§ 3. Изменчивость и наследственность — факторы эволюции

СТРАНИЦА 18

Вспомните, какие структуры в клетке каждого организма отвечают за наследственность. Каковы причины изменчивости? Какие виды изменчивости вы изучали в 10 классе? Чем они отличаются друг от друга.

Хромосомы, содержащие наследственные инструкции — гены, находятся в ядре клетки. Следовательно ядро клетки отвечает за хранение, передачу и реализацию наследственной информации.

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. Фенотип формируется в результате взаимодействий генотипа и факторов среды. Фенотипические признаки не передаются от родителей потомкам, наследуется лишь норма реакции, т. е. характер реагирования на изменение окружающих условий. У гетерозиготных организмов при изменении условий среды можно вызвать различные проявления данного признака..

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. 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.

Комбинативная наследственная изменчивость возникает в результате обмена гомологичными участками гомологичных хромосом в процессе мейоза, а также как следствие независимого расхождения хромосом при мейозе и случайного их сочетания при скрещивании. Изменчивость может быть обусловлена не только мутациями, но и сочетаниями отдельных генов и хромосом, новая комбинация которых при размножении приводит к изменению определенных признаков и свойств организма. Такой тип изменчивости называют комбинативной наследственной изменчивостью. Новые комбинации генов возникают: 1) при кроссинговере, во время профазы первого мейотического деления; 2) во время независимого расхождения гомологичных хромосом в анафазе первого мейотического деления; 3) во время независимого расхождения дочерних хромосом в анафазе второго мейотического деления и 4) при слиянии разных половых клеток.

СТРАНИЦА 20

Рассмотрим два организма одного вида (см. рис. 9). У одного из них генотип (А) обладает более широкой нормой реакции, чем у другого (Б). Как вы думаете, какой из организмов получит больше шансов выжить при изменении условий существования? Чем вызвана разница пределов нормы реакции у особей одного вида?

Лучше всего приспособлен к условиям существования организм с широкой нормой реакции. Она расширяет пределы существования. Пределы модификационной изменчивости признака организма называют его нормой реакции. Норма реакции характеризует способность организмов данного вида реагировать (в пределах генотипа) на меняющиеся условия и возможность проявления признаков в тех или иных конкретных условиях особым образом. Чем шире норма реакции, тем к большие отклонениям от нормы условий обитания может выдержать организм.

Фенотипическое проявление наследственной информации может модифицироваться условиями среды, в генотипе организма запрограммировано не конкретное значение отдельных его характеристик, а лишь возможность их формирования в определенных пределах.

Используя текст параграфа, заполните таблицу по предложенному образцу.

Особенности модификационной изменчивости.

СТРАНИЦА 21

Вспомните, какие формы наследственной изменчивости вы изучали в 10 классе. Какие структуры клетки за неё отвечают?

См. страницу 18.

Вспомните причины возникновения мутаций.

Причины мутаций могут быть самыми разнообразными, и возникнуть они могут не только естественным путем, но и искусственно, в лабораторных условиях. Ученые-генетики выделяют следующие факторы возникновения изменений:

1) излучение (ионизирующее и рентгеновское) — при прохождении радиоактивных лучей через организм меняются заряды электронов атомов, что приводит к нарушению нормального функционирования химико-биологических и физико-химических процессов;

2) повышение температуры тела также может привести к появлению изменений вследствие превышения порога выносливости организма;

3) при делении клеток ДНК возможны задержки, а иногда и чрезмерно быстрое разрастание;

4) «поломка» клеток ДНК, после которой даже в случае восстановления невозможно вернуть атом в изначальное состояние, что приводит к неизбежным изменениям.

Мутации, возникающие под влиянием специальных воздействий — ионизирующей радиации, химических веществ, температурных факторов и т.п., называются индуцированными. В свою очередь спонтанными называют мутации, возникшие без преднамеренного воздействия, под влиянием факторов внешней среды или вследствие биохимических и физиологических изменений в организме.

СТРАНИЦА 22

Вспомните, в результате каких явлений в процессе полового размножения возникают комбинации генов (комбинативная изменчивость).

В основе комбинативной изменчивости лежат три основные причины: половой процесс, кроссинговер, случайный характер встреч гамет в процессе оплодотворения

В результате полового процесса возникает огромный набор разнообразных генотипов.

Она 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 1 мейотическом 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.

Все три процесса, лежащие в основе комбинативной изменчивости, действуют независимо друг от друга, создавая огромное разнообразие всевозможных генотипов. Гены при комбинативной изменчивости не изменяются, но возникают новые их сочетания, что и приводит к появлению организмов с новыми фенотипами, которые могут быть как полезными, так и вредными в данных условиях жизни организма.

СТРАНИЦА 23

• Какие формы изменчивости предложил различать Дарвин? Как они называются сейчас?

Ч. Дарвин предложил: 1. Определённую (теперь называется модификационная) изменчивость 2. Неопределённую (наследственную) изменчивость (теперь называется генотипической), которая разделяется на три типа а) мутационная б) комбинативная в) соотносительная.

• Каково значение определённой изменчивости? Почему Дарвин дал ей такое название? Приведите примеры модификаций у человека.

Значение определенной изменчивости, это обеспечение адаптации к условиям существования. Потому что, Определенная (модификационная) изменчивость, это изменчивость признаков, возникающих у всех представителей вид в ответ на изменения условий окружающей среды, именно поэтому Ч. Дарвин дал ей такое название. Примерами модификаций у человека может служить: 1. У людей ,имеющих светлый цвет кожи ,попадания солнечных лучей вызывает появление загара. 2. Развитие мускулатуры в зависимости от частоты и интенсивности тренировок.

• Каковы причины и значение наследственной изменчивости? Почему Дарвин назвал её неопределённой?

Причина наследственной изменчивости во времена Ч. Дарвина не была известна. Только потом с открытием единицы наследственности удалось выявить причины этого вида изменчивости. Изменчивость обусловлена возникновением мутаций и их комбинаций в последующих скрещиваниях, эти изменения генотипа служат источником новых признаков и свойств, передаваемых по наследству. Потому что, не определенная изменчивость — это появление разнообразных незначительных отличий у особей одного и того же вида, сорта, породы, которыми, существуя в сходных условиях, одна особь отличается от других. Такая разнонаправленная изменчивость — следствие неопределенного влияния условий существования на каждый отдельный индивид, отсюда и идет название.

• Назовите формы наследственной изменчивости. Укажите их причины и приведите примеры.

Формами наследственной изменчивости являются:

1. Мутационная изменчивость. Причиной является неожиданное появление новых признаков в фенотипе, не вызванное наследственностью. Пример: синдром Кляйнфельтера.

2. Комбинативная изменчивость, возникает вследствие рекомбинации генов во время слияния гамет. Пример: У человека есть наследственное заболевание серповидноклеточная анемия, при этом он гетерозиготен по данному признаку.

3. Соотносительная изменчивость, причиной является влияние одного гена на несколько признаков. Пример: длинноногие животные имеют и длинную шею, волосатость тела у человека сопровождается ненормальным развитием зубов, чем больше длина тела у свиней, тем тоньше сало, яйценоские куры имеют мелкие яйца.

• Почему эволюционное значение имеют только мелкие, незначительные мутации? Дайте этому объяснение.

Мелкие мутации, только незначительно меняют норму реакции, а потому и никак не влияют отрицательно на развитие. Именно по этой причине мелкие мутации могут легко накапливаться в популяции вида. Вособенности это относится к таким мутациям, которые абсолютно не меняют нормы реагирования и вследствие того фенотипически трудно либо совсем не регистрируются.

• Какое значение имеет половой процесс в наследственной изменчивости? Половой процесс состоит в объединении наследственного материала от двух разных источников (родителей). При половом размножении потомство генетически отличается от своих родителей, так как между родителями происходит обмен генетической информацией.

Организм наследует признаки обоих родителей, вследствие чего потомство становится более приспособленным, половое размножение создает богатый материал для естественного отбора и эволюции. Обмен генетической информацией происходит в результате конъюгации и кроссинговера 2 деления мейоза.

• Как вы думаете, почему незначительные мутации редко проявляются в фенотипе?

Мутация — это признак изменчивости каждого организма. Изменение чаще всего наследуется при появлении одинаковых мутаций у обоих родителей. Скрытые мутации имеют все шансы проходить внутри организма в отсутствии всяких последствий на человека, по этой причине они, как правило, никак не выражаются