Мінливість

Під мінливістю розуміють здатність організмів набувати ознак і властивостей, відмінних від батьківських, характерних для цього виду. Мінливість є загальною властивістю всіх живих систем і може виражатися у зміні генотипу, так і фенотипу.

Традиційно розрізняють неспадкову та спадкову мінливість.

Модифікаційна мінливість

Модифікаційна (фенотипічна) мінливість – зміни фенотипу організму, зумовлені впливом факторів довкілля. Даний вид мінливості не призводить до змін генотипу особини – всі зміни стосуються лише фенотипу.

Нагадаю, що генотипом називають генетичну конституцію – сукупність генів одного організму, отриманих від батьків. Фенотип (грец. phаino - виявляю) - сукупність характеристик організму, що спостерігаються (будь-яка морфологічна, гістологічна, біохімічна, поведінкова ознака).

Для модифікаційної мінливості характерний груповий характер, вона часто (але не завжди) є пристосуванням до умов зовнішнього середовища. Відомим прикладом модифікаційної мінливості є зміна забарвлення вовни у зайця-біляка в залежності від сезону року.

Така зміна забарвлення робить їх більш пристосованими, підвищує виживання: заєць зливається із зовнішнім середовищем і стає непомітним для хижаків.

Однак не варто забувати про відносність будь-якої пристосованості: якщо середовище різко зміниться, то білий заєць на тлі темної землі стане легкою здобиччю для хижаків.

Ще одним прикладом модифікаційної мінливості є зміна забарвлення вовни у гімалайських кроликів.Вони народжуються повністю білими, оскільки їх ембріональний розвиток протікає за умов підвищеної температури.

Однак внаслідок впливу холоду на різні ділянки їхнього тіла, шерсть починає темніти. У природних умовах шерсть темна на вухах, носі, лапах та хвості.

В експерименті кригу прив'язують до спини, і через деякий час шерсть на цьому місці починає темніти. Це наочно демонструє вплив довкілля на прояв ознаки.

Вам відомо, що людина, яка побувала на сонці, отримує її "відбиток" - засмагу. Потемніння кольору шкіри в даному випадку пов'язане з активним виробленням пігменту меланіну, який захищає шкіру та внутрішні органи від УФ-випромінювання.

Загар також є типовим прикладом модифікаційної мінливості. Одні люди засмагають швидко, в інших цей процес займає набагато більше часу – вся справа в нормі реакції.

Норма реакції

Нормою реакції називають генетично (спадково) закріплені межі (кордону) мінливості ознаки. Прийнято говорити, що з кожної ознаки існує певна норма реакції: може бути вузькою чи широкої.

Вузька норма реакції характерна для ознак, що відносяться до якісних: форма ока, шлунка, серця, розмір головного мозку, ріст.

Кількісні ознаки мають широку норму реакцію і досить варіабельні протягом життя: несучість курей, подій корів, вага, розмір листя.

• Причина зміни – вплив факторів зовнішнього середовища
• Зміни ознак організму не торкаються генотипу, відбуваються в соматичних клітинах і не передаються нащадкам
• Зміна ознак обмежена в межах норми реакції, що визначається генотипом
• Мінливість носить груповий характер, характерна для багатьох особин (наприклад, сезонна мінливість)

Спадкова мінливість

Спадкова мінливість (невизначена, індивідуальна, генотипічна) – форма мінливості, викликана змінами генотипу організму, які можуть бути пов'язані з мутаційною чи комбінативною мінливістю.

На відміну від модифікаційної мінливості, де торкається лише фенотип (зовнішні прояви), генотипічна мінливість торкається генотипу, а це означає, що генетичні зміни зачіпають і статеві клітини, які передаються потомству. Тому і називається вона – спадкова.

Комбінативна мінливість

Комбінативна мінливість виникає внаслідок появи у нащадків нових поєднань генів (комбінацій). Ці комбінації виникають під час мейозу в результаті добре вам знайомого (я сподіваюся!) кросинговера – обміну ділянками між гомологічними хромосомами.

• Випадкова комбінація генів у ході кросинговеру
• Незалежна розбіжність хромосом у мейозі
• Випадкова зустріч гамет при заплідненні

Я завжди говорю учням, що комбінативна мінливість - це повна невизначеність: ми не знаємо, які комбінації виникнуть між генами при кросинговері, не знаємо, які хромосоми утворюються і в які гамети вони розійдуться, і, нарешті, не знаємо які статеві клітини (гамети) зустрінуться при заплідненні.

Те, що ми відрізняємося від своїх батьків, є результатом цих невизначеностей. Однак часом подібність заворожує. а чи був кросинговер та все інше? :)

Мутаційна мінливість

Мутаційна мінливість пов'язані з виникненням мутацій. Мутації (Лат.mutatio - зміна) - раптові, що виникають спонтанно або спричинені мутагенами успадковані зміни генетичного матеріалу, що призводять до зміни тих чи інших ознак організму.

• Мутації – різкі спонтанні зміни генотипу
• Стійкі, передаються нащадкам через статеві клітини (гамети)
• Ненаправлені. Більшість мутацій - шкідливі (частина їх летальні), лише дуже невелика частина носить корисний пристосувальний характер, мутації також можуть бути байдужими (нейтральними) для організму
• Носять індивідуальний характер

Зміни при генних мутаціях відбуваються у послідовності нуклеотидів молекули ДНК. Може траплятися таке, що один або кілька нуклеотидів випадають із ДНК (делеція), вставляються нові нуклеотиди, подвоюються нуклеотиди (дуплікація).

Зміни ДНК ведуть до того, що в результаті на рибосом синтезується білок з іншою амінокислотною послідовністю. Наприклад: спочатку триплет ДНК "ТАЦ" кодував амінокислоту "Мет", нуклеотид "Т" випав з триплету відбулася вставка нуклеотиду "Г". В результаті замість амінокислоти "Мет" тепер синтезується амінокислота Вал.

Нові амінокислоти можуть змінювати властивості білка, отже ознака, протягом якого він відповідає, змінюватиметься. Щойно ви дізналися про універсальну схему - зміну фенотипу внаслідок змін генотипу.

В результаті хромосомних мутацій відбуваються структурні зміни хромосом (не слід плутати з кросинговером, який відбувається в нормі і має на увазі обмін ділянками між гомологічними хромосомами). Наслідки хромосомних мутацій часто виявляються летальними.

Внаслідок таких мутацій може відбуватися втрата (делеція) ділянки хромосоми, його подвоєння (дуплікація), поворот на 180° (інверсія), перенесення ділянки однієї хромосоми на іншу (транслокація), перенесення ділянки всередині однієї хромосоми (транспозиція).

Автополіплоїдія - кратне збільшення числа наборів хромосом

В результаті таких мутацій кількість хромосом збільшується в кратну кількість разів (2,3,4 і т.д.). В результаті виходять організми триплоїди, тетраплоїди і т.д. Іноді такі мутації викликають штучно, наприклад, у селекції рослин. Відомо, що у поліплоїдів більші та соковиті плоди.

У селекції поліплоїдію рослин викликають додаванням спеціальної хімічної речовини - колхіцину, який блокує утворення ниток веретена поділу. Внаслідок цього хромосоми не розходяться і залишаються в одній клітині – набір хромосом збільшується у 2 рази.

Має значення у процесі видоутворення. Прикладом даної мутації може бути віддалена гібридизація (аутбридинг) пшениці та жита. Їх генотип складається з гаплоїдного набору пшениці (n) та гаплоїдного набору жита (m).

В результаті такого схрещування в 1875 в Шотландії був отриманий перший штучний стерильний гібрид - тритикале. Тритикале дає відмінний урожай, надалі шляхом поліплоїдії стерильність даного гібриду була подолана.

Також прикладом віддаленої гібридизації, відповідно і алополіплоїдії, є гібрид осла (самця) та коня (самки) - мул. Ця тварина відрізняється великою витривалістю, але знову ж таки безплідна внаслідок геномної мутації.

Анеуплоїдія – зміна каріотипу (сукупність ознак хромосом), при якому число хромосом у клітинах не кратне гаплоїдному набору (n).Таким чином, в результаті анеуплоїдії відсутня одна (або кілька) хромосом, або ж хромосоми є надлишком ("зайві" хромосоми).

У разі відсутності в хромосомному наборі однієї хромосоми говорять про моносомію, двох хромосом - нулісомію. Якщо до пари хромосом додається одна зайва, говорять про трисомію.

Спадкові хвороби, у тому числі пов'язані з геномними мутаціями: синдром Шерешевського-Тернера, Дауна – ми більш детально обговоримо у наступній статті, яка присвячена спадковим захворюванням.

Якщо ми торкнулися аутбридингу, то слід торкнутися явища інбридингу і гетерозису для їх повного розуміння.

Інбридинг (англ. in - в, всередині + breeding - розведення) - схрещування близьких споріднених форм, в результаті якого в ряді поколінь збільшується гомозиготність. За допомогою інбридингу виводяться чисті лінії (AA, aa, BB, bb). Однак відомо, що близькоспоріднене схрещування може призводити до прояву рецесивних генів захворювань та послаблення потомства.

Гетерозис (грец. ἕτερος – інший + –ωσις – стан) – явище збільшення життєздатності гібридів, внаслідок успадкування ними різних варіантів алельних генів від своїх різнорідних батьків. Збільшення життєздатності пов'язують із переходом генів у гетерозиготний стан.

© Беллевич Юрій Сергійович 2018-2024

Ця стаття написана Беллевичем Юрієм Сергійовичем і є його інтелектуальною власністю. Копіювання, розповсюдження (у тому числі шляхом копіювання на інші сайти та ресурси в Інтернеті) або інше використання інформації та об'єктів без попередньої згоди правовласника переслідується за законом.Для отримання матеріалів статті та дозволу їх використання, зверніться, будь ласка, до Беллевичу Юрію.

Спадковість та мінливість – біологія

Спадковість і мінливість є одним із визначальних чинників еволюції органічного світу.

Спадковість - це властивість живих організмів зберігати та передавати потомству особливості своєї будови та розвитку. Завдяки спадковості з покоління до покоління зберігаються ознаки виду, сорту, породи, штаму. Зв'язок між поколіннями здійснюється при розмноженні через гаплоїдні або диплоїдні клітини (див.

розділи «Ботаніка» та «Зоологія»).

З органоїдів клітини провідна роль у спадковості належить хромосомам, здатним до самоподвоєння та формування за допомогою генів всього комплексу характерних для виду ознак (див. розділ «Клітка»). У клітинах кожного організму містяться десятки тисяч генів.

Вся їхня сукупність, характерна для особини виду, називається генотипом.

Мінливість протилежна спадковості, але нерозривно з нею пов'язана. Вона виявляється у здатності організмів змінюватися. Завдяки мінливості окремих особин населення виявляється різнорідною. Дарвін розрізняв два основні типи мінливості.

Неспадкова мінливість (див. про модифікації в розділі «Основи генетики і селекції») виникає в процесі індивідуального розвитку організмів під впливом конкретних умов середовища, що викликають у всіх особин одного виду подібні зміни, тому Дарвін цю мінливість назвав певною.

Однак ступінь таких змін в окремих індивідуумів може бути різним. Наприклад, у трав'яних жаб низькі температури викликають темне забарвлення, але інтенсивність у різних особин різна.Дарвін вважав модифікації не суттєвими для еволюції, оскільки вони, зазвичай, не успадковуються.

Спадкова мінливість (див. про мутації в розділі «Основи генетики та селекції») пов'язана зі зміною генотипу особини, тому зміни, що виникли, успадковуються. У природі мутації виникають у поодиноких особин під впливом випадкових зовнішніх і внутрішніх чинників.

Характер їх передбачити важко, тому Дарвін цю мінливість. назвав невизначеною. Мутації бувають незначними та суттєвими і зачіпають різні ознаки та властивості. Наприклад, у дрозофіли під впливом рентгенівських променів змінюються крила, щетинки, фарбування очей і тіла, плодючість тощо. буд.

Мутації можуть бути корисними, шкідливими та байдужими для організму.

До спадкової мінливості належить комбінативна мінливість. Вона виникає при вільних схрещування в популяціях або при штучній гібридизації. У результаті народжуються особини з новими поєднаннями ознак та властивостей, які були відсутні у батьків (див.

про дигібридне схрещування, новоутворення при схрещуваннях, перехресті хромосом у розділі «Основи генетики та селекції»). Співвідносна мінливість також спадкова; вона виявляється у тому, що зміна одного органу викликає залежні зміни інших (див. розділ «Основи генетики і селекції» множинну дію гена).

Наприклад, у гороху з пурпуровими квітками завжди з таким же відтінком черешки та жилки листя. У болотяних птахів довгі кінцівки та шия завжди супроводжуються довгими дзьобом та язиком.

Спадкову мінливість Дарвін вважав особливо важливою для еволюції, оскільки вона служить матеріалом для природного та штучного відборів при утворенні нових популяцій, видів, сортів, порід та штамів.

Спадковість та мінливість (стор. 1 із 5)

Дарвінізм це матеріалістична теорія еволюції органічного світу Землі, заснована на поглядах Ч. Дарвіна. Фундаментом до створення теорії еволюції Ч. Дарвін послужили спостереження під час навколосвітньої подорожі на кораблі «Бігл», дослідження та узагальнення досягнень сучасної йому біології та селекційної практики.

У 1859р. було надруковано книгу Ч. Дарвіна «Походження видів шляхом природного добору, чи Збереження сприятливих порід боротьби з життя». У книзі Ч. Дарвін показав, що перетворення порід свійських тварин і культурних рослин відбувається з урахуванням незначних змін у ознаках окремих організмів.

Спадкові зміни, що виникають у тварин і рослин, підпадають під дію природного відбору, так що в боротьбі за існування виживають форми, найбільш пристосовані до даних умов середовища. Тим самим Дарвін матеріалістично пояснив доцільність організації живих істот.

Таким чином, він вперше в історії біології побудував теорію еволюції, керуючись зокрема даними, отриманими господарською практикою.

Дарвін виходив із існування двох основних типів мінливості: певної (що є пристосувальні реакції організмів на вплив факторів зовнішнього середовища) і невизначеної (також виникає під впливом зовнішніх факторів, але не має пристосувального характеру).Матеріалом еволюції може бути лише невизначена (спадкова) мінливість, заснована, на мутаціях та його комбінаціях, що у результаті схрещування. Головним рушійним чинником еволюції є природний добір.

Заслуга Дарвіна у цьому, що він розкрив рушійні сили органічної еволюції. Подальший розвиток біології поглибив і доповнив його уявлення, що стали основою сучасного дарвінізму.

Розвиток дарвінізму стимулював прогрес багатьох галузей біології. У всіх біологічних дисциплінах чільне місце посідає тепер історичний метод дослідження.

У результаті еволюційного трактування факти, здобуті наукою, своєю чергою, сприяли подальшій розробці проблем дарвінізму.

Сучасний дарвінізм служить найважливішою теоретичною основою біології, сільськогосподарської та медичної практики: лише дарвіністичний підхід дає можливість ефективного перетворення порід свійських тварин і сортів культурних рослин, виведення нових, більш продуктивних штамів мікроорганізмів; дарвінізм створює основу для уявлення про біосферу як про найскладнішу систему, що розвивається, і в перспективі дає можливість управління еволюційним процесом.

Передумови еволюції:

мінливість та спадковість

Мінливість і спадковість як властивість живого є передумовами еволюції життя. Головною метою їх пізнання має бути: 1) з'ясування ролі цих явищ в органічній еволюції та 2) доказ неможливості зведення еволюції до цих передумов. Вирішення згаданих завдань можливе лише за ближчого знайомства з мінливістю і спадковістю.

Форми мінливості, основні поняття та терміни

З матричного принципу будови та роботи генетичного коду неминуче випливають фундаментальні явища живої природи — спадковість (передача основних генетичних структур від покоління до покоління) та мінливість (різнорідність, різноякісність, наявність відмінностей між особинами).

Спадковість визначається самим принципом передачі спадкового коду за допомогою процесу, подібного до отримання відбитків, копій з однієї й тієї ж друку (матриці).

Мінливість визначається, по-перше, не абсолютною стабільністю молекул, що утворюють ланцюжок генів (внаслідок різного роду причин у цих молекулах іноді відбуваються зміни - мутації, що ведуть до зміни коду спадковості), і, по-друге, впливом зовнішніх умов, що визначають конкретний прояв того чи іншого генетичного зачатку у даних конкретних умовах. Можна сказати тому, що природа мінливості завжди двоїста, суперечлива. Ця двоїстість довгий час ставила дослідників у безвихідь, була причиною багатьох дискусій у біології та теорії еволюції, починаючи з робіт Ж. Ламарка та Ч. Дарвіна. ч. Дарвін розрізняв кілька форм мінливості. У процесі подальших досліджень, що підтвердили дарвінівські уявлення, було вироблено нову термінологію, яка має бути, зіставлена ​​з дарвінівською (див. табл.).

З новою термінологією тісно пов'язані деякі поняття, які значно полегшують розуміння процесів мінливості та спадковості:

1) Генотип та фенотип. Терміни ці були запропоновані Йоганнсена (1903). Фенотип – це вся сукупність ознак та властивостей будь-якого індивідуума – є результатом взаємодії між генотипом та середовищем.Під генотипом розуміють взаємно пов'язану систему одиниць спадковості (генів), спадкову програму розвитку.

Зазвичай, різні генотипи зумовлюють розвиток різних фенотипів. Зміна генотипу спричиняє і зміна фенотипу.

2) Фенотипова мінливість. Через війну простих спостережень який завжди можна сказати, який характер мінливість носить, тобто. чи визначається вона змінами генотипу (спадково обумовлена ​​мінливість, чи мутація) чи вона неуспадкова (модифікація).

Зміни виявляються у конкретних морфофізіологічних, видимих ​​чи фенотипічних змінах: кольору, запаху, смаку, форми, пропорцій, розміру, числа частин тощо. буд.

Отже, в умовах простого спостереження можна говорити лише в загальній формі про фенотипову мінливість.

І лише експеримент (зокрема, схрещування) може показати, яка частка спадкової (генотипічної) та неспадкової, яка визначається впливом конкретних факторів у розвитку даної особини (паратипічної) мінливості у загальній фенотипічній мінливості.

Будь-який ознака, що спостерігається, є видимий результат реалізації спадкової програми розвитку в даних умовах. Тому ознаки власними силами, строго кажучи, неуспадковані. Ознаки залежні, з одного боку, від генетичних особливостей організму, з другого — від умов життя. Це доведено твердо на величезній кількості фактів.

Наприклад, відомо, що породні ознаки культурних тварин проявляються лише в умовах відповідного годування та загального сприятливого змісту. При поганому годівлі та змісті не виявляться і типові зовнішні ознаки породи (рис.1), її екстер'єр.

Рис.1.Приклад неспадкових відмінностей.

Два порося одного посліду стали несхожими

внаслідок різного годування.

Весь спектр можливих змін даного генотипу за різних умов розвитку отримав назву норми реакції. Отже, можна сказати, що успадковується не ознака, а норма реакції генотипу.

Неспадкові (паратипові модифікаційні) фенотипічні зміни є реакція конкретного генотипу на різні умови середовища. У різних умовах середовища той самий генотип буде виражений різними фенотипами.

Спадкові зміни – мутації

Мутації – це спадкові зміни генотипу. Ця зміна норми реагування виявляється зазвичай у появі нових ознак та властивостей у зміні норми реагування на умови середовища. За своєю мутації можуть бути дуже різні, хоча у всіх випадках є дискретними змінами загального коду спадкової інформації. Розрізняють:

-Генні мутації - одиницями зміни є гени або локуси в хромосомах;

-хромосомні мутації - одиницями зміни є структурні перебудови окремих хромосом (інверсії, дуплікації, делеції, транслокації);

-Геномні мутації - одиницями зміни є число хромосом;

-позаядерні мутації - стосуються зміни деяких константних і більш менш автономних позаядерних структур клітини (мітохондрій, пластид тощо).

Еволюційна характеристика мутацій

Найважливішими з еволюційної погляду характеристиками мутацій є частота виникнення і встречаемость в природних популяціях, і навіть вплив мутацій ті чи інші ознаки організму.

Частота виникнення окремих спонтанних мутацій виражається в числі гамет одного покоління, що містять певну мутацію по відношенню до загальної кількості гамет. Ці частоти, точно визначені для досить значної кількості рослин, тварин і мікроорганізмів, виявляються дуже близькими за величиною і становлять 10-5-10-7 (тобто 10-5).

1 з 100000-10000000 несе мутацію, що знову виникла в певному локусі). Частота мутацій неоднакова щодо різних генів, в окремих лабільних генів рослин вона сягає 10-2 .

Загальна частота мутацій, що складається з частот мутацій окремих генів, також виявляється близькою у різних організмів: від кількох відсотків (одноклітинні водорості, нижчі гриби, бактерії) до 25% (дрозофіла) всіх гамет одного покоління несуть ту чи іншу мутацію.

Спадковість та мінливість

Спадковість та мінливість - Два взаємопов'язані основні властивості всіх живих організмів.

Спадковість - це властивість організмів при будь-яких формах розмноження зберігати свої видові, сортові та породні, а частково та індивідуальні особливості. При цьому, як видно з матеріалів попереднього розділу, ця властивість реалізується через дуже складний багатоступінчастий процес індивідуального розвитку організмів у кожному поколінні.

Батьківське та дочірнє покоління матеріально пов'язані між собою або статевими клітинами при статевому розмноженні, або спорами та нирками при безстатевому та вегетативному розмноженні. Отже, саме через ці «матеріальні містки» здійснюється передача спадкової інформації з покоління в покоління.

При цьому самі "містки" (наприклад, статеві клітини при статевому розмноженні) не схожі ні на ті організми, які їх утворили, ні на ті, що з них виникнуть.

Тому питання про те, як і через які клітинні структури передається спадкова інформація з покоління в покоління, як у ході індивідуального розвитку ця спадкова інформація реалізується в конкретні ознаки та властивості організму, що розвивається, є центральними в генетиці.

Мінливість виражається в тому, що в будь-якому поколінні окремі особини чимось відрізняються і один від одного, і своїх батьків.

Відбувається це тому, що властивості та ознаки кожного організму є складним результатом двох причин: спадкової інформації, отриманої від батьків, та конкретних умов зовнішнього середовища, в яких йшов індивідуальний розвиток кожного організму.

Ці умови ніколи не бувають однаковими навіть для однопомітних тварин або для рослин, що виросли з насіння одного плода. Тому й організми, що розвиваються в різних умовах, виявляються в чомусь різними, т.е. е. виявляють властивість мінливості.

Чим значніша різниця в умовах, тим різкіше буде виражена мінливість організмів.
Сказане про спадковість та мінливість дозволяє охарактеризувати два генетичні поняття. генотип та фенотип.

Генотип - це сукупність тієї спадкової інформації, яка була отримана організмом від попередніх поколінь, це спадкові можливості, якими володіє цей організм.

А як ці спадкові можливості реалізуються у властивості та ознаки організму, залежатиме не тільки від його генотипу, а й від конкретних умов, у яких відбувався його розвиток.Сукупність всіх властивостей і ознак, що реально розвинулися в організму, і складатиме його фенотип.

Тому можна сказати, що фенотип формується на основі двох початків: генотипу та впливу певних факторів зовнішнього середовища.

Спадковість та мінливість

Спадковість та мінливість — дві взаємопов'язані основні властивості всіх живих організмів.

Спадковість — це властивість організмів за будь-яких формах розмноження зберігати свої видові, сортові і породні, а частково й індивідуальні особливості.

Батьківське і дочірнє покоління матеріально пов'язані між собою або статевими клітинами при статевому розмноженні, або суперечками та нирками при безстатевому та вегетативному розмноженні.

При цьому самі "містки" (наприклад, статеві клітини при статевому розмноженні) не схожі ні на ті організми, які їх утворили, ні на ті, що з них виникнуть.

Тому питання про те, як і через які клітинні структури передається спадкова інформація з покоління в покоління, як у ході індивідуального розвитку ця спадкова інформація реалізується в конкретні ознаки та властивості організму, що розвивається, є центральними в генетиці.

Мінливість виражається в тому, що в будь-якому поколінні окремі особини чимось відрізняються і один від одного, і своїх батьків.

Відбувається це тому, що властивості та ознаки кожного організму є складним результатом двох причин: спадкової інформації, отриманої від батьків, та конкретних умов зовнішнього середовища, в яких йшов індивідуальний розвиток кожного організму.

Ці умови ніколи не бувають однаковими навіть для однопомітних тварин або для рослин, що виросли з насіння одного плода. Тому й організми, що розвиваються в різних умовах, виявляються в чомусь різними, т.е. е. виявляють властивість мінливості.

Чим значніша різниця в умовах, тим різкіше буде виражена мінливість організмів.
Сказане про спадковість та мінливість дозволяє охарактеризувати два генетичні поняття. генотип та фенотип.

Генотип — це сукупність тієї спадкової інформації, яка була отримана організмом від попередніх поколінь, це спадкові можливості, які має цей організм.

А як ці спадкові можливості реалізуються у властивості та ознаки організму, залежатиме не тільки від його генотипу, а й від конкретних умов, у яких відбувався його розвиток. Сукупність всіх властивостей і ознак, що реально розвинулися в організму, і складатиме його фенотип.

Тому можна сказати, що фенотип формується на основі двох початків: генотипу та впливу певних факторів зовнішнього середовища.

Реклама:
- Рекомендуємо прочитати наступну інформацію: https://evomotus.ru/ autojac авторозбір новосибірськ.

Спадковість та мінливість. Хромосомна теорія спадковості

Спадковість - Це найважливіша особливість живих організмів, що полягає в здатності передавати властивості та функції батьків нащадкам. Ця передача здійснюється за допомогою генів.

Ген – одиниця зберігання, передачі та реалізації спадкової інформації. Ген є специфічною ділянкою молекули ДНК, у структурі якого закодована структура певного поліпептиду (білка). Ймовірно, багато ділянок ДНК не кодують білки, а виконують регулюючі функції.

Принаймні у структурі геному людини лише близько 2% ДНК є послідовності, основі яких йде синтез інформаційної РНК (процес транскрипції), яка потім визначає послідовність амінокислот при синтезі білків (процес трансляції).

Нині вважають, що у геномі людини є близько 30 тис. генів.

Гени розташовані на хромосомах, які знаходяться в ядрах клітин і є гігантськими молекулами ДНК.

Хромосомна теорія спадковості була сформульована н 1902 Сеттоном та Бовері. Відповідно до цієї теорії хромосоми є носіями генетичної інформації, що визначає спадкові властивості організму. У людини у кожній клітині є 46 хромосом, розділених на 23 пари. Хромосоми, що утворюють пару, називаються гомологічними.

Статеві клітини (гамети) утворюються за допомогою особливого типу поділу – мейозу. В результаті мейозу в кожній статевій клітині залишається лише по одній гомологічній хромосомі з кожної пари. 23 хромосоми. Такий одинарний набір хромосом називається гаплоїдним.

При заплідненні, коли зливаються чоловіча та жіноча статеві клітини та утворюється зигота, подвійний набір, який називається диплоїдним, відновлюється.

У зиготі у організму який із неї розвивається, одна хромосома з кожної нари отримана від батьківського організму, інша – від материнського.

Генотип – це сукупність генів, одержаних організмом від батьків.

Інше явище, яке вивчає генетика – мінливість. Під мінливістю розуміють здатність організмів набувати нових ознак – відмінності у межах виду. Вирізняють дві форми мінливості: - Спадкову;

Спадкова мінливість - Це форма мінливості викликана змінами генотипу, які можуть бути пов'язані з мутаційною або комбінативною мінливістю.

Мутаційна мінливість.
Гени час від часу зазнають змін, які отримали назву мутацій. Ці зміни мають випадковий характер і з'являються спонтанно. Причини виникнення мутацій можуть бути найрізноманітнішими.

Є цілий ряд факторів, вплив яких підвищує ймовірність виникнення мутації. Це може бути дія певних хімічних речовин радіації, температури і т.д.

За допомогою цих засобів можна викликати мутації, проте випадковий характер їхнього виникнення зберігається, і передбачити появу тієї чи іншої мутації неможливо.

Виниклі мутації передаються нащадкам, тобто. е. визначають спадкову мінливість, що з тим, де відбулася мутація. Якщо мутація сталася статевої клітині то вона має можливість передатися нащадкам, тобто.

бути успадкованою. Якщо ж мутація відбулася в соматичній клітині, то вона передається тільки тим із них, які виникають із цієї соматичної клітини. Такі мутації називаються соматичними, вони передаються у спадок.

Розрізняють кілька основних типів мутацій. – Генні мутації, у яких зміни відбуваються лише на рівні окремих генів, тобто. е. ділянок молекули ДНК.Це може бути втрата нуклеотидів, заміна однієї основи на іншу, перестановка нуклеотидів або додавання нових.

- Хромосомні мутації, пов'язані з порушенням структури хромосом, призводять до серйозних змін, які можуть бути виявлені за допомогою мікроскопа.

– Геномні мутації викликаються зміною числа хромосом.

У разі моносомії спостерігається втрата однієї хромосоми із пари. При поліплоїдії відбувається кратне збільшення геному.

Ще один варіант геномної мутації – гаплоїдія, за якої залишається лише одна хромосома з кожної пари.

На частоту виникнення мутацій впливають, як було зазначено, найрізноманітніші чинники.

Комбінативна мінливість.
Цей тип мінливості визначається характером статевого процесу.

При комбінативної мінливості виникають нові генотипи через нові комбінації генів. Цей тип мінливості проявляється вже на стадії утворення статевих клітин.

Хромосоми потрапляють у гамету випадково, тому статеві клітини однієї людини можуть досить сильно відрізнятися за набором генів у хромосомах.

Ще більш важлива стадія для виникнення комбінативної мінливості - це запліднення, після якого у організму, що знову виник, 50% генів успадковано від одного з батьків, і 50% - від іншого.

Модифікаційна мінливість не пов'язана зі змінами генотипу, а викликана впливом середовища на організм, що розвивається.

Наявність модифікаційної мінливості дуже важлива для розуміння сутності спадкування. Наслідуються не ознаки.

Можна взяти організми з абсолютно однаковим генотипом, наприклад виростити живці від однієї і тієї ж рослини, але помістити їх при цьому в різні умови (освітленість, вологість, мінеральне харчування) і отримати рослини, що досить сильно відрізняються, з різними ознаками (зростання, врожайність, форма листя) і т. п.). Для опису реальних ознак організму використовують поняття «фенотип».

Фенотип – це комплекс реально виниклих ознак організму, який формується як наслідок взаємодії генотипу і впливів середовища у розвитку організму. Таким чином, сутність успадкування полягає не в успадкування ознаки, а у здатності генотипу в результаті взаємодії з умовами розвитку давати певний фенотип.

Оскільки модифікаційна мінливість пов'язані з змінами генотипу, то модифікації не передаються у спадок. Зазвичай це становище чомусь важко приймається.

Здається, якщо, скажімо, батьки протягом кількох поколінь тренуються у піднятті тяжкості і мають розвиненою мускулатурою, ці властивості повинні обов'язково передатися дітям. Тим часом, це типова модифікація, а тренування – це і є вплив середовища, який вплинув на розвиток ознаки.

Жодних змін генотипу при модифікації не відбувається і набуті в результаті модифікації ознаки не успадковуються. Дарвін називав цей вид мінливості – неспадковою.

Для характеристики меж модифікаційної мінливості застосовується поняття норма реакції. Деякі ознаки у людини неможливо змінити за рахунок впливів середовищ, наприклад групу крові, стать, колір очей.

Інші, навпаки, дуже чутливі до дії середовища. Наприклад, в результаті тривалого перебування на сонці колір шкіри стає темнішим, а волосся світлішає.

На вагу людини сильно впливають особливості харчування, хвороби, наявність шкідливих звичок, стрес, спосіб життя.

Середовище можуть призводити не тільки до кількісних, але і до якісних змін фенотипу. У деяких видів примули при зниженій температурі повітря (15-20 С) з'являються квіти червоного кольору, якщо ж рослини помістити у вологе середовище з температурою 30 ° С, то утворюються білі квітки.

причому, хоча норма реакції характеризує неспадкову форму мінливості (модифікаційну мінливість), вона також визначається генотипом. Це становище дуже важливе: норма реакції залежить від генотипу. Один і той самий вплив середовища на генотип може призвести до сильної зміни однієї його ознаки і ніяк не вплинути на іншу.

Ознаки організмів. Спадковість та мінливість

Уявлення у тому, що з живих істот характерні спадковість і мінливість, склалися ще давнини.

Було відмічено, що з розмноженні організмів із покоління до покоління передається комплекс ознак і властивостей, властивих конкретному виду (прояв спадковості).

Проте так само очевидно і те, що між особами одного виду існують деякі відмінності (прояв мінливості).

Знання про наявність цих властивостей використовувалося під час виведення нових сортів культурних рослин та порід свійських тварин. Здавна в сільському господарстві застосовувалася гібридизація, т.е. е.

схрещування організмів, що відрізняються один від одного за будь-якими ознаками. Однак до кінця ХІХ ст.

така робота здійснювалася методом проб і помилок, оскільки не були відомі механізми, що лежать в основі прояву подібних властивостей організмів, а гіпотези, що існували з цього приводу, мали суто умоглядний характер.

У 1866 р. вийшла у світ праця Грегора Менделя, чеського дослідника, «Досліди над рослинними гібридами». У ньому було описано закономірності успадкування ознак у поколіннях рослин кількох видів, які Г.Г.

Мендель виявив у результаті численних та ретельно виконаних експериментів. Але його дослідження не привернуло уваги сучасників, які зуміли оцінити новизну і глибину ідей, випередили загальний рівень біологічних наук на той час. Лише 1900 р., після відкриття законів Р.

Менделя заново і незалежно один від одного трьома дослідниками (Г. де Фрізом у Голландії, К. Корренсом у Німеччині та Е. Чермаком в Австрії), починається розвиток нової біологічної науки - генетики, що вивчає закономірності спадковості та мінливості.

Грегора Менделя справедливо вважають основоположником цієї молодої, але дуже бурхливо розвивається.

Спадковість організмів

Спадковістю організмів називають загальну властивість всіх організмів зберігати та передавати особливості будови та функцій від предків до потомства.

Зв'язок батьків із нащадками в організмів здійснюється в основному через розмноження. Нащадок завжди подібний до батьків і предків, але не буває їх точною копією.

Кожен знає, що з жолудя виростає дуб, з яєць зозулі виводяться її пташенята. З насіння культурних рослин певного сорту виростають рослини того самого сорту. У свійських тварин зберігають властивості нащадки тієї ж породи.

Чому ж потомство схоже на своїх батьків? За часів Дарвіна причини спадковості мало вивчені.

Нині відомо, що матеріальну основу спадковості становлять гени, які у хромосомах.

Ген є ділянкою молекули органічної речовини ДНК, під дією якої формуються ознаки. У клітинах організмів різних видів містяться одиниці та десятки хромосом та сотні тисяч генів.

Хромосоми з розташованими у них генами є як і статевих клітинах, і у клітинах тіла. При статевому розмноженні відбувається злиття чоловічої та жіночої статевих клітин. У клітинах зародка поєднуються чоловічі та жіночі хромосоми, тому формування його відбувається під впливом генів як материнського, так і батьківського організму.

На розвиток одних ознак більший вплив мають гени материнського організму, інших — батьківського, на треті ознаки материнські та батьківські гени мають рівний вплив. Тому нащадки за одними ознаками виявляється схожим на материнський організм, за іншими - на батьківський, за третіми - поєднує ознаки батька і матері, т.е. е.

має проміжний характер.

Мінливість організмів

Мінливістю організмів називають загальну властивість організмів набувати нових ознак - відмінності між особинами в межах виду.

Мінливі всі ознаки організмів: особливості зовнішньої та внутрішньої будови, фізіології, поведінки та ін. У потомстві однієї пари тварин або серед рослин, що виросли з насіння одного плода, неможливо зустріти абсолютно однакових особин.

У стаді овець однієї породи кожна тварина відрізняється ледь вловимими особливостями: розмірами тіла, довжиною ніг, голови, забарвленням, довжиною та щільністю завитка вовни, голосом, звичками.

Кількість крайових язичкових квіток у суцвіттях золотої різки (родина складноцвітих) коливається від 5 до 8. Кількість пелюсток вітряниці дібровної (родина лютикових) - 6, а іноді 7 і 8.

Рослини одного виду або сорти дещо відрізняються один від одного в термінах цвітіння, дозрівання плодів, ступеня посухостійкості та ін. Завдяки мінливості особин популяція виявляється різнорідною.

Неспадкова або модифікаційна мінливість

Давно було відмічено, що це особини цієї породи, сорту чи виду під впливом певної причини змінюються щодо одного напрямі. Сорти культурних рослин за відсутності умов, у яких вони були виведені людиною, втрачають свої якості.

Наприклад, білокачанна капуста при вирощуванні в спекотних країнах не утворює качана. Відомо, що при хорошому добривах, поливі, освітленні рослини рясно кущяться і плодоносять.

Породи коней, завезені в гори або острови, де їжа недостатньо поживна, згодом стають низькорослими. Продуктивність безпородних тварин в умовах покращеного утримання та догляду підвищується.

Всі ці зміни не спадкові, і якщо рослини або тварин перенести у вихідні умови існування, ознаки знову повертаються до початкових.

Причини ненаследственной, чи модифікаційної, мінливості організмів за часів Дарвіна були слабо вивчені.До теперішнього часу з'ясовано, що формування організму йде як під впливом генів, так і під впливом умов довкілля.

Ці умови і спричиняють неуспадкову, модифікаційну, мінливість. Вони можуть прискорити або уповільнити ріст і розвиток, змінити забарвлення квіток у рослин, але гени при цьому не змінюються.

Завдяки неуспадковій мінливості особини популяцій виявляються пристосованими до умов середовища, що змінюються.

Спадкова мінливість

Крім модифікаційної існує інша форма мінливості — спадкова мінливість організмів, яка торкається хромосом або генів, тобто матеріальні основи спадковості. Спадкові зміни були добре відомі Дарвіну, їм він відводив велику роль в еволюції.

Причини спадкової мінливості за часів Дарвіна також мало досліджено. Нині відомо, що спадкові зміни обумовлені зміною генів чи утворенням нових комбінацій в потомстве.

Так, один вид спадкової мінливості - мутації - обумовлений зміною генів; інший вид - комбінативна мінливість - викликаний новою комбінацією генів у потомстві; та більше ознак.

Отже, основою всіх видів спадкової мінливості лежить зміна гена чи сукупності генів.

Мутації можуть бути незначними і зачіпати різні морфологічні і фізіологічні особливості організму, наприклад у тварин - розміри, забарвлення, плодючість, молочність і т. п. Іноді мутації проявляються в більш значних змінах.

Такі зміни були використані при створенні курдючних, мериносових і каракулевих порід овець, махрових сортів багатьох декоративних рослин, дерев з плакучими і пірамідальними кронами.

Відомі спадкові зміни суниці з простим яйцеподібним листям, чистотілу з розсіченим листям.

Мутації можуть відбуватися з різних впливів. Джерелом комбінативної мінливості у популяціях служить схрещування. Окремі особини однієї і тієї ж популяції дещо відрізняються один від одного за генотипом. В результаті вільного схрещування виходять нові комбінації генів.

З'явилися в популяції з випадкових причин спадкові зміни поступово поширюються серед особин завдяки вільному схрещування, і населення виявляється насиченою ними.

Ці спадкові зміни власними силами можуть призвести ні до появи нової популяції, ні більше нового виду, але є необхідним матеріалом для відбору, передумовою для еволюційних змін.

Ще Дарвін наголосив на співвідносному характері спадкової мінливості. Наприклад, довгі кінцівки тварин майже завжди супроводжуються подовженою шиєю; у безшерстих собак спостерігаються недорозвинені зуби; голуби з оперенням на ногах мають перетинки між пальцями.

У столових сортів буряків узгоджено змінюється забарвлення коренеплоду, черешків та нижньої сторони листя. У левового зіва зі світлими віночками квіток стебло та листя зелені; з темними віночками - стебло та листя темне.

Тому, проводячи відбір за однією, необхідною ознакою, слід враховувати можливість появи в потомстві інших, іноді небажаних ознак, пов'язаних із нею.

Спадковість і мінливість - різні властивості організмів, що зумовлюють подібність і відмінність потомства з батьками і з більш віддаленими предками. Спадковість виражає стійкість органічних форм у ряді поколінь, а мінливість - їх здатність до перетворення.

Дарвін неодноразово наголошував на необхідності глибокої розробки законів мінливості та спадковості. Пізніше вони стали предметом вивчення генетики.

Спадковість та мінливість організмів

зміст .. 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ..

Спадковість та мінливість у біології

Спадковість – це властивість живих організмів, основний сенс якого полягає у можливості передавати власні ознаки нащадкам, тим самим закріплюючи їх у ряді поколінь.

Мінливість – це властивість живого, основний сенс якого полягає у придбанні організмом низки індивідуальних ознак у ході онтогенезу (ембріонального та постембріонального періодів).

Ще в давні часи складалися дуже багатогранні уявлення про те, що живі істоти мають властивості спадковості та мінливості. Наголошувалося також, що при розмноженні організмів з покоління в покоління передається ряд ознак і властивостей, які притаманні конкретному виду, через що дитинчата часто схожі на своїх батьків. Ця закономірність називалася зовнішнім проявом спадковості. Але при цьому також очевидно, що особини одного виду мають актуальні відмінності, навіть якщо вони народжені від тих самих батьків. Ця тенденція визнається проявом мінливості.

Характеристики спадковості та мінливості

Знання про спадковість та мінливість тривалий час використовувалися при практичній реалізації завдань селекції, а саме: при виведенні нових порід тварин, сортів рослин, штамів мікроорганізмів. Традиційним методом сільського господарства визнавалася гібридизація. Вона мала такі риси:

• схрещування організмів;
• організми відрізняються один від одного за низкою актуальних ознак.

До кінця 19 століття селекція була науково не опрацьована, її основним методом був метод «проб та помилок», оскільки відомостей про механізми прояву спадковості та мінливості організмів було недостатньо, а всі гіпотези в основному були виключно умоглядними.

Все змінилося при появі праці основоположника генетики Г. Менделя «Досліди над гібридами», який містив вичерпний опис закономірностей успадкування ознак, встановлених у ході ретельних експериментів. На початку дослідження генетика залишилося поза увагою і новизна ідей, і навіть їх глибина була гідно оцінена. Тільки в 1900 році три дослідники відкрили заново закони Менделя і підтвердили їх. Ними були:

З цього моменту починається новий етап у розвитку біології та формується нове розуміння генетики. Як спадковість, так і мінливість забезпечує збереження видів протягом тривалих еволюційних проміжків, а також дозволяє окремим популяціям виживати в умовах середовища, що змінюються. Виживають ті особини, які є найбільш пристосованими до динаміки різноманітних екологічних факторів. Мінливість ділиться на спадкову та неспадкову.

Зміни зачіпають не лише соматичні клітини організму, а й статеві.При статевому розмноженні такі зміни не успадковуються, але при вегетативному розмноженні нащадкам можуть дістатися змінені клітини з їх новими ознаками.

Неспадкова мінливість є модифікаційною і зосереджує в собі такі зміни, які формуються під дією факторів середовища (світла, температури, живлення та ін.). . Наприклад, чим більше їжі, тим більше маса тварини). характер.

Що стосується спадкової мінливості, то вона може бути мутаційною і комбінативною.

Щодо комбінативної мінливості, то вона формується у зв'язку з виникненням нових генетичних поєднань при заплідненні (у профазі першого поділу мейозу).

Баланс між спадковістю і мінливістю має колосальне еволюційне значення.

Спадковість буває прямою і зчепленою. Пряма спадковість формується при заплідненні живих організмів і означає передачу ознак нащадкам.Ті ознаки, які перебувають у генотипі, але з виявляються зовні називаються рецесивними.

Закони спадковості було сформульовано Г. Менделем:

• Перший закон є правилом однаковості. Він говорить про те, що при схрещуванні особин, що відрізняються за однією парою ознак, потомство виходить однаковим чи одноманітним за генотипом та фенотипом.
• Другий закон Менделя говорить: при схрещуванні гібридів першого покоління між собою, у другому поколінні розщеплюються домінантні чи рецесивні ознаки. Розщеплення встановлюється у співвідношенні 3 до 1 по фенотипу та 1 до 2 до 1 по генотипу.
• Третій закон Менделя свідчить, деякі ознаки, що у різних парах хромосом, успадковуються незалежно друг від друга і дають різні поєднання генотипів. При цьому виникає велика різноманітність генотипів.

Також спадковість може виявлятися у так званій зчепленій формі. Організм будь-якого виду має велику різноманітність ознак, що підкріплюється кількома тисячами генів. При цьому число хромосом відносно невелике (наприклад, у людини 23 пари), у зв'язку з чим гени змушені розташовуватись по групах (у сотнях та тисячах штук). Закономірності успадкування генів у зчепленій формі досліджував Т.Н. Морган, який назвав такі гени групою зчеплення. Кількість груп зчеплення у клітині дорівнює гаплоїдному набору хромосом.