Закономерности изменчивости

Закономерности  изменчивости

Изменчивость — способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Различают наследственную, или генотипическую, изменчивость и ненаследственную, или модификационную, изменчивость.

Наследственная изменчивость, ее виды

К наследственной изменчивости относят такие изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений. Наследственная изменчивость слагается из мутационной и комби-нативной изменчивости.

Сущность комбинативной изменчивости состоит в том, что при слиянии двух гамет, отличающихся друг от друга по составу генов, образуются новые комбинации генов, которых не было у родителей. Различные сочетания генов в генотипе гибридных поколений приводят к появлению у них новых фенотипов. Вот почему дети почти никогда не повторяют отца или мать, каждый ребенок генетически уникален, так как он получил свой генотип из комбинации генов обоих родителей. Каковы источники комбинативной изменчивости? Первый и важнейший источник — независимое расхождение гомологичных хромосом в мейозе I. Рекомбинация генов, основанная на явлении перекреста хромосом,— второй источник комбинативной изменчивости. Третий источник — случайное сочетание гамет при оплодотворении; четвертый — взаимодействие генов.

Мутации

Мутации — это случайно возникшие стойкие изменения  генотипа, затрагивающие целые хромосомы, их части или отдельные гены. Мутации  могут быть крупными, хорошо заметными, например отсутствие пигмента (альбинизм), отсутствие оперения у кур, коротконогость и др. Однако чаще всего мутационные изменения — это мелкие, едва заметные уклонения от нормы.

Геномные мутации. Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом. Например, у растений довольно часто обнаруживается явление полиплоидии — кратного изменения числа хромосом. У полиплоидных организмов гаплоидный набор хромосом п в клетках повторяется не 2, как у диплоидов, а значительно большее число раз. Полиплоидия — следствие нарушения хода митоза или мейоза: при разрушении веретена деления удвоившиеся хромосомы не расходятся, а остаются внутри неразделиашейся клетки. В результате возникают гаметы числом хромосом 2п.При слиянии такой гаметы с нормальной (п) потомок будет иметь тройной набор хромосом.

Хромосомные мутации. Хромосомные  мутации — это перестройки  хромосом. Участки хромосом могут  изменить свое положение, потеряться или  удвоиться. Проиллюстрируем основные типы хромосомных мутаций:

Генные мутации. Генные, или точковые, мутации связаны с изменением состава или последовательности нуклеотидов в пределах участка ДНК—гена. Нуклеотид внутри гена может быть заменен на другой или потерян, может быть вставлен лишний нуклеотид и т. д. Генные мутации могут привести к тому, что мутантный ген либо перестанет работать и тогда не образуются соответствующие и-РНК и белок, либо синтезируется белок с измененными свойствами, что приводит к изменению фенотипических признаков особи. Вследствие генных мутаций образуются новые аллели, что имеет большое эволюционное значение.

Генеративные и соматические мутации. Генеративные мутации возникают  в половых клетках, но не влияют на признаки данного организма, а проявляются  только в следующем поколении.

Если изменяются гены в соматических клетках, то мутации  проявляются у данного организма  и не передаются потомству при  половом размножении. Однако при  бесполом размножении, если организм развивается  из клетки или группы клеток, имеющих  мутировавший ген, мутации могут передаваться потомству. Такие мутации называются соматическими.

Свойства мутации. Мутации  стойко передаются но наследству, чем обусловлена их огромная роль в эволюции:

только наследственные изменения могут стать достоянием последующих поколений при условии  успешного размножения и выживания  особей с этими мутациями.

Мутации вызываются различными внешними и внутренними факторами. Ультрафиолетовые лучи, колебания температуры, изменение химических реакций в  клетке в связи с ее старением, действие различных химических веществ  могут привести к изменениям структуры  ДНК и целых хромосом. Возникают  мутации внезапно, скачкообразно, у  отдельных особей вида и в большинстве  случаев вредны для организма, так  как расшатывают исторически  сложившийся генотип. Одни и те же мутации могут возникать повторно.

Мутации ненаправленны: мутировать может любой ген, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков. При этом один и тот же фактор, например рентгеновское излучение, действуя на клетки, может вызвать самые разные мутации, которые трудно даже предвидеть.

Ненаследственная изменчивость

Если у гималайского кролика на спине удалить белую  шерсть и поместить его в холод, на этом месте вырастет черная шерсть. Если черную шерсть удалить и наложить теплую повязку, вырастет белая шерсть. При выращивании гималайского кролика  при температуре 30"С вся шерсть у него будет белая. У потомства двух таких белых кроликов, выращенного в нормальных условиях, появится «гималайская» окраска- Такая изменчивость признаков, вызванная действием внешней среды и не передающаяся ко наследству, называется модификационной.

Модификационная изменчивость не затрагивает наследственную основу организма, его генотип и поэтому но передастся от родителей потомству.

Еще одна особенность  модификационной изменчивости - её групповой характер. Определенный фактор внешней среды вызывает сходное изменение признаков у всех особей данного вида, породы или сорта: под воздействием ультрафиолетовых лучей все люди загорают, все растения белокочанной капусты в жарких странах не образуют кочана. При этом, в отличие от мутаций, модификации направленны, имеют приспособительное значение, происходят закономерно, их можно предсказать. Если листья на деревьях уже распустились, а ночью были заморозки, то утром листья у деревьев примут красноватый оттенок. Если мышей, которые жили на равнинах вблизи гор, переселить в горы, то у них повысится содержание гемоглобина в крови.

Благодаря возникновению  модификаций особи непосредственно (адекватно) реагируют на изменение  условий среды и лучше приспосабливаются  к ней, что дает возможность выжить и оставить потомство.

Норма реакции

Живые организмы постоянно  испытывают влияние разнообразных  факторов среды, в которой они  обитают. При этом количественные признаки (масса тела крупного рогатого скота, молочность коров, яйценоскость кур  и т. п.) в большей степени подвержены влиянию среды, чем качественные признаки (цвет глаз, масть животных, форма и окраска цветков и  т. п.). Так, хорошо известно, что количество молока (количественный признак) в сильной  степени зависит от содержания и  кормления коров. Однако и генотип  оказывает существенное влияние  на развитие этого признака. Существуют малопродуктивные породы, дающие в  естественных условиях 1000—1200 кг молока в год, и высокопродуктивные, дающие 4000 кг молока и больше. Улучшение  кормления и содержания животных может резко повысить

удои молока у малопродуктивных пород (до 2500 кг). Наоборот, ухудшение  условий может привести к тому, что ценные породы снизят свою продуктивность до 2000 кг и ниже. Однако, как ни улучшай  условия содержания малопродуктивных пород, не удастся поднять их удои до 4000—5000 кг молока. Таким образом, признаки развиваются в результате взаимодействия генотипа и среды. Пределы  изменчивости признака называют его  нормой реакции. Иначе говоря, наследуется  не признак как таковой, а способность  организма (его генотипа) в результате взаимодействия с условиями среды  давать определенный фенотип. Широкая  норма реакции в природных  условиях имеет важное значение для сохранения и процветания вида.

Генотипическая изменчивость - комбинативная и мутационная. Уровень и место возникновения различных комбинаций генов и их роль в создании генетического разнообразия особей в пределах вида. Классификация мутаций по уровню и месту возникновения. Частота и причины мутаций. Значение мутаций для практики сельского хозяйства. Производственные условия как возможная причина повышенной частоты мутаций у человека. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости (Н.И.Вавилов). Цитоплазматическая наследственность.