Яку роль грає спадкова мінливість у природі. Лекція з біології на тему "спадковість та мінливість"

У нашій статті йтиметься про унікальну властивість всіх живих організмів, яка забезпечила виникнення величезної кількості видів живих істот. Це спадкова мінливість. Що це таке, якими є її особливості та механізм здійснення? На ці та багато інших питань ви зараз знайдете відповіді.

Що вивчає генетика

Порівняно молода наука генетика в 19-му столітті відкрила людству багато таємниць його походження та розвитку. А предметом її вивчення є лише дві властивості живих організмів: спадковість та мінливість. Завдяки першому забезпечується наступність поколінь та здійснюється точна передача генетичної інформації в цілій низці поколінь. А ось мінливість забезпечує виникнення нових ознак.

Значення мінливості

Навіщо ж організму набувати цих нових ознак? Відповідь досить проста: для можливості адаптації. На фото нижче перед вами представники кількох рас одного біологічного виду – Людина Розумна. Їх морфологічні відмінності цьому етапі немає, природно, ніякого пристосувального значення. А ось їхнім далеким предкам нові риси допомагали вижити у важких умовах. Так, представники монголоїдної раси мають вузький розріз очей, оскільки в степах часто були курні бурі. А негроїди мають темну шкіру як захист від палючих сонячних променів.

Види мінливості

Мінливістю називають властивість організмів набувати нових ознак у процесі їхнього історичного та індивідуального розвитку. Вона буває двох видів. Це модифікаційна та спадкова мінливість. Їх поєднує ряд ознак. Наприклад, неминуче виникають зміни у зовнішній будові організмів. Але за тривалістю існування модифікацій і ступеня дії вони абсолютно відрізняються.

Модифікаційна мінливість

Цей вид мінливості є спадковим. Він не закріплюється в генотипі, не має постійного характеру і виникає під впливом змін умов навколишнього середовища. Яскравим прикладом модифікаційної мінливості може бути відомий досвід із кроликом. Йому збривали невелику ділянку сірої вовни. А на голу ділянку шкіри прикладали кригу. Через деякий час на цьому місці виростала шерсть білого кольору, яку також збривали. Але кригу в цьому випадку не прикладали. В результаті на цій ділянці знову виростало волосся темного кольору.

Спадкова мінливість

Даний вид мінливості має постійний характер, оскільки зачіпає структуру генотипу до рівня нуклеотидів ДНК. При цьому нові ознаки передаються новим поколінням. Спадкова мінливість, своєю чергою, також буває двох типів: комбінативна і мутаційна. Перша виникає у разі появи нового поєднання генетичного матеріалу. Її найпростішим прикладом є злиття гамет під час статевого розмноження. В результаті організм, отримуючи по половині генетичної інформації від чоловічого та жіночого організму, набуває нових ознак.

Другий вид – це мутаційна спадкова мінливість. Вона полягає у виникненні різких ненаправлених змін генотипу під впливом різних факторів. Ними можуть бути іонізуюче та ультрафіолетове випромінювання, висока температура, азотовмісні хімічні речовини та інші.

Залежно від рівня структури генетичного апарату, де відбуваються зміни, розрізняють кілька типів таких спадкових модифікацій. При геномних змінюється кількість хромосом у загальному наборі. Це веде до анатомічних та морфологічних змін в організмі. Так, поява третьої хромосоми у 21-й парі викликає хворобу Дауна. При хромосомних мутаціях з'являється перебудова цієї структури. Вони зустрічаються набагато рідше, ніж геномні. Ділянки хромосом можуть дублюватися або відсутні, перекручуватися, змінювати своє становище. А ось генні мутації, які також називають точковими, порушують послідовність мономерів у структурі нуклеїнових кислот.

Незалежно від виду мутацій, вони, як правило, не несуть для організму корисних ознак. Тому людина вчиться керувати ними штучно. Так, у селекції часто використовується поліплоїдія – кратне збільшення числа хромосом у наборі. В результаті рослина стає більш потужною і дає великі плоди у великій кількості. Нікого вже не здивуєш інжирним персиком та іншими смачними рослинними гібридами. Адже вони є результатом штучно проведеної спадкової мінливості.

Спадкова мінливість у процесі еволюції

Розвиток генетики допоміг зробити значний крок уперед та у розвитку еволюційного вчення. Той факт, що людину та мавпу відрізняє лише одна пара хромосом, став суттєвим доказом теорії Дарвіна. У рослин та тварин в історичному розвитку можна простежити успадкування прогресивних рис, які передавалися та закріплювалися у генотипі. Наприклад, водорості вийшли на сушу завдяки тому, що в генотипі закріпилася ознака наявності механічної та провідної тканин. Кожне наступне покоління залишало собі лише необхідні, корисні ознаки, які коригувалися залежно та умовами проживання і навколишнього середовища. Так з'явилися панівні види рослин і тварин, що мають найпрогресивніші риси будови.

Отже, спадкова мінливість - це здатність організмів набувати нових ознак, які закріплюються в генотипі. Такі зміни мають тривалий характер, не зникають за зміни умов середовища проживання і передаються у спадок.

Підручник відповідає Федеральному державному освітньому стандарту середньої (повної) загальної освіти, рекомендований Міністерством освіти і науки РФ та включений до Федерального переліку підручників.

Підручник адресований учням 10 класу та розрахований на викладання предмета 1 або 2 години на тиждень.

Сучасне оформлення, багаторівневі питання та завдання, додаткова інформація та можливість паралельної роботи з електронним додатком сприяють ефективному засвоєнню навчального матеріалу.

Книга:

<<< Назад

Вперед >>>

Згадайте!

Наведіть приклади ознак, що змінюються під впливом довкілля.

Що таке мутація?

Мінливість– одна з найважливіших властивостей живого, здатність живих організмів набувати відмінностей від особин як інших видів, і свого виду.

Розрізняють два види мінливості: неспадкова(фенотипова, або модифікаційна) та спадкова(генотипова).

Неспадкова (модифікаційна) мінливість.Цей вид мінливості є процесом появи нових ознак під впливом факторів зовнішнього середовища, які не зачіпають генотип. Отже, видозміни ознак, що виникають при цьому, – модифікації – у спадок не передаються (рис. 93). Два однояйцеві (монозиготні) близнюки, які мають абсолютно однакові генотипи, але волею долі виросли в різних умовах, можуть сильно відрізнятися один від одного. Класичним прикладом, що доводить вплив довкілля в розвитку ознак, є стрелолист. У цієї рослини розвивається три види листя залежно від умов зростання – на повітрі, у товщі води або на її поверхні.

Мал. 93. Листя дуба, що виросли при яскравій освітленості (А) та в затіненому місці (Б)

Мал. 94. Зміна фарбування вовни гімалайського кролика під впливом різних температур

Під впливом температури навколишнього середовища змінюється фарбування шерсті у гімалайського кролика. Ембріон, розвиваючись в утробі матері, знаходиться в умовах підвищеної температури, яка руйнує фермент, необхідний для синтезу пігменту, тому кролики народжуються білими. Незабаром після народження окремі частини тіла, що виступають (ніс, кінчики вух і хвоста) починають темніти, тому що там температура нижче, ніж в інших місцях, і фермент не руйнується. Якщо вищипати ділянку білої вовни та охолодити шкіру, на цьому місці зросте чорна вовна (рис. 94).

У подібних умовах середовища у генетично близьких організмів модифікаційна мінливість має груповий характерНаприклад, у літній період у більшості людей під впливом УФ-променів у шкірі відкладається захисний пігмент – меланін, люди засмагають.

В одного і того ж виду організмів під впливом умов довкілля мінливість різних ознак може бути абсолютно різною. Наприклад, у великої рогатої худоби надою молока, маса, плодючість дуже сильно залежать від умов годівлі та вмісту, а, наприклад, жирність молока під впливом зовнішніх умов змінюється дуже мало. Прояви модифікаційної мінливості кожної ознаки обмежені своєю нормою реакції. Норма реакції- Це межі, в яких можлива зміна ознаки даного генотипу. На відміну від самої модифікаційної мінливості, норма реакції успадковується, та її межі різні до різних ознак й у окремих індивідів. Найбільш вузька норма реакції характерна для ознак, які забезпечують життєво важливі якості організму.

Завдяки тому, що більшість модифікацій мають пристосувальне значення, вони сприяють адаптації - пристосуванню організму в межах норми реакції до існування в умовах, що змінюються.

Спадкова (генотипова) мінливість.Цей вид мінливості пов'язаний із змінами генотипу, і ознаки, набуті внаслідок цього, передаються у спадок наступним поколінням. Існує дві форми генотипічної мінливості: комбінативна та мутаційна.

Комбінативна мінливість полягає у появі нових ознак у результаті утворення інших комбінацій генів батьків у генотипах нащадків. У основі цього виду мінливості лежить незалежне розбіжність гомологічних хромосом у першому мейотичному розподілі, випадкова зустріч гамет в однієї й тієї батьківської пари при заплідненні і випадковий підбір батьківських пар. Також призводить до перекомбінації генетичного матеріалу і підвищує мінливість обміну ділянками гомологічних хромосом, що відбувається в першій профазі мейозу. Таким чином, у процесі комбінативної мінливості структура генів і хромосом не змінюється, проте нові поєднання алелів призводять до утворення нових генотипів і, як наслідок, появи нащадків з новими фенотипами.

Мутаційна мінливість виявляється у появі нових якостей організму внаслідок утворення мутацій. Вперше термін «мутація» запровадив 1901 р. голландський ботанік Гуго де Фріз. Відповідно до сучасних уявлень мутації- це раптові природні або викликані штучно успадковані зміни генетичного матеріалу, що призводять до зміни тих чи інших ознак фенотипу і властивостей організму. Мутації мають ненаправлений, т. е. випадковий, характером і є найважливішим джерелом спадкових змін, без яких неможлива еволюція організмів. Наприкінці XVIII ст. в Америці народилася вівця з укороченими кінцівками, що дала початок новій анконській породі (рис. 95). У Швеції на початку XX ст. на звірівницькій фермі народилася нірка з платиновим забарвленням хутра. Величезне розмаїття ознак у собак та котів – це результат мутаційної мінливості. Мутації виникають стрибкоподібно, як нові якісні зміни: з остистої пшениці утворилася безоста, у дрозофіли з'явилися короткі крила і смугоподібні очі, у кроликів з природного забарвлення агуті в результаті мутацій виникло біле, коричневе, чорне забарвлення.

За місцем виникнення розрізняють соматичні та генеративні мутації. Соматичні мутаціївиникають у клітинах тіла та не передаються при статевому розмноженні наступним поколінням. Прикладами таких мутацій є пігментні плями та бородавки шкіри. Генеративні мутаціїз'являються у статевих клітинах і передаються у спадок.

Мал. 95. Вівця анконської породи

За рівнем зміни генетичного матеріалу розрізняють генні, хромосомні та геномні мутації. Генні мутаціївикликають зміни в окремих генах, порушуючи порядок нуклеотидів у ланцюзі ДНК, що призводить до синтезу зміненого білка.

Хромосомні мутаціїторкаються значної ділянки хромосоми, порушуючи функціонування відразу багатьох генів. Окремий фрагмент хромосоми може подвоїтися чи загубитися, що викликає серйозні порушення у роботі організму, до загибелі ембріона на ранніх стадіях розвитку.

Геномні мутаціїпризводять до зміни числа хромосом внаслідок порушень розбіжності хромосом у поділах мейозу. Відсутність хромосоми чи наявність зайвої призводить до несприятливих наслідків. Найбільш відомим прикладом геномної мутації є синдром Дауна, порушення розвитку, яке виникає за появи зайвої 21-ї хромосоми. У таких людей загальна кількість хромосом дорівнює 47.

У найпростіших і рослин часто спостерігається збільшення числа хромосом, кратне гаплоїдному набору. Така зміна хромосомного набору має назву поліплоїдія(Мал. 96). Виникнення поліплоїдів пов'язане, зокрема, з нерозбіжністю гомологічних хромосом у мейозі, внаслідок чого у диплоїдних організмів можуть утворюватися не гаплоїдні, а диплоїдні гамети.

Мутагенні фактори.Здатність мутувати - це одна з властивостей генів, тому мутації можуть виникати у всіх організмів. Одні мутації несумісні з життям, і ембріон, що їх отримав, гине ще в утробі матері, інші викликають стійкі зміни ознак, різною мірою значущі для життєдіяльності особини. У звичайних умовах частота мутування окремого гена надзвичайно мала (10 -5), але існують фактори середовища, які значно збільшують цю величину, викликаючи незворотні порушення у структурі генів та хромосом. Чинники, вплив яких живі організми призводить до збільшення частоти мутацій, називають мутагенними чинниками чи мутагенами.

Мал. 96. Поліплоїдія. Квітки хризантеми: А – диплоїдна форма (2 n); Б – поліплоїдна форма

Усі мутагенні фактори можна поділити на три групи.

Фізичними мутагенамиє всі види іонізуючих випромінювань (?-промені, рентгенівські промені), ультрафіолетове випромінювання, висока та низька температури.

Хімічні мутагени– це аналоги нуклеїнових кислот, перекису, солі важких металів (свинцю, ртуті), азотиста кислота та деякі інші речовини. Багато з цих сполук викликають порушення редуплікації ДНК. Мутагенну дію надають речовини, що використовуються у сільському господарстві для боротьби зі шкідниками та бур'янами (пестициди та гербіциди), відходи промислових підприємств, окремі харчові барвники та консерванти, деякі лікарські препарати, компоненти тютюнового диму.

У Росії її та інших країнах світу створено спеціальні лабораторії та інститути, перевіряють на мутагенність дедалі нові синтезовані хімічні сполуки.

До групи біологічних мутагеніввідносять чужорідну ДНК та віруси, які, вбудовуючись у ДНК господаря, порушують роботу генів.

Питання для повторення та завдання

1. Які види мінливості вам відомі?

2. Що таке норма реакції?

3. Поясніть, чому фенотипічна мінливість не передається у спадок.

4. Що таке мутація? Охарактеризуйте основні властивості мутацій.

5. Наведіть класифікацію мутацій за рівнем змін спадкового матеріалу.

6. Назвіть основні групи мутагенних факторів. Наведіть приклади мутагенів, які стосуються кожної групи. Оцініть, чи є у навколишньому середовищі мутагенні фактори. До якої групи мутагенів вони належать?

Подумайте! Виконайте!

1. Як ви вважаєте, чи можуть фактори довкілля вплинути на розвиток організму, що несе летальну мутацію?

2. Чи може комбінативна мінливість виявитися у відсутності статевого процесу?

3. Обговоріть у класі, які є способи зниження дії мутагенних факторів на людину в сучасному світі.

4. Чи можете ви навести приклади модифікацій, які не мають адаптивного характеру?

5. Поясніть людині, яка не знайома з біологією, чим мутації відрізняються від модифікацій.

6. Виконайте дослідження: «Вивчення модифікаційної мінливості у учнів (на прикладі температури тіла та частоти пульсу, що періодично вимірюються протягом 3 діб)».

Робота з комп'ютером

Зверніться до електронної програми. Вивчіть матеріал та виконайте завдання.

<<< Назад

Вперед >>>

4. РОЛЬ СПАДЩОЇ ЗМІННОСТІ В ЕВОЛЮЦІЇ ВИДІВ І ЇЇ ФОРМИ

У еволюційної теорії Дарвіна причиною еволюції є спадкова мінливість, а рушійними силами еволюції - боротьба існування та природний добір. При створенні еволюційної теорії Ч. Дарвін багаторазово звертається до результатів селекційної практики. Він показав, що в основі різноманіття сортів та порід лежить мінливість. Мінливість – процес виникнення відмінностей у нащадків у порівнянні з предками, які зумовлюють різноманіття особин у межах сорту, породи. Дарвін вважає, що причинами мінливості є вплив на організми факторів зовнішнього середовища (прямий і непрямий), а також природа самих організмів (оскільки кожен з них специфічно реагує на вплив зовнішнього середовища). Мінливість служить основою утворення нових ознак у будові та функціях організмів, а спадковість закріплює ці ознаки Дарвін, аналізуючи форми мінливості, виділив серед них три: певну, невизначену та корелятивну.

Певна, або групова, мінливість - це мінливість, що виникає під впливом будь-якого фактора середовища, що діє однаково на всі особини сорту або породи, що змінюється у певному напрямку. Прикладами такої мінливості можуть бути збільшення маси тіла у особин тварин при гарному годівлі, зміна волосяного покриву під впливом клімату тощо. буд. Вона не спадкова, т. е. у нащадків зміненої групи за інших умов набуті батьками ознаки не успадковуються.

Невизначена, чи індивідуальна, мінливість проявляється специфічно в кожної особини, тобто. одинична, індивідуальна за характером. З нею пов'язані відмінності у особин одного й того самого сорту чи породи, що у подібних умовах. Дана форма мінливості невизначена, тобто ознака в тих самих умовах може змінюватися в різних напрямках. Наприклад, в одного сорту рослин з'являються екземпляри з різним забарвленням квіток, різною інтенсивністю забарвлення пелюсток тощо. Причина такого явища Дарвіну була невідома. Невизначена мінливість має спадковий характер, т. е. стійко передається потомству. У цьому полягає її важливе значення для еволюції.

При корелятивній, або співвідносній, мінливості зміна в якомусь одному органі є причиною змін в інших органах. Наприклад, у собак з погано розвиненим вовняним покривом зазвичай недорозвинені зуби, у голубів з опереними ногами є перетинки між пальцями, у голубів з довгим дзьобом зазвичай довгі ноги, білі кішки з блакитними очима зазвичай глухі і т. д. З факторів корелятивної мінливості Дарвін важливий висновок: людина, відбираючи якусь особливість будови, майже «напевно, ненавмисно змінюватиме й інші частини організму на підставі таємничих законів кореляції».

Визначивши форми мінливості, Дарвін дійшов висновку, що з еволюційного процесу важливі лише спадкові зміни, оскільки вони можуть накопичуватися з покоління до покоління. Згідно з Дарвіном, основні фактори еволюції культурних форм - це спадкова мінливість і відбір, що виробляється людиною (такий відбір Дарвін назвав штучним). Мінливість - необхідна передумова штучного відбору, але вона не визначає утворення нових порід та сортів.

ВИСНОВОК

Таким чином Дарвін вперше в історії біології побудував теорію еволюції. Це мало велике методологічне значення і дозволило як наочно і переконливо для сучасників обгрунтувати ідею органічної еволюції, а й перевірити справедливість самої теорії еволюції. Це була вирішальна фаза однієї з найбільших концептуальних революцій у природознавстві. Найголовнішим у цій революції була заміна теологічної ідеї еволюції як уявлення про початкову доцільність моделлю природного відбору. Незважаючи на запеклу критику, теорія Дарвіна швидко завоювала визнання завдяки тому, що концепція історичного розвитку живої природи краще, ніж уявлення про незмінність видів, пояснювало факти, що спостерігаються. Для обґрунтування своєї теорії Дарвін на відміну від своїх попередників, залучив величезну кількість доступних йому фактів із різних областей. Висунення першому плані біотичних відносин та його популяційно-еволюційна інтерпретація була найважливішим нововведенням дарвінівської концепції еволюції і дає право на висновок, що Дарвін створив свою концепцію боротьби за існування, принципово відмінну від ідей попередників Вчення Дарвіна про еволюцію органічного світу було першою теорією розвитку, «природно-історичним матеріалізмом у надрах природознавства, першим застосуванням принципу розвитку до самостійної галузі природничих наук». У цьому загальнонаукове значення дарвінізму.

Заслуга Дарвіна у тому, що він розкрив рушійні сили органічної еволюції. Подальший розвиток біології поглибив і доповнив його уявлення, що стали основою сучасного дарвінізму. У всіх біологічних дисциплінах чільне місце займає тепер історичний метод дослідження, що дозволяє вивчати конкретні шляхи еволюції організмів і глибоко проникати у істоту біологічних явищ. Еволюційна теорія Ч. Дарвіна знайшла широке застосування в сучасній синтетичній теорії, де єдиним напрямним фактором еволюції залишається природний відбір, матеріалом для якого є мутації. Історичний аналіз теорії Дарвіна неминуче породжує нові методологічні проблеми науки, які можуть бути предметом спеціального дослідження. Вирішення цих проблем тягне у себе розширення галузі знань, отже, і науковий прогрес у багатьох галузях: як і біології, медицині, і у психології, яку еволюційна теорія Ч. Дарвіна справила не менший вплив, ніж природничі науки.

Список використаної літератури

1. Алексєєв В.А. Основи дарвінізму (історичне та теоретичне введення). - М., 1964.

2. Велісов Є.А. Чарльз Дарвін. Життя, діяльність та праці основоположника еволюційного вчення. - М., 1959.

3. Данилова В.С., Кожевніков Н.М. Основні концепції природознавства. - М.: Аспект Прес, 2000. - 256 с.

4. Дворянський Ф.А. Дарвінізм. - М.: МДУ, 1964. - 234 с.

5. Лемеза Н.А., Камлюк Л.В., Лісов Н. Д. Посібник для вступників до вузів. - М.: Рольф, Айріс-прес, 1998. - 496 с.

6. Мамонтов С.Г. Біологія: посібник для вступників до вузів. -М.: Вища школа, 1992. - 245 c.

7. Рузавін Г.І. Концепції сучасного природознавства: Курс лекцій. - М.: Проект, 2002. - 336 с.

8. Садохін А.П. Концепція сучасного природознавства. - М., 2005.

9. Слопов Є.Ф. Концепція сучасного природознавства. - М.: Владос, 1999. - 232 с.

10. Смигіна С.І. Концепція сучасного природознавства. - Ростов н / Д., 1997.

Якимись частками, що передаються від батьків нащадкам. Тепер називаємо ці частки генами. Ідея корпускулярної спадковості має значення для розуміння того, яким чином природний відбір діє в популяціях. Еволюцію можна як зміни будь-якої якості даної популяції з часом. У певному філософському сенсі в цьому і полягає суть еволюції. ...

Їх до умов, що змінилися, прагнули б зберегтися, і природний відбір мав би повний простір для своєї поліпшуючої дії. 1. ПРИРОДНИЙ ВІДБІР ЯК ЕЛЕМЕНТАРНИЙ ЕВОЛЮЦІЙНИЙ ФАКТОР Збереження сприятливих індивідуальних відмінностей та змін та знищення шкідливих я назвав природним відбором чи переживанням найбільш пристосованих Ч. Дарвін У сучасному розумінні...

Збереження та накопичення малих спадкових змін, кожна з яких вигідна для істоти, що зберігається. Обставини, які сприяють утворенню нових форм у вигляді природного добору. Значна частина мінливості, зрозуміло, і індивідуальні відмінності будуть, очевидно, бути сприятливою обставиною. Велика кількість особин, збільшуючи шанси появи в...

А тому вони відіграють важливішу роль в еволюції. Принципово важливе значення має те що, що це мутації випадкові, інакше кажучи, де вони направлены. 3. Центральна догма та принцип Вейсмана приймаються. 4. Еволюція здійснюється шляхом зміни частот генів. 5. Ці зміни можуть відбуватися в результаті мутацій, надходження генів у популяцію та відтоку їх з неї, випадкового дрейфу та...

Мінливість є процес, що відбиває взаємозв'язок організму із середовищем.

З генетичної точки зору мінливість є результатом реакції генотипу в процесі індивідуального розвитку організму на умови зовнішнього середовища.

Мінливість організміводна із головних чинників еволюції. Вона є джерелом для штучного і природного відборів.

Біологи розрізняють спадкову та неспадкову мінливість. До спадкової мінливості відносять зміни ознак організму, які визначаються генотипом і зберігаються у ряді поколінь. До неуспадкованої мінливості, яку Дарвін назвав певною, а тепер називають модифікаційної, або фенотиповою, мінливістю, відносять зміни ознак організму; не зберігаються при статевому розмноженні.

Спадкова мінливістьявляє собою зміну генотипу, неспадкова мінливість- Зміна фенотипу організму.

Протягом індивідуального життя організму під впливом факторів довкілля у нього можуть виникати два типи змін: в одному випадку змінюється функціонування, дія генів у процесі формування ознак, в іншому – сам генотип.

Ми познайомилися зі спадковою мінливістю, що виникає в результаті комбінацій генів та їхньої взаємодії. Комбінація генів здійснюється на основі двох процесів: 1) незалежного розподілу хромосом у мейозі та їх випадкового поєднання при заплідненні; 2) перехрестя хромосом та рекомбінацій генів. Спадкову мінливість, обумовлену комбінацією та рекомбінацією генів, прийнято називати комбінативною мінливістю. При цьому типі мінливості самі гени не змінюються, змінюються їх поєднання та характер взаємодії у системі генотипу. Однак цей тип спадкової мінливості слід розглядати як вторинне явище, а первинним слід вважати мутаційну зміну гена.

Джерелом для природного відбору є спадкові зміни - як мутації генів, і їх рекомбінації.

Модифікаційна мінливість грає обмежену роль органічної еволюції. Так, якщо взяти вегетативні пагони від однієї й тієї ж рослини, наприклад суниці, і вирощувати їх у різних умовах вологості, температури, освітленості, на різних ґрунтах, то незважаючи на однаковий генотип, вони виявляться різними. Дія різних екстремальних факторів у них можна викликати ще більші відмінності. Однак насіння, зібране з таких рослин і висіяне в однакових умовах, дасть однотипне потомство, якщо не в першому, то в наступних поколіннях. Зміни ознак організму, спричинені дією факторів середовища в онтогенезі, зникають зі смертю організму.

Водночас здатність до таких змін, обмежена межами норми реакції генотипу організму, має важливе еволюційне — значення. Як показали А. П. Володимирський у 20-х роках, В. С. Церпников та І. І. Шмальгаузен у 30-х роках, у тому випадку, коли модифікаційні зміни пристосувального значення виникають при постійно діючих у ряді поколінь факторах середовища, які здатні викликати мутації, що визначають такі ж зміни, може виникнути враження спадкового закріплення модифікацій.

Мутаційні зміни обов'язково пов'язані з реорганізацією структур статевих і соматичних клітин, що відтворюються. Корінна відмінність мутацій від модифікацій зводиться до того, що мутації можуть точно відтворюватися в тривалому ряду клітинних поколінь, незалежно від умови середовища, в якому здійснюється онтогенез. Це тим, що виникнення мутацій пов'язані з зміною унікальних структур клітини - хромосомі.

З питання про роль мінливості в еволюції йшла тривала дискусія в біології у зв'язку з проблемою успадкування про благопридбаних ознак, висунутої Ж. Ламарком в 1809 р., частково прийнятої Ч. Дарвіним і підтримуваної ще досі біологів. Але абсолютна більшість вчених сама постановка цієї проблеми вважала ненауковою. При цьому необхідно сказати, що уявлення про те, що спадкові зміни в організмі виникають адекватно дії фактора середовища, абсолютно абсурдно. Мутації відбуваються у різних напрямах; вони не можуть бути пристосовними для самого організму, оскільки виникають у поодиноких клітинах

І їхня дія реалізується лише в потомстві. Не чинник, що викликав мутацію, лише відбір оцінює пристосувальне знання мутації. Оскільки напрямок і темп еволюції визначаються природним відбором, а останній контролюється багатьма чинниками внутрішнього та зовнішнього середовища, створюється хибне уявлення про початкову адекватну доцільність спадкової мінливості.

Відбір з урахуванням одиничних мутацій «конструює» системи генотипів, відповідальних вимогам тих постійно діючих умов, у яких є вид.

Термін « мутація»вперше був запропонований Г. де Фрізом у його класичній праці «Мутаційна теорія» (1901 -1903гг.). Мутацією він назвав явище стрибкоподібної, перервної зміни спадкової ознаки. Основні положення теорії де Фріза досі не втратили свого значення, і тому їх тут слід привести:

мутація виникає раптово, без жодних переходів;
нові форми цілком константні, тобто стійкі;
мутації на відміну від спадкових змін (флуктуацій) не утворюють безперервних рядів, не групуються навколо середнього типу (моди). Мутації є якісними змінами;
мутації йдуть у різних напрямках, можуть бути як корисними, і шкідливими;
виявлення мутацій залежить кількості особин, проаналізованих виявлення мутацій;
одні й самі мутації можуть виникати повторно.

Однак Г. де Фріз припустився принципової помилки, протиставивши теорію мутацій теорії природного відбору. Він неправильно вважав, що мутації можуть одразу давати нові види, пристосовані до зовнішнього середовища, без участі відбору. Насправді мутації є лише джерелом спадкових змін, які є матеріалом для відбору. Як переконаємося далі, мутація гена оцінюється відбором лише у системі генотипу. Помилка Г. де Фриза пов'язана, частково з тим, що мутації, що ним вивчалися, у енотери (Oenothera Lamarciana) згодом виявилися результатом розщеплення складного гібрида.

Але не можна не захоплюватися тим науковим передбаченням, яке зробив Г. де Фріз щодо формулювання основних положень мутаційної теорії та її значення для селекції. Ще 1901 р. він писав: «…мутація, саме мутування має стати об'єктом дослідження. І якщо нам колись вдасться з'ясувати закони мутування, то не тільки наш погляд на взаємну спорідненість живих нині організмів стане набагато глибшим, але ми сміємо також сподіватися, що має відкритися можливість так само добре володіти мутабільністю, як селекціонер панує над змінністю, варіабільністю. Звичайно, до цього ми прийдемо поступово, опановуючи окремі мутації, і це також принесе багато користі сільськогосподарській та садовій практиці. Багато чого, що здається тепер недосяжним, виявиться у нашій владі, якщо нам вдасться пізнати закони, на яких ґрунтується мутування видів. Очевидно, тут на нас чекає неоглядне поле наполегливої роботи високого значення як для науки, так і для практики. Це перспективна галузь панування над мутаціями». Як переконаємося далі, сучасне природознавство стоїть на порозі пізнання механізму мутації генів.

Теорія мутацій могла розвиватися лише після відкриття законів Менделя і встановлених у дослідах школи Моргана закономірностей зчеплення генів та його рекомбінації внаслідок кросинговера. Тільки з встановлення спадкової дискретності хромосом, теорія мутацій отримала основу для наукового дослідження.

Хоча нині питання природі гена з'ясовано остаточно, проте міцно встановлено ряд загальних закономірностей мутування гена.

Мутації генів виникають у всіх класів і типів тварин, вищих та нижчих рослин, багатоклітинних та одноклітинних організмів, у бактерій та вірусів. Мутаційна мінливість як процес якісних стрибкоподібних змін є загальною всім органічних форм.

Суто умовно мутаційний процес ділять на спонтанний та індукований. У тих випадках, коли мутації виникають під впливом звичайних природних факторів довкілля або в результаті фізіологічних та біохімічних змін у самому організмі, їх відносять до спонтанних мутацій. Мутації, що виникають під впливом спеціальних впливів (іонізуючої радіації, хімічних речовин, екстремальних умов тощо), називають індукованими. Принципових відмінностей між спонтанними та індукованими мутаціями немає, але вивчення останніх підводить біологів до оволодіння спадковою мінливістю та розгадкою таємниці гена.

Статті та публікації:

Центральна нервова система. Спинний мозок
Спинний мозок є нервовий тяж, що лежить всередині хребетного каналу від рівня потиличного отвору до рівня 1-2-го поперекових хребців. Він закінчується мозковим конусом, який переходить у кінцеву нитку, що спускається до...

Коротка історія виникнення генетично модифікованих організмів
Витоки розвитку генної інженерії рослин лежать у 1977 році, коли і відбулося відкриття, що дозволило використовувати ґрунтовий мікроорганізм Agrobacterium tumefaciens як знаряддя введення чужих генів в інші рослини. 1987 року був...

Властивості білка, виділення
Властивості. Фізично-хімічні властивості білків визначаються їх високомолекулярною природою, компактність укладання поліпептидних ланцюгів та взаємним розташуванням залишків амінокислот. Молекулярна маса варіюється від 5 до 1 млн., а констант.