Приклади певної мінливості тварин. Модифікаційна мінливість та її властивості

Модифікаційна (фенотипічна) мінливість- Зміни в організмі, пов'язані зі зміною фенотипу внаслідок впливу навколишнього середовища і носять, в більшості випадків, адаптивний характер. Генотип у своїй не змінюється. У цілому нині сучасне поняття «адаптивні модифікації» відповідає поняттю «певної мінливості», яке увів у науку Чарльз Дарвін.

Енциклопедичний YouTube

1 / 5

✪ Модифікаційна (неспадкова) мінливість

✪ Інші типи мінливості

✪ ЄДІ 2015 Біологія (демоверсія). Модифікаційна мінливість, гриби, водорості, насіння. A9-A12.

✪ Мінливість | Біологія 10 клас #32 | Інфоурок

✪ Спадкова мінливість. Комбінативна та мутаційна мінливість

Субтитри

Умовна класифікація модифікаційної мінливості

• За ознаками організму, що змінюються:
  • морфологічні зміни
  • фізіологічні та біохімічні адаптації - гомеостаз (підвищення рівня еритроцитів у горах тощо)
• За розмахом норми реакції
  • вузька (більш характерна для якісних ознак)
  • широка (характерніша для кількісних ознак)
• За значенням:
  • модифікації (корисні для організму - виявляються як пристосувальна реакція на умови довкілля)
  • морфози (неспадкові зміни фенотипу під впливом екстремальних факторів навколишнього середовища або модифікації, що виникають як вираз мутацій, що знову виникли, не мають пристосувального характеру)
  • фенокопії (різні неспадкові зміни, що копіюють прояв різних мутацій)
• За тривалістю:
  • є лише в особини або групи особин, які зазнали впливу довкілля (не успадковуються)
  • тривалі модифікації - зберігаються на два-три покоління

Механізм модифікаційної мінливості

Навколишнє середовище як причина модифікацій

Модифікаційна мінливість - це результат змін генотипу, яке реакції на умови довкілля. При модифікаційній мінливості спадковий матеріал не змінюється, – змінюється прояв генів.

Під дією певних умов навколишнього середовища на організм змінюється перебіг ферментативних реакцій (активність ферментів) і може відбуватися синтез спеціалізованих ферментів, деякі з яких (МАР-кіназа та ін) відповідальні за регуляцію транскрипції генів, що залежить від змін навколишнього середовища. Таким чином, фактори навколишнього середовища здатні регулювати експресію генів, тобто інтенсивність вироблення ними специфічних білків, функції яких відповідають специфічним факторам навколишнього середовища.

За вироблення меланіну відповідальні чотири гени, які знаходяться у різних хромосомах. Найбільше домінантних алелей цих генів - 8 - міститься в людей негроїдної раси. При дії специфічного навколишнього середовища, наприклад, інтенсивної дії ультрафіолетових променів, відбувається руйнування клітин епідермісу, що призводить до виділення ендотеліну-1 та ейкозаноїдів. Вони викликають активацію ферменту тирозинази та її біосинтез. Тирозиназа, своєю чергою, каталізує окислення амінокислоти тирозину. Подальше утворення меланіну проходить без участі ферментів, проте більша кількість ферменту зумовлює більш інтенсивну пігментацію.

Норма реакції

Межа прояву модифікаційної мінливості організму при незмінному генотипі - норма реакції. Норма реакції обумовлена ​​генотипом і різниться в різних особин цього виду. Фактично норма реакції - спектр можливих рівнів експресії генів, з якого вибирається рівень експресії, що найбільше підходить для даних умов навколишнього середовища. Норма реакції має межі або межі для кожного біологічного виду (нижній та верхній) - наприклад, посилене годування призведе до збільшення маси тварини, проте вона буде перебувати в межах норми реакції, характерної для цього виду чи породи. Норма реакції генетично детермінована та успадковується. Для різних ознак межі норми реакції дуже різняться. Наприклад, широкі межі норми реакції мають величина надою, продуктивність злаків та багато інших кількісних ознак, вузькі межі - інтенсивність забарвлення більшості тварин та багато інших якісних ознак.

Тим не менш, для деяких кількісних ознак характерна вузька норма реакції (жирність молока, кількість пальців на ногах у морських свинок), а для деяких якісних ознак – широка (наприклад, сезонні зміни забарвлення у багатьох видів тварин північних широт). Крім того, межа між кількісними та якісними ознаками іноді досить умовна.

Характеристика модифікаційної мінливості

• оборотність - зміни зникають при зміні специфічних умов навколишнього середовища, які спровокували їх
• груповий характер
• зміни у фенотипі не успадковуються, успадковується норма реакції генотипу
• статистична закономірність варіаційних рядів
• торкається фенотипу, при цьому не торкаючись сам генотип.

Аналіз та закономірності модифікаційної мінливості

Варіаційний ряд

Ранжированное відображення прояви модифікаційної мінливості - варіаційний ряд - ряд модифікаційної мінливості властивості організму, що з окремих видозмін, розміщених порядку збільшення чи зменшення кількісного вираження властивості (розміри листка, зміна інтенсивності забарвлення вовни тощо. буд.). Одиничний показник співвідношення двох факторів у варіаційному ряді (наприклад, довжина вовни та інтенсивність її пігментації) називається варіантом . Наприклад, пшениця, що росте на одному полі, може сильно відрізнятися кількістю колосків і колосків через різні показники ґрунту, зволоженості на полі. Склавши число колосків в одному колосі та кількість колосків, можна отримати варіаційний ряд у статистичній формі:

Варіаційна крива

Графічне відображення прояву модифікаційної мінливості – варіаційна крива – відображає як діапазон варіації властивості, так і частоту окремих варіантів. З кривої видно, що найпоширенішими є середні варіанти прояву ознаки (закон Кетле). Причиною цього, мабуть, є вплив факторів навколишнього середовища на перебіг онтогенезу. Деякі чинники пригнічують експресію генів, інші, навпаки, посилюють. У більшості випадків ці фактори, одночасно діючи на онтогенез, нейтралізують один одного, тобто ні зменшення, ні збільшення значення ознаки не спостерігається. Це і є причиною, через яку особини з крайніми виразами ознаки зустрічаються у значно меншій кількості, ніж особини із середньою величиною. Наприклад, середнє зростання чоловіка – 175 см – зустрічається в європейських популяціях найчастіше.

При побудові варіаційної кривої можна розрахувати величину середньоквадратичного відхилення і, на основі цього, побудувати графік середньоквадратичного відхилення від медіани - величину ознаки, що найбільш часто зустрічається.

Модифікаційна мінливість у теорії еволюції

Дарвінізм

У 1859 році Чарльз Дарвін опублікував свою роботу на еволюційну тему під назвою «Походження видів шляхом природного відбору, або збереження сприятливих рас в боротьбі за ж» У ній Дарвін показав поступовий розвиток організмів як наслідок природного відбору. Природний відбір складається з такого механізму:

• спочатку з'являється особина з новими, цілком випадковими властивостями (утвореними внаслідок мутацій)
• потім вона виявляється чи не виявляється здатною залишити потомство, залежно від цих властивостей
• нарешті, якщо результат попереднього етапу виявляється позитивним, вона залишає потомство і його нащадки успадковують новопридбані властивості

Нові властивості особини формуються внаслідок спадкової та модифікаційної мінливості. І якщо спадкова мінливість характеризується зміною генотипу і ці зміни успадковуються, то за модифікаційної мінливості успадковується здатність генотипу організмів змінювати фенотип при впливі довкілля. При постійному впливі тих самих умов довкілля на генотип можуть відбиратися мутації, чий ефект схожий з проявом модифікацій, і, таким чином, модифікаційна мінливість перетворюється на спадкову мінливість (генетична асиміляція модифікацій). Прикладом може бути постійний великий відсоток пігменту меланіну в шкірі у негроїдної та монголоїдної раси порівняно з європеоїдною.

Дарвін назвав модифікаційну мінливість певної (групової).

Певна мінливість проявляється у всіх нормальних особин виду, які зазнали певного впливу. Певна мінливість розширює межі існування та розмноження організму.

Природний відбір та модифікаційна мінливість

Модифікаційна мінливість тісно пов'язана із природним відбором. Природний відбір має чотири напрями, три з яких безпосередньо орієнтовані на виживання організмів з різними формами неуспадкованої мінливості. Це стабілізуючий, рушійний та дизруптивний відбір.

Стабілізуючий відбір характеризується знешкодженням мутацій та формування резерву цих мутацій, що зумовлює розвиток генотипу за постійного фенотипу. Внаслідок цього організми із середньою нормою реакції домінують у постійних умовах існування. Наприклад, у генеративних рослин зберігається форма та розмір квітки, які відповідають формі та розміру комахи, яка запилює рослину.

Дизруптивний відбір характеризується розкриттям резервів із знешкодженими мутаціями та подальшим відбором цих мутацій для формування нових генотипу та фенотипу, які підходять під довкілля. Внаслідок цього виживають організми із крайньою нормою реакції. Наприклад, комахи з сильними крилами мають більшу стійкість до поривів вітру, тоді як комах того ж виду зі слабкими крилами здуває.

Рухаючий відбір характеризується тим самим механізмом, як і дизруптивний, проте він орієнтований формування нової середньої нормою реакції. Наприклад, у комах з'являється стійкість до хімікатів.

Епігенетична теорія еволюції

Згідно з основними положеннями епігенетичної теорії еволюції, опублікованими в 1987 році, субстратом для еволюції є цілісний фенотип - тобто, морфози у розвитку організму визначаються впливом умов навколишнього середовища на його онтогенез (епігенетична система). У цьому формується стійка траєкторія розвитку, заснована на морфозах (креод) - формується стійка епігенетична система, адаптивна до морфозам. Ця система розвитку заснована на генетичній асиміляції організмів (модифікаційному генокопіюванні), яка полягає відповідно до будь-якої модифікації певної мутації. Тобто це означає, що зміна активності конкретного гена може бути викликана і зміною навколишнього середовища, і певною мутацією. При дії нового навколишнього середовища на організм відбувається відбір мутацій, які пристосовують організм до нових умов, тому організм спочатку пристосовуючись до середовища за допомогою модифікацій, потім стане пристосованим до нього і генетично (руховий відбір) - виникає новий генотип, на основі якого виникає новий фенотип. Наприклад, при вродженому недорозвитку рухового апарату тварин виникає перебудова опорних та рухових органів таким чином, що недорозвинення виявиться адаптативним. Далі ця ознака закріплюється спадково стабілізуючим відбором. Згодом виникає новий механізм поведінки, спрямований на пристосування адаптації. Таким чином, в епігенетичній теорії еволюції розглядається постембріональний морфоз на основі особливих умов довкілля як руховий важіль еволюції. Таким чином, природний відбір епігенетичної теорії еволюції складається з наступних стадій:

Таким чином, синтетична та епігенетична теорії еволюції досить різняться. Однак можуть траплятися випадки, які є синтезом даних теорій - наприклад, появи морфозів внаслідок накопичення нейтральних мутацій у резервах є частиною механізму як синтетичної (мутації проявляються у фенотипі), так і епігенетичної (морфози можуть призвести до генокопіювання модифікацій, якщо початкові мутації не детермінують. ) теорій.

Форми модифікаційної мінливості

У більшості випадків модифікаційна мінливість сприяє позитивній адаптації організмів до умов навколишнього середовища - покращується реакція генотипу на навколишнє і виникає перебудова фенотипу (наприклад, збільшується кількість еритроцитів у людини, яка піднялася в гори). Однак іноді, під впливом несприятливих факторів навколишнього середовища, наприклад, впливом тератогенних факторів на вагітних, виникають зміни фенотипу, схожі на мутації (не спадкові зміни, схожі на спадкові) - фенокопії. Також під впливом екстремальних факторів навколишнього середовища в організмів можуть з'явитися морфози (наприклад, розлад рухового апарату внаслідок травми). Морфози мають незворотний та неадаптивний характер, а в лабільному характері прояви схожі зі спонтанними мутаціями. Морфози приймаються епігенетичною теорією еволюції як основний фактор еволюції.

Тривала модифікаційна мінливість

Найчастіше модифікаційна мінливість носить неспадковий характер і є лише реакцією генотипу даної особини на умови середовища з наступною зміною фенотипу. Однак відомі і тривалі модифікації, описані у деяких бактерій, найпростіших і багатоклітинних еукаріотів. Для розуміння можливого механізму тривалої модифікаційної мінливості розглянемо спочатку поняття генетичного тригера.

Наприклад, в оперонах бактерій містяться, крім структурних генів, дві ділянки – промотор та оператор. Оператор деяких оперонів знаходиться між промотором та структурними генами (в інших він входить до складу промотору). Якщо оператор пов'язаний з білком, який називається репресором, то разом вони не дають рухатися РНК-полімеразі ланцюгом ДНК. У бактерій E. сoliможна спостерігати такий механізм. При нестачі лактози та надлишку глюкози виробляється білок-репресор (Lacl), який приєднується до оператора, не даючи РНК-полімераз синтезувати мРНК для трансляції ферменту, який розщеплює лактозу. Однак при попаданні лактози до цитоплазми бактерії лактоза (речовина-індуктор) приєднується до білка-репресора, змінюючи його конформацію, що призводить до дисоціації репресора від оператора. Це зумовлює початок синтезу ферменту для розщеплення лактози.

У бактерій при розподілі речовина-індуктор (у випадку з E. coli- лактоза) передається в цитоплазму дочірньої клітини і запускає дисоціацію білка-репресора від оператора, що спричиняє прояв активності ферменту (лактази) для розщеплення лактози у паличок навіть за відсутності цього дисахариду в середовищі.

Якщо оперону два і якщо вони взаємопов'язані (структурний ген першого оперону кодує білок-репресор для другого оперону і навпаки), вони утворюють систему, яка називається тригером. При активному стані першого оперону відключено другий. Однак під дією навколишнього середовища може бути заблокований синтез білка-репресора першим опероном, і відбувається переключення тригера: активним стає другий оперон. Такий стан тригера може успадковуватись наступними поколіннями бактерій. Молекулярні тригери можуть забезпечувати тривалі модифікації у еукаріотів. Це може відбуватися, наприклад, шляхом цитоплазматичного спадкування включень цитоплазми у бактерій при їх розмноженні.

Ефект перемикання тригерів можна спостерігати у неклітинних форм життя, наприклад, у бактеріофагів. При введенні в клітину бактерії при нестачі поживних речовин вони залишаються неактивними, проникаючи в генетичний матеріал. З появою сприятливих умов у клітині фаги розмножуються і вириваються з бактерії - відбувається перемикання тригера внаслідок зміни довкілля.

Цитоплазматичне наслідування

Порівняльна характеристика форм мінливості

Водночас спадкова та модифікаційна мінливості є основою для природного відбору. При цьому якісні чи кількісні зміни проявів генотипу в ознаках фенотипу (спадкова мінливість) визначають результат природного відбору – виживання чи загибель особи.

Модифікаційна мінливість у житті людини

Практичне використання закономірностей модифікаційної мінливості має велике значення в рослинництві та тваринництві, оскільки дозволяє передбачати та заздалегідь планувати максимальне використання можливостей кожного сорту рослин та породи тварин (наприклад, індивідуальні показники достатньої кількості світла для кожної рослини). Створення свідомо оптимальних умов реалізації генотипу забезпечує їх високу продуктивність.

Також це дозволяє доцільно використовувати вроджені здібності дитини та розвивати їх з дитинства – у цьому полягає завдання психологів та педагогів, які ще у шкільному віці намагаються визначити схильності дітей та їх здібності до тієї чи іншої професійної діяльності, збільшуючи в межах норми реакції рівень реалізації генетично детермінованих. здібностей дітей.

Ми знаємо, що модифікаційна мінливість – окремий випадок неуспадкованої мінливості.

Модифікаційна мінливість - Здібність організмів з однаковим генотипомрозвиватися по-різному у різних умовах довкілля. У популяції таких організмів виникає певний набір фенотипів.При цьому організми мають бути одного віку.

Модифікації - це фенотипові неспадкові відмінності, що виникають під впливом умов середовища у однакових за генотипом організмів (Карл Негелі, 1884).

Приклади модифікацій широко відомі та численні.

Морфологія листя у водяного жовтцяі стрілолістазалежить від того, в якому середовищі, повітряному чи підводному, вони розвиваються.

Стрілелист (Sagittaria sagittaefolia) має різне листя: стрілоподібні (надводні), серцеподібні (плаваючі) та стрічкоподібні (підводні). Отже, у стрілоліста спадково детермінована не певна форма аркуша, а здатність у деяких межах змінювати цю форму залежно від умов існування, що є пристосувальною особливістюорганізму.

Якщо надземну частину стебла картоплі штучно позбавити доступу світлана ній розвиваються бульби, що висять у повітрі.

У камбали , провідний донний спосіб життя, верхня сторона тіла темна, що робить її непомітною для видобутку, що наближається, а нижня - світла. Але якщо акваріум зі скляним дном і освітлюється не згори, а знизу, то темною стає нижня поверхня тіла.

Кролики горностаєвої породи мають біле хутро на тілі, крім кінця морди, лап, хвоста та вух. Якщо вибрати ділянку, наприклад, на спині і тримати звірка при зниженій температурі (0-1 ° С), то на поголеному місці відростає чорна шерсть. Якщо вищипати частину чорного волосся та помістити кролика в умови підвищеної температури, то знову відростає біла шерсть.

Пов'язано це з тим, що для кожної ділянки тіла характерні свої рівні кровообігу і температура, залежно від чого формується або деградує чорний пігмент. меланін . Генотип у своїй залишається однаковим.

Детепло , там пігмент деградує →білий колір вовни, дехолодно (Дистальні ділянки), там пігмент не деградує →чорна вовна.

Властивості модифікацій

С. М. Гершензон описує такі властивості модифікацій :

1. Ступінь вираженості модифікації пропорційна силі та тривалості Вплив на організм фактора, що викликає модифікацію. Ця закономірність докорінно відрізняє модифікації від мутацій, особливо генних.

2. У переважній більшості випадків модифікація є корисну, пристосувальну реакцію організму на той чи інший зовнішній фактор. Це можна побачити з прикладу вищеперелічених модифікацій в різних організмів.

3. Пристосувальне значення мають ті модифікації, які викликаються звичайними змінами приро дних умов , з якими даний вид стикався раніше багато разів. Якщо ж організм потрапляє в незвичайні , екстремальні обставини , то виникають модифікації, позбавлені пристосувального значення - морфози .

Якщо діяти на личинок або лялечок дрозофілирентгенівськими або ультрафіолетовими променями, а також гранично переносимою температурою, то у мух, що розвиваються, спостерігаються різноманітні морфози (мухи із закрученими догори крилами, з вирізками на крилах, з розставленими крилами, з крилами малих розмірів, фенотипно не відрізняються від мух кількох мутантних ліній (дрозофіли).

4. На відміну від мутацій, модифікації оборотні , т. е. зміна, що виникла, поступово зникає, якщо усунено викликав його вплив. Так, засмага у людини проходить, коли шкіра перестає піддаватися інсоляції, обсяг м'язів зменшується після припинення тренування тощо.

5. На відміну від мутацій, модифікації не передаються у спадок . Це становище найгостріше обговорювалося протягом усієї історії людства. Ламарк вважав, що успадковуватись можуть будь-які зміни організму, набуті протягом життя (Ламаркізм). Навіть Дарвін визнавав можливість наслідування деяких модифікаційних змін.

Перший серйозний удар за уявленням про наслідування набутих ознак завдав А. Вейсман . Він протягом 22 поколінь відрубував білим мишам хвости та схрещував їх між собою. Загалом було обстежено 1592 особини, і жодного разу не було виявлено укорочення хвоста у новонароджених мишенят. Результати експерименту були опубліковані в 1913 р., проте в ньому не було особливої ​​необхідності, оскільки навмисні ушкодження у людини, Зроблені з ритуальних або "естетичних" міркувань, - обрізання, протикання вух, спотворення ступнів, черепа і т. д., як відомо, також не успадковуються.

У СРСР 30-50-х гг. набули широкого поширення помилкові теорії Лисенка про успадкування «набутих ознак», тобто фактично модифікацій. Безліч дослідів, проведених на різних організмах, показало неуспадкованість модифікацій, і дослідження такого роду представляють тепер лише історичний інтересУ 1956-1970 pp. Ф. Крик сформулював так звану «Центральну догму молекулярної біології» , згідно з якою перенесення інформації можливе тільки від ДНК до білків, але не у зворотному напрямку.

Мінливість - це здатність організмів набувати відмінностей від інших особин свого виду. Буває трьох видів - мутації, комбінації та модифікації.

МУТАЦІЙНА ЗМІННІСТЬ- це зміни ДНК клітини (зміна будови та кількості хромосом). Виникають під впливом ультрафіолету, радіації (рентгенівських променів) тощо. Передаються у спадок, служать матеріалом для (мутаційний процес - одна з ).

Комбінативна мінливістьвиникає при перекомбінації (перемішуванні) генів батька та матері. Джерела:
1) Кросинговер при мейозі (гомологічні хромосоми тісно зближуються та змінюються ділянками).
2) Незалежна розбіжність хромосом при мейозі.
3) Випадкове злиття гамет при заплідненні.

Приклад: у квітки нічна красуня є ген червоного кольору пелюсток А і ген білого кольору а. Організм Аа має рожевий колір пелюсток, ця ознака виникає при поєднанні (комбінації) червоного та білого гена.

МОДИФІКАЦІЙНА ЗМІННІСТЬвиникає під впливом довкілля. У спадок не передається, тому що при модифікаціях змінюється лише фенотип (ознака), а генотип не змінюється.

Приклади:
1) Можна розрізати корінь кульбаби на 2 частини та посадити їх у різні умови; виростуть різні на вигляд рослини, хоча генотип у них однаковий.
2) Якщо людина буде на сонці, то вона загорить; якщо займатиметься фізкультурою, то збільшить свої м'язи.
3) При хорошому вмісті кури збільшують несучість, корови дають більше молока.

Модифікаційна мінливість не безмежна, наприклад, біла людина ніколи не зможе засмагнути до стану негра. Межі, всередині яких можуть відбуватися модифікаційні зміни, називаються «норма реакції», вони закладені в генотипі та передаються у спадок.

1. Нижче наведено список параметрів мінливості. Всі вони, крім двох, використовуються для опису характеристик мутаційної мінливості. Знайдіть дві характеристики, які «випадають» із загального ряду, та запишіть цифри, під якими вони вказані.

2) поворот ділянки хромосоми на 180 градусів
3) зменшення числа хромосом у каріотипі
4) зміни фенотипу у межах норми реакції ознаки
5) рекомбінація генів при кросинговері

Відповідь

2. Всі наведені нижче характеристики, крім двох, використовують для опису мутаційної мінливості. Визначте дві характеристики, які «випадають» із загального списку, та запишіть у цифри, під якими вони вказані.
1) утворюється під впливом рентгенівських променів
2) має спрямовану модифікацію
3) змінюється у межах норми реакції
4) формується внаслідок порушення мейозу
5) виникає раптово в окремих особин

Відповідь

3. Всі наведені нижче характеристики, крім двох, використовуються для опису мутаційної мінливості. Знайдіть дві характеристики, які «випадають» із загального ряду, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) залежить від дії радіації
2) може проявитися при втраті кількох нуклеотидів
3) характеризується появою додаткової хромосоми
4) залежить від широти норми реакції ознаки
5) визначається поєднанням гамет при заплідненні

Відповідь

4. Усі наведені нижче процеси, крім двох, притаманні мутаційної мінливості. Знайдіть два процеси, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) зміна ознаки у межах норми реакції
2) успадкування аутосом
3) зміна числа хромосом у клітині
4) втрата ділянки хромосоми
5) поліплоїдія

Відповідь

5. Всі наведені нижче характеристики, крім двох, використовують для опису мутаційної мінливості. Знайдіть дві характеристики, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) випадкове поєднання негомологічних хромосом у мейозі
2) перенесення ділянки хромосоми на негомологічну хромосому
3) зменшення числа хромосом у каріотипі
4) зміни послідовності нуклеотидів у структурі ДНК
5) рекомбінація генів при кросинговері

Відповідь

6ф. Всі наведені нижче характеристики, крім двох, використовують для опису мутаційної мінливості. Визначте дві характеристики, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) збільшення числа хромосом у клітці
2) незалежне розходження хромосом у мейозі
3) кон'югація та кросинговер при редукційному розподілі
4) втрата ділянки хромосоми
5) зміна послідовності триплетів у нуклеїновій кислоті

Відповідь

Усі наведені нижче терміни, крім двох, використовуються для опису мутаційної мінливості. Визначте два терміни, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) генна
2) хромосомна
3) комбінативна
4) геномна
5) модифікаційна

Відповідь

Виберіть три варіанти. Мутації ведуть до зміни
1) первинної структури білка
2) етапів запліднення
3) генофонду популяції
4) норми реакції ознаки
5) послідовності фаз мітозу
6) статевого складу популяції

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Пристосувальне зміна тієї чи іншої ознаки у певних генетичних межах називають
1) нормою реакції
2) співвідносною мінливістю
3) мутацією
4) комбінативною мінливістю

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Норма реакції ознаки
1) передається у спадок
2) залежить від навколишнього середовища
3) формується в онтогенезі
4) залежить від кількості хромосом

Відповідь

1. Встановіть відповідність між ознакою та видом мінливості, в результаті якої він виникає: 1) комбінативна, 2) модифікаційна
А) поява зеленого забарвлення тіла у евгени на світлі
Б) поєднання генів батьків
В) потемніння шкіри у людини при дії ультрафіолетових променів
Г) накопичення підшкірного жиру у ведмедів при надмірному харчуванні
Д) народження в сім'ї дітей з карими та блакитними очима у співвідношенні 1:1
Е) поява у здорових батьків дітей, хворих на гемофілію

Відповідь

2. Встановіть відповідність між прикладами та формами мінливості: 1) комбінативна, 2) модифікаційна. Запишіть цифри 1 та 2 у порядку, що відповідає літерам.
А) зміна забарвлення вовни у зайця-біляка залежно від температури
Б) різниця у вазі у бичків одного отелу, що містяться в різних умовах
В) поява зморшкуватого насіння у гороху при схрещуванні рослин з гладким насінням
Г) наявність листя різної довжини однією рослині
Д) народження у здорових батьків дитини-дальтоніка

Відповідь

Встановіть відповідність між характеристикою та видом мінливості: 1) мутаційна; 2) комбінативна
А) виникає при дії радіації
Б) формується при злитті гамет
В) обумовлена ​​незалежною розбіжністю пар хромосом
Г) обумовлена ​​обміном генами між гомологічними хромосомами
Д) пов'язана зі збільшенням числа хромосом у каріотипі

Відповідь

1. Нижче наведено список параметрів мінливості. Усі вони, крім двох, використовують для опису характеристик комбінативної мінливості. Знайдіть дві характеристики, які «випадають» із загального ряду, та запишіть у таблицю цифри, під якими вони вказані.
1) виникнення при дії радіації
2) випадкове поєднання негомологічних хромосом у мейозі
3) випадкове поєднання гамет при заплідненні

5) зміна послідовності нуклеотидів в іРНК

Відповідь

2. Наведені нижче характеристики, крім двох, використовуються для опису причин комбінативної мінливості. Визначте ці дві характеристики, які випадають із загального списку, запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) випадкова зустріч гамет при заплідненні
2) спіралізація хромосом
3) реплікація ДНК в інтерфазі
4) рекомбінація генів при кросинговері
5) незалежне розходження хромосом у мейозі

Відповідь

3. Всі наведені нижче характеристики, крім двох, використовують для опису комбінативної мінливості. Знайдіть дві характеристики, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) випадкове поєднання негомологічних хромосом у гаметі
2) зміна послідовності нуклеотидів у ДНК
3) випадкова зустріч гамет при заплідненні
4) рекомбінація генів при кросинговері
5) адекватність фенотипічних змін умов середовища

Відповідь

4. Всі наведені нижче характеристики, крім двох, використовують для опису комбінативної мінливості. Визначте дві характеристики, які «випадають» із загального списку, та запишіть цифри, під якими вони вказані.
1) поєднання генів при утворенні гамет
2) формування генотипу при заплідненні
3) поява у потомства поєднань ознак, які відсутні у батьків
4) зміна ДНК у мітохондріях яйцеклітини
5) випадання амінокислоти та зміна структури білка

Відповідь

5. Усі наведені нижче приклади, крім двох, характеризують комбінативну мінливість. Визначте два приклади, які «випадають» із загального списку, та запишіть у таблицю цифри, під якими вони вказані.
1) поєднання у потомства ознак обох батьків
2) поява у здорових батьків дитини, хворої на гемофілію
3) поява зеленого забарвлення тіла у евгени на світлі
4) народження блакитноокої дитини у карооких батьків
5) потемніння шкіри у людини при дії ультрафіолетових променів

Відповідь

1. Проаналізуйте таблицю. Для кожного осередку, позначеного літерами, виберіть відповідний термін із запропонованого списку.
1. соматична
2. неспадкова
3. народження нащадків з новим фенотипом внаслідок рекомбінації генів внаслідок кросинговеру
4. різна маса тіла бичків одного приплоду
5. мутаційна
6. спадкова

Відповідь

2. Проаналізуйте таблицю. Для кожного осередку, позначеного літерами, виберіть відповідний термін із запропонованого списку.
1) соматична
2) спадкова
3) народження особини з редукованими крилами у батьківських організмів дрозофіли
4) різні форми листової пластинки у стрілоліста
5) мутаційна
6) неспадкова

Відповідь

3. Проаналізуйте таблицю. Для кожного осередку, позначеного літерами, виберіть відповідний термін із запропонованого списку.
1) модифікаційна
2) генна
3) зміна забарвлення вовни у зайця-біляка залежно від пори року
4) спадкова
5) комбінативна
6) хромосомна
7) народження безкрилої особини дрозофіли у крилатих батьківських організмів
8) неспадкова

Відповідь

Проаналізуйте таблицю "Види мінливості". Для кожного осередку, позначеного буквою, виберіть відповідне поняття або відповідний приклад із запропонованого списку.
1) лише генотипу
2) генотипу та фенотипу
3) мутаційна
4) неспадкова
5) фенотипічна
6) поява квітки з п'ятьма пелюстками у бузку
7) поява густого підшерстка у лисиці взимку
8) народження дитини із синдромом Дауна

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Причиною комбінативної мінливості може бути
1) зміна генів при реплікації ДНК
2) хромосомна мутація
3) матричний синтез ДНК
4) випадкова зустріч гамет при заплідненні

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Зміна несучості курей у певних межах, що залежать від умов утримання, раціону годівлі – це прояв
1) мутаційної мінливості
2) адаптації
3) норми реакції ознаки
4) саморегуляції

Відповідь

Виберіть два правильні твердження та запишіть у таблиці цифри, під якими вони вказані.
1) Форма спадкової мінливості, обумовлена ​​випадковим поєднанням гамет, називається – комбінативна мінливість.
2) Фенотипова мінливість пов'язана із змінами генотипу.
3) Спадкова мінливість пов'язана із змінами генотипу.
4) Модифікація – це спонтанно виникає природна чи штучно викликана зміна генетичного матеріалу.

Відповідь

Встановіть відповідність між ознаками організмів та діапазонами їхньої норми реакції: 1) вузька норма реакції, 2) широка норма реакції. Запишіть цифри 1 та 2 у порядку, що відповідає літерам.
А) маса тіла великої рогатої худоби
Б) розмір очного яблука у людини
В) кількість хребців у шийному відділі хребта ссавців
Г) густота вовни ссавців
Д) розмір та форма квітки рослин
Е) несучість курей

Відповідь

Встановіть відповідність між прикладами та видами мінливості: 1) комбінативна, 2) модифікаційна, 3) мутаційна. Запишіть цифри 1-3 у порядку, що відповідає буквам.
А) народження праворукої дитини у ліворуких батьків
Б) зміна забарвлення вовни у горностаєвого кролика
В) утворення зеленого гладкого і жовтого зморшкуватого насіння у гороху
Г) народження блакитноокої дитини у карооких батьків
Д) народження гладкошерстого потомства у морських свинок з волохатою вовною
Е) поява квітки з п'ятьма пелюстками у бузку

Відповідь

© Д.В.Поздняков, 2009-2019

Реферат на тему:

Модифікаційна мінливість

Реферат виконав

учень 11 класу а

Сагієв Олександр

Модифікаційна (фенотипічна) мінливість- Зміни в організмі, пов'язані зі зміною фенотипу внаслідок впливу навколишнього середовища і носять, в більшості випадків, адаптивний характер.

Генотип у своїй не змінюється. У цілому нині сучасне поняття «адаптивні модифікації» відповідає поняттю «певної мінливості», яке запровадив у науку Чарльз Дарвін.

Умовна класифікація модифікаційної мінливості

За ознаками організму, що змінюються:

1) морфологічні зміни

2) фізіологічні та біохімічні адаптації – гомеостаз (підвищення рівня еритроцитів у горах і т. д.)

За розмахом норми реакції:

1) вузька (більш характерна для якісних ознак)

2) широка (більш характерна для кількісних ознак)

За значенням:

1) модифікації (корисні для організму - виявляються як пристосувальна реакція на умови довкілля)

2) морфози (неспадкові зміни фенотипу під впливом екстремальних факторів навколишнього середовища або модифікації, що виникають як вираз мутацій, що знову виникли, не мають пристосувального характеру)

3) фенокопії (різні неспадкові зміни, що копіюють прояв різних мутацій)- різновид морфозів

За тривалістю:

1) є лише в особини або групи особин, які зазнали впливу довкілля (не успадковуються)

2) тривалі модифікації – зберігаються на два-три покоління

Характеристика модифікаційної мінливості

1) оборотність - зміни зникають при зміні специфічних умов навколишнього середовища, які спровокували їх

2) груповий характер

3) зміни у фенотипі не успадковуються, успадковується норма реакції генотипу

4) статистична закономірність варіаційних рядів

5) торкається фенотипу, при цьому не торкаючись сам генотип

Механізм модифікаційної мінливості

1) Навколишнє середовище як причина модифікацій

Модифікаційна мінливість - результат не змін генотипу, яке реакції на умови довкілля. При модифікаційній мінливості спадковий матеріал не змінюється, – змінюється прояв генів.

Під дією певних умов навколишнього середовища на організм змінюється перебіг ферментативних реакцій (активність ферментів) і може відбуватися синтез спеціалізованих ферментів, деякі з яких (MAP-кіназа та ін) відповідальні за регуляцію транскрипції генів, що залежить від змін навколишнього середовища. Отже, чинники довкілля здатні регулювати експресію генів, тобто інтенсивність вироблення ними специфічних білків, функції яких відповідають специфічним чинникам довкілля. Наприклад, за вироблення меланіну відповідальні чотири гени, які знаходяться у різних хромосомах. Найбільше домінантних алелей цих генів - 8 - міститься в людей негроїдної раси. При дії специфічного навколишнього середовища, наприклад, інтенсивної дії ультрафіолетових променів, відбувається руйнування клітин епідермісу, що призводить до виділення ендотеліну-1 та ейкозаноїдів. Вони викликають активацію ферменту тирозинази та її біосинтез. Тирозиназа, своєю чергою, каталізує окислення амінокислоти тирозину. Подальше утворення меланіну проходить без участі ферментів, проте більша кількість ферменту зумовлює більш інтенсивну пігментацію.

2) Норма реакції

Межа прояву модифікаційної мінливості організму при незмінному генотипі – норма реакції. Норма реакції обумовлена ​​генотипом і різниться в різних особин цього виду. Фактично норма реакції - спектр можливих рівнів експресії генів, з якого вибирається рівень експресії, що найбільше підходить для даних умов навколишнього середовища. Норма реакції має межу для кожного виду - наприклад, посилене годування призведе до збільшення маси тварини, проте вона перебуватиме в межах норми реакції, характерної для цього виду чи породи. Норма реакції генетично детермінована та успадковується.

Для різних змін існують різні межі норми реакції. Наприклад, сильно варіюють величина надою, продуктивність злаків (кількісні зміни), слабко – інтенсивність забарвлення тварин і т. д. (якісні зміни). Відповідно до цього норма реакції може бути широкою (кількісні зміни – розміри листя багатьох рослин, розміри тіла багатьох комах залежно від умов харчування їх личинок) та вузькою (якісні зміни – забарвлення у лялечок та імаго деяких метеликів). Тим не менш, для деяких кількісних ознак характерна вузька норма реакції (жирність молока, кількість пальців на ногах у морських свинок), а для деяких якісних ознак – широка (наприклад, сезонні зміни забарвлення у багатьох видів тварин північних широт).

Аналіз та закономірності модифікаційної мінливості

1) Варіаційний ряд

Ранжированное відображення прояви модифікаційної мінливості - варіаційний ряд - ряд модифікаційної мінливості властивості організму, що складається з окремих властивостей видозмін, розміщених у порядку збільшення чи зменшення кількісного виразу властивості (розміри листка, зміна інтенсивності забарвлення шерсті тощо. буд.). Одиничний показник співвідношення двох факторів у варіаційному ряді (наприклад, довжина вовни та інтенсивність її пігментації) називається варіантом. Наприклад, пшениця, що росте на одному полі, може сильно відрізнятися кількістю колосків та колосків через різні показники ґрунту, зволоженості на полі. Склавши число колосків в одному колосі та кількість колосків, можна отримати варіаційний ряд у статистичній формі:

Варіаційний ряд модифікаційної мінливості пшениці

2) Варіаційна крива

Графічне відображення прояву модифікаційної мінливості – варіаційна крива – відображає як діапазон варіації властивості, так і частоту окремих варіантів. З кривої видно, що найпоширенішими є середні варіанти прояву ознаки (закон Кетле). Причиною цього, мабуть, є вплив факторів навколишнього середовища на перебіг онтогенезу. Деякі чинники пригнічують експресію генів, інші, навпаки, посилюють. У більшості випадків ці фактори, одночасно діючи на онтогенез, нейтралізують один одного, тобто ні зменшення, ні збільшення значення ознаки не спостерігається. Це і є причиною, через яку особини з крайніми виразами ознаки зустрічаються у значно меншій кількості, ніж особини із середньою величиною. Наприклад, середнє зростання чоловіка – 175 см – зустрічається в європейських популяціях найчастіше. При побудові варіаційної кривої можна розрахувати величину середньоквадратичного відхилення і, на основі цього, побудувати графік середньоквадратичного відхилення від медіани - величину ознаки, що найбільш часто зустрічається.

Графік середньоквадратичного відхилення, що виходить із варіаційної кривої «модифікаційна мінливість пшениці»

Модифікаційна мінливість у теорії еволюції

1) Дарвінізм

В 1859 Чарльз Дарвін опублікував свою роботу на еволюційну тему під назвою «Походження видів шляхом природного відбору, або збереження сприятливих рас в боротьбі за життя». У ній Дарвін показав поступовий розвиток організмів як наслідок природного відбору.

Природний відбір складається з такого механізму:

1) спочатку з'являється особина з новими, цілком випадковими властивостями (утвореними внаслідок мутацій)

2) потім вона виявляється чи не виявляється здатною залишити потомство, залежно від цих властивостей

3) нарешті, якщо результат попереднього етапу виявляється позитивним, вона залишає потомство і його нащадки успадковують новопридбані властивості

Нові властивості особини формуються внаслідок спадкової та модифікаційної мінливості. І якщо спадкова мінливість характеризується зміною генотипу і ці зміни успадковуються, то за модифікаційної мінливості успадковується здатність генотипу організмів змінювати фенотип при впливі довкілля. При постійному впливі тих самих умов довкілля на генотип можуть відбиратися мутації, чий ефект схожий з проявом модифікацій, і, таким чином, модифікаційна мінливість перетворюється на спадкову мінливість (генетична асиміляція модифікацій). Прикладом може бути постійний великий відсоток пігменту меланіну в шкірі у негроїдної та монголоїдної раси порівняно з європеоїдною. Дарвін назвав модифікаційну мінливість певної (групової). Певна мінливість проявляється у всіх нормальних особин виду, які зазнали певного впливу. Певна мінливість розширює межі існування та розмноження організму.

2) Природний відбір та модифікаційна мінливість

Модифікаційна мінливість тісно пов'язана із природним відбором. Природний відбір має чотири напрями, три з яких безпосередньо орієнтовані на виживання організмів з різними формами неуспадкованої мінливості. Це стабілізуючий, рушійний та дизруптивний відбір. Стабілізуючий відбір характеризується знешкодженням мутацій та формування резерву цих мутацій, що зумовлює розвиток генотипу за постійного фенотипу. Внаслідок цього організми із середньою нормою реакції домінують у постійних умовах існування. Наприклад, у генеративних рослин зберігається форма та розмір квітки, які відповідають формі та розміру комахи, яка запилює рослину. Дизруптивний відбір характеризується розкриттям резервів із знешкодженими мутаціями та подальшим відбором цих мутацій для формування нових генотипу та фенотипу, які підходять під довкілля. Внаслідок цього виживають організми із крайньою нормою реакції. Наприклад, комахи з великими крилами мають більшу стійкість до поривів вітру, тоді як комах того ж виду зі слабкими крилами здуває. Рухаючий відбір характеризується тим самим механізмом, як і дизруптивний, проте він орієнтований формування нової середньої нормою реакції. Наприклад, у комах з'являється стійкість до хімікатів.