Informație

Există un exemplu de specie nouă prin reproducerea prin mutație?


Există o specie demonstrabilă care a trecut prin reproducerea prin mutație și, prin generații succesive, s-a îndepărtat atât de departe de specia inițială mamă încât nu mai poate să se reproducă cu ei? (Presupun că ar trebui să fie capabil să se reproducă cu generații intermediare, totuși). Tot prin „demonstrabil” mă refer la un caz în care putem demonstra direct acest proces pornind de la o specie părinte la o specie nouă și nu stabilim această relație privind înapoi (cum ar fi observarea legăturii dintre porumb și teosinte prin informații genetice).

Edit: Sunt în principal curios despre izolarea reproductivă post-împerechere / postzigotică. După cum am înțeles, scara de timp a noastră nu este suficientă pentru a observa acest tip de speciație (putem observa direct începutul izolării sau sfârșitul acesteia, dar nu și ambele), de aceea sunt curios dacă mutația indusă ar putea accelera procesul suficient pentru a demonstra în mod direct speciația prin definiția cea mai dificil de realizat.

Am verificat firul. Am observat vreodată două linii de drosofile care au dezvoltat izolarea reproductivă în laboratoare? dar mi se pare că aceste rezultate arată doar izolarea prematură.

Am verificat: Izolarea reproductivă sexuală și postmating între populațiile alopatrice de Drosophila montana sugerează un articol potențial de speciație care spune că barierele postmating observate se pot datora mecanismelor postcopulatorii-prezigotice.

Vă mulțumesc pentru corecții, citesc în Exemple de creare a unei noi specii de animale de către oameni


Definirea speciilor după criteriile de neputință de reproducere este problematică: de exemplu, unele rase de câini nu se pot reproduce, datorită diferențelor de mărime, totuși sunt speciile de vânzare, așa cum s-ar putea dovedi prin fertilizarea artificială.

Acum, dacă luăm două specii strâns înrudite și le urmărim genealogia adânc în trecut, ne confruntăm cu aceeași ambiguitate: se dovedește că la un moment dat ar putea să se reproducă, iar separarea lor în două specii prăfuite incapabile să se reproducă a fost un proces care a durat sute de mii și milioane de ani.

Acest lucru ne aduce la un alt punct: perioadele evolutive caracteristice pentru majoritatea animalelor sunt prea lungi, în comparație cu existența civilizației noastre, pentru ca speciile de praf să apară

Acest lucru s-ar putea să nu fie adevărat pentru organismele cu evoluție mai rapidă, cum ar fi virușii sau bacteriile - de exemplu, HIV a diferit de SIV cu aproximativ o sută de ani în urmă. Cu toate acestea, nu le putem defini ca specii diferite, decât dacă spunem că diferența dintre secvențele lor genetice depășește un anumit prag.


Formarea de noi specii

Deși toată viața de pe pământ împărtășește diferite asemănări genetice, doar anumite organisme combină informațiile genetice prin reproducere sexuală și au descendenți care se pot reproduce apoi cu succes. Oamenii de știință numesc astfel de organisme membri ai aceleiași specii biologice.

Specia și capacitatea de reproducere

A specii este un grup de organisme individuale care se încrucișează și produc descendenți fertili și viabili. Conform acestei definiții, o specie se distinge de alta atunci când, în natură, nu este posibil ca împerecherile dintre indivizi din fiecare specie să producă descendenți fertili.

Membrii aceleiași specii împărtășesc atât caracteristici externe, cât și interne, care se dezvoltă din ADN-ul lor. Cu cât relația mai strânsă are două organisme, cu atât ADN-ul este în comun, la fel ca oamenii și familiile lor. Este probabil ca ADN-ul oamenilor să semene mai mult cu ADN-ul tatălui sau al mamei decât ADN-ul vărului sau al bunicului. Organismele din aceeași specie au cel mai înalt nivel de aliniere a ADN-ului și, prin urmare, împărtășesc caracteristici și comportamente care duc la reproducere cu succes.

Aspectul speciei poate fi înșelător în ceea ce sugerează o abilitate sau incapacitate de a se împerechea. De exemplu, chiar dacă câinii domestici (Canis lupus familiaris) prezintă diferențe fenotipice, cum ar fi mărimea, construcția și haina, majoritatea câinilor se pot încrucișa și pot produce pui viabile care se pot matura și se pot reproduce sexual ([link]).

În alte cazuri, indivizii pot părea similari, deși nu sunt membri ai aceleiași specii. De exemplu, chiar dacă vulturii cheli (Haliaeetus leucocephalus) și vulturii africani de pește (Haliaeetus vocifer) sunt atât păsări, cât și vulturi, fiecare aparține unui grup separat de specii ([link]). Dacă oamenii ar trebui să intervină artificial și să fertilizeze oul unui vultur chel cu sperma unui vultur de pește african și un pui a eclozat, acea descendență, numită hibrid (o încrucișare între două specii), ar fi probabil infertilă - incapabilă să se reproducă cu succes după ce a ajuns la maturitate. Diferite specii pot avea gene diferite care sunt active în dezvoltare, prin urmare, este posibil să nu fie posibilă dezvoltarea unui descendent viabil cu două seturi diferite de direcții. Astfel, chiar dacă hibridizarea poate avea loc, cele două specii rămân în continuare separate.

Populațiile de specii împărtășesc un fond de gene: o colecție a tuturor variantelor de gene din specie. Din nou, baza oricăror schimbări dintr-un grup sau populație de organisme trebuie să fie genetică, deoarece aceasta este singura modalitate de a împărtăși și de a transmite trăsături. Când variațiile apar în cadrul unei specii, ele pot fi transmise doar generației următoare de-a lungul a două căi principale: reproducerea asexuată sau reproducerea sexuală. Schimbarea va fi transmisă asexuat pur și simplu dacă celula reproducătoare posedă trăsătura modificată. Pentru ca trăsătura modificată să fie transmisă de reproducerea sexuală, un gamet, cum ar fi o spermă sau celulă de ou, trebuie să posede trăsătura schimbată. Cu alte cuvinte, organismele cu reproducere sexuală pot experimenta mai multe modificări genetice în celulele corpului lor, dar dacă aceste modificări nu apar într-o celulă de spermă sau ou, trăsătura modificată nu va ajunge niciodată la generația următoare. Doar trăsăturile ereditare pot evolua. Prin urmare, reproducerea joacă un rol esențial pentru ca schimbările genetice să prindă rădăcini într-o populație sau specie. Pe scurt, organismele trebuie să fie capabile să se reproducă între ele pentru a transmite noi trăsături descendenților.

Speciație

Definiția biologică a speciilor, care funcționează pentru organismele care se reproduc sexual, este un grup de indivizi care se încrucișează efectiv sau potențial. Există excepții de la această regulă. Multe specii sunt suficient de asemănătoare încât descendenții hibrizi sunt posibili și pot apărea adesea în natură, dar pentru majoritatea speciilor această regulă este valabilă în general. De fapt, prezența în natură a hibrizilor între specii similare sugerează că acestea ar putea fi descendente dintr-o singură specie încrucișată, iar procesul de speciație poate să nu fie încă finalizat.

Având în vedere diversitatea extraordinară a vieții pe planetă, trebuie să existe mecanisme pentru speciație: formarea a două specii dintr-o specie originală. Darwin a imaginat acest proces ca un eveniment ramificat și a diagramat procesul în singura ilustrație găsită în Pe Originea speciilor ([legătură]A). Comparați această ilustrație cu diagrama evoluției elefanților ([link]b), care arată că pe măsură ce o specie se schimbă în timp, aceasta se ramifică pentru a forma mai multe specii noi, în mod repetat, atâta timp cât populația supraviețuiește sau până când organismul dispare.

Pentru ca speciația să apară, două noi populații trebuie formate dintr-o populație originală și trebuie să evolueze în așa fel încât să devină imposibil să se încrucișeze indivizii din cele două noi populații. Biologii au propus mecanisme prin care acest lucru ar putea apărea, care se încadrează în două categorii largi. Speciație alopatrică (allo- = "alt" -patric = "patrie") implică separarea geografică a populațiilor de o specie părinte și evoluția ulterioară. Speciație simpatică (sym- = "same" -patric = "patrie") implică speciație care apare în cadrul unei specii părinte rămase într-o singură locație.

Biologii cred că evenimentele de speciație sunt divizarea unei specii ancestrale în două specii descendente. Nu există niciun motiv pentru care s-ar putea să nu existe mai mult de două specii formate simultan, cu excepția faptului că este mai puțin probabil și evenimente multiple pot fi conceptualizate ca scindări individuale care se produc aproape în timp.

Speciație alopatrică

O populație continuă din punct de vedere geografic are un fond de gene relativ omogen. Fluxul de gene, mișcarea alelelor de-a lungul gamei de specii, este relativ liber, deoarece indivizii se pot mișca și apoi se pot împerechea cu indivizi în noua lor locație. Astfel, frecvența unei alele la un capăt al unei distribuții va fi similară cu frecvența alelei la celălalt capăt. Când populațiile devin discontinue din punct de vedere geografic, fluxul liber de alele este prevenit. Când această separare durează o perioadă de timp, cele două populații sunt capabile să evolueze de-a lungul unor traiectorii diferite. Astfel, frecvențele lor de alele la numeroși loci genetici devin treptat din ce în ce mai diferite pe măsură ce noile alele apar independent prin mutație în fiecare populație. De obicei, condițiile de mediu, cum ar fi clima, resursele, prădătorii și concurenții pentru cele două populații vor diferi, determinând selecția naturală pentru a favoriza adaptări divergente în fiecare grup.

Izolarea populațiilor care duc la speciație alopatrică poate avea loc în mai multe moduri: un râu care formează o nouă ramură, eroziune care formează o nouă vale, un grup de organisme care călătoresc într-o nouă locație fără capacitatea de a se întoarce sau semințe care plutesc peste ocean la o insulă. Natura separării geografice necesare izolării populațiilor depinde în totalitate de biologia organismului și de potențialul său de dispersare. Dacă două populații de insecte zburătoare și-ar fi stabilit reședința în văi separate din apropiere, sunt șanse ca indivizii din fiecare populație să zboare înainte și înapoi continuând fluxul genetic. Cu toate acestea, dacă două populații de rozătoare s-ar împărți prin formarea unui nou lac, fluxul genetic continuat ar fi puțin probabil, prin urmare, speciația ar fi mai probabilă.

Biologii grupează procesele alopatrice în două categorii: dispersia și vicarianța. Dispersare este atunci când câțiva membri ai unei specii se mută într - o nouă zonă geografică și vicarianță este atunci când apare o situație naturală de divizare fizică a organismelor.

Oamenii de știință au documentat numeroase cazuri de speciație alopatrică care au loc. De exemplu, de-a lungul coastei de vest a Statelor Unite, există două sub-specii separate de bufnițe patate. Bufnița cu pete nordice are diferențe genetice și fenotipice față de ruda sa apropiată: bufnița cu pete mexicane, care trăiește în sud ([link]).

În plus, oamenii de știință au descoperit că cu cât este mai mare distanța dintre două grupuri care odinioară erau aceeași specie, cu atât este mai probabil ca speciația să apară. Acest lucru pare logic, deoarece pe măsură ce distanța crește, diferiții factori de mediu ar avea probabil mai puține în comun decât locațiile din imediata apropiere. Luați în considerare cele două bufnițe: în nord, clima este mai rece decât în ​​sud, tipurile de organisme din fiecare ecosistem diferă, la fel și comportamentele și obiceiurile lor, obiceiurile de vânătoare și alegerile de pradă ale bufnițelor din sud variază de la bufnițele din nord. Aceste varianțe pot duce la diferențe evoluate în bufnițe și probabil va apărea speciație.

Radiații adaptive

În unele cazuri, o populație de o specie se dispersează într-o zonă și fiecare găsește o nișă distinctă sau un habitat izolat. De-a lungul timpului, cerințele variate ale noilor lor stiluri de viață duc la multiple evenimente de speciație provenite de la o singură specie. Aceasta se numește radiații adaptive deoarece multe adaptări evoluează dintr-un singur punct de origine, determinând astfel specia să radieze în mai multe altele noi. Arhipelagurile insulei, precum Insulele Hawaii, oferă un context ideal pentru evenimente de radiații adaptive, deoarece apa înconjoară fiecare insulă, ceea ce duce la izolarea geografică pentru multe organisme. Fagurele hawaian ilustrează un exemplu de radiații adaptive. Dintr-o singură specie, numită specia fondatoare, au evoluat numeroase specii, inclusiv cele șase prezentate în [link].

Observați diferențele dintre ciocurile speciei în [link]. Evoluția ca răspuns la selecția naturală bazată pe surse specifice de hrană din fiecare habitat nou a condus la evoluția unui cioc diferit adaptat sursei specifice de hrană. Pasărea care mănâncă semințe are un cioc mai gros și mai puternic, care este potrivit pentru a sparge nucile tari. Păsările care mănâncă nectar au ciocuri lungi de scufundat în flori pentru a ajunge la nectar. Păsările care mănâncă insecte au ciocuri ca săbiile, potrivite pentru înjunghierea și împingerea insectelor. Cintezele lui Darwin sunt un alt exemplu de radiații adaptive într-un arhipelag.

Faceți clic pe acest site interactiv pentru a vedea cum au evoluat păsările insulare în trepte evolutive de acum 5 milioane de ani până astăzi.

Speciație simpatică

Poate apărea divergența dacă nu există bariere fizice pentru separarea indivizilor care continuă să trăiască și să se reproducă în același habitat? Raspunsul este da. Procesul de speciație din același spațiu se numește speciație simpatrică, prefixul „sym” înseamnă același lucru, deci „simpatric” înseamnă „aceeași patrie” în contrast cu „alopatric” care înseamnă „altă patrie”. Au fost propuse și studiate o serie de mecanisme pentru speciația simpatrică.

O formă de speciație simpatrică poate începe cu o eroare cromozomială gravă în timpul diviziunii celulare. Într-un eveniment normal de diviziune celulară, cromozomii se reproduc, se împerechează și apoi se separă, astfel încât fiecare nouă celulă să aibă același număr de cromozomi. Cu toate acestea, uneori perechile se separă, iar produsul celular final are prea mulți sau prea puțini cromozomi individuali într-o stare numită aneuploidie ([legătură]).

Care este cel mai probabil să supraviețuiască, descendenți cu 2n+1 cromozomi sau descendenți cu 2n-1 cromozomi?

Cromozomii n +1 sunt mai predispuși să supraviețuiască.

Poliploidia este o afecțiune în care o celulă sau un organism are un set suplimentar sau seturi de cromozomi. Oamenii de știință au identificat două tipuri principale de poliploidie care pot duce la izolarea reproductivă a unui individ în starea de poliploidie. Izolarea reproductivă este incapacitatea de a se încrucișa. În unele cazuri, un individ poliploid va avea două sau mai multe seturi complete de cromozomi din propria specie într-o stare numită autopoliploidie ([legătură]). Prefixul „auto-” înseamnă „sine”, deci termenul înseamnă mai mulți cromozomi din propria specie. Poliploidia rezultă dintr-o eroare în meioză în care toți cromozomii se deplasează într-o singură celulă în loc să se separe.

De exemplu, dacă o specie de plante cu 2n = 6 produce gameți autopoliploizi care sunt, de asemenea, diploizi (2n = 6, când ar trebui să fie n = 3), gametii au acum de două ori mai mulți cromozomi decât ar trebui să aibă. Acești noi gameti vor fi incompatibili cu gametii normali produși de această specie de plante. Cu toate acestea, ei ar putea fie să se autopolenizeze, fie să se reproducă cu alte plante autopoliploide cu gameți având același număr diploid. În acest fel, speciația simpatrică poate apărea rapid prin formarea descendenților cu 4n numit tetraploid. Acești indivizi s-ar putea reproduce imediat numai cu cei de acest nou tip și nu cu cei din speciile ancestrale.

Cealaltă formă de poliploidie apare atunci când indivizii a două specii diferite se reproduc pentru a forma o descendență viabilă numită an alopoliploid. Prefixul „allo-” înseamnă „altul” (reamintim din alopatric): prin urmare, un alopoliploid apare atunci când se combină gametii din două specii diferite. [link] ilustrează o modalitate posibilă de formare a unui alopoliploid. Observați cum durează două generații, sau două acte de reproducere, până la rezultatul hibridului fertil viabil.

Formele cultivate de grâu, bumbac și plante de tutun sunt toate alopoliploide. Deși poliploidia apare ocazional la animale, are loc cel mai frecvent la plante. (Animalele cu oricare dintre tipurile de aberații cromozomiale descrise aici este puțin probabil să supraviețuiască și să producă descendenți normali.) Oamenii de știință au descoperit că mai mult de jumătate din toate speciile de plante studiate se referă la o specie dezvoltată prin poliploidie. Cu o rată atât de mare de poliploidie la plante, unii oameni de știință fac ipoteza că acest mecanism are loc mai mult ca o adaptare decât ca o eroare.

Izolarea reproductivă

Având suficient timp, divergența genetică și fenotipică între populații va afecta caracterele care influențează reproducerea: dacă indivizii din cele două populații ar fi reunite, împerecherea ar fi mai puțin probabilă, dar dacă s-ar produce împerecherea, urmașii ar fi neviabili sau infertili. Multe tipuri de personaje divergente pot afecta izolarea reproductivă, capacitatea de a se încrucișa, a celor două populații.

Izolarea reproductivă poate avea loc într-o varietate de moduri. Oamenii de știință le organizează în două grupuri: bariere prezigotice și bariere postzigotice. Amintiți-vă că un zigot este un ou fertilizat: prima celulă a dezvoltării unui organism care se reproduce sexual. Prin urmare, a barieră prezigotică este un mecanism care împiedică reproducerea să aibă loc, acesta include bariere care împiedică fertilizarea atunci când organismele încearcă reproducerea. A barieră postzigotică apare după formarea zigotului, aceasta include organismele care nu supraviețuiesc stadiului embrionar și cele care se nasc sterile.

Unele tipuri de bariere prezigotice împiedică reproducerea în întregime. Multe organisme se reproduc doar în anumite perioade ale anului, adesea doar anual. Diferențe în programele de reproducere, numite izolarea temporala, poate acționa ca o formă de izolare reproductivă. De exemplu, două specii de broaște locuiesc în aceeași zonă, dar una se reproduce din ianuarie până în martie, în timp ce cealaltă se reproduce din martie până în mai ([link]).

În unele cazuri, populațiile unei specii se mută sau sunt mutate într-un habitat nou și își stabilesc reședința într-un loc care nu se mai suprapune cu celelalte populații ale aceleiași specii. Această situație se numește izolarea habitatului. Reproducerea cu specia părinte încetează și există un nou grup care este acum reproductiv și genetic independent. De exemplu, o populație de cricket care a fost împărțită după o inundație nu mai putea interacționa între ele. În timp, forțele de selecție naturală, mutație și deriva genetică vor duce probabil la divergența celor două grupuri ([link]).

Izolarea comportamentală apare atunci când prezența sau absența unui comportament specific împiedică reproducerea. De exemplu, licuricii masculi folosesc modele specifice de lumină pentru a atrage femelele. Diferite specii de licurici își afișează luminile în mod diferit. Dacă un mascul dintr-o specie ar încerca să atragă femela altei, nu ar recunoaște modelul luminos și nu s-ar împerechea cu masculul.

Alte bariere prezigotice funcționează atunci când diferențele dintre celulele lor gametice (ovule și spermatozoizi) împiedică fertilizarea să aibă loc, aceasta se numește barieră gametică. În mod similar, în unele cazuri, organismele strâns legate încearcă să se împerecheze, dar structurile lor de reproducere pur și simplu nu se potrivesc. De exemplu, masculii damselfly din diferite specii au organe de reproducere în formă diferită. Dacă o specie încearcă să se împerecheze cu femela altei, părțile corpului lor pur și simplu nu se potrivesc. ([legătură]).

La plante, anumite structuri care vizează atragerea simultană a unui tip de polenizator împiedică un polenizator diferit să acceseze polenul. Tunelul prin care un animal trebuie să acceseze nectarul poate varia foarte mult în lungime și diametru, ceea ce împiedică polenizarea încrucișată a plantei cu o altă specie ([link]).

Când are loc fertilizarea și se formează un zigot, barierele postzigotice pot împiedica reproducerea. Indivizii hibrizi, în multe cazuri, nu se pot forma în mod normal în uter și pur și simplu nu supraviețuiesc după etapele embrionare. Aceasta se numește inviabilitate hibridă deoarece organismele hibride pur și simplu nu sunt viabile. Într-o altă situație postzigotică, reproducerea duce la nașterea și creșterea unui hibrid care este steril și incapabil să reproducă proprii descendenți, aceasta se numește sterilitate hibridă.

Influența habitatului asupra speciației

Speciația simpatrică poate avea loc și în alte moduri decât poliploidia. De exemplu, luați în considerare o specie de pește care trăiește într-un lac. Pe măsură ce populația crește, crește și competiția pentru alimente. Sub presiunea de a găsi hrană, să presupunem că un grup din acești pești au avut flexibilitatea genetică pentru a descoperi și hrăni o altă resursă care a fost neutilizată de ceilalți pești. Ce se întâmplă dacă această nouă sursă de hrană ar fi găsită la o adâncime diferită a lacului? În timp, cei care se hrănesc cu a doua sursă de hrană ar interacționa mai mult între ei decât ceilalți pești, prin urmare, s-ar reproduce și ei împreună. Descendenții acestor pești s-ar comporta probabil ca părinții lor: hrănindu-se și trăind în aceeași zonă și păstrându-se separat de populația inițială. Dacă acest grup de pești a continuat să rămână separat de prima populație, în cele din urmă ar putea apărea speciație simpatrică pe măsură ce se acumulează mai multe diferențe genetice între ei.

Acest scenariu se desfășoară în natură, la fel ca și altele care duc la izolare reproductivă. Un astfel de loc este Lacul Victoria din Africa, renumit pentru speciația sa simpatrică a peștilor ciclide. Cercetătorii au găsit sute de evenimente de speciație simpatrică la acești pești, care s-au întâmplat nu numai în număr mare, ci și într-o perioadă scurtă de timp. [link] arată acest tip de speciație în rândul unei populații de pești ciclide din Nicaragua. În această locație, două tipuri de ciclide trăiesc în aceeași locație geografică, dar au ajuns să aibă morfologii diferite care le permit să mănânce diverse surse de hrană.

Rezumatul secțiunii

Speciația are loc de-a lungul a două căi principale: separarea geografică (speciație alopatrică) și prin mecanisme care apar într-un habitat comun (speciație simpatrică). Ambele căi izolează o populație reproductivă într-o anumită formă. Mecanismele de izolare reproductivă acționează ca bariere între speciile înrudite, permițându-le să divergă și să existe ca specii independente genetic. Barierele prezigotice blochează reproducerea înainte de formarea unui zigot, în timp ce barierele postzigotice blochează reproducerea după fertilizare. Pentru ca o nouă specie să se dezvolte, ceva trebuie să provoace o încălcare a barierelor reproductive. Speciația simpatrică poate apărea prin erori în meioză care formează gameți cu cromozomi suplimentari (poliploidie). Autopoliploidia are loc într-o singură specie, în timp ce alopoliploidia apare între specii înrudite.

Art Connections

[link] Care este cel mai probabil să supraviețuiască, descendenți cu 2n+1 cromozomi sau descendenți cu 2n-1 cromozomi?

[link] Pierderea materialului genetic este aproape întotdeauna letală, deci descendenții cu 2nCromozomii +1 sunt mai predispuși să supraviețuiască.

Întrebări de revizuire

Ce situație ar duce cel mai probabil la speciație alopatrică?

  1. potopul provoacă formarea unui nou lac.
  2. O furtună determină căderea mai multor copaci mari.
  3. O mutație determină dezvoltarea unei noi trăsături.
  4. O vătămare determină un organism să caute o nouă sursă de hrană.

Care este principala diferență între dispersie și vicarianță?

  1. Una duce la speciație alopatrică, în timp ce cealaltă duce la speciație simpatrică.
  2. Una implică mișcarea organismului, iar cealaltă implică o schimbare a mediului.
  3. Una depinde de o mutație genetică care apare, iar cealaltă nu.
  4. Una implică organisme strâns legate, iar cealaltă implică doar indivizi din aceeași specie.

Ce variabilă crește probabilitatea ca speciația alopatrică să aibă loc mai repede?

  1. rata mai mică de mutație
  2. distanță mai mare între grupurile divizate
  3. cazuri crescute de formare hibridă
  4. numere echivalente de indivizi din fiecare populație

Care este principala diferență între autopoliploid și alopoliploid?

  1. numărul de cromozomi
  2. funcționalitatea cromozomilor
  3. sursa cromozomilor suplimentari
  4. numărul de mutații din cromozomii suplimentari

Ce combinație reproductivă produce hibrizi?

  1. când se reproduc indivizi din aceeași specie în zone geografice diferite
  2. atunci când se reproduc doi indivizi care împărtășesc același habitat
  3. când membrii speciilor strâns înrudite se reproduc
  4. atunci când descendenții aceluiași părinți se reproduc

Ce stare este baza pentru ca o specie să fie izolată reproductiv de ceilalți membri?

  1. Nu își împarte habitatul cu speciile înrudite.
  2. Nu există dintr-un singur habitat.
  3. Nu schimbă informații genetice cu alte specii.
  4. Nu suferă modificări evolutive pentru o perioadă semnificativă de timp.

Care este situația nu un exemplu de barieră prezigotică?

  1. Două specii de broaște țestoase se reproduc în perioade diferite ale anului.
  2. Două specii de flori atrag polenizatori diferiți.
  3. Două specii de păsări prezintă dansuri de împerechere diferite.
  4. Două specii de insecte produc descendenți infertili.

Răspuns gratuit

De ce lanțurile insulare oferă condiții ideale pentru a se produce radiații adaptive?

Organismele unei specii pot ajunge împreună pe o insulă și apoi se pot dispersa de-a lungul lanțului, stabilindu-se fiecare în nișe diferite și exploatând diferite resurse alimentare pentru a reduce concurența.

Două specii de pești au suferit recent speciație simpatrică. Bărbații fiecărei specii aveau o culoare diferită prin care femelele puteau identifica și alege un partener din propria specie. După ceva timp, poluarea a făcut lacul atât de tulbure încât femeilor le era greu să distingă culorile. Ce s-ar putea întâmpla în această situație?

Este probabil ca cele două specii să înceapă să se reproducă între ele. În funcție de viabilitatea descendenților lor, ei se pot contopi într-o singură specie.

De ce indivizii poliploidici pot duce la speciație destul de repede?

Formarea de gameți cu noi n numerele pot apărea într-o singură generație. După câteva generații, se pot forma destui hibrizi noi pentru a se reproduce împreună ca specie nouă.

Glosar


Exemple de reproducere selectivă

Toți câinii moderni au fost crescuți selectiv de oameni de-a lungul a mii de ani. Câinii au fost crescuți pentru prima dată dintr-o strămoș comun a lupului cenușiu (Canis Lupus), care a fost domesticit de oameni cu care a trăit în imediata apropiere. Se speculează pe scară largă că aceste animale au fost domesticite pentru prima dată de oameni pentru vânătoare și protecție, deși câinii moderni au fost crescuți din mai multe motive, cum ar fi compania, îndeplinirea unor sarcini speciale, divertisment sau în scopuri estetice. Tastăzi există peste 400 de rase de câini, ceea ce înseamnă că au cele mai largi fenotip gama oricărui mamifer.

Plante și animale

Aproape toate alimentele consumate de oamenii moderni au fost crescute selectiv de-a lungul a mii de ani. În urmă cu aproximativ 10.000 de ani, când oamenii au început să trăiască în așezări permanente sau semipermanente, au început să își cultive propriile culturi și turme de efective de animale pentru prima dată.

Creșterea selectivă a plantelor a început selecția fructelor și legumelor pentru calități precum mărimea mare și dulceața inconștient semințelor plantelor cu calitățile dorite li s-ar fi dat șansa să germina prin consum uman și cultivate în interiorul latrinelor (toaletelor) lor. De-a lungul timpului, alte calități favorabile, precum conținutul de ulei, lipsa de semințe și textura cărnoasă au fost toate modificate, lăsând multe fructe și legume cultivate de om de nerecunoscut împotriva omologilor lor sălbatici. Același proces s-a produs și la animalele domesticite, cum ar fi oile (crescute pentru lână mai groasă), puii (considerabil mai mari decât strămoșii lor sălbatici) și bovine (crescute pentru mai multă masă musculară sau producție crescută de lapte).

Unul dintre cele mai vechi și mai documentate exemple de creștere selectivă pentru hrană este selecția grâului rezistent la boli, care produce cantități mari de cereale. Din punct de vedere istoric, culturile mai mici au fost scoase din câmpuri, permițând albinelor și altor polenizatori să polenizeze numai culturile cu caracteristicile cele mai favorizate de om. Astăzi, creșterea grâului este un proces mai științific persoanele cu gene specifice sunt identificate și crescute pentru a crea plante care au un conținut nutrițional îmbunătățit, arome mai intense și necesită mai puține aplicații de îngrășăminte sau pesticide.

Culling

Anularea este o formă de reproducere selectivă. În loc să reproducă două animale care prezintă trăsături favorabile, animalele cu trăsături nedorite (cum ar fi un comportament agresiv) sunt scoase dintr-o populație. Anularea poate fi efectuată fie prin uciderea individului, fie prin sterilizare / sterilizare pentru a preveni reproducere. Animalele rămase în populație continuă să se reproducă, în timp ce gene controlul asupra trăsăturilor nedorite sunt eliminate din populație.

Vânătoare

Creșterea selectivă nu este întotdeauna benefică pentru oameni. În afara biologiei, reproducerea selectivă este practicată accidental. Braconierii, care vânează și omoară rinoceri și elefanți pentru valoroși rinoceri și fildeș, au provocat în ultimii ani o selecție neintenționată pentru animalele cu coarne și colți mai mici. Deoarece masculii cu cele mai mari coarne sunt cei mai de dorit pentru vânători, genele care controlează mărimea sunt îndepărtate rapid din populație.

În plus, a mutația genică ceea ce duce la elefanți fără colți deloc este în creștere în rândul populațiilor. Cu numărul populației mult redus din cauza presiunii de vânătoare, este posibil ca colții de elefanți să dispară complet. Acesta este un exemplu al efectului pe care presiunile populațiilor umane moderne îl au asupra vieții sălbatice.


Teoria mutației

Editorii noștri vor examina ceea ce ați trimis și vor stabili dacă să revizuiți articolul.

Teoria mutației, ideea că noi specii se formează din apariția bruscă și neașteptată a alterărilor în trăsăturile lor definitorii. Avansat la începutul secolului al XX-lea de botanistul și genetistul olandez Hugo de Vries în al său Die Mutationstheorie (1901–03 Teoria mutației), teoria mutației a unit două tradiții aparent opuse ale gândirii evoluționiste. În primul rând, practicienii săi, denumiți adesea mutaționisti, au acceptat principala susținere a teoriei sătaționiste, care susținea că noile specii sunt produse rapid prin transformări discontinue. Teoria saltationistă a contrazis darwinismul, care susținea că speciile au evoluat prin acumularea treptată a variației în vaste epoci. În al doilea rând, mutaționiștii au avut tendința de a păstra linia darwiniană strictă că orice diferențiere este pentru binele speciei, care se deosebea de ideea sătaționistă conform căreia unele variații organice sunt inerent nedorite. Al doilea argument a fost bazat pe convingerea că mai multe variații au oferit oportunități mai bune de adaptare la un mediu variabil. Coordonarea tradițiilor aparent antitetice a făcut din teoria mutațiilor una dintre mișcările de avangardă din teoria evoluției și geneticii de la începutul secolului al XX-lea.

De Vries a susținut că noile specii ajung brusc și fără precedent anterior prin procesul mutației, pe care el îl considera a fi schimbarea unei specii în alta datorită formării „unui nou centru de variații analoage”. Mai degrabă decât să argumenteze pur și simplu că speciile sunt discontinue între ele - ca în cazul neo-lamarckismului - teoria mutației a sugerat că variațiile în sine sunt discontinue, ca și în cazurile de nanism, gigantism și albinism. Pe baza observațiilor sale despre primula comună de seară ( Oenothera lamarckiana), care ocazional generează descendenți care diferă semnificativ în ceea ce privește trăsăturile frunzelor și dimensiunea generală de generațiile părinte și care uneori nu pot fi încrucișate cu generațiile părinte, de Vries a susținut că noile specii au apărut pe deplin formate și viabile, dar lipsite de caracteristicile definitorii ale generației părinte . Astfel, analiza lui de Vries s-a concentrat asupra forței creative a discontinuității ca o explicație primordială pentru originea noilor specii.

Teoria mutației a încercat să abordeze o lipsă cheie în analiza darwiniană cu privire la incompletitudinea înregistrărilor fosile. În loc să insiste asupra faptului că cunoașterea înregistrărilor fosile este insuficientă pentru a identifica etapele de tranziție în acumularea treptată a variațiilor incrementale în timp, teoria mutației de Vries a insistat că nu existau astfel de lacune în arborii genealogici ai organismelor. Astfel, ceea ce părea a fi absențe în dosarul fosilelor ar putea fi analizat ca dovadă în favoarea unei teorii a evoluției bazată pe mendelieni și saltationiste.

Alte teorii mutaționiste au fost dezvoltate după activitatea lui de Vries, inclusiv teoria „monștilor plini de speranță” a geneticianului american Richard Goldschmidt și paleontologii americani Stephen Jay Gould și teoria echilibrului punctat al lui Niles Eldredge. Aceste idei nu numai că au rămas fidele bazei saltationiste pentru formarea de noi specii, dar au susținut și devotamentul lui de Vries față de credința darwiniană pură că allvariationul se dovedește benefic. Procedând astfel, teoriile mutaționiste au recunoscut formațiunile organice alternative viabile (adesea etichetate „dizabilități” la nivel uman) ca exemple ale forței creative a noilor specii care intră în existență prin mutație. Această interpretare a contrazis afirmațiile eugenicienilor și genetiștilor conform cărora unele mutații sunt monstruozități sau abominări organice.


Există un exemplu de specie nouă prin reproducerea prin mutație? - Biologie

Rezumatul articolului:

Autori: Satish Kumar, Vikas Gupta și Chandra Nath Mishra
ICAR-Institutul indian de cercetare a grâului și orzului, Karnal-132001 Haryana

Mutația este o schimbare ereditară bruscă într-o caracteristică a unui organism. Mutațiile produse de modificările secvențelor de bază ale genelor sunt cunoscute sub numele de mutații genetice sau punctuale. Termenul mutații a fost introdus de Hugo de Vries în 1900.

Mutațiile apar la populațiile naturale (fără niciun tratament de către om) la o rată scăzută. Acestea sunt cunoscute sub numele de mutații spontane. Frecvența mutațiilor naturale este, în general, una din zece lacuri.

Mutațiile pot fi induse artificial de un tratament cu anumiți agenți fizici sau chimici. Astfel de mutații sunt cunoscute sub numele de mutații induse, iar agenții utilizați pentru producerea lor sunt denumiți mutageni. Utilizarea mutațiilor induse pentru îmbunătățirea culturilor este cunoscută sub numele de reproducere prin mutație. Mutațiile induse au un mare avantaj față de cele spontane, apar la o frecvență relativ mai mare, astfel încât este practic să lucrați cu ele.

Caracteristicile mutațiilor

1. Mutațiile sunt în general recesive, dar apar și mutații dominante.
2. Mutațiile sunt, în general, dăunătoare organismului, dar o mică parte (0,1%) dintre ele este benefică.
3. Mutațiile sunt aleatorii, adică pot apărea în orice genă. Cu toate acestea, unele gene prezintă o rată a mutațiilor mai mare decât altele.
4. Mutațiile sunt recurente, adică aceleași mutații pot apărea din nou și din nou.
5. Mutațiile induse prezintă în mod obișnuit pleiotropie, adesea datorită mutațiilor genelor strâns legate.

Mutagen
Agenții utilizați pentru inducerea mutațiilor sunt cunoscuți ca mutageni. Mutagenii sunt clasificați în două grupe, mutageni fizici și chimici.

Mutagen fizic

Mutațiile care induc radiațiile sunt de două feluri.

eu. Radiații ionizante
ii. Radiații neionizante.

Razele alfa, beta și gamma ale substanțelor radioactive, neutronii și razele X sunt exemple de radiații ionizante. Când radiațiile ionizante trec prin materie, atomi, absorb energia din ele și pierd electroni. Când un atom devine ionizat, molecula din care face parte suferă modificări chimice. Dacă molecula este o genă și dacă această genă modificată își duplică noul model, rezultatul schimbării este o mutație.

Radiații neionizante

Atunci când compușii absorb energia din radiațiile neionizante, electronii lor sunt ridicați la niveluri mai ridicate de energie (excitație). Rezultă o reactivitate crescută a moleculelor afectate ducând la mutații.

Singura radiație neionizantă capabilă să inducă mutații este lumina ultravioletă. Radiația U-V poate fi obținută de la o lampă cu vapori de mercur. Razele U V au lungimi de undă mult mai mari (aproximativ 2500 Angstrom)

1. Agenți de alchilare - de exemplu, EMS (etil metan sulfonat) MMS (metil metan sulfonat)
2. Coloranți acridinici, de exemplu, bromură de etidiu, proflavină acriflavină
3. Analog de bază - de ex. 5 Bromouracil, 5 - Clorouracil
4. Alții - de exemplu, acid azotat, hidoxil amină, azidă de sodiu.

Grădina gamma a Institutului Indian de Cercetări Agricole din New Delhi este un teren de trei acri. În centrul acestui câmp, există o sursă mare de cobalt radioactiv (CO 60), iar plantele din ghivece sunt păstrate la distanțe diferite de sursă, iradiate și studiate. Este utilizat pentru iradierea plantelor întregi în diferite etape și pentru durate variabile.

Razele gamma au o lungime de undă mai mică decât razele X și, prin urmare, sunt penetrante. Razele gamma sunt frecvent măsurate în termeni de unități Roentgen (r).

Tratarea unui material biologic cu un mutagen pentru a induce mutații este cunoscută sub numele de mutageneză. Expunerea unui material biologic la radiații (raze X, raze gamma etc.) este cunoscută sub numele de iradiere.

O parte a plantei tratate

Semințele, boabele de polen sau propagările vegetative (muguri și butași) pot fi utilizate pentru mutageneză. Mutagenii chimici sunt cel mai bine folosiți cu semințe.

Tratamentele cu mutageni reduc germinarea, rata de creștere, vigoarea și fertilitatea (polenul și ovulul). O doză optimă în care produce frecvența maximă a mutațiilor și provoacă uciderea minimă. LD 50 în acea doză de mutagen care ar ucide 50% din persoanele tratate. Valoarea LD 50 variază în funcție de speciile de cultură și de mutagenul utilizat. În general, se efectuează un experiment preliminar pentru a determina doza adecvată de mutagen. Doza de mutagen poate fi variată variind intensitatea sau timpul de tratament. Intensitatea în cazul mutagenilor chimici poate fi variată prin modificarea concentrației de mutageni.

Partea de plantă selectată este expusă la doza de mutagen dorită. În cazul mutagenilor chimici, semințele sunt, de obicei, pre-înmuiute timp de câteva ore, pentru a iniția activități metabolice, expuse la mutagenul dorit și apoi spălate în apă curentă de la robinet pentru a îndepărta mutagenul prezent în ele. Semințele tratate sunt plantate imediat pe câmp pentru a crește generația M1. M2, M3, M4 etc. sunt generațiile ulterioare derivate din M1, M2, M3 etc., plante prin selfing.


Despre autor / informații suplimentare:
Lucrez ca om de știință la ICAR - Institutul Indian de grâu și orz Karnal, Haryana în cadrul ICAR, New Delhi.

Disclaimer important: Toate articolele de pe acest site web au caracter informativ general și nu sunt recomandări profesionale sau ale experților. Nu ne asumăm nicio responsabilitate pentru corectitudinea sau autenticitatea informațiilor prezentate în acest articol sau pentru orice pierdere sau prejudiciu care rezultă din acestea. Nu susținem aceste articole, nu suntem nici afiliați autorilor acestor articole, nici responsabili pentru conținutul acestora. Vă rugăm să consultați secțiunea noastră de declinare a responsabilității pentru termeni completi.


Există un exemplu de specie nouă prin reproducere prin mutație? - Biologie

10 minute maxim! (o poți face în 5?)

1 + 2: Cele 5 pisoi din fotografie sunt de la aceiași părinți.

1. Diferențele de culoare dintre pisoi este un exemplu de ..

  • A. variație discontinuă
  • B. variație continuă
  • C. evoluția selectivă
  • D. sortiment aleatoriu
  • A. Gene moștenite de la părinți
  • B. Mănâncă mai multă mâncare decât frații lor
  • C. Se deplasează mai mult decât frații lor
  • D. O combinație între diferențele genetice și consumul de alimente.
  • A. Obezitatea și culoarea părului
  • B. Sex și grupa sanguină
  • C. Înălțimea și culoarea naturală a ochilor
  • D. Obezitatea și culoarea naturală a ochilor

4-6. O cultură de plante și rsquos era consumată de o specie de insectă erbivoră, așa că a decis să stropească cultura cu un pesticid. El a repetat procesul mai târziu în an, când insectele s-au întors.

Diagramele frunzelor înainte și după aplicarea pesticidului sunt prezentate în acest tabel:

Înainte de aplicarea pesticidului După aplicarea pesticidului
Cultivatorul de plante găsește recolta atacată de insecte și pulverizează recolta. 1. 2.
Mai târziu, în an, erau mai multe insecte pe recolta sa, așa că a pulverizat din nou. 3. 4.


Fiecare punct reprezintă 1 insectă vie.

  • Unul
  • B. Doi
  • C. Trei
  • D. Nouă
  • A. & lsquoSoiul roșu și rsquo a mâncat soiul & lsquoblack & rsquo al insectei
  • Soiul B. & lsquoRed & rsquo a scăpat de pesticid
  • C. Soiul & lsquored & rsquo este otrăvitor, astfel încât păsările nu le consumă.
  • Soiul D. & lsquoRed & rsquo a fost rezistent la pesticide, dar pesticidul a ucis soiul & lsquoblack & rsquo.
  • A. Printr-o mutație a genomului insectelor și rsquos
  • B. Prin încrucișare
  • C. Prin aplicarea pesticidului
  • D. Prin schimbări ale vremii.
  • A. Prin adaptarea la mediu
  • B. Prin reproducere selectivă
  • C. Prin selecție naturală
  • D. Din întâmplare
  • A. În cadrul unei populații de reproducere există variații
  • B. Organismele concurează pentru resurse precum hrană, habitat, pereche.
  • C. Acele soiuri de specii care se potrivesc mai bine presiunilor de mediu în schimbare supraviețuiesc și se împerechează.
  • D. Pe măsură ce mediul se schimbă, un organism se adaptează schimbării.

9. Multe & lsquosuperbugs & rsquo sunt rezistente la antibiotice. Tabelul enumeră 4 etape în evoluția rezistenței la antibiotice.

Care este ordinea corectă pentru a explica evoluția rezistenței la un antibiotic?


Răspuns gratuit

De ce lanțurile insulare oferă condiții ideale pentru a se produce radiații adaptive?

Organismele unei specii pot ajunge împreună pe o insulă și apoi se pot dispersa de-a lungul lanțului, stabilindu-se fiecare în nișe diferite și exploatând diferite resurse alimentare pentru a reduce concurența.

Două specii de pești au suferit recent speciație simpatrică. Bărbații fiecărei specii aveau o culoare diferită prin care femelele puteau identifica și alege un partener din propria specie. După ceva timp, poluarea a făcut lacul atât de tulbure încât femeilor le era greu să distingă culorile. Ce s-ar putea întâmpla în această situație?

Este probabil ca cele două specii să înceapă să se reproducă între ele. În funcție de viabilitatea descendenților lor, ei se pot contopi într-o singură specie.

De ce indivizii poliploidici pot duce la speciație destul de repede?

Formarea de gameți cu noi n numerele pot apărea într-o singură generație. După câteva generații, se pot forma destui hibrizi noi pentru a se reproduce împreună ca specie nouă.


Siguranța alimentelor modificate genetic: abordări pentru evaluarea efectelor neintenționate asupra sănătății (2004)

Acest capitol explorează probabilitatea unor efecte neintenționate din diverse metode de modificare genetică a plantelor și animalelor (a se vedea definițiile operaționale din capitolul 1). Mai exact, se discută rezultatele neașteptate ale metodelor de reproducere utilizate pentru a dezvolta o cultură sau tulpină alimentară și efectele neașteptate sau neintenționate înregistrate în literatura științifică. De asemenea, include analize ale metodelor utilizate intenționat pentru modificarea surselor de hrană și compararea probabilității unor modificări neintenționate care rezultă din utilizarea ingineriei genetice față de alte metode de modificare genetică discutate în capitolul 2.

FUNDAL

Noile combinații de gene care rezultă din manipularea genetică a genelor existente prin tehnici convenționale de reproducere pot introduce efecte neintenționate și neașteptate. Cu toate acestea, prin procesul de selecție a crescătorului și a rsquos-ului, liniile genetice care exprimă caracteristici nedorite sunt eliminate din considerare ulterioară și numai cele mai bune linii și mdashthose care exprimă caracteristicile dorite fără caracteristici agronomice nedorite suplimentare, cum ar fi susceptibilitatea crescută a bolii sau calitatea slabă a cerealelor și mdshare menținute pentru posibile activități comerciale eliberare. Deși plantele și animalele produse din metode convenționale de reproducere sunt evaluate în mod obișnuit pentru modificări ale productivității, eficienței reproducerii, reacțiilor la boli și caracteristicilor calității, ele nu sunt evaluate în mod obișnuit pentru efecte neintenționate la nivel molecular. Noile soiuri de culturi alimentare, altele decât cele produse utilizând tehnologii recombinante de acid dezoxiribonucleic (ADNr), sunt rareori supuse unor evaluări toxicologice sau de altă natură (OMS, 2000). Comitetele precedente ale Academiilor Naționale au abordat problema

dacă efectele neintenționate care rezultă din utilizarea tehnologiilor bazate pe ADNr în producția de alimente și riscurile potențial asociate cu acestea diferă în natură și frecvență de cele asociate cu metodele de reproducere care nu sunt bazate pe ADNr (NRC, 1987, 2000, 2002).

Există o cantitate considerabilă de date compilate și disponibile în literatura științifică care abordează probleme legate de plantele modificate genetic (GM) și modificate genetic (GE), inclusiv impactul asupra sănătății și mediului. În schimb, dezvoltarea animalelor transgenice este un domeniu relativ nou al biotehnologiei, astfel încât cantitatea de date colectate și raportate pentru animalele modificate genetic este mai mică decât cea pentru plante. Cu toate acestea, aplicarea tehnicilor de modificare genetică și potențialul de efecte adverse neintenționate sunt similare atât pentru plante, cât și pentru animale, iar o mare parte din informațiile obținute de la plante pot fi aplicate la întrebări de îngrijorare în modificarea genetică a animalelor.

REPRODUCERE A PLANTELOR

Creșterea convențională a plantelor

Producția convențională de plante generează ocazional alimente cu trăsături nedorite, dintre care unele sunt potențial periculoase pentru sănătatea umană. Majoritatea culturilor produc în mod natural alergeni, toxine sau alte substanțe antinutriționale (vezi capitolul 5). Practica standard a crescătorilor de plante și a agronomilor include monitorizarea nivelurilor substanțelor antinutriționale potențial periculoase relevante pentru cultură. De exemplu, crescătorii de canola monitorizează nivelurile de glucozinolați din liniile de reproducere avute în vedere pentru eliberarea comercială prospectivă, în timp ce crescătorii de cartofi monitorizează conținutul de glicoalcaloizi. Dacă o anumită linie de reproducere generează prea mult dintr-o substanță nedorită, acea linie este eliminată din considerare pentru eliberare comercială.

În Statele Unite, comunitatea de reproducere a plantelor este în mare măsură auto-monitorizată. Agențiile de reglementare nu evaluează noile soiuri de culturi convenționale pentru sănătatea și siguranța mediului înainte de eliberarea comercială. Unele alte țări solicită agențiilor guvernamentale să efectueze evaluări premarket pentru noi soiuri de culturi, atât convenționale, cât și derivate din biotehnologie. Canada are un sistem „ldquomerit” și „rdquo” pentru eliberarea comercială a noilor soiuri de culturi de câmp majore, în care soiurile candidate sunt cultivate în cadrul unor teste de teren administrate de guvern. Datele de performanță din aceste studii, legate de factorii agronomici, rezistența la boli și caracteristicile calității alimentelor, sunt compilate pentru toate soiurile comerciale candidate și standard. Datele sunt colectate din mai multe locații pe parcursul mai multor ani, pe măsură ce chimiștii cerealelor analizează cerealele pentru compoziția chimică și nutrițională, iar patologii plantelor efectuează teste pentru a determina reacțiile la bolile relevante. Aceste date sunt apoi evaluate de o echipă de experți din industrie, guvern și universități.

Crescătorul fiecărui soi candidat trebuie să-i convingă pe acești experți că este competitiv și demn în raport cu alte soiuri disponibile comercial

cultură, pe baza datelor de performanță din studii. Numai dacă comitetul este de acord, soiul candidat poate fi înregistrat ca un nou soi comercial. Dacă soiul nu funcționează în parametrii prescriși pentru toate caracteristicile, nu este eliberat comercial (CFIA, 2003).

Efecte neintenționate ale ameliorării convenționale a plantelor

Toxine care apar în mod natural

Toate alimentele, indiferent dacă sunt sau nu prelucrate genetic, transportă substanțe potențial periculoase sau microbi patogeni și trebuie evaluate corect și prudent pentru a asigura un grad rezonabil de siguranță. În plus, toate tulpinile de cultură, inclusiv tulpinile organice, pot exprima trăsături generate de diferite forme de mutageneză indusă. (Conform reglementărilor organice, reproducerea radiațiilor și mutageneza indusă sunt acceptabile, dar iradierea alimentelor finale în sine nu este. Pentru mai multe informații despre reglementările organice, consultați USDA-AMS, 2001.)

Istoria oferă exemple de reproducere tradițională care au dus la alimente potențial periculoase (a se vedea caseta 3-1). Culturile solanacee (familia tutunului), cum ar fi cartoful și roșiile, produc în mod natural diferiți glicoalcaloizi steroizi. Aceste substanțe sunt toxice nu numai pentru oameni, ci și pentru insecte și ciuperci patogene. Pe parcursul evaluărilor obișnuite de creștere a plantelor, liniile de reproducere cu niveluri crescute de glicoalcaloizi pot fi identificate de crescător ca având o rezistență superioară la insecte sau boli și reținute pentru o posibilă eliberare comercială. Creșterea nivelurilor de glicoalcaloizi responsabile de toleranța dăunătorilor nu poate fi observată până când oamenii nu se îmbolnăvesc din consumul de alimente.

Tomatina, un glicoalcaloid prezent în mod natural în roșii, poate fi produsă în cantități periculoase în anumite soiuri crescute în mod convențional. În mod obișnuit, alfa tomatina este prezentă în fructele de tomate imature, dar este degradată pe măsură ce fructul se maturizează, astfel încât până când fructul se coace la stadiul preferat pentru consumul uman, conținutul de tomatină este redus la niveluri sigure. Cu toate acestea, nivelurile de tomatină naturală la tomatele obișnuite crescute folosind metode convenționale pot varia considerabil, în principal în funcție de maturitate, tip și condițiile de creștere a mediului (Gilbert și Mohankumaran, 1969 Leonardi și colab., 2000). În acest sens, mediul este mai responsabil pentru pericolele alimentare decât machiajul genetic sau metoda de reproducere.

Another example of a possible effect is the unintended elevation of glycoalkaloid content in potatoes. All potatoes produce the toxic glycoalkaloid solanine, but mature potatoes from most cultivars have amounts so small as to be nonhazardous. However, some varieties produce more than others, and certain environmental stimuli, such as growing or storage conditions, can cause potentially hazardous increases in solanine content, even within a usually safe cultivar (Concon, 1988). For example, potatoes exposed to sunlight turn green, making them particularly prone to high solanine content. Dark-skinned varieties are less

BOX 3-1
Kiwi: A New Food?

Puffer fish, chile peppers, and mustard all are traditional foods that humans have learned to consume in moderation to minimize adverse health effects. But what about foods entirely new to the human digestive tract? Although some have designated (GE) foods as completely novel, the GE varieties currently approved and on the market are of the same composition as other foods. Corn oil, for example, is chemically identical regardless of the breeding method used to develop the corn variety.

In recent history, the closest example of a new food might be kiwi fruit. Originally it was an edible but unpalatable plant producing small, hard berries in China. Breeders in New Zealand developed what we know now as kiwi fruit (Actinidia deliciosa) into a food during the twentieth century, and commercialized in the United States during the 1960s. There does not, however, appear to be any official record of a premarket safety analysis of the fruit. As a consequence, some humans who were not previously exposed to kiwi fruit developed allergic reactions. Recently, well after commercial release, the responsible allergenic protein (actinidin) was isolated and characterized (Pastorello et al., 1998).

likely to turn green than light-skinned varieties, but in either case environment seems to be more important to solanine production than genetics.

Certain potato lines have been found to express greater disease- or pest-resistance, and they have been selected as superior, not always with favorable or intended results. The most notorious such selection was the Lenape potato, which was developed using conventional breeding methods (Akeley et al., 1968). After a successful commercial launch, it was found to have dangerously elevated solanine content in the tubers and was removed from the market (Zitnak and Johnston, 1970). More recently, a similar high-solanine potato variety was detected and withdrawn from the market in Sweden (Hellanäs et al., 1995). In this case, the potato was a heritage variety, developed in the United Kingdom during the nineteenth century, but superseded by another variety due to its susceptibility to disease (Kuiper, 2003). Nevertheless, it became popular in Sweden under the name &ldquoMagnum Bonum,&rdquo until its predilection for overexpressing solanine resulted in its commercial demise (Hellanäs et al., 1995).

In spite of occasional problems with the consumption of potato glycoalkaloids, conventional breeders continue to increase the glycoalkaloid content in the leaves to take advantage of its pest- and pathogen-deterrent properties. Consequently, the U.S. Department of Agriculture (USDA) recommends, but does not require, a limit for glycoalkaloid content in new potato varieties (Sinden and Webb, 1972).

Interestingly, the Lenape (also known as breeding line no. B5141-6) potato has been found to express some useful attributes, such as high solids content. Thus Lenape continues to be used successfully as a parent in conventional breeding programs, providing its genes to new commercial potato varieties, such as Atlantic and Denali. Progeny with genes providing the high solids content are selected or maintained, and the genes responsible for high solanine content in the tubers are selected against or rejected. Additionally, Lenape has been transformed with a genetic construct containing the solanidine glucose-adenosine diphosphate glucosyltransferase (SGT) transgene in the antisense direction, which is designed to interfere with the solanine biosynthesis (Moehs et al., 1997). In field trials, several transgenic Lenape-derived lines expressed substantially less solanine than the parent Lenape, apparently due to antisense expression, an rDNA method for &ldquoturning off&rdquo an undesirable gene (McCue et al., 2003).

Several breeding programs are developing potatoes derived from conventional crosses between the ordinary potato Solanum tuberosum and relatives of other species, such as S. acaule (Kozukue et al., 1999) or S. chacoense (Sanford et al., 1998 Zimnoch-Guzowska et al., 2000). These are conventional breeding programs in which genes from two different species are exchanged. The intent of these conventional breeding programs is to generate potato varieties with new beneficial features, while minimizing deleterious traits from the foreign species.

Breeders typically monitor levels of toxins in plants that are known to naturally contain them, even though such monitoring is only voluntary in the United States. However, an unexpected and unintended problem may result when combining different species because thousands of genes would be interacting, not just one or two genetic elements of interest. For example, hybrids of S. tuberosum și S. brevidens produced not only the usual glycoalkaloids, but also the toxin demissidine, which is not produced in either parent (Laurila et al., 1996). This singular result shows that non-genetic engineering breeding methods can have unintended effects and generate potentially hazardous new products.

Any time genes are mutated or combined, as occurs in almost all breeding methods, the possibility of producing a new, potentially hazardous substance exists. Conceivably, similar outcomes could result from using rDNA to transfer specific genes from S. brevidans la S. tuberosum, giving rise to hybrids expressing the novel toxin demissidine. In either case, the hazard lies with the presence of the toxin, and not with the method of breeding. Genetic engineering could also be used to transfer only the beneficial genes from S. brevidans, leaving behind the genes responsible for the novel toxin.

Another example of a toxic compound from traditional crops is psoralens in celery (see Box 3-2). Celery naturally produces these irritant chemicals that deter insects from feeding on the plant and also confer protection from some diseases (Beier and Oertli, 1983). Celery plants with an elevated expression of psoralens will suffer less damage from disease and insect predation and have more aesthetic appeal to consumers, who tend to reject insect- or disease-damaged produce.

BOX 3-2
Unintended Health Effects: A Conventionally-Bred Celery Cultivar

Genetic engineering has raised the question of whether its products create unintended health effects for consumers, but how do conventionally bred products compare along the continuum of genetic modification? Celery provides an interesting case, as it contains naturally occurring toxic chemicals called psoralens, which are secondary metabolites found in a variety of fruits and vegetables, and members of the class of compounds called furanocoumarins (Diawara and Kulkosky, 2003). The psoralen in celery provides it with a biological defense mechanism of sorts&mdashif it suffers disease or has been bruised, the celery plant can produce up to 100 times the level of psoralen that it typically contains, thus protecting itself from attacks by pests. The production of psoralens also depends on factors such as temperature, season and, particularly, availability of sunlight (Diawara et al., 1995). Psoralens temporarily sensitize human skin to longwave ultraviolet radiation. Consequently, they have been used for more than 25 years as a component in phototherapy&mdasha means of treating acute skin diseases (New Zealand Dermatological Society, 2002).

However, psoralen in celery has been implicated in cases of skin irri-tation, such as dermatitis, among farm workers and other handlers of these plants, and studies have suggested a potential correlation between psoralens and cancer in laboratory mice (Beier, 1990). Moreover, celery cultivars produced using conventional breeding methods&mdashintended to enhance insect-resistance and aesthetic appeal to consumers through increased production of psoralen&mdashhave been associated with cases of dermatitis among grocery workers, as well as further cases of photosensitivity among farm workers handling these plants (Ames and Gold, 1999). This form of dermatitis, or &ldquophotodermatitis,&rdquo has been observed as far back as 1961 in field workers who had handled celery infected with the disease pink rot (Birmingham et al., 1961). The Centers for Disease Control and Prevention reports cases dating back to 1984 of severe skin rashes among laborers who handled celery on a regular basis. The initial onset of these cases spawned a study by the National Institute for Occupational Safety and Health, in which there appeared to be a relationship between the handling of celery and prolonged exposure to sunlight. In the study that was undertaken in 1984, a number of grocery workers who handled celery on a regular basis also had used a tanning salon, suggesting to researchers that the ultraviolet light from tanning had exacerbated the reactions of the workers&rsquo skin in response to the celery they had handled (CDC, 1985). Exposure to elevated levels of psoralens remains a problem for laborers such as field workers, as constant exposure to sunlight&mdashcombined with the handling of vegetables such as celery&mdashcan induce reactions such as those occurring in the skin. Psoralens continue to be regarded as naturally occurring toxicants (Beier, 1990).

As a result, breeders may observe healthy, undamaged celery lines and select them for commercial release. Unfortunately, workers who harvest high psoralen-producing celery or pack it in grocery stores have, on occasion, developed severe photodermatitis, especially when they are exposed to bright sunlight and the celery is infected with pathogens (Berkley et al., 1986 Birmingham et al., 1961 Finkelstein et al., 1994). There are differences in psoralen content from one variety to another (Beier, 1990 Diawara et al., 1993), but environment seems to have the greatest influence on psoralen production (e.g., Diawara et al., 1995).

Mutații

Mutations, defined as any change in the base sequence of DNA, can either occur spontaneously or be induced, and both methods have produced new crop varieties. Most mutations are deleterious and therefore useless for breeding purposes. However, a mutation can result in desirable traits and may be selected for breeding. Spontaneous mutations, also called &ldquosports&rdquo by horticulturists, are by definition not induced, so breeders wait a long time to see mutants arising from this process, and even longer to see useful ones. Most mutation breeders induce random changes in DNA by using ionizing radiation or mutagenic chemicals, such as ethyl methane sulfonate, to increase the rate and frequency of the mutation process.

In spite of these intrusive methods, induced mutagenesis is considered a conventional breeding technique. Food derived from mutation breeding varieties is widely used and accepted. Organic farming systems permit food from mutated varieties to be sold as organic. In the United States many varieties have been developed using induced mutagenesis, such as lettuce, beans, grapefruit, rice, oats, and wheat. The Food and Agriculture Organization of the United Nations/ International Atomic Energy Agency Mutant Cultivar Database (FAO/IAEA, 2001) lists more than 2,200 varieties of various species worldwide that have been developed using induced mutagenesis agents, including ionizing irradiation and ethyl methane sulfonate. However, the database does not include spontaneous mutations, cell-selected mutants (Rowland et al., 1989), or somaclonal variants (Rowland et al., 2002).

There is no mandated requirement to list new mutant varieties with the database. However, there do not appear to be outstanding examples of mutant varieties with documented unexpected effects beyond what the mutant was selected for, despite the expectation that mutant varieties may possess and generate more unexpected outcomes than ordinary crosses because of the unpredictable and uncontrollable nature of nontargeted mutations. Furthermore, there do not appear to be any examples in which mutant varieties were removed from the market due to unintended or unexpected adverse incidents.

Genetic Engineering in Plants

As for conventional breeding techniques, the genetic engineering (GE) breeding and selection process is largely self-monitored and only new varieties of rDNA crops are subjected to assessment prior to commercialization. Evaluation of GE food products for other countries is described above, in the section Conventional Plant Breeding.

Genetic engineering methods are considered by some to be more precise than conventional breeding methods because only known and precisely characterized genes are transferred. In contrast, conventional breeding involves transferring thousands of unknown genes with unknown function along with the desired genes. Similarly, in mutation breeding hundreds or thousands of random mutations are induced in each mutated line.

Plant breeders take a variety of methods used to introduce desired traits into consideration during selection. The location where DNA expressing the desired traits is inserted into the host genome in rDNA technology may be immaterial&mdashfor example, if an insertion is made in an inappropriate place, the transformed plant is eliminated or selected against by the breeder, who will then select another plant with a preferable locus of insertion for continued evaluation and development as a new variety.

The number of different lines developed by breeders varies according to the crop, the desired trait, and the choice of the breeder, but is it not unusual to start with evaluations of 2,000 &ldquosister&rdquo lines from a cross of two parents to develop just one new variety. Thus 99 percent of sister lines are eliminated over the several years of evaluation, for various reasons. These include poor expression of the desired trait, poor yield performance, increased disease susceptibility, or even a lack of visual and tactile appeal, which is a largely subjective and arbitrary designation, but an important criterion nevertheless.

Genetic engineering techniques require fewer lines or transformation events because the desired trait is known and identified early. Consequently, the evaluations&mdashwhich still take several years&mdashfocus on eliminating any unstable lines or those with deleterious characteristics.

In contrast to breeders using other techniques, genetic engineering breeders typically prefer to start with a small number of plants and then select only a few. For example, the two currently approved GE plant varieties from public institutions, papaya (Gonsalves, 1998 Swain and Powell, 2001) and flax (McHughen et al., 1997), started with only about 30 sister lines.

Unintended Effects from Genetic Engineering

Unexpected and unintended effects can be seen with all methods of breeding. Traditionally breeders observe such off-types regularly they methodologically eliminate these individuals during the evaluation process, long before prepara-

tions are made for commercial release. An unexpected or unintended effect does not imply a health hazard, although clearly a plant expressing novel and unexpected characteristics warrants closer inspection prior to commercial release.

A large body of transgenic plant material is developed by university and government laboratories investigating aspects of rDNA that are not related to commercial interests. The Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) lists more than 10,000 field trials with GE plants that were conducted between 1986 and 1999. Most of these authorized trials were conducted on plants genetically engineered by public universities and government research institutions, not for commercial release but to test the plants for unexpected or unintended results (see OECD, 2000). Consequently, most of the information on unexpected or unintended results comes from these sources.

Because GE crops are regulated to a greater degree than are conventionally bred, non-GE crops, it is more likely that traits with potentially hazardous characteristics will not pass early developmental phases. For the same reason, it is also more likely that unintentional, potentially hazardous changes will be noticed before commercialization either by the breeding institution or by governmental regulatory agencies.

The following are among the examples of unexpected or unintended characteristics that are often cited in the scientific literature.

Mycotoxin Content in Bt Corn

Bt (Bacillus thuringiensis) corn was developed to help farmers protect corn crops from insect pests, particularly the European corn borer and, more recently, the corn root worm. An unexpected effect in this product was a substantial reduction in mycotoxins, which can adversely affect animal and human health. Researchers hypothesized that this is because mycotoxin production is stimulated by fungal spores that infect corn when worms bore into and injure the plant. In the absence of insect damage (as in the Bt corn plants), there is reduced opportunity for pathogenic fungal spores to infect the plant and therefore less opportunity to generate the associated and undesirable mycotoxins (Munkvold et al., 1997, 1999).

Increased Lignin in Bt Corn

Saxena and Stotzky (2001) reported that three Bt corn varieties increased their stem lignin content relative to their respective non-Bt isogenic parents. Since the increase was found in more than a single variety, this suggests that the lignin increase is directly associated with the inserted DNA and is not simply an isolated coincidence. However, increased lignin content has not been recorded in other Bt corn lines, so it is uncertain whether the reported increase was due to the rDNA insertion, the presence of Bt endotoxin, or some other mechanism. Al-


What is an example of selective breeding?

Similarly, you may ask, what is meant by selective breeding?

Selective breeding, also known as artificial selection, is a process used by humans to develop new organisms with desirable characteristics. Breeders select two parents that have beneficial phenotypic traits to reproduce, yielding offspring with those desired traits.

Additionally, can humans be selectively bred? Selective breeding or artificial selection is when humans breed plants and animals for particular genetic characteristics. Oamenii avea bred food crops from wild plants and domesticated animals for thousands of years.

Herein, which is an example of selective breeding quizlet?

Exemple include domestic oat, peanut, sugar cane, banana, and cotton.) Allowing only those animals with wanted characteristics to produce the next generation. One of the methods of reproducere selectivă that involves crossing dissimilar individuals to bring together the best of both organisms.

How are dogs an example of selective breeding?

There are over 400 breeds de dog in the world and all are maintained as pure-bred stocks through reproducere selectivă, which aims to maintain a closed genetic lineage. Most dog traits follow simple genetic rules. Occasionally, a dog inherits two genes for a recessive trait and you get a surprise!


Mutation breeding

Applied since the 1930s to accelerate the process of developing and selecting new valuable agronomic traits, mutation breeding uses a plant’s own genetic make-up, mimicking the natural process of spontaneous mutation. The mutation process generates random genetic variations, resulting in mutant plants with new and useful traits.

Classical breeding in its most simple form involves the selective propagation of plants with desirable characteristics and the elimination or "culling" of those with less desirable characteristics. Another technique, often referred to as cross breeding, is the deliberate interbreeding (crossing) of closely or distantly related but sexually compatible parental lines to produce new crop varieties or lines with desirable properties. Both techniques involve a multi-generational process that often requires five or more years to eliminate unwanted characteristics and develop the sought-after traits.

Jointly with the FAO, the IAEA assists its Member States in developing and implementing technologies that, through the use of gamma irradiation and X-rays, can induce the mutation of plants and thereby considerably speed up the breeding process. This can also involve the use of related biotechnologies to identify and select the required mutations.

A faster tool, yet environmentally friendly

Mutation breeding, in the case of self-pollinated crops that are disseminated by seed, is based on the self-fertilization – or selfing – of mutants until the induced desired character is stably expressed in advanced mutant generations. Often backcrossing to the original non-mutated genotype (part of the DNA sequence of a cell that determines its specific characteristic) is necessary to retain its favourable characteristics.

Mutation breeding is built on mutation induction and mutation detection. It has many comparative advantages: it is cost effective, quick, proven and robust. It is also transferrable, ubiquitously applicable, non-hazardous and environmentally friendly. More than 3,200 mutant varieties – including numerous crops, ornamentals and trees – have officially been released for commercial use in more than 210 plant species from over 70 countries (Source: FAO/IAEA Mutant Varieties Database).

Plant biotechnologies play an important role in mutation breeding. Plant tissue culture techniques are powerful tools in shortening the time needed to generate breeding mutant lines (those that always pass down certain traits to their offspring). This is a bottleneck for the exploitation of induced crop mutations that are recessive (in genetics, when one characteristic of a gene is not expressed because a more dominant one is displayed).

One such plant breeding tool is the doubled haploid technique, which refers to the doubling of chromosomes of a haploid – an organism or a cell that has only one member of each chromosome pair.

Another method is to identify molecular markers closely linked to the desired traits that can then be used to rapidly identify these traits. The development and dissemination of such molecular markers has the potential to further strengthen plant mutation breeding programmes, in particular for main food crops such as rice.


Priveste filmarea: Mutacje i krzyżówki papug - czy są etyczne? (Ianuarie 2022).