskacsalád legtöbb fajának 2n=38. Ugyanakkor egy fajon belül kromoszóma-polimorfizmus figyelhető meg. Például az eurázsiai alfaj jávorszarvas 2n=68, az észak-amerikai fajok jávorszarvas 2n=70 (az észak-amerikai jávorszarvas kariotípusában 2-vel kevesebb a metacentrikus és 4-gyel több akrocentrikus). Egyes fajoknak kromoszómális rasszai vannak, például a fekete patkánynak 42 kromoszómája (Ázsia, Mauritius), 40 kromoszóma (Ceylon) és 38 kromoszóma (Óceánia) van.

6. Fiziológiai és szaporodási kritérium. Azon alapul, hogy az azonos fajhoz tartozó egyedek egymással keresztezve a szüleikhez hasonló termékeny utódokat képezhetnek, és a különböző fajok együtt élő egyedei nem keresztezik egymást, vagy utódaik terméketlenek.

Ismeretes azonban, hogy az interspecifikus hibridizáció gyakran gyakori a természetben: számos növényben (például fűzben), számos halfajban, kétéltűekben, madarakban és emlősökben (például farkasokban és kutyákban). Ugyanakkor ugyanazon a fajon belül létezhetnek egymástól szaporodási szempontból izolált csoportok.

A csendes-óceáni lazac (rózsaszín lazac, chum lazac stb.) két évig él, és csak elpusztulás előtt ívik. Következésképpen az 1990-ben ívott egyedek leszármazottai csak 1992-ben, 1994-ben, 1996-ban („páros” faj), az 1991-ben ívott egyedek leszármazottai pedig csak 1993-ban, 1995-ben, 1997-ben („egyes” faj) szaporodnak. . páratlan" faj). Egy „páros” faj nem kereszteződhet egy „páratlan” fajjal.

7. Etológiai kritérium. Az állatok viselkedésében mutatkozó fajok közötti különbségekhez kapcsolódik. Madaraknál az énekelemzést széles körben használják a fajok felismerésére. A kibocsátott hangok természetétől függően a rovarok különböző típusai különböznek egymástól. Különböző típusok Az észak-amerikai szentjánosbogarak fényvillanásaik gyakorisága és színe eltérő.

8. Történelmi kritérium. Egy faj vagy fajcsoport történetének tanulmányozása alapján. Ez a kritérium összetett természetű, mivel magában foglalja összehasonlító elemzés modern fajtartományok, elemzés

A biológiában a faj olyan egyedek bizonyos halmaza, amelyek fiziológiai, biológiai és morfológiai jellemzőikben örökletes hasonlóságot mutatnak, képesek szabadon keresztezni és életképes utódokat létrehozni. A fajok stabil genetikai rendszerek, mert a természetben bizonyos számú korlát választja el őket egymástól. A tudósok számos alapvető jellemző alapján különböztetik meg őket egymástól. Egy fajra jellemzően a következő kritériumokat különböztetjük meg: morfológiai, földrajzi, környezeti, genetikai, fizikai és biokémiai.

Morfológiai kritérium

Az ilyen jelek a főbbek ebben a rendszerben. Egy fajra vonatkozó morfológiai kritériumok az egyes állat- vagy növénycsoportok közötti külső különbségeken alapulnak. Ez az állapot az élőlényeket olyan fajokra osztja, amelyek belső vagy külső morfológiai jellemzőiben egyértelműen különböznek egymástól.

A faj földrajzi kritériumai

Ezek azon a tényen alapulnak, hogy az egyes stabil genetikai rendszerek képviselői korlátozott térben élnek. Az ilyen zónákat élőhelyeknek nevezzük. A földrajzi kritériumnak azonban vannak hiányosságai. A következő okok miatt nem elég univerzális. Először is, van néhány kozmopolita faj, amely az egész bolygón elterjedt (például a gyilkos bálna). Másodszor, sok biológiai populációnak földrajzilag azonos élőhelye van. Harmadszor, néhány túlságosan gyorsan bővülő populáció esetében az elterjedési terület nagyon változó (például a veréb vagy a házi légy).

A faj ökológiai kritériuma

Feltételezzük, hogy minden fajt bizonyos jellemzők jellemeznek, mint például a táplálék típusa, a szaporodás időzítése, az élőhely, és minden, ami meghatározza az általa elfoglalt ökológiai rést. Ez a kritérium azon a feltételezésen alapul, hogy egyes állatok viselkedése eltér másokétól.

A faj genetikai kritériuma

Itt figyelembe veszik bármely faj fő tulajdonságát - genetikai izolációját másoktól. A különböző stabil genetikai rendszerű növények és állatok szinte soha nem keresztezik egymást. Természetesen egy fajt nem lehet teljesen elkülöníteni a rokon fajokból származó gének áramlásától. Ugyanakkor általában valóban hosszú ideig megőrzi genetikai összetételének állandóságát. A genetikai komponensben rejlik a legvilágosabb különbségek a különböző biológiai populációk képviselői között.

A fajok fizikai-biokémiai kritériumai

Az ilyen kritériumok alapvető biokémiai folyamatok miatt sem szolgálhatnak abszolút megbízható módszerként a fajok megkülönböztetésére
hasonló csoportokban ugyanúgy előfordulnak. És mindenki között külön típus bizonyos életkörülményekhez bizonyos számú alkalmazkodás történik, ami befolyásolja a biokémiai folyamatok változásait.

következtetéseket

Így nagyon nehéz egyetlen kritérium alapján megkülönböztetni a fajokat. Az egyed egy adott fajhoz való tartozását csak átfogó összehasonlítás útján szabad meghatározni, számos kritérium szerint – az összes vagy legalább a többség. Azok az egyedek, amelyek egy bizonyos területet elfoglalnak, és képesek egymással szabadon keresztezni, egy fajpopuláció.