Формы изменчивости
Формы изменчивости
Изменчивость — это возникновение индивидуальных различий. На основе изменчивости организмов появляется генетическое разнообразие форм, которые в результате действия естественного отбора преобразуются в новые подвиды и виды. Различают изменчивость модификационную, или фенотипическую, и мутационную, или генотипическую.
ТАБЛИЦА Сравнительная характеристика форм изменчивости
(Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.,1991).
|
Формы изменчивости |
Причины появления |
Значение |
Примеры |
|
|
Ненаследственная модификационная (фенотипическая) |
Изменение условий среды, в результате чего организм изменяется в пределах нормы реакции, заданной генотипом |
Адаптация — приспособление к данным условиям среды, выживание, сохранение потомства |
Белокочанная капуста в условиях жаркого климата не образует кочана. Породы лошадей и коров, завезенных в горы, становятся низкорослыми |
|
|
Наследственная (генотипическая) |
Мута-ционная |
Влияние внешних и внутренних мутагенных факторов, в результате чего происходит изменение в генах и хромосомах |
Материал для естественного и искусственного отбора, так как мутации могут быть полезные, вредные и безразличные, доминантные и рецессивные |
Появление полиплоидных форм в популяции растений или у некоторых животных (насекомых, рыб) приводит к их репродуктивной изоляции и образованию новых видов, родов — микроэволюции |
|
Комбина-тивная |
Возникает стихийно в рамках популяции при скрещивании, когда у потомков появляются новые комбинации генов |
Распространение в популяции новых наследственных изменений, которые служат материалом для отбора |
Появление розовых цветков при скрещивании белоцветковой и красноцветковой примул. При скрещивании белого и серого кроликов может появиться черное потомство |
|
|
Соотноси-тельная (коррелятивная) |
Возникает в результате свойства генов влиять на формирование не одного, а двух и более признаков |
Постоянство взаимосвязанных признаков, целостность организма как системы |
Длинноногие животные имеют длинную шею. У столовых сортов свеклы согласованно изменяется окраска корнеплода, черешков и жилок листа |
|
Модификационная изменчивость
Модификационная
изменчивость не вызывает изменений генотипа, она связана с реакцией данного,
одного и того же генотипа на изменение внешней среды: в оптимальных условиях
выявляется максимум возможностей, присущих данному генотипу. Так,
продуктивность беспородных животных в условиях улучшенного содержания и ухода
повышается (надои молока, нагул мяса). В этом случае все особи с одинаковым
генотипом отвечают на внешние условия одинаково (Ч. Дарвин этот тип
изменчивости назвал определенной изменчивостью). Однако другой признак —
жирность молока — слабо подвержен изменениям условий среды, а масть животного —
еще более устойчивый признак. Модификационная изменчивость обычно колеблется в
определенных пределах. Степень варьирования признака у организма, то есть
пределы модификационной изменчивости, называется нормой реакции. Широкая
норма реакции свойственна таким признакам, как удои молока, размеры листьев,
окраска у некоторых бабочек; узкая норма реакции — жирности молока,
яйценоскости у кур, интенсивности окраски венчиков у цветков и другое. Фенотип
формируется в результате взаимодействий генотипа и факторов среды. Фенотипические
признаки не передаются от родителей потомкам, наследуется лишь норма реакции, то
есть характер реагирования на изменение окружающих условий. У гетерозиготных
организмов при изменении условий среды можно вызвать различные проявления
данного признака.
Свойства модификаций:
1) ненаследуемость;
2) групповой характер изменений;
3) соотнесение изменений действию определенного фактора среды;
4) обусловленность пределов изменчивости генотипом.
Генотипическая изменчивость
Генотипическая изменчивость подразделяется на мутационную и комбинативную. Мутациями называются скачкообразные и устойчивые изменения единиц наследственности — генов, влекущие за собой изменения наследственных признаков. Термин “мутация” был впервые введен де Фризом. Мутации обязательно вызывают изменения генотипа, которые наследуются потомством и не связаны со скрещиванием и рекомбинацией генов.
Классификация мутаций. Мутации можно объединять, в группы -классифицировать по характеру проявления, по месту или, по уровню их возникновения.
Мутации
по характеру проявления
бывают доминантными и рецессивными. Мутации нередко понижают жизнеспособность
или плодовитость. Мутации, резко снижающие жизнеспособность, частично или
полностью останавливающие развитие, называют полулетальными а несовместимые
с жизнью — летальными. Мутации подразделяют по месту их возникновения.
Мутация, возникшая в половых клетках, не влияет на признаки данного организма,
а проявляется только в следующем поколении. Такие мутации называют генеративными.
Если изменяются гены в соматических клетках, такие мутации проявляются у
данного организма и не передаются потомству при половом размножении. Но при
бесполом размножении, если организм развивается из клетки или группы клеток,
имеющих изменившийся — мутировавший — ген, мутации могут передаваться
потомству. Такие мутации называют соматическими.
Мутации классифицируют по уровню их возникновения. Существуют
хромосомные и генные мутации. К мутациям относится также изменение кариотипа
(изменение числа хромосом). Полиплоидия — увеличение числа хромосом,
кратное гаплоидному набору. В соответствии с этим у растений различают
триплоиды (Зп), тетраплоиды (4п) и т.д. В растениеводстве
известно более 500 полиплоидов (сахарная свекла, виноград, гречиха, мята,
редис, лук и др.). Все они выделяются большой вегетативной массой и имеют
большую хозяйственную ценность.
Большое многообразие полиплоидов наблюдается в цветоводстве: если одна исходная форма в гаплоидном наборе имела 9 хромосом, то культивируемые растения этого вида могут иметь 18, 36, 54 и до 198 хромосом. Полиплоиды получают в результате воздействия на растения температуры, ионизирующей радиации, химических веществ (колхицин), которые разрушают веретено деления клетки. У таких растений гаметы диплоидны, а при слиянии с гаплоидными половыми клетками партнера в зиготе возникает триплоидный набор хромосом (2п + п = Зп). Такие триплоиды не образуют семян, они бесплодны, но высокоурожайны. Четные полиплоиды образуют семена. Гетероплоидия - изменение числа хромосом, не кратное гаплоидному набору. При этом набор хромосом в клетке может быть увеличен на одну, две, три хромосомы (2п + 1; 2п + 2; 2п + 3) или уменьшен на одну хромосому (2л-1). Например, у человека с снндромом Дауна оказывается одна лишняя хромосома по 21-й паре и кариотип такого человека составляет 47 хромосом. У людей с синдромом Шерешевского —Тернера (2п-1) отсутствует одна Х-хромосома и в кариотипе остается 45 хромосом. Эти и другие подобные отклонения числовых отношений в кариотипе человека сопровождаются расстройством здоровья, нарушением психики и телосложения, снижением жизнеспособности и др.
Хромосомные мутации связаны с изменением структуры хромосом. Существуют следующие виды перестроек хромосом: отрыв различных участков хромосомы, удвоение отдельных фрагментов, поворот участка хромосомы на 180° или присоединение отдельного участка хромосомы к другой хромосоме. Подобное изменение влечет за собой нарушение функции генов в хромосоме и наследственных свойств организма, а иногда и его гибель.
Генные мутации затрагивают структуру самого гена и влекут за собой изменение свойств организма (гемофилия, дальтонизм, альбинизм, окраска венчиков цветков и т.д.). Генные мутации возникают как в соматических, так и в половых клетках. Они могут быть доминантными и рецессивными. Первые проявляются как у гомозигот так и у гетерозигот, вторые — только у гомозигот. У растений возникшие соматические генные мутации сохраняются при вегетативном размножении. Мутации в половых клетках наследуются при семенном размножении растений и при половом размножении животных. Одни мутации оказывают на организм положительное действие, другие безразличны, а третьи вредны, вызывая либо гибель организма, либо ослабление его жизнеспособности (например, серповидноклеточная анемия, гемофилия у человека).
При выведении новых сортов растений и штаммов микроорганизмов используют индуцированные мутации, искусственно вызываемые теми или иными мутагенными факторами (рентгеновские или ультрафиолетовые лучи, химические вещества). Затем проводят отбор полученных мутантов, сохраняя наиболее продуктивные. В нашей стране этими методами получено много хозяйственно перспективных сортов растений: неполегающие пшеницы с крупным колосом, устойчивые к заболеваниям; высокоурожайные томаты; хлопчатник с крупными коробочками и др.
Свойства мутаций.
1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно.
2. Мутации наследственны, то есть стойко передаются из поколения в поколение.
3. Мутации ненаправленные - мутировать может любой локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков.
Страницы: 1, 2
