Изменчивость организмов, ее типы

Изменчивость – это свойство живых организмов, противоположное наследственности, которое заключается в способности дочерних организмов приобретать признаки и свойства, которых не было у родителей. Все многообразие живого было бы невозможно без изменчивости. Это связано с тем, что на формирование фенотипа оказывает влияние генотип и условия внешней среды. Поэтому даже организмы, имеющие одинаковые генотипы, могут очень резко отличаться фенотипически. Проявление признака в фенотипе зависит, прежде всего, от генотипа, который является не просто суммой генов, а результатом их сложного взаимодействия (примеры: аллельное и неаллельное взаимодействие генов).

На проявление признака оказывают влияние эндокринная и другие системы организма. Например, формирование вторичных половых признаков у петухов происходит под влиянием мужских половых гормонов. Кастрация петухов и введение женских половых гормонов приведет к формированию у них вторичных половых признаков, характерных для кур.

Условия внешней среды оказывают большое влияние на формирование фенотипа. Развитие количественных признаков очень сильно зависит от влияния условий среды (масса тела, рост, молочность и т.д.). Качественные признаки (цвет волос, цвет глаз, жирность молока и т.д.) в меньшей степени подвержены влиянию условий среды. Однако можно привести примеры, указывающие на влияние среды на развитие даже этих признаков. Например, изменение окраски шерсти у гималайских кроликов (при 30°С кролики вырастают полностью белыми; при 20°С шерсть белая, за исключением черных ушей, лап, хвоста; на участках тела, где поддерживается 2°С, шерсть черная).

Различают два типа изменчивости:

1) генотипическая (наследственная);

2) модификационная (ненаследственная).

Модификационная изменчивость (норма реакции, статистический характер закономерностей)

Модификационная изменчивость (модификации) происходит под воздействием факторов внешней среды (температуры, влажности и т.д.) без изменения генотипа.

Модификации возникают в пределах нормы реакции.

Норма реакции – это пределы, в которых один и тот же генотип может давать различные фенотипы. Норма реакции контролируется генотипом. Она может быть широкой и узкой. Широкая норма реакции имеет место в том случае, когда под влиянием факторов внешней среды признак (например, масса тела) изменяется в широких пределах. Узкая норма реакции имеет место в том случае, когда под влиянием факторов внешней среды признак изменяется в узких пределах (цвет шерсти). Широкая норма реакции характерна для количественных признаков, узкая – для качественных.

Характеристики модификационной изменчивости:

а) направленность модификаций (у всех солнечные лучи вызывают загар);

б) интенсивность модификаций пропорциональна силе и продолжительности действия на организм фактора, их вызывающего (интенсивность загара зависит от времени действия солнечных лучей);

в) модификации обратимы;

г) модификации носят приспособительный характер;

д) модификации не наследуются.

Благодаря модификациям, организмы приспосабливаются к изменяющимся условиям внешней среды. Модификации дают возможность организму выжить и оставить потомство в разных условиях.

Изменение многих признаков (рост, вес и т.д.) поддается количественному изучению. Для этого применяют методы статистики – построение вариационной кривой, расчет среднего значения и т.д.

Рассмотрим построение вариационной кривой изменчивости размеров листа липы. Для этого составим вариационный ряд:

Таблица 8. Вариационный ряд

Рассчитаем среднее значение размеров листа: M=∑ (vp) / n, где ∑ – знак суммирования, v – варианта, р – частота встречаемости варианты, n – общее число вариант вариационного ряда. Среднее значение размеров листа равно 9.

На основании этих данных построим вариационную кривую.

p

175

0 v

6 7 8 9 10 11 12

Рис. 10. Вариационная кривая

Изменчивость, выраженная в вариационном ряду, является следствием неоднородности факторов внешней среды (благоприятных и неблагоприятных), которые действуют на организм и приводят к вариабельности в пределах нормы реакции. Сочетание этих факторов случайно. По теории вероятности сочетание только благоприятных или только неблагоприятных факторов внешней среды крайне редко. Поэтому наиболее часто встречаются варианты, близкие по значению к средней арифметической.

Генотипическая изменчивость (мутационная и комбинативная)

Генотипическая изменчивость – это изменчивость, связанная с изме

нением генотипа, она передается по наследству. Генотипическая изменчивость подразделяется на комбинативную и мутационную.

Комбинативная изменчивость – это изменчивость, которая связана с получением новых сочетаний генов в генотипе. При этом гены не изменяются, но новые сочетания их между собой приводят к появлению организмов с новыми фенотипами. Механизмы комбинативной изменчивости:

1) перекомбинация генов в результате кроссинговера в профазе мейоза;

2) независимое комбинирование хромосом и локализованных в них генов в метафазе мейоза;

3) случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Эта форма изменчивости позволяет организмам приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, тем самым способствует выживанию вида. Она широко используется в селекции, играет большую роль для эволюции.

Примерами комбинативной изменчивости могут служить различные типы взаимодействия аллельных и неаллельных генов. Так:

1) при скрещивании гетерозиготных растений ночная красавица с розовыми (Аа) цветами в потомстве появляются растения с красными, розовыми и белыми цветами;

2) формирование фенотипов групп крови системы AB0: в браке гетерозиготной (I^АI⁰) женщины со второй группой крови и гетерозиготного (I^ВI⁰) мужчины с третьей группой, дети могут иметь все четыре группы крови.