Спадкова мінливість пов'язана із зміною. Спадковість та мінливість
Спадкова мінливість - це форма мінливості, викликана змінами генотипу, які можуть бути пов'язані з мутаційною чи комбінативною мінливістю.
Мутаційна мінливість
Гени час від часу зазнають змін, які отримали назвумутацій. Ці зміни мають випадковий характер і з'являються спонтанно. Причини виникнення мутацій можуть бути найрізноманітнішими. Є низку чинників, вплив яких підвищує ймовірність виникнення мутацій. Це може бути вплив певних хімічних речовин, радіації, температури тощо. д. За допомогою цих засобів можна викликати мутації, проте випадковий характер їх виникнення зберігається і передбачити появу тієї чи іншої мутації неможливо.
Виниклі мутації передаються нащадкам, тобто визначають спадкову мінливість, з одним важливим застереженням, пов'язаним з тим, де відбулася мутація. Якщо мутація відбулася в статевій клітині, то вона має можливість передатися нащадкам, тобто бути успадкованою. Якщо мутація відбулася в соматичній клітині, то вона передається тільки тим клітинам, що виникають із цієї соматичної клітини. Такі мутації називаються соматичними, вони передаються у спадок.
Розрізняють кілька основних типів мутацій:
- Генні мутації, у яких зміни відбуваються лише на рівні окремих генів, т. е. ділянок молекули ДНК. Це може бути втрата нуклеотидів, заміна однієї основи на іншу, перестановка нуклеотидів або додавання нових.
- Хромосомні мутації пов'язані з порушенням структури хромосом. Вони призводять до серйозних змін, які можуть бути виявлені навіть мікроскопом. До таких мутацій відносяться втрати ділянок хромосом (делеції), додавання ділянок, поворот ділянки хромосоми на 180 °, поява повторів.
- Геномні мутації, спричинені зміною числа хромосом. Можуть з'являтися зайві гомологічні хромосоми, в хромосомному наборі на місці двох гомологічних хромосом виявляються три - трисомія. У разі моносомії спостерігається втрата однієї хромосоми із пари. При поліплоїдії відбувається кратне збільшення геному. Ще один варіант геномної мутації – га-плоїдія, при якій залишається лише одна хромосома з кожної пари.
На частоту виникнення мутацій впливають, як було зазначено, найрізноманітніші чинники. У разі низки геномних мутацій велике значення має, зокрема, вік матері.
Спадковість та мінливість. Комбінативна мінливість
Цей тип мінливості визначається характером статевого процесу. При комбінативної мінливості виникають нові генотипи через нові комбінації генів. Цей тип мінливості проявляється вже на стадії утворення статевих клітин. Як вже було сказано, у кожній статевій клітині (гаметі) представлена лише одна гомологічна хромосома з кожної пари. Хромосоми потрапляють у гамету абсолютно випадковим чином, тому статеві клітини однієї людини можуть досить відрізнятися за набором генів у хромосомах. Ще більш важлива стадія для виникнення комбінативної мінливості - це запліднення, після якого у організму, що знову виник, 50% генів успадковано від одного з батьків, а 50% - від іншого.
Існує 2 типи спадкової мінливості: мутаційна та комбінативна.
У основі комбінативної мінливості лежить освіту рекомбінацій, тобто. таких сполук генів, яких був у батьків. Фенотипово це може виявлятися у тому, що батьківські ознаки зустрічаються в частини нащадків за іншими комбінаціях, а й у освіті в нащадків нових ознак, відсутні у батьків. Це трапляється, коли два або більше неалельних гена, якими відрізняються батьки, впливають на формування однієї й тієї ж ознаки.
Основними джерелами комбінативної мінливості є:
Незалежна розбіжність гомологічних хромосом у першому мейотичному поділі;
Рекомбінація генів, заснована на явищі перехреста хромосом (рекомбінаційні хромосоми, потрапивши у зиготу, спричиняють появу ознак, не типових для батьків);
Випадкова зустріч гамет при заплідненні.
В основі мутаційної мінливості лежать мутації - стійкі зміни генотипу, що зачіпають цілі хромосоми, частини або окремі гени.
1) Типи мутацій за наслідками впливу організм діляться на корисні, шкідливі і нейтральні.
2) За місцем виникнення мутації можуть бути генеративними, якщо вони виникають у статевих клітинах: вони можуть виявлятися в тому поколінні, яке розвивається зі статевих клітин. Соматичні мутації відбуваються у соматичних (нестатевих) клітинах. Нащадкам такі мутації можуть передаватися лише за безстатевому чи вегетативному розмноженні.
3) Залежно від того, яку частину генотипу вони торкаються, мутації можуть бути:
Геномні, що призводять до кратної зміни кількості хромосом, наприклад поліплоїдія;
Хромосомні, пов'язані зі зміною будови хромосом, приєднання зайвої ділянки внаслідок перехреста, поворот певної ділянки хромосом на 180° або зміною кількості окремих хромосом. Завдяки хромосомним перебудовам відбувається еволюція каріотипу, і окремі мутанти, що виникли внаслідок таких перебудов, можуть виявитися більш пристосованими до умов існування, розмножитися та дати початок новому виду;
Генні мутації пов'язані зі зміною послідовності нуклеотидів у молекулі ДНК. Це найпоширеніший тип мутацій.
4) За способом виникнення мутації поділяються на спонтанні та індуковані.
Спонтанні мутації виникають у природних умовах під дією мутагенних факторів середовища без втручання людини.
Індуковані мутації виникають при спрямованій дії на організм мутагенних факторів. До фізичних мутагенів відносять різні види випромінювань, низькі та високі температури; до хімічних – різні хімічні сполуки; до біологічних – віруси.
Отже, мутації є основним джерелом спадкової мінливості – фактора еволюції організмів. Завдяки мутаціям з'являються нові алелі (їх називають мутантними). Однак більшість мутацій шкідливі для живих істот, оскільки вони знижують їхню пристосованість, можливість давати потомство. Природа допускає багато помилок, створюючи, завдяки мутаціям, безліч видозмінених генотипів, але разом з тим вона завжди безпомилково та автоматично відбирає ті генотипи, які дають найбільш пристосований до певних умов середовища фенотип.
Отже, мутаційний процес є основним джерелом еволюційних змін.
лекція
ТЕМА:Спадковість та мінливість
ПЛАН ЛЕКЦІЇ:
Спадкова мінливість
Неспадкова мінливість
Спадковість
Мінливість
1. Спадковість
Розвиток органічного світу багато в чому залежить від таких факторів як спадковість і мінливість.Спадковістю називають загальну властивість всіх організмів зберігати та передавати потомству свої ознаки. Завдяки спадковості з покоління до покоління зберігаються специфічні якості кожного біологічного виду.
Зв'язок батьків із нащадками в організмів здійснюється в основному через розмноження. Хоча потомство подібне до батьків і предків, але воно не є їх точною копією. Механізм спадковості давно цікавив людство. У 1866р. Г.Мендель висловив думку, що ознаки організмів визначаються успадкованими одиницями, які він назвав «елементами». Пізніше їх почали називатиспадковими факторами і наостанок,генами . Гени знаходяться в хромосомах і передаються від одного покоління іншому.
Незважаючи на те, що тепер про хромосоми та структуру ДНК відомо багато, дати точне визначення гена все ще важко. В результаті вивчення природи гена, його можна визначити як одиницю рекомбінації, мутації та функції.Ген – це фактор спадковості, функціонально неподільна одиниця генетичного матеріалу у вигляді ділянки молекули нуклеїнової кислоти (ДНК чи РНК).Він кодує певну структуру білка, молекули т-РНК або р-РНК або взаємодіє з біологічно активними речовинами (наприклад, ферментами). Ген є цілісною функціональною одиницею і будь-які порушення його структури змінюють закодовану в ньому інформацію або призводять до її втрати.
В результаті спадковості організм отримує від батьків сукупність генів, що прийнято називатигенотипом . Геном еукаріотів складніший, ніж у прокаріотів, тому що має більшу кількість ядерної ДНК, структурних та регуляторних генів. Крім спадкового матеріалу, розташованого в ядрі, існує такожцитоплазматична спадковість , абопозаядерна . Вона полягає у здатності певних структур цитоплазми зберігати та передавати нащадкам частину спадкової інформації батьків. Хоча провідна роль у спадкуванні більшості ознак організму належить ядерним генам, роль цитоплазматичної спадковості теж є значною. Вона пов'язана з двома видами генетичнихявищ:
Наслідуванням ознак, що кодуютьсяпозаядерними генами , розташованими у певних органелах (мітохондріях, пластидах);
Проявом у нащадків ознак, зумовлених ядерними генами, формування яких впливаєцитоплазма яйцеклітини .
Про існування генів в органелах (мітохондріях, пластидах), здатних до самоподвоєння, стало відомо на початку ХХ ст. під час вивчення зелених та безбарвних пластид у деяких квіткових рослин з мозаїчним забарвленням листя. Позаядерні гени, взаємодіючи з ядерними, впливають формування ознаки. Наприклад, цитоплазматична спадковість, пов'язана з генами пластид, впливає на таку ознаку як ряболистість у рослин (бегонія, левовий зів та ін). І ця ознака передається по материнській лінії.
Причиною ряболистості є втрата здатності деяких пластид утворювати пігмент хлорофіл. Після поділу клітин з безбарвними пластидами у листі виникають білі плями, які чергуються із зеленими ділянками. Передача такої ознаки по материнській лінії пояснюється тим, що під час утворення гамет пластиди потрапляють до яйцеклітин, а не до спермії. При утворенні нових пластид зелені пластиди дають початок зеленим, а безбарвні – безбарвним. Під час поділу клітини пластиди розподіляються випадково, внаслідок чого утворюються клітини з безбарвними, зеленими або обома типами пластид одночасно.
Явище цитоплазматичної спадковості, пов'язане з генами мітохондрій, можна спостерігати у дріжджів. У цих мікроорганізмів у мітохондріях виявлено гени, які визначають відсутність або наявність дихальних ферментів, а також стійкість до дії певних антибіотиків. Вплив ядерних генів материнського організму через цитоплазму яйцеклітини формування ознак можна простежити і прикладі прудовика. Цей прісноводний молюск має форми з різним напрямком закручування раковини – лівого або правого. Алель, яка визначає закручування раковини вправо, домінує над аллелю лівозакрученості, але при цьому зазначена ознака визначається генами материнської особини. Наприклад, особини, гомозиготні за рецесивним геном (лівозакрученість), можуть мати правозакручену раковину, якщо домінантну алель мав материнський організм.
2. Мінливість
Мінливістюназивають всю сукупність розбіжностей за тією чи іншою ознакою між організмами, які належать до однієї й тієї ж популяції чи виду. Розрізняють дві основні форми мінливості:спадковуінеспадкову.
2.1. Спадкова мінливість
Спадковою мінливістю називають мінливість, що передається від батьків потомству, тобто. успадковується. Така мінливість пов'язана із зміною генетичного матеріалу, причиною якого є мутації. А тому спадкову мінливість ще називаютьгенотипною , генетичної абомутаційної .
Мутація – це зміна у хромосомах, що відбувається під впливом факторів довкілля. Поняття про мутації було введено в науку голландським ботаніком Гуґо де Фрізом. Їм же була сформульована імутаційна теорія ряд положень якої належить відомому російському ботаніку С.І. Коржинському.
Основні положення сучасної мутаційної теорії :
Мутації виникають раптово, стрибкоподібно та виявляються у вигляді дискретних ознак;
Мутації не губляться і передаються з покоління до покоління;
Мутації проявляються по-різному і можуть бути домінантними або рецесивними, корисними та шкідливими, відрізнятися силою свого впливу на організм, викликати незначні зміни в роботі організму або зачіпати життєво важливі ознаки та бути летальними;
Ймовірність виявлення мутацій залежить кількості досліджених особин;
Мутації можуть бути повторно;
Мутації можна викликати впливом на організм сильнодіючих фізичних чи хімічних агентів, але при цьому поява тієї чи іншої мутації не пов'язана із видом агента;
Мутації завжди спонтанні, не залежні одна від одної, немає групової спрямованості. Мутувати може будь-яка ділянка хромосоми.
Мутаційна мінливість, на відміну модифікаційної, є важливим джерелом еволюційних перетворень. Завдяки генетичній мінливості утворюються організми з новими властивостями та ознаками, підтримується високий рівень та фенотипічна мінливість.
Залежно від характеру впливу на життєздатність організмів розрізняютьлетальні , сублетальні інейтральні мутації. Летальні, як правило, спричиняють загибель організмів ще до моменту народження або до настання статевої зрілості. Сублетальні – знижують життєздатність, що призводить до загибелі деякої частини (від 10 до 50%). Нейтральні мутації в нормальних для організмів умовах існування на їхню життєздатність не впливають. І в деяких випадках такі мутації можуть стати навіть корисними, особливо за змін умов існування організму.
За характером спадкових змін генетичного матеріалу виділяють три типи мутації: генні, хромосомні, геномні.
Генні ( точкові ) мутації – являють собою якісні зміни окремих генів. Ці мутації відбуваються на рівні первинного ланцюга ДНК і призводять до порушення амінокислотної послідовності в білках. Такі зміни можуть мати негативні наслідки для організму. Адже амінокислотна послідовність у кожному білку суворо специфічна, і заміна навіть однієї з них може призвести до порушення просторової структури білка та, відповідно, функцій.
Найпоширеніший випадок точкової мутації – заміщення пари нуклеотиду ГА на ГЦ чи навпаки. Якщо ці зміни відбуваються в межах структурних генів, то в результаті замість триплету АГА може з'явитися триплет АГЦ і в поліпептидному ланцюгу відповідно замість негативно зарядженої амінокислотиаргініну виявиться незаряджена амінокислотасерін. Така мутація може призвести до зміни заряду білка, порушення його конформації, а якщо це фермент, то зниження швидкості хімічної реакції, яку він каталізує. Через війну можуть початися збої у метаболізмі всього організму.
Заміни можуть бути нейтральними, наприклад, заміни амінокислот з однаковими властивостями. До вкрай негативних наслідків призводять мутації стоп-кодону або випадання мутації або вбудовування одного з нуклеотидів. В результаті змінюється частина або вся послідовність триплетів, що сприяє серйозним порушенням амінокислотної структури білка і це майже завжди несумісне з нормальним функціонуванням організму.
Хромосомні мутації - мутації, пов'язані з видимими перетвореннями хромосом. Це можуть бути переміщення однієї частини хромосоми на іншу, поворот ділянки хромосоми на 180 °, вбудовування зайвих частин хромосоми або, навпаки, випадання будь-яких ділянок. Найчастіше хромосомні перебудови не проходять для організму без наслідків. Найчастіше вони призводять до летального результату ще дуже ранніх стадіях розвитку зародка. Якщо ж хромосомні зміни не стосуються генів, які відповідають за важливі функції організму, то вони зазвичай призводять до порушень мейозу, а значить до безпліддя особини. Однак бувають і зовсім нейтральні хромосомні мутації(хромосомні поліморфізми).
Геномні мутації пов'язані зі зміною кількості хромосом. Їх причиною є грубі порушення мейозу. Одним із видів хромосомних мутацій єанеуплоїдія- Збільшення гомологічних хромосом на одну і більше або, навпаки, недолік найчастіше однієї хромосоми. Зазвичай у тварин такі порушення несумісні з нормальною життєдіяльністю організму і призводять або до смерті на ранніх стадіях, або до численних порушень у розвитку. Спадкове захворювання людини, так званий синдром Дауна, спричинений появою третьої додаткової хромосоми у 21 парі. А поява третьої хромосоми в 15 парі викликає іншу спадкову аномалію людини - полідактилії - появи шостого пальця на кінцівках.
Геномні мутації, пов'язані з кратним збільшенням кількості хромосомного набору, називаютьполіплоїдією (Від грец.polyploethia – безліч, велика кількість). Якщо кількість хромосомних наборів збільшується на один, це триплоїд, якщо на два – тетраплоид і т.д. Найбільше збільшення кількості хромосомного набору, виявлене в організмів, – це організми з десятикратним хромосомним набором.
Поліплоїдія сприяє збільшенню розмірів організму, прискорює процеси життєдіяльності, може викликати порушення у процесі розмноження. Особливо це стосується поліплоїдних форм з непарним набором хромосом, які можуть розмножуватися лише партеногенезом або вегетативно.
Поліплоїдність часто зустрічається в природі. Здебільшого вона представлена парноплоїдними (тетра-або октоплоїдними) формами, у яких нормально відбувається мейоз. Дуже багато поліплоїдних видів серед рослин і набагато менше серед тварин. Досить часто вони зустрічаються серед безхребетних (ракоподібних, молюсків, хробаків). Є поліплоїди і серед хребетних. У риб, наприклад, існують навіть цілі сімейства (осетрові) та загони (лососеподібні), види яких виключно поліплоїдні. Рідше трапляються поліпоїди у амфібій та рептилій, а у птахів та ссавців такі особини гинуть на ранніх етапах розвитку.
Соматичні мутації - мутації, які відбуваються лише в окремих соматичних клітинах. У організмів, що розмножуються статевим шляхом (більшість тварин), такі мутації не успадковуються. Інша справа у рослин – вегетативне розмноження дозволяє зберегти зміну, що виникла, і зробити її спадковою.
Більшість мутацій, що відбуваються в організмі, зазвичай є рецесивними, а дикий тип (так називають звичайний фенотип, властивий особам, які живуть у природних умовах) – домінантним. Наприклад,альбінізм(Від лат.albus– білий) – рецесивна ознака, яка проявляється у гомозиготному (аа) стані у вигляді відсутності пігменту шкіри, волосся, у райдужній оболонці очей. Як з'ясувалося, у особин-альбіносів не функціонує фермент тирозиназу, який каталізує реакцію утворення пігменту меланіну. Гетерозиготні особини (Аа) мають дике забарвлення.
Домінантні мутації проявляються і в гетерозиготному стані, але вони трапляються набагато рідше за рецесивні. Наслідком таких мутацій є, наприклад, більшість випадків появи тварин-меланістів, у яких, на відміну від не мутованих особин, синтезується дуже багато меланіну. Зазвичай такі організми мають більш темне забарвлення..
Ще одним важливим фактором генетичної мінливості єрекомбінація (Від лат.re– префікс, який вказує на повторну дію таcombinare,– з'єднання) – перерозподіл генетичного матеріалу у потомстві. Основними причинами рекомбінації генів є:
З'єднання гамет від різних батьків у разі випадкового схрещування у тварин та перехресного запилення у рослин;
Незалежний розподіл хромосом після першого поділу мейозу;
Кросинговер – обмін ділянками гомологічних хромосом під час кон'югації у метафазіІ мейозу.
Внаслідок статевого розмноження рекомбінація призводить до утворення нащадків із найрізноманітнішими генотиповими комбінаціями. У результаті однієї популяції неможливо зустріти двох генетично однакових особин. Рекомбінація відіграє у еволюції організмів. Її властивості використовують у процесі виведення нових сортів рослин та порід тварин.
2.2. Неспадкова мінливість
Розвиток фенотипу організму відбувається за взаємодії його спадкової основи – генотипу – з умовами довкілля. Ознаки організму різною мірою варіюють під впливом різних чинників середовища. Одні з них дуже пластичні та мінливі, інші менш мінливі, треті практично не змінюються під впливом умов середовища. Наприклад, удій рогатої худоби багато в чому залежить від умов утримання (годування, догляду). У той час як жирність молока більшою мірою залежить від породи і її важко змінити, хоча можна досягти деяких результатів, змінивши харчовий раціон. Ще більш постійною ознакою є масть. За всіляких умов вона майже не змінюється.
Модифікаційна (Від лат.modulus– міра, вигляд таfacies- Форма, зовнішність)мінливість – це зміни ознак організму (його фенотипу), спричинені змінами умов середовища існування та не пов'язані зі змінами генотипу.У силу того, що модифікаційна мінливість не пов'язана зі зміною генотипу, вона й не успадковується.
Фактично модифікаційнізміни (модифікації)- Це реакції організмів на зміну інтенсивності дії певних факторів навколишнього середовища. Вони однакові всім генотипів близьких організмів. Наприклад, у всіх рослин стрілоліста, занурених у воду, утворюється довге і тонке листя, а у тих, що ростуть на суходолі, – вони стрілоподібні. У рослин стрілоліста, занурених у воду частково, формується листя обох типів.
У денного метелика строкатокрилки мінливе забарвлення крил залежить від температури, при якій розвивалися лялечки. З тих лялечок, які перезимували, виходять метелики з цегляно-червоним забарвленням, а з тих, що розвивалися влітку в умовах підвищених температур – чорним тлом крил. Ступінь вираженості модифікацій прямо залежить від інтенсивності та тривалості впливу на організм певного фактора. Так, у дрібного рачка-артемії ступінь волохатості задньої частини черевця залежить від солоності води: вона тим більша, чим нижча концентрація солей.
Як показали численні дослідження, модифікації можуть зникати протягом життя однієї особини, якщо припиняється дія фактора, який викликав їх. Наприклад, засмага, придбана людиною влітку, поступово зникає протягом осінньо-зимового періоду. Якщо рослину стрілолист пересадити з води на суходіл, то нове листя матиме не видовжену, а стрілоподібну форму. Модифікації, що виникли, можуть зберігатися протягом усього життя особини, особливо ті, що виникли на ранніх етапах індивідуального розвитку. Але нащадкам вони не передаються. Наприклад, викривлення кісток нижніх кінцівок у результаті рахіту зберігається протягом усього життя. Але у батьків, які в дитинстві перехворіли на рахіт, діти народжуються нормальними, якщо під час свого розвитку вони отримують необхідну кількість вітаміну D. Інший приклад модифікацій, які зберігаються протягом життя, – це диференціація личинок медоносної бджоли на цариць та робочих особин. Личинки, які розвиваються в особливих великих осередках сот і харчуються лише «маточкиним молочком», яке виробляють особливі залози робочих бджіл, розвиваються у цариць. А ті, яких вигодовують пергою (сумішою меду та пилку), згодом стають робітниками - недорозвиненими самками, нездатними до розмноження. Отже, диференціація личинок жіночої статі медоносної бджоли залежить від їжі, яку вони одержують під час свого розвитку. Якщо на ранніх етапах розвитку поміняти місцями личинок, з яких надалі мають розвинутися цариця та робоча бджола, то відповідно зміниться характер їхнього харчування та подальша диференціація. Однак на пізніших етапах розвитку це стає неможливим.
Модифікаційна мінливість грає виняткову роль життя організмів, забезпечуючи їх пристосованість до змін умов середовища. Так, зміна форми листя стрілоліста зі стрілоподібної на стрічкоподібну (лінійну) при зануренні цієї рослини у воду, що захищає її від пошкодження течією. Зміна вовни ссавців під час осінньої линяння на густішу забезпечує захист від дії низьких температур, а засмага людини – від шкідливого впливу сонячної радіації. Все це дає підставу вважати, що подібні модифікації виникли в процесі історичного розвитку виду як певні пристосувальні реакції на зміну умов довкілля, з якими постійно стикаються організми. Проте чи все модифікації мають пристосувальний характер. Наприклад, якщо затінити нижню частину стебла картоплі, то на ній почнуть утворюватися надземні бульби. Модифікації, позбавлені пристосувального значення, з'являються тоді, коли організми опиняються в незвичайних собі умовах, із якими не доводилося зіштовхуватися їхнім предкам.
Модифікаційна мінливість підпорядковується певнимстатистичним закономірностям . Зокрема, будь-яка ознака може змінюватись лише у певних межах. Такі межі модифікаційної мінливості (від min до mах) ознак зумовлені генотипом організму та називаютьсянормою реакції . Отже, конкретний алельний ген визначає не розвиток певного, кодованого ним стану ознаки, а лише межі, в яких той може змінюватись в залежності від інтенсивності дії тих чи інших факторів навколишнього середовища. Серед ознак є такі, різні стани яких майже повністю визначаються генотипом (наприклад, розташування очей, кількість пальців на кінцівках, група крові, характер жилкування листя тощо). Але на ступінь прояву станів інших ознак (зростання та маса організмів, розміри листкової пластинки тощо) значно впливають умови довкілля. Наприклад, розвиток забарвлення вовни деяких тварин (наприклад, горностаєвих кролів, сіамських котів) залежить від температури. Якщо в таких тварин голити ділянку тіла, покриту білою шерстю, і прикласти до неї лід, то в умовах низької температури на цій ділянці зросте чорна шерсть.
Норма реакції для різних ознак має межі. Дуже вузькою нормою реакції мають ознаки, що визначають життєздатність організмів (наприклад, взаєморозташування внутрішніх органів), а для ознак, які не несуть важливого життєвого значення, вона може бути значно ширшою (маса тіла, ріст, колір волосся).
Зазвичай одиничний прояв ознаки прийнято називативаріантом . Для вивчення мінливості певної ознаки, тобто. варіант, складаютьваріаційний (Від лат.variatio –зміна)ряд – послідовність кількісних показників проявів станів певної ознаки (варіант), розташованих у порядку їх зростання чи спадання.
Довжина варіаційного ряду свідчить про розмах модифікаційної мінливості (норми реакції). Вона зумовлена генотипом організму, але залежить від умов навколишнього середовища: чим вони будуть стабільнішими, тим коротшим буде варіаційний ряд, і навпаки. Якщо простежити розподіл окремих варіант всередині варіаційного ряду, можна помітити, що їх кількість розташовано у середній його частини, тобто. вони мають середнє значення цієї ознаки.
Такий розподіл пояснюється тим, що мінімальні та максимальні значення розвитку ознаки формуються тоді, коли більшість факторів довкілля діють в одному напрямку: найбільш чи найменш сприятливому. Але організм, як правило, відчуває на собі різний їхній вплив: одні фактори сприяють розвитку ознаки, інші, навпаки, гальмують. Саме тому ступінь розвитку певної ознаки у більшості особин одного виду усереднені. Так, більшість людей має середнє зростання, і лише незначна частина серед них – велетні чи карлики. Розподіл варіант усередині варіаційного ряду можна графічно зобразити як варіаційної кривої.Варіаційна крива - Це графічне зображення залежності можливих варіант ознаки від частоти народження.За допомогою варіаційної кривої можна встановити середні показники та норму реакції певної ознаки.
УЗАГАЛЬНЕННЯ
Прояв фенотипу кожного організму залежить від спадковості та мінливості. Завдяки спадковості особа отримує генетичний набір від батьківських форм, зберігаючи таким чином специфічні особливості кожного виду, а мінливість порушує цю закономірність – завдяки мінливості у світі неможливо зустріти двох генетично однакових особин.
Розрізняють два типи мінливості: неспадкову (фенотипічну, модифікаційну) та спадкову (генотипічну, генетичну). Факторами генетичної мінливості є мутації та рекомбінації генетичного матеріалу. А тому спадкову мінливість ще називають мутаційною. Модифікаційну мінливість викликають реакції організму на фактори довкілля. Оскільки умови формування кожного організму багато в чому різні, то й особини, навіть якщо вони є представниками одного виду, мають свій унікальний фенотип.
Спадковість та мінливість відіграють важливу роль в еволюції організмів. Їх властивості використовують і в процесі виведення нових сортів рослин та порід тварин.
ПИТАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ
1. Що являє собою ген з біохімічної та генетичної точок зору?
2. Чому спадковість та мінливість називають альтернативними явищами? Дайте визначення спадковості та мінливості.
3. Що таке цитоплазматична спадковість і чим вона спричинена?
4. Що таке мутації? Які види мутацій вам відомі?
5. Що таке анеуплоїдія та поліплоїдія?
6. Чому мутації, пов'язані з кратним зменшенням хромосомного набору, негативно впливають на життєздатність організмів у порівнянні з тими, що викликані кратним збільшенням геному?
7. Більшість мутацій рецесивно чи домінантно?
8. У чому полягає різниця між модифікаційною та мутаційною мінливістю?
9. Що називають нормою реакції модифікаційної мінливості?
10. Що входить у статистичну обробку даних модифікаційної мінливості?
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...
