|
Одним из важных свойств живых организмов, позволяющих им приспосабливаться к условиям среды, приобретая индивидуальные особенности, является изменчивость.
Существует два вида изменчивости: фенотипическая, или модификационная, и генотипическая, или наследственная.
Фенотипическая изменчивость – это ненаследуемые изменения организмов под действием факторов окружающей среды.
Модификационная изменчивость признака может быть различной, но она всегда контролируется генотипом организма. Чаще всего этот вид изменчивости затрагивает количественные признаки: рост, вес, плодовитость и т.д. Если разделить корень одуванчика и высадить на участках с различными условиями – освещённость, влажность, химический состав почвы и др., то выросшие растения будут сильно отличаться друг от друга, не смотря на то, что генетически они идентичны.
Ярким примером модификационной изменчивости является развитие трёх видов листьев у растения стрелолиста, которое укореняется на дне водоёма. Листья, полностью покрытые водой, отличаются от листьев, лежащих на поверхности воды и от листьев, возвышающихся над поверхностью.
Границы фенотипической изменчивости, контролируются генотипом организма, называются нормой реакции. Широкая норма реакции увеличивает шансы организмов на выживание. Модификационная изменчивость направлена. Её интенсивность можно регулировать.
Статистические закономерности модификационной изменчивости можно выразить вариационным рядом изменчивости признака и вариационной кривой.
Вариационный ряд представляет ряд значений признака, расположенных в порядке убывания или возрастания. Например, если собрать листья с одного и того же дерева и расположить их по мере увеличения длины листовой пластинки, то получается вариационный ряд изменчивости этого признака.
Вариационная кривая – это графическое изображение зависимости между минимальным и максимальным значением изменчивости признака и частотой встречаемости отдельных вариантов данного признака.
Выделяют следующие виды фенотипической изменчивости: модификации, морфозы и фенокопии.
Модификации – это временные ненаследственные, чаще всего обратимые изменения генотипа, которые возникают под действием фактора среды и носят приспособительный характер, например, увеличение количества эритроцитов в крови при недостатке кислорода. Окраска рыб может меняться в зависимости от водоёма, например, в торфяных озёрах она приобретает более тёмную окраску.
Морфозы – это ненаследственные изменения фенотипа, возникающие под действием экстремальных факторов среды, не носят адаптивный характер и необратимы, например, шрамы, ожоги.
Фенокопии – это ненаследственное изменение генотипа, похожее на наследственное заболевание, например, увеличение щитовидной железы у жителей районов с йододефицитом в воде и земле.
Генотипическая изменчивость характеризуется изменением наследственного материала и, как правило, эти изменения наследуются. Этот вид изменчивости является причиной многообразия живых организмов на Земле. В каждой достаточно длительно существующей группе организмов возникают различные мутации, которые случайным образом комбинируются с разными уже имеющимися в группе наследственными свойствами.
Выделяют два вида генотипической изменчивости: комбинативная и мутационная.
Комбинативная изменчивость основана на перекомбинации генов родителей во время мейоза и оплодотворения. В результате слияния родительских гамет возникают новые комбинации генов, но сами гены и хромосомы остаются неизменными. Таким образом, каждый новый организм, полученный в результате полового размножения, обладает уникальным набором генов.
Причинами комбинативной изменчивости являются независимое расхождение хромосом во время мейоза; случайная встреча гамет, а значит и случайное объединение хромосом в пары в момент образования зиготы; рекомбинация генов во время кроссинговера.
В основе мутационной изменчивости лежит изменение структуры гена, хромосомы или изменения количества хромосом в геноме организма.
Мутации – это естественные (спонтанные) или вызываемые искусственно (индуцированные) стойкие изменения генетического материала, возникающие под действием факторов внешней или внутренней среды.
Термин «мутация» был введён в генетику голландским ботаником и генетиком Гуго де Фризом, создателем мутационной теории, опубликованной в 1901 году. Гуго де Фриз утверждал, что биологический вид может разделяться на различные виды. Это явление он назвал мутациями. Де Фриз пришёл к убеждению, что новые виды возникают путем внезапного появления резких изменений, которые превращают один вид в другой. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза.
Мутационная изменчивость является одним из главных движущих факторов эволюционного процесса. В результате мутаций у организмов могут возникать полезные признаки, которые под действием естественного отбора дадут начало новым биологическим видам.
Наследственная изменчивость является основой всего многообразия индивидуальных различий организмов.
Любые виды наследственных изменений служат материалом для эволюционного процесса. В онтогенезе организма проявление наследственных признаков и свойств всегда определяется не только ответственными за данные признаки и свойства генами, но и их взаимодействием с другими генами, составляющими генотип особи, а также условиями внешней среды, в которой развивается организм.
Для стабильности биологического вида важна точность при передаче генетической информации в ряду поколений, однако чрезмерная консервация генетической информации, заключенной в отдельных генах, может быть вредной для организма в меняющихся условиях среды.
Сложившиеся в ходе эволюции соотношения между точностью копирования генетической информации и частотой ошибок, возникающих при воспроизведении генетической информации отдельных генов, четко сбалансированы между собой.
В науке существуют и другие классификации изменчивости. Английский натуралист, создатель эволюционной теории Чарлз Дарвин выделял определённую и неопределённую изменчивость. По современной классификации неопределённая изменчивость соответствует генотипической изменчивости, а определённая — модификационной. Подразделение изменчивости на наследственную и ненаследственную является искусственным, т.к. вариации в пределах любого типа изменчивости в той или иной мере определяются генотипом.
Изменчивость является одним из важнейших факторов эволюции, обеспечивающим приспособленность популяций и видов к изменяющимся условиям окружающей среды. Генотипическая изменчивость лежит в основе практической селекции при выведении новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов, модификационная изменчивость играет ключевую роль при подборе условий существования организмов, в которых реализуется один из пределов нормы реакции для особей данного генотипа.
|
