Страница 7 из 12
Распределение температурных порогов темной окраски у горностаевого (гималайского) кролика 25 - 27°С 16°С 14°С Модификационная изменчивость листьев стрелолиста и водяного лютика Модификационные изменения не связаны с изменением генотипа и поэтому не наследуются, потомству передается сама способность к модификациям.
Приведем еще один показательный пример. В заповеднике Аскания-Нова живут антилопы гну и антилопы канна. У антилоп гну с наступлением холодов вырастает густой подшерсток. Генотип антилоп канна такой модификации не имеет, они могут зимовать лишь в отапливаемых помещениях. Все основные признаки и свойства организмов наследственно определены, но наследуются не конкретные их проявления, а сама возможность тех или иных форм фенотипа.
Иными словами: генотип реализует в фенотипе наследственную программу развития в соответствии с условиями внешней среды. Норма реакции. Признаки организма в разной степени подвержены действию внешних условий. Одни очень гибкий изменчивы, другие более устойчивы, а третьи почти не изменяются. Удои крупного рогатого скота можно существенно повысить хорошим питанием.
Жирность молока меняется при этом не так сильно, она в большей степени зависит от породы, чем от питания. Но еще более устойчивым признаком особи является масть (окраска шерсти). Пределы изменений признака называют его нормой реакции. По одним признакам организм наследует очень широкую норму реакции, по другим – узкую. Таким признакам, как величина сердца и головного мозга, свойственна довольно узкая норма реакции.
В то же время толщина жировой прослойки варьируется в широких пределах. Широкая норма реакции обеспечивает хорошую адаптацию существ к различным природным условиям и способствует сохранению вида. Статистический характер модификационной изменчивости. На всей планете невозможно найти два абсолютно одинаковых организма. Этот факт во многом определяется неоднородностью условий среды.
При вегетативном размножении картофеля клубнями генотип не меняется, но один и тот же сорт в разных условиях дает совершенно разный урожай. И даже картофелины одного куста все разные. Каждый колос на поле вырастает в индивидуальных условиях. На его развитие влияет глубина засева зернышка, влажность, освещенность, а также наличие сорняков, насекомых-паразитов и пр. По любому параметру (
например, количество зернышек в колоске) среди всех колосьев на поле можно выделить как наиболее характерные, так и редко встречающиеся. Взаимосвязь встречаемости параметра и его величины описывается колоколообразной кривой с максимумом на некотором среднем значении. Эту кривую называют вариационной. Именно так распределены вокруг среднего значения длина и ширина листиков каждого дерева.
Чем разнообразнее внешние условия, тем шире диапазон параметров, описываемых вариацинной кривой. Ее максимально возможная ширина определяется генотипом. Вариационная кривая (варианта) Вариационный ряд листиков лавровишни Для того, чтобы объективно охарактеризовать модификационную изменчивость какого-либо вида животных или растений, изучают большое количество особей данного вида и строят вариационную кривую. 1.
Почему модификационную изменчивость называют фенотипической? 2. Приведите примеры модификаций у растений, животных и человека. 3. Что называют нормой реакции? Приведите примеры узкой и широкой нормы. 4. Почему одни люди быстро и сильно загорают, а другие – нет? По какой причине одни способны интенсивно наращивать мускулатуру, а другим это не удается? 5.
Что является объективным показателем модификационной изменчивости? § 32. Наследственная изменчивость Модификационные изменения не меняют генотипа и по наследству не передаются. Наряду с модификациями в организмах происходят и более глубокие изменения, затрагивающие структуру генотипа. Эти изменения передаются потомству и носят название наследственной генотипической изменчивости. Рассмотрим основные ее виды. Комбинативная изменчивость.
Этот вид изменчивости характерен только для организмов, размножающихся половым путем. Как мы уже знаем, в процессе мейоза происходит кроссинговер – обмен участками гомологичных хромосом. После кроссинговера гены в хромосомах оказываются в иных сочетаниях. В созревающие гаметы эти хромосомы попадают в различных комбинациях вследствие случайности расхождения к полюсам деления.
Таким образом, после оплодотворения в зиготе оказывается новая комбинация генов, а значит – новое сочетание наследственных задатков. Наследственные изменения, вызванные перекомбинацией генов при скрещивании, называют комбинативной изменчивостью. Комбинативная форма изменчивости обеспечивает практически неисчерпаемое разнообразие существ каждого вида, делает организмы уникальными и неповторимыми. Мутационная изменчивость.
Некоторая часть наследственных изменений происходит вследствие нарушений генов или хромосом. Эти нарушения называют мутациями. Большинство мутаций вредны и даже опасны для организма. Как правило, особи, имеющие мутации, оказываются болезненными, а зачастую и вовсе не жизнеспособными. Но иногда вредные мутации сообщают организму и некоторые полезные свойства.
Так, например, генотип некоторых людей содержит в гетерозиготной форме мутантный ген, вызывающий в гомозиготе серповидно-клеточную анемию. Благодаря этому гену организм оказывается устойчивым к малярии. Большая часть мутаций, к счастью, рецессивны. Этот факт очень важен для существования вида, поскольку мутации, как правило, вносят нарушения в тонко сбалансированную систему биохимических превращений в организме.
Точная причина, по которой тот или иной ген проявляется в рецессивной или доминантной форме, неизвестна. Возможно, рецессивность подавляющего большинства мутаций указывает нам на разумность творения и выражает заботу Творца о жизни существ, населяющих планету. Некоторые мутации – такие как коротконогость у овец, отсутствие перьев у кур или короткопалость у человека – хорошо заметны.
Но чаще всего мутации приводят лишь к небольшим отклонениям от нормы. Впервые мутации были обнаружены голландским ботаником Г. Де Фризом и, независимо от него, русским ботаником С. И. Коржинским. Де Фриз назвал мутациями прерывистые скачкообразные изменения наследственного признака. Он указывал на следующие их свойства: 1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно, без плавных переходов. 2.
Мутации генетически устойчивы и передаются по наследству. 3. Мутации случайны и ненаправленны. Примеры мутаций дрозофилы Пример мутации – отсутствие оперения Безусловно, каждая мутация имеет какую-то причину, внешнюю или внутреннюю.
В большинстве случаев эти причины не выяснены. Установлено лишь, что количество мутаций существенно увеличивается при воздействии жесткого излучения (рентгена, ультрафиолета), радиации, некоторых химических соединений и аномальной температуры. На количество мутаций влияют также нарушения в репликации ДНК, вызванные изменением нормального хода обменных процессов.
ДНК-полимеразы периодически ошибаются и сами по себе, не вынужденно. Мутации, возникающие под влиянием внешних воздействий, называют индуцированными, а факторы, приводящие к их появлению, – мутагенами. Мутации в половых клетках передаются всем клеткам будущего организма. Происходящие в соматических клетках так называемые соматические мутации изменяют только фрагмент организма.
У дрозофилы известны соматические мутации, захватывающие часть глаза. Соматические мутаций в клетках животных не передаются по наследству, потому что новый организм возникает из здоровых половых клеток. Анконская мутация у овец (коротконогость) Исключение составляет небольшая часть мутаций в ДНК митохондрий материнской цитоплазмы (см. § 30). Другое дело растения.
При вегетативном размножении отводками, ростками, клубнями, усами изменения в соматических клетках передаются потомству. Мутации могут затрагивать целые хромосомы, их части или только отдельные гены. Хромосомные мутации. Мутационные перестройки хромосом хорошо различимы в микроскоп. Участок хромосомы может утратиться, переместиться на другую хромосому, удвоиться или развернуться в другую сторону.
Если обозначить каждый ген буквой алфавита, а молекулу ДНК – цепочкой букв, то перестройки хромосом будут выглядеть так: АБВГДЕ – нормальная ДНК АБВГД – утрата участка АБВВГД – удвоение участка АБВГЮЯ – перемещение на негомологичную хромосому АВБГДЕ – поворот участка на 180 Хромосомные мутации возникают вследствие отклонений от нормы процесса клеточного деления.