Почему наследственная изменчивость основной двигатель эволюции - AUTOEXPERTUSA.RU

Почему наследственная изменчивость основной двигатель эволюции

Движущие силы эволюции изменчивость и наследственность

Урок 49. Введение в общую биологию и экологию 9 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Движущие силы эволюции изменчивость и наследственность»

Дарвин объяснил изменение организмов действием законов природы.

Чарлз Роберт Дарвин

Он выдвинул три главных фактора эволюции:

1. Борьба за существование.

2. Естественный отбор.

3. Изменчивость организмов.

Изменчивостьэто свойство организмов приобретать новые признаки, который отличают их от других организмов того же вида.

Дарвин обнаружил изменчивость видов на примере галапагоссих вьюрках. Найденные им птицы имели разные формы клювов. Дарвин объяснил это тем, что параллельно с изменениями окружающей среды, вьюрки адаптировались к месту своего обитания. Он заключил что все они произошли от одного предка, но каждая из пород адаптировалась, чтобы легче добывать своё пропитание.

В результате изменчивости могут меняться и черты строения, и окраска, физиология и особенности поведения особи.

Однако, что влияет на изменчивость?

Дарвин выделил две основные формы изменчивостиненаследственную и наследственную.

Рассмотрим ненаследственную изменчивость.

Изменения организмов, которые не наследуются не затрагивают гены. Поэтому происходят только фенотипические изменения, которые меняют внешние или внутренние признаки на определённых стадиях развития.

Например, особи популяции двустворчатого моллюска из семейства Донацидов, развиваются в разных участках водоёма и поэтому имеют разные окраски раковин.

Живут донациды преимущественно близ берегов на малых глубинах в умеренных и тропических зонах.

Также ненаследственные изменения можно пронаблюдать на примере стрелолиста обыкновенного.

У экземпляров, которые растут на самом берегу водоёма, листья стреловидной формы. У экземпляров, растущих на глубине 1,5 и более метров, листья имеют только лентовидную форму. А если стрелолист растёт частично погруженным, то его листья имеют и лентовидную и стреловидную форму. Все эти изменения — влияние окружающей среды.

Развитие культурных растений, то есть выведенные человеком, напрямую зависит от конкретных условий среды.

Например, если белокочанную капусту, которая любит большое количество влаги, выращивать в жарких засушливых странах, при высокой (свыше 25 °C) температуре и низкой влажности воздуха, то капуста останавливает рост и не образует кочанов.

Эти изменения не затрагивают гены и не предаются по наследству.

Ненаследственной изменчивостью называют изменчивость, которая возникает в ответ на изменения условий окружающий среды и условий жизни.

Перейдём к наследственной (генетической) изменчивости.

Без генетической изменчивости небело бы и эволюции так как для того что бы организмы эволюционировали, необходимо чтобы изменения родителей предавались по наследству потомкам.

Группа Британских учёные эволюционистов Университета Кардиффа, провела эволюционное исследование, предметом которого стали слизни, обитающие на территории Британии и Ирландии.

Они обнаружили эволюцию слизней и вместо известных по переписи 36 видов авторы исследования зарегистрировали 44. Некоторые из них новые, которые образовались путём наследственной изменчивости, некоторые — недавние переселенцы из Европы.

Во времена Дарвина (это 19 век) причины наследственной изменчивости были мало исследованы.

Дарвин лишь предполагал, что организмы, которые обладают лучшими свойствами, имеют большую вероятность выжить по сравнению с другими. Выжившие передают эти свойства потомкам. Поэтому лучшие свойства закрепляются в череде последующих поколений.

Однако, каковы механизмы наследственных изменений в то время лишь догадывались.

В настоящее время известно, что наследственная изменчивость представляет собой изменения генотипа. И поддерживается благодаря различным изменением генов ─ мутациям и генетическим рекомбинациям.

Наследственную, или генотипическую, изменчивость подразделяют на мутационную и комбинативную.

Мутационная изменчивость – это изменения генотипа, которые происходят в результате мутаций.

Мутации — это внезапные наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Комбинативной называют изменчивость, в основе которой лежит образование рекомбинаций, т. е. таких комбинаций генов, которых не было у родителей.

Рекомбинация — процесс обмена генетическим материалом путём разрыва и соединения разных участив молекул ДНК.

Ненаследственная изменчивость возникает в результате изменения факторов окружающей среды. Такие изменения могут быть временными и не передаваться по наследству.

А наследственная изменчивость возникает в результате изменения генотипа. Такие изменения наследуются, то есть передаются следующему поколению.

Генофонд популяции

В результате различных факторов, происходит изменения организмов, которые происходят постоянно и с течением времени меняется не только отдельный организм, но и целые популяции. А так как такие изменения затрагивают генотипы, то с течением времени изменяются и генофонды.

Генотип ─ это совокупность генов данного организма.

Генофонд ─ это сумма всех генотипов, представленных в популяции.

Значит генофонды меняются из-за изменения генотипов. А также в результате естественного отбора.

Дарвин считал, что особи с лучшими свойствами, размножаются и передают их поколению. Так из поколения в поколение свойства закрепляются, меняя генофонд.

Например, такое свойство как окраска способствует выживанию. Так, бабочка-пестрянка имеет (предупреждающую защитную окраску).

Пустынные змеи окрашены в серовато-жёлтый цвет, под цвет окружающей почвы и растительности.

Животные, которые обитают среди снегов, имеют белый мех.

Кузнечики и богомолы, окрашены в зелёный цвет, потому что обитают в травянистом покрове.

Сезонная окраска также важное свойство некоторых животных.

Горностай летом двухцветный — верх тела буровато-рыжий, низ желтовато-белый. А зимой белый.

Так же и северный олень, посмотрите какой у него окрас летом, а вот зимой.

Расчленённая окраска у зебры она полосатая, а у жирафа пятнистая.

Такой окрас шерсти делает почти незаметными этих животных на фоне растительности африканских саванн, особенно в сумерки, когда на охоту выходят хищники.

Однако, особи, которые не имеют каких-то необходимых свойств для выживания, не выдерживают конкуренции и погибают.

Так по прошествии какого-то времени, в результате естественного отбора происходит исчезновение одних признаков и эволюция других, а вместе с этим изменение генофонда популяции.

Изучение состава генофонда позволяет сделать вывод о происходящих эволюционных изменениях.

В популяциях постоянно происходят различные мутации.

Однако, как установил, Серге́й Серге́евич Четверико́в не все мутации проявляются, так как большинство из них переходят в рецессивные аллели и внешне не проявляются.

Аллелиэто различные формы одного и того же гена, которые расположены в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяют противоположные варианты развития одного и того же признака.

Например, признак- цвет глаз, варианты: карие и голубые глаза.

Рецессивный аллель – это аллель, который проявляется фенотипически только в гомозиготном состоянии и маскируется в присутствии доминантного аллеля.

Четвериков показал, что в поколении закрепляются только те мутации, которые способствуют выживанию вида. Тогда как организм с неблагоприятными мутациями погибает и не даёт потомство. Следовательно, такая мутация в популяции закрепляться не будет.

Мутации проявляются только в гомозиготном состоянии. При изменении условий обитания, гомозиготная рецессивная особь (мутантная) имеет больше шансов выжить, так как у неё есть какие-то отличительные свойства, которые способствуют выживанию. В дальнейшем особи с такими генотипами размножаются. В результате чего происходит изменение всей популяции. Которая уже приспособлена к новым условиям обитания.

Так происходит изменение особи, и целой популяции.

Например, всем известные способность насекомых «вредителей» приспосабливать к новым инсектицидам.

Инсектициды — это химические препараты для уничтожения вредных насекомых.

Таким образом, мутации способствуют эволюционным преобразованиям.

Различия в популяции человека, так же произошли в результате изменений климатических условий и адаптаций к ним.

То есть в процессе эволюций происходит изменчивость генофонда человека. Этот процесс можно показать на примере с группами крови у человека.

Читайте также  Почему дергается инжекторный двигатель

Вы знаете, четыре основные группы крови. Американские индейцы, имеют в основном первую (нулевую) группу крови. А Населения Южной Америки и Австралии до появления там выходцев из Европпы вообще не имели группу «Б».

Встречаемость этой группы возрастает от Европы к Центральной Азии.

Установлено, что кроме основных, у человека есть ещё около 30 групп, аллели генов которых находятся в рецессивном состоянии, поэтому они не проявляются.

Наследственная изменчивость

Наследственная изменчивость обусловлена возникновением разных типов мутаций и их комбинаций в последующих скрещиваниях. [1]

В каждой достаточно длительно существующей совокупности особей спонтанно и ненаправленно возникают различные мутации, которые в дальнейшем комбинируются более или менее случайно с разными уже имеющимися в совокупности наследственными свойствами.

Изменчивость, обусловленную возникновением мутаций, называют мутационной, а обусловленную дальнейшим перекомбинированием генов в результате скрещивания — комбинационной.

Содержание

Комбинативная изменчивость

Комбинативная изменчивость — изменчивость, которая возникает вследствие рекомбинации генов во время слияния гамет. Основные причины:

  • независимое расхождение хромосом во время мейоза;
  • случайная встреча половых гамет, а вследствие этого и сочетания хромосом во время оплодотворения;
  • рекомбинация генов вследствие кроссинговера.

Мутационная изменчивость

Мутационная изменчивость — изменчивость, вызванная действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации (реорганизация репродуктивных структур клетки). Мутагены бывают физические (радиационное излучение), химические (гербициды) и биологические (вирусы).

Основные положения мутационной теории в 1901—1903 годах разработал Гуго де Фриз:

  1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно, как дискретные изменения признаков.
  2. В отличие от ненаследственных изменений мутации представляют собой качественные изменения, которые передаются из поколения в поколение.
  3. Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными, как доминантными, так и рецессивными.
  4. Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследованных особей.
  5. Сходные мутации могут возникать повторно.
  6. Мутации ненаправленны (спонтанны), то есть мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков.

Почти любое изменение в структуре или количестве хромосом, при котором клетка сохраняет способность к самовоспроизведению, обусловливает наследственное изменение признаков организма. По характеру изменения генома, то есть совокупности генов, заключенных в гаплоидном наборе хромосом, различают генные, хромосомные и геномные мутации.

Роль в эволюции

На наследственной изменчивости основано всё разнообразие индивидуальных различий, которые включают:

  • Как резкие качественные различия, не связанные друг с другом переходными формами, так и чисто количественные различия, образующие непрерывные ряды, в которых близкие члены ряда могут отличаться друг от друга сколь угодно мало;
  • Как изменения отдельных признаков и свойств (независимая изменчивость), так и взаимосвязанные изменения ряда признаков (коррелятивная изменчивость);
  • Как изменения, имеющие приспособительное значение (адаптивная изменчивость), так и изменения «безразличные» или даже снижающие жизнеспособность их носителей (неадаптивная изменчивость).

Все эти типы наследственных изменений составляют материал эволюционного процесса (см. Микроэволюция). В индивидуальном развитии организма проявление наследственных признаков и свойств всегда определяется не только основными, ответственными за данные признаки и свойства генами, но и их взаимодействием со многими другими генами, составляющими генотип особи, а также условиями внешней среды, в которой протекает развитие организма.

Неоспоримо важна точность при передаче генетической информации в ряду поколений, однако чрезмерная консервация генетической информации, заключенной в отдельных генетических локусах, может быть вредной для организма и вида в целом.

Эволюционно сложившиеся отношения между точностью функционирования генетических систем и частотой ошибок, возникающих при воспроизведении генетической информации отдельных генетических локусов, четко сбалансированы между собой, и уже установлено, что в ряде случаев являются регулируемыми. Запрограммированные и случайные наследуемые изменения генома, называемые мутациями, могут сопровождаться колоссальными количественными и качественными изменениями в экспрессии генов.

Наследственность и изменчивость — эволюция

Наследственность и изменчивость — эволюция

Наследственность и изменчивость

Изменчивость и наследственность являются основными предпосылками эволюционного процесса. Оба эти противоположные характеристики неотделимы друг от друга и входят в обязательные характеристику как растительного, так и животного организма. Само-собой разумеется, значение их взаимодействия в процессе эволюции было отлично охарактеризованы Ф. Энгельсом в следующих словах: «Можно рассматривать наследственность как положительную, сохраняет сторону; приспособления-как отрицательную, постоянно разрушает унаследованное богатство сторону, но с таким же успехом можно рассматривать приспособление как творческую, активную, позитивную сторону, а наследственность — как оказывает сопротивление, пассивную, отрицательную деятельность ».

Изменчивость — непостоянство признаков у особей 1-го вида. Все знают, что хвоя у ели сибирской бывает зеленоватой, голубой, сизой, желтоватой, белоснежной. Все люди различаются по форме ушей. также по тембру голоса, отпечатка губ, дактилоскопической рисунке Варьирует все: число позвонков, число ребер, мышц, форма и количество ответвлений в крупных кровеносных сосудах. Вариабельность признаков характерна не только такого вида, как человек, — более изученного организма Варьируют признаки у всех организмов. Благодаря изменчивости постоянно есть различия между особями 1-го вида, между предками и потомками. Необходимо отметить, что изменчивости подвергаются любые признаки организмов: морфологические, физиологические, биохимические, поведенческие, кариотипические, количественные и качественные.

Практически вся история биологии история исследования изменчивости. Не для кого не секрет то, что древнегреческие натурфилософы попытались осмыслить большое количество живых организмов. Платон: изменчивость — следствие некорректности копирования идеи. Фалес, Анаксимандр, Анаксимен: большое количество — следствие различных перевоплощений материи. Гераклит: «Все течет, все изменяется» в результате борьбы внутренних противоречий.

Изменчивость является базовое свойство живых организмов. Обратите внимание на то, что она лежит в базе развития живой природы. Надо сказать, что эволюция по Дарвину — это перевоплощение изменчивости среди особей в изменчивость групп в пространстве и во времени. Конечно же, все мы очень хорошо знаем то, что Дарвин назначил изменчивости три главы «Происхождения видов».

Срок изменчивость имеет два значения: изменчивость — как состояние, как различие между особями и их группами; изменчивость — как процесс, процесс появления различий между организмами 1-го вида (Филипченко). Возможно и то, что выделение персональной изменчивости как главной сущности живого, по Майру, есть основное отличие современной эволюционной мысли от типологической доктрины прошлых лет.

Генетическая классификация изменчивости Так, при синдроме Дауна нездоровой имеет три хромосомы № 21, а в хромосомном наборе не 46, а 47 хромосом. Трисомия по 22-й хромосоме вызывает шизофрению.

Понятие о наследственности Генотип состоит из хромотипа и плазмотипа. Генотип (идеотип) — это генетическая конституция, наследственная система, которая обусловливает развитие фенотипа.

Коррелятивная изменчивость Дарвин пишет: «Кошки с голубыми глазами традиционно глухие». Все знают, что на данный момент выяснен механизм данной корреляции. Нервная трубка появляется эктодермы.

Фенокопии и морфозы Дамы, которые употребляли снотворное талидомид во время беременности (критический день — тридцатый), родили тысяч выродков.

Норма реакции генотипа на поле, расположенном на косогоре, усеянном кукурузой, наблюдается различие в величине растений, растущих в низине (около реки) и на высоте

Модификационная и комбинативная изменчивость Некоторые причины среды могут вызвать исчезновение органа, поменять пидлогуорганизму. Белокочанная капуста в критериях жаркого климата не образует кочан. У огурцов верхние цветки потенциально дамские

Наследственность и изменчивость насекомых Наследственность и изменчивость эволюции насекомых так соединены вместе, что вся наука о наследственности — генетика — построена на исследовании изменчивости, потому что без конфигураций организма мы не могли бы проследить путь

Наготове железных дверей На сегодняшний день конкретно железные двери стали популярными. Мы ждем от их надежной защиты от недоброжелателей, высокой тепло-и шумоизоляции. Также важен и симпатичный внешний вид, ведь возраст непривлекательных входных дверей издавна прошел.

Если Вам понравилась новость поделитесь с друзьями :

Изменчивость

Под изменчивостью понимают способность организмов приобретать признаки и свойства, отличные от родительских, характерных для данного вида. Изменчивость является общим свойством всех живых систем и может выражаться в изменении как генотипа, так и фенотипа.

Читайте также  Почему двигатель не развивает мощность

Традиционно различают ненаследственную и наследственную изменчивость.

Модификационная изменчивость

Модификационная (фенотипическая) изменчивость — изменения фенотипа организма, обусловленные влиянием факторов внешней среды. Данный вид изменчивости не приводит к изменениям генотипа особи — все изменения касаются только фенотипа.

Напомню, что генотипом называют генетическую конституцию — совокупность генов одного организма, полученных от родителей. Фенотип (греч. phаino — обнаруживаю) — совокупность наблюдаемых характеристик организма (любой морфологический, гистологический, биохимический, поведенческий признак).

Для модификационной изменчивости характерен групповой характер, она часто (но не всегда) служит приспособлением к условиям внешней среды. Известным примером модификационной изменчивости является изменение окраски шерсти у зайца-беляка в зависимости от сезона года.

Такое изменение окраски делает их более приспособленными, повышает выживаемость: заяц сливается с внешней средой и становится незаметен для хищников.

Однако не стоит забывать об относительности любой приспособленности: если среда резко изменится, то белый заяц на фоне темной земли станет легкой добычей для хищников.

Еще одним примером модификационной изменчивости служит изменение окраски шерсти у гималайских кроликов. Они рождаются полностью белыми, так как их эмбриональное развитие протекает в условиях повышенной температуры.

Однако в результате воздействия холода на разные участки их тела, шерсть начинает темнеть. В естественных условиях шерсть темная на ушах, носе, лапах и хвосте.

В эксперименте лед привязывают к спине, и через некоторое время шерсть на этом месте начинает темнеть. Это наглядно демонстрирует влияние внешней среды на проявление признака.

Вам известно, что человек, побывавший на солнце, получает его «отпечаток» — загар. Потемнение цвета кожи в данном случае связано с активной выработкой пигмента меланина, который защищает кожу и внутренние органы от УФ излучения.

Загар также является типичным примером модификационной изменчивости. Одни люди загорают быстро, у других этот процесс занимает гораздо больше времени — все дело в норме реакции.

Норма реакции

Нормой реакции называют генетически (наследственно) закрепленные пределы (границы) изменчивости признака. Принято говорить, что у каждого признака существует определенная норма реакции: она может быть узкой или широкой.

Узкая норма реакции характерна для признаков, которые относятся к качественным: форма глаза, желудка, сердца, размеры головного мозга, рост.

Количественные признаки имеют широкую норму реакцию и достаточно вариабельны в течение жизни: яйценоскость кур, удойность коров, вес, размер листьев.

Итак, подведем итоги. Для фенотипической (ненаследственной, групповой, определенной) изменчивости характерно:

  • Причина изменения — влияние факторов внешней среды
  • Изменения признаков организма не затрагивают генотип, происходят в соматических клетках и не передаются потомкам
  • Изменение признаков ограничено в пределах нормы реакции, которая определяется генотипом
  • Изменчивость носит групповой характер, характерна для многих особей (к примеру, сезонная изменчивость)
Наследственная изменчивость

Наследственная изменчивость (неопределенная, индивидуальная, генотипическая) — форма изменчивости, вызванная изменениями генотипа организма, которые могут быть связаны с мутационной или комбинативной изменчивостью.

В отличие от модификационной изменчивости, где затрагивается только фенотип (внешние проявления), генотипическая изменчивость затрагивает генотип, а это означает, что генетические изменения затрагивают и половые клетки, которые передаются потомству. Поэтому и называется она — наследственная.

Комбинативная изменчивость

Комбинативная изменчивость возникает в результате появления у потомков новых сочетаний генов (комбинаций). Эти комбинации возникают во время мейоза в результате хорошо вам знакомого (я надеюсь!) кроссинговера — обмена участками между гомологичными хромосомами.

Запомните, что в основе комбинативной изменчивости лежит три краеугольных момента:

  • Случайная комбинация генов в ходе кроссинговера
  • Независимое расхождение хромосом в мейозе
  • Случайная встреча гамет при оплодотворении

Я всегда говорю ученикам, что комбинативная изменчивость — это полная неопределенность: мы не знаем, какие комбинации возникнут между генами при кроссинговере, не знаем, какие хромосомы образуются и в какие гаметы они разойдутся, и, наконец, не знаем какие половые клетки (гаметы) встретятся при оплодотворении.

То, что мы отличаемся от своих родителей, и есть результат этих неопределенностей.

Мутационная изменчивость

Мутационная изменчивость связана с возникновением мутаций. Мутации (лат. mutatio — изменение) — внезапные, возникающие спонтанно или вызванные мутагенами наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Для того, чтобы понять суть мутационной изменчивости, давайте дадим характеристику мутациям:

  • Мутации — резкие спонтанные изменения генотипа
  • Стойкие, передаются потомкам через половые клетки (гаметы)
  • Ненаправленные. Большинство мутаций — вредные (часть из них летальные), лишь очень небольшая часть носит полезный приспособительный характер, мутации также могут быть безразличными (нейтральными) для организма
  • Носят индивидуальный характер

Среди мутаций различают следующие виды:

    Генные (точечные)

Изменения при генных мутациях происходят в последовательности нуклеотидов молекулы ДНК. Может случаться такое, что один или несколько нуклеотидов выпадают из ДНК (делеция), вставляются новые нуклеотиды, удваиваются имеющиеся нуклеотиды (дупликация).

Изменения ДНК ведут к тому, что в результате на рибосомах синтезируется белок с иной аминокислотной последовательностью. К примеру: изначально триплет ДНК «ТАЦ» кодировал аминокислоту «Мет», нуклеотид «Т» выпал из триплета произошла вставка нуклеотида «Г». В результате вместо аминокислоты «Мет» теперь синтезируется аминокислота Вал.

Новые аминокислоты могут поменять свойства белка, так что признак, за который он отвечает, будет меняться. Только что вы узнали об универсальной схеме — изменении фенотипа в результате изменений генотипа.

В результате хромосомных мутаций происходят структурные изменения хромосом (не следует путать с кроссинговером, который происходит в норме и подразумевает обмен участками между гомологичными хромосомами). Последствия хромосомных мутаций часто оказываются летальны.

В результате таких мутаций может происходить утрата (делеция) участка хромосомы, его удвоение (дупликация), поворот на 180° (инверсия), перенос участка одной хромосомы на другую (транслокация), перенос участка внутри одной хромосомы (транспозиция).

Данный тип мутаций проявляется в изменении числа хромосом. Выделяют:

    Автополиплоидию — кратное увеличение числа наборов хромосом

В результате таких мутаций количество хромосом увеличивается в кратное количество раз (2,3,4 и т.д.). В результате получаются организмы триплоиды, тетраплоиды и т.д. Иногда такие мутации вызывают искусственно, к примеру, в селекции растений. Известно, что у полиплоидов более крупные и сочные плоды.

В селекции полиплоидию у растений вызывают добавлением специального химического вещества — колхицина, который блокирует образование нитей веретена деления. Вследствие этого хромосомы не расходятся и остаются в одной клетке — набор хромосом увеличивается в 2 раза.

Имеет значение в процессе видообразования. Примером данной мутации может послужить отдаленная гибридизация (аутбридинг) пшеницы и ржи. Их генотип состоит из гаплоидного набора пшеницы (n) и гаплоидного набора ржи (m).

В результате такого скрещивания в 1875 году в Шотландии был получен первый искусственный стерильный гибрид — тритикале. Тритикале дает отличный урожай, в дальнейшем путем полиплоидии стерильность данного гибрида была преодолена.

Также примером отдаленной гибридизации, соответственно и аллополиплоидии, является гибрид осла (самца) и лошади (самки) — мул. Это животное отличается большой выносливостью, но опять-таки бесплодное вследствие геномной мутации.

Анеуплоидия — изменение кариотипа (совокупность признаков хромосом), при котором число хромосом в клетках не кратно гаплоидному набору (n). Таким образом, в результате анеуплоидии отсутствует одна (или несколько) хромосом, либо же хромосомы имеются в избытке («лишние» хромосомы).

В случае отсутствия в хромосомном наборе одной хромосомы говорят о моносомии, двух хромосом — нуллисомии. Если к паре хромосом добавляется одна лишняя, говорят о трисомии.

Наследственные болезни, в том числе связанные с геномными мутациями: синдром Шерешевского-Тёрнера, Дауна — мы более детально обсудим в следующей статье, которая посвящена наследственным заболеваниям.

Раз уж мы затронули аутбридинг, то следует коснуться явления инбридинга и гетерозиса для их полного понимания.

Читайте также  Почему троит двигатель 2114

Инбридинг (англ. in — в, внутри + breeding — разведение) — скрещивание близкородственных форм, в результате которого в ряду поколений увеличивается гомозиготность. С помощью инбридинга выводят чистые линии (AA, aa, BB, bb). Однако известно, что близкородственное скрещивание может приводить к проявлению рецессивных генов заболеваний и ослаблению потомства.

Гетерозис (греч. ἕτερος — другой + -ωσις — состояние) — явление увеличения жизнеспособности гибридов, вследствие унаследования ими различных вариантов аллельных генов от своих разнородных родителей. Увеличение жизнеспособности связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Закономерности изменчивости. Наследственная и ненаследственная изменчивость. Влияние мутагенов.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки. Это приводит к разнообразию свойств и признаков у особей различной степени родства. Изменения фенотипа могут быть связаны либо с влиянием среды на экспрессию генов, либо с изменениями самого генетического материала. В зависимости от этого различают ненаследственную (модификационную) изменчивость и наследственную (генетическую) изменчивость.

Ненаследственная (модификационная) изменчивость

  • затрагивает только фенотип (генотип не изменяется);
  • не передаётся по наследству;
  • носит приспособительный характер к условиям среды.

В основе модификационной изменчивости лежит то обстоятельство, что наследуется не сам признак, а лишь способность к его развитию. В зависимости от условий среды признак может проявляться в различной степени. Границы варьирования (изменчивости) признака называют нормой реакции. Норма реакции зависит от генов, а условия среды определяют, какой вариант в пределах этой нормы реакции реализуется в данном случае.

Нормы реакции различных признаков неодинаковы. Как правило, качественные признаки обладают узкой нормой реакции (например, группа крови), количественные — широкой (например, рост и масса тела).
Дать объективную оценку изменчивому признаку можно, только проанализировав большое количество особей. Для оценки признака строят вариационную кривую и находят среднюю величину признака. Значения величины признака образуют непрерывный ряд вокруг средней величины. Наиболее часто встречаются особи со средними значениями развития признака, и чем больше признак отклоняется от среднего значения, тем меньше особей им обладают.
Как было отмечено, генотип — это не механический набор генов, то есть если есть ген, то обязательно должен развиться признак. От взаимодействия генов в генотипе и влияния окружающей среды зависят степень выраженности и частота проявления отдельных генов в фенотипе.

Экспрессивность — степень проявления варьирующего признака. Экспрессивность характеризует степень отклонения признака от его средней величины.

Пенетрантность — степень пробиваемости генов в признак.

Измеряется в процентном отношении числа особей, несущих данный признак, к числу особей, несущих ген, потенциально способный реализоваться в признак. Пенетрантность какого-либо гена может быть полной (100%), если данный признак отмечен у всех особей, и неполной, если он проявляется только у части популяции.

Наследственная (генотипическая) изменчивость

  • затрагивает генотип;
  • передаётся по наследству;
  • носит случайный характер.

Наследственная изменчивость бывает комбинативной и мутационной.
Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов в процессе полового размножения.
Источниками комбинативной изменчивости являются

  1. независимое расхождение гомологичных хромосом в первомейотическом делении и их случайное сочетание при оплодотворении;
  2. рекомбинация генов в результате кроссинговера.

Таким образом, в процессе комбинативной изменчивости молекулярная структура генов не изменяется, однако новые сочетания аллелей в генотипах приводят к появлению организмов с новыми фенотипами.
Мутационная изменчивость возникает в результате мутаций. Мутации — качественные или количественные изменения ДНК организмов, приводящие к изменениям их генотипа.

Мутации характеризуются следующими свойствами:

  • это внезапные скачкообразные изменения в наследственности;
  • это стойкие изменения наследственного материала (передаются по наследству);
  • это качественные (дискретные) изменения (не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины);
  • это ненаправленные изменения (носят случайный характер);
  • могут быть полезными (очень редко), вредными (большинство мутаций) и нейтральными (безразличными для данных условий существования организма);
  • могут повторяться (сходные мутации могут возникать неоднократно).

Существует несколько принципов классификации мутаций:

  • по изменению генотипа: а) генные; б) хромосомные; в) геномные;
  • по изменению фенотипа: а) морфологические; б) биохимические; в) физиологические; г) летальные и др.;
  • по отношению к генеративному пути: а) соматические; б) генеративные;
  • по проявлению мутации в гетерозиготе: а) доминантные; б) рецессивные;
  • по локализации в клетке: а) ядерные, б) цитоплазматические;
  • по причинам возникновения: а) спонтанные, б) индуцированные.

Генеративные мутации — мутации половых клеток (передаются при половом размножении). Соматические мутации — мутации соматических клеток (передаются при вегетативном размножении).
Генные (точковые) мутации связаны с изменением нуклеотидной последовательности ДНК одного гена. Существуют два механизма генных мутаций: замена одного нуклеотида на другой и выпадение или вставка одного из них. В результате происходит изменение в транскрипции РНК и синтезе белков, что обусловливает появление новых или изменённых признаков. Вставка и выпадение нуклеотидов приводят к более значительным последствиям, чем их замена, так как происходит сдвиг триплетов и изменяется не одна аминокислота, а вся дальнейшая последовательность аминокислот.

Хромосомные мутации связаны с перемещением участков хромосом. В изменении структуры хромосом могут быть задействованы участки одной хромосомы или разных, негомологичных, хромосом. Различают разные виды хромосомных мутаций:

Механизм хромосомных мутаций заключается в образовании при воздействии мутагенов разрывов хромосом с возможной утратой некоторых фрагментов и воссоединении частей хромосомы в ином порядке по сравнению с исходной хромосомой.
Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом. Различают полиплоидию и гетероплоидию. Полиплоидия — увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору (3n — триплоидия, 4n — тетраплоидия и т. д.). Причины полиплоидии могут быть различны: образование в процессе мейоза гамет с нередуцированным числом хромосом; слияние соматических клеток или их ядер; удвоение хромосом без последующего деления клеток. Полиплоидия часто встречается у растений и редко у животных. Гетероплоидия — изменение числа хромосом, не кратное гаплоидному набору (2n-1 — моносомия; 2n+1 — трисомия; полисомия и др. по отдельным хромосомам). Причина гетероплоидии — нерасхождение отдельных гомологичных хромосом при гаметогенезе, в результате чего появляются гаметы, в которых некоторые хромосомы либо отсутствуют, либо представлены в двойном количестве. Изменение числа хромосом часто вызывает нарушение развития и даже летальность. Например, болезнь Дауна обусловлена наличием трёх хромосом 21 пары.

Мутагенные факторы

Мутагенные факторы можно разделить на две группы. С одной стороны, мутации могут происходить самопроизвольно вследствие ошибок в ходе репликации, репарации и рекомбинации ДНК. С другой стороны, они могут быть вызваны внешними причинами — мутагенами.
Мутагены — факторы внешней (окружающей) среды, вызывающие мутацию. Их делят на физические (ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи, повышенная или пониженная температура), химические (бензопирен, азотистая кислота), биологические (некоторые вирусы).
В настоящее время в результате производственной деятельности человека усиливается загрязнение окружающей среды мутагенами. В результате растёт число мутаций как среди людей, так и среди других живых организмов. Подавляющее большинство мутаций носит вредный характер, то есть увеличивает заболеваемость и смертность.
Зачастую мутагены одновременно являются и канцерогенами — факторами, вызывающими развитие злокачественных опухолей.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: