La variabilité des modifications est héritée et est associée au changement. Modification et variabilité héréditaire

La variabilité est l'apparition de différences individuelles. Sur la base de la variabilité des organismes, apparaît une diversité génétique de formes qui, grâce à la sélection naturelle, se transforment en de nouvelles sous-espèces et espèces. Une distinction est faite entre la variabilité modificationnelle, ou phénotypique, et mutationnelle, ou génotypique.

TABLEAU Caractéristiques comparatives des formes de variabilité (T.L. Bogdanova. Biologie. Devoirs et exercices. Un manuel pour les candidats aux universités. M., 1991)

Formes de variabilité	Raisons de l'apparition	Signification	Exemples
Modification non héréditaire (phénotypique)	Modifications des conditions environnementales, à la suite desquelles l'organisme change dans les limites de la norme de réaction spécifiée par le génotype	Adaptation - adaptation à des conditions environnementales données, survie, préservation de la progéniture	Le chou blanc ne forme pas de tête de chou dans les climats chauds. Les races de chevaux et de vaches amenées dans les montagnes souffrent d'un retard de croissance
Mutationnel	L'influence de facteurs mutagènes externes et internes, entraînant des modifications des gènes et des chromosomes	Matériel de sélection naturelle et artificielle, puisque les mutations peuvent être bénéfiques, nuisibles et indifférentes, dominantes et récessives	L'apparition de formes polyploïdes dans une population végétale ou chez certains animaux (insectes, poissons) entraîne leur isolement reproductif et la formation de nouvelles espèces et genres - microévolution
Héréditaire (génotypique) Kombinatnaïa	Apparaît spontanément au sein d'une population lors d'un croisement, lorsque les descendants acquièrent de nouvelles combinaisons de gènes	Répartition des nouveaux changements héréditaires dans une population servant de matériau de sélection	L'apparition de fleurs roses lors du croisement de primevères à fleurs blanches et à fleurs rouges. Lors du croisement de lapins blancs et gris, une progéniture noire peut apparaître
Héréditaire (génotypique) Corrélatif (corrélatif)	Découle de la capacité des gènes à influencer la formation non pas d'un, mais de deux ou plusieurs traits	Constance des caractéristiques interdépendantes, intégrité de l'organisme en tant que système	Les animaux à longues pattes ont un long cou. Dans les variétés de betteraves de table, la couleur des racines, des pétioles et des nervures des feuilles change constamment

Variabilité des modifications

La modification de la variabilité n'entraîne pas de changements dans le génotype, elle est associée à la réaction d'un seul et même génotype donné aux changements de l'environnement extérieur : dans des conditions optimales, les capacités maximales inhérentes à un génotype donné sont révélées. Ainsi, la productivité des animaux non consanguins dans des conditions d'hébergement et de soins améliorés augmente (rendement laitier, engraissement de la viande). Dans ce cas, tous les individus ayant le même génotype réagissent de la même manière aux conditions extérieures (C. Darwin a appelé ce type de variabilité variabilité définie). Cependant, un autre trait - la teneur en matières grasses du lait - est légèrement sensible aux changements des conditions environnementales, et la couleur de l'animal est un trait encore plus stable. La variabilité des modifications fluctue généralement dans certaines limites. Le degré de variation d’un trait dans un organisme, c’est-à-dire les limites de la variabilité des modifications, est appelé norme de réaction.

Une vitesse de réaction large est caractéristique de caractéristiques telles que la production de lait, la taille des feuilles et la couleur chez certains papillons ; norme de réaction étroite - teneur en matière grasse du lait, production d'œufs chez les poulets, intensité de la couleur des corolles des fleurs, etc.

Le phénotype se forme à la suite d’interactions entre le génotype et des facteurs environnementaux. Les caractéristiques phénotypiques ne sont pas transmises des parents à la progéniture, seule la norme de réaction est héritée, c'est-à-dire la nature de la réponse aux changements des conditions environnementales. Chez les organismes hétérozygotes, les conditions environnementales changeantes peuvent provoquer différentes manifestations de ce trait.

Propriétés des modifications : 1) non-héritabilité ; 2) la nature collective des changements ; 3) corrélation des changements avec l'influence d'un certain facteur environnemental ; 4) la dépendance des limites de variabilité sur le génotype.

Variabilité génotypique

La variabilité génotypique est divisée en mutationnelle et combinatoire. Les mutations sont des changements brusques et stables dans les unités d'hérédité - les gènes, entraînant des changements dans les caractéristiques héréditaires. Le terme « mutation » a été introduit pour la première fois par de Vries. Les mutations provoquent nécessairement des modifications du génotype, qui sont héritées par la progéniture et ne sont pas associées au croisement ou à la recombinaison de gènes.

Classification des mutations. Les mutations peuvent être regroupées en groupes - classés selon la nature de leur manifestation, par emplacement ou par niveau d'apparition.

Les mutations, selon la nature de leur manifestation, peuvent être dominantes ou récessives. Les mutations réduisent souvent la viabilité ou la fertilité. Les mutations qui réduisent fortement la viabilité, arrêtent partiellement ou complètement le développement, sont dites semi-létales, et celles incompatibles avec la vie sont dites mortelles. Les mutations sont réparties selon le lieu de leur apparition. Une mutation qui se produit dans les cellules germinales n'affecte pas les caractéristiques d'un organisme donné, mais n'apparaît que dans la génération suivante. De telles mutations sont dites génératives. Si les gènes changent dans les cellules somatiques, de telles mutations apparaissent dans cet organisme et ne sont pas transmises à la progéniture lors de la reproduction sexuée. Mais avec la reproduction asexuée, si un organisme se développe à partir d’une cellule ou d’un groupe de cellules dont le gène a été modifié – muté –, des mutations peuvent être transmises à la progéniture. De telles mutations sont dites somatiques.

Les mutations sont classées selon le niveau de leur apparition. Il existe des mutations chromosomiques et génétiques. Les mutations incluent également une modification du caryotype (modification du nombre de chromosomes).La polyploïdie est une augmentation du nombre de chromosomes, un multiple de l'ensemble haploïde. Conformément à cela, les plantes se distinguent en triploïdes (3p), tétraploïdes (4p), etc. Plus de 500 polyploïdes sont connus en culture végétale (betteraves sucrières, raisins, sarrasin, menthe, radis, oignons, etc.). Tous se distinguent par une masse végétative importante et ont une grande valeur économique.

Une grande variété de polyploïdes est observée en floriculture : si une forme originale de l'ensemble haploïde avait 9 chromosomes, alors les plantes cultivées de cette espèce peuvent avoir 18, 36, 54 et jusqu'à 198 chromosomes. Les polyploïdes se développent à la suite de l'exposition des plantes à la température, aux rayonnements ionisants et aux produits chimiques (colchicine), qui détruisent le fuseau de division cellulaire. Dans ces plantes, les gamètes sont diploïdes et lorsqu'ils sont fusionnés avec les cellules germinales haploïdes d'un partenaire, un ensemble triploïde de chromosomes apparaît dans le zygote (2n + n = 3n). Ces triploïdes ne forment pas de graines, ils sont stériles mais très productifs. Les polyploïdes pairs forment des graines.

L'hétéroploïdie est une modification du nombre de chromosomes qui n'est pas un multiple de l'ensemble haploïde. Dans ce cas, l'ensemble des chromosomes dans une cellule peut être augmenté d'un, deux, trois chromosomes (2n + 1 ; 2n + 2 ; 2n + 3) ou diminué d'un chromosome (2l-1). Par exemple, une personne atteinte du syndrome de Down a un chromosome supplémentaire sur la 21e paire et son caryotype est de 47 chromosomes. Les personnes atteintes du syndrome de Shereshevsky-Turner (2p-1) n'ont pas un chromosome X et 45 chromosomes restent dans le caryotype. . Ces écarts et d’autres similaires dans les relations numériques dans le caryotype d’une personne s’accompagnent de troubles de santé, de troubles mentaux et physiques, d’une diminution de la vitalité, etc.

Les mutations chromosomiques sont associées à des modifications de la structure des chromosomes. Il existe les types suivants de réarrangements chromosomiques : détachement de diverses sections d'un chromosome, doublement de fragments individuels, rotation d'une section d'un chromosome de 180° ou attachement d'une section distincte d'un chromosome à un autre chromosome. Un tel changement entraîne une perturbation de la fonction des gènes du chromosome et des propriétés héréditaires de l'organisme, et parfois sa mort.

Les mutations génétiques affectent la structure du gène lui-même et entraînent des modifications des propriétés de l'organisme (hémophilie, daltonisme, albinisme, couleur des corolles des fleurs, etc.). Des mutations génétiques se produisent dans les cellules somatiques et germinales. Ils peuvent être dominants ou récessifs. Les premiers apparaissent à la fois chez les homozygotes et. chez les hétérozygotes, le second - uniquement chez les homozygotes. Chez les plantes, les mutations génétiques somatiques qui surviennent sont préservées lors de la multiplication végétative. Les mutations des cellules germinales sont héritées lors de la reproduction des graines des plantes et lors de la reproduction sexuée des animaux. Certaines mutations ont un effet positif sur l'organisme, d'autres sont indifférentes et d'autres encore sont nocives, provoquant soit la mort de l'organisme, soit un affaiblissement de sa viabilité (par exemple, drépanocytose, hémophilie chez l'homme).

Lors du développement de nouvelles variétés de plantes et de souches de micro-organismes, on utilise des mutations induites, provoquées artificiellement par certains facteurs mutagènes (rayons X ou ultraviolets, produits chimiques). Ensuite, les mutants résultants sont sélectionnés, en préservant les plus productifs. Dans notre pays, de nombreuses variétés végétales économiquement prometteuses ont été obtenues grâce à ces méthodes : blé non verse à grands épis, résistant aux maladies ; tomates à haut rendement; coton à grosses capsules, etc.

Propriétés des mutations :

1. Les mutations se produisent soudainement, de manière spasmodique.
2. Les mutations sont héréditaires, c'est-à-dire qu'elles sont transmises de manière persistante de génération en génération.
3. Les mutations ne sont pas dirigées – n’importe quel locus peut muter, provoquant des modifications des signes mineurs et vitaux.
4. Les mêmes mutations peuvent se produire de manière répétée.
5. Selon leur manifestation, les mutations peuvent être bénéfiques et nuisibles, dominantes et récessives.

La capacité de muter est l’une des propriétés d’un gène. Chaque mutation individuelle est causée par une raison quelconque, mais dans la plupart des cas, ces raisons sont inconnues. Les mutations sont associées à des changements dans l'environnement externe. Ceci est prouvé de manière convaincante par le fait que grâce à l'exposition à des facteurs externes, il est possible d'augmenter considérablement leur nombre.

Variabilité combinatoire

La variabilité héréditaire combinatoire résulte de l'échange de sections homologues de chromosomes homologues au cours du processus de méiose, ainsi que d'une conséquence de la divergence indépendante des chromosomes au cours de la méiose et de leur combinaison aléatoire lors du croisement. La variabilité peut être causée non seulement par des mutations, mais également par des combinaisons de gènes et de chromosomes individuels, dont une nouvelle combinaison, au cours de la reproduction, entraîne des modifications de certaines caractéristiques et propriétés de l'organisme. Ce type de variabilité est appelé variabilité héréditaire combinatoire. De nouvelles combinaisons de gènes apparaissent : 1) lors du croisement, lors de la prophase de la première division méiotique ; 2) lors de la divergence indépendante des chromosomes homologues en anaphase de la première division méiotique ; 3) lors de la divergence indépendante des chromosomes filles en anaphase de la deuxième division méiotique et 4) lors de la fusion de différentes cellules germinales. La combinaison de gènes recombinés chez un zygote peut conduire à une combinaison de caractéristiques de différentes races et variétés.

En sélection, la loi des séries homologues de variabilité héréditaire, formulée par le scientifique soviétique N. I. Vavilov, revêt une grande importance. Il dit : au sein de différentes espèces et genres génétiquement proches (c’est-à-dire ayant la même origine), des séries similaires de variabilité héréditaire sont observées. Ce type de variabilité a été identifié dans de nombreuses céréales (riz, blé, avoine, mil, etc.), dans lesquelles la couleur et la consistance du grain, la résistance au froid et d'autres qualités varient de manière similaire. Connaissant la nature des changements héréditaires dans certaines variétés, il est possible de prévoir des changements similaires chez des espèces apparentées et, en les influençant avec des mutagènes, d'induire des changements utiles similaires, ce qui facilite grandement la production de formes économiquement intéressantes. De nombreux exemples de variabilité homologique sont connus chez l'homme ; par exemple, l'albinisme (défaut dans la synthèse du colorant par les cellules) a été constaté chez les Européens, les Noirs et les Indiens ; parmi les mammifères - chez les rongeurs, les carnivores, les primates ; les personnes de petite taille à la peau foncée - les pygmées - se trouvent dans les forêts tropicales d'Afrique équatoriale, sur les îles Philippines et dans les jungles de la péninsule de Malacca ; Certains défauts et malformations héréditaires inhérents à l’homme sont également constatés chez les animaux. Ces animaux sont utilisés comme modèle pour étudier des défauts similaires chez les humains. Par exemple, les cataractes oculaires surviennent chez les souris, les rats, les chiens et les chevaux ; hémophilie - chez les souris et les chats, diabète - chez les rats ; surdité congénitale - chez les cobayes, les souris, les chiens ; fente labiale - chez une souris, un chien, un cochon, etc. Ces défauts héréditaires sont une confirmation convaincante de la loi des séries homologiques de variabilité héréditaire de N. I. Vavilov.

Tableau. Caractéristiques comparatives des formes de variabilité (T.L. Bogdanova. Biologie. Devoirs et exercices. Un manuel pour les candidats aux universités. M., 1991)

Caractéristique	Variabilité des modifications	Variabilité mutationnelle
Changer d'objet	Phénotype dans la plage normale de réaction	Génotype
Facteur sélectif	Conditions environnementales changeantes environnement	Conditions environnementales changeantes
Héritage à panneaux	Non hérité	Hérité
Susceptibilité aux changements chromosomiques	Non exposé	Sujet à mutation chromosomique
Susceptibilité aux changements dans les molécules d'ADN	Non exposé	Sous réserve au cas où Mutation génétique
Valeur pour un particulier	Augmente ou réduit la vitalité. productivité, adaptation	Modifications utiles mener à la victoire dans la lutte pour l'existence, nuisible - jusqu'à la mort
Signification de vue	Favorise survie	Conduit à la formation de nouvelles populations, espèces, etc. en raison de la divergence
Rôle dans l'évolution	Appareil organismes aux conditions environnementales	Matériel pour la sélection naturelle
Forme de variabilité	Certain (groupe)	Indéfini (individuel), combinatoire
Subordination à la régularité	Statistique modèle série de variations	Loi d'homologie série de variabilité héréditaire

Norme de réaction- degré de variation d'une caractéristique, ou limites de la variabilité des modifications.

Variabilité des modifications- il s'agit de changements dans les caractéristiques des organismes qui ne sont pas provoqués par des changements dans le génotype et surviennent sous l'influence de facteurs environnementaux. L'habitat joue un rôle important dans la formation des caractéristiques des organismes. Chaque organisme se développe et vit dans un certain environnement, subissant l'action de ses facteurs qui peuvent modifier les propriétés morphologiques et physiologiques des organismes, c'est-à-dire leur phénotype.

Exemple La variabilité des traits sous l'influence de facteurs environnementaux réside dans la forme différente des feuilles de la pointe de flèche : les feuilles immergées dans l'eau ont la forme d'un ruban, les feuilles flottant à la surface de l'eau sont rondes et celles dans l'air sont en forme de flèche. -en forme de. Sous l'influence des rayons ultraviolets, les personnes (si elles ne sont pas albinos) développent un bronzage suite à l'accumulation de mélanine dans la peau, et l'intensité de la couleur de la peau varie d'une personne à l'autre.

La variabilité des modifications est caractérisée par les propriétés principales suivantes :

1) non-héritabilité ;

2) le caractère groupal des changements (les individus d'une même espèce placés dans les mêmes conditions acquièrent des caractéristiques similaires) ;

3) correspondance des changements avec l'influence des facteurs environnementaux ;

4) dépendance des limites de variabilité au génotype.

Même si les signes peuvent changer sous l’influence des conditions environnementales, cette variabilité n’est pas illimitée. Cela s'explique par le fait que le génotype détermine des limites spécifiques à l'intérieur desquelles des modifications d'un caractère peuvent se produire. Le degré de variation d'un trait, ou les limites de la variabilité des modifications, est appelé norme de réaction. La norme de réaction s'exprime dans l'ensemble des phénotypes d'organismes formés sur la base d'un certain génotype sous l'influence de divers facteurs environnementaux. En règle générale, les caractères quantitatifs (hauteur de la plante, rendement, taille des feuilles, production laitière des vaches, production d'œufs des poules) ont un taux de réaction plus large, c'est-à-dire qu'ils peuvent varier considérablement par rapport aux caractères qualitatifs (couleur du pelage, teneur en matière grasse du lait, fleurs). structure, groupe sanguin) . La connaissance des normes de réaction est d'une grande importance pour la pratique agricole.

Question № 99. Morphoses. Donner un exemple de morphoses chez l'homme

Morphoses– modifications non héréditaires du phénotype d'un organisme en ontogenèse sous l'influence de facteurs environnementaux extrêmes.

Réponse complète :

Morphoses:

1) avoir inadapté et souvent irréversible personnage. Il s'agit souvent de changements flagrants dans le phénotype qui dépassent la norme de la réaction, ce qui entraîne le développement d'une pathologie et même la mort de l'organisme.

2) - il s'agit de diverses violations des processus de formation au cours de la période morphogenèse, conduisant à un changement brutal des caractéristiques et propriétés morphologiques, biochimiques, physiologiques de l'organisme.

3) - non héréditaire changements tératologiques dans le corps sous l'influence de facteurs externes. Les radiations, les températures élevées, les produits chimiques et les médicaments dans les premières périodes de développement agissent comme des facteurs tératogènes - ils provoquent déformations.

4) se produisent lors d'une exposition à des agents nocifs ( morphogènes) sur les processus précoces du développement embryonnaire. Cela mène à écarts du développement normal du phénotype à la formation de déformations. Divers agents toxiques peuvent provoquer des anomalies identiques ou similaires si le corps est exposé à une période de développement strictement définie, au cours de laquelle la sensibilité des tissus et organes correspondants est augmentée.

5) ne sont pas de nature adaptative, puisque la réaction du corps aux facteurs qui les indiquent se produit généralement inadéquat.

Un exemple de morphoses chez l'homme est la naissance d'enfants sans membres, avec une occlusion intestinale et une tumeur de la lèvre supérieure, devenue quasi épidémique en 1961 en Allemagne et dans certains pays d'Europe occidentale et d'Amérique. La cause des malformations était que les mères prenaient de la thalidomide comme sédatif pendant les trois premiers mois de la grossesse. Il existe également un certain nombre de substances connues (tératogènes ou morphogènes) qui provoquent des malformations développementales chez l'homme. Ceux-ci incluent la quinine, l’hallucinogène LSD, les drogues et l’alcool. 32 % des enfants de mères alcooliques souffrent de nanisme, de microcéphalie, de retard mental et présentent des malformations des membres, des articulations, des malformations cardiaques et des anomalies de la tête et du visage.

100. Morphoses et phénocopies. Donne des exemples.

Les morphoses sont des changements (modifications) non héréditaires causés par des facteurs environnementaux extrêmes ou inhabituels pour l'espèce. Exemple : développement du système musculo-squelettique suite à un entraînement, cicatrices.

Les phénocopies sont un changement non héréditaire du phénotype d'un organisme, provoqué par des facteurs environnementaux et copiant la manifestation de tout changement héréditaire connu (mutation). Exemple : chez une personne, la consommation d'alcool pendant la grossesse entraîne un ensemble de troubles qui, dans une certaine mesure, peuvent copier les symptômes de la maladie de Down ; microcéphalie.

Les morphoses sont des changements (modifications) non héréditaires causés par des facteurs environnementaux extrêmes ou inhabituels pour l'espèce. Les radiations, les températures élevées, les produits chimiques et les médicaments agissent comme des facteurs tératogènes au cours des premières périodes de développement : ils provoquent des malformations. Les morphoses sont non adaptatives et souvent irréversibles. Il s'agit souvent de changements flagrants dans le phénotype qui dépassent la norme de la réaction, ce qui entraîne le développement d'une pathologie et même la mort de l'organisme. Exemple : développement du système musculo-squelettique suite à un entraînement, cicatrices.

Les phénocopies sont un changement non héréditaire du phénotype d'un organisme, provoqué par des facteurs environnementaux et copiant la manifestation de tout changement héréditaire connu (mutation). En médecine, les phénocopies sont des maladies non héréditaires similaires aux maladies héréditaires. Une cause fréquente de phénocopies chez les mammifères est l'effet sur les femmes enceintes d'agents tératogènes de diverses natures qui perturbent le développement embryonnaire du fœtus (son génotype n'est pas affecté). Avec les phénocopies, un trait modifié sous l'influence de facteurs externes copie les caractéristiques d'un autre génotype (par exemple, chez une personne, la consommation d'alcool pendant la grossesse entraîne un ensemble de troubles qui, dans une certaine mesure, peuvent copier les symptômes de la maladie de Down). . Exemple : microcéphalie.

101. Les modifications héréditaires du matériel génétique sont appelées mutation. Selon la nature de leur manifestation, elles peuvent être dominantes ou récessives. Cette circonstance est très importante pour l'existence de l'espèce et de ses populations.

En règle générale, les mutations s'avèrent nocives car elles perturbent le système finement équilibré de transformations biochimiques et réorganisent l'appareil génétique. Les porteurs de mutations dominantes nuisibles, qui se manifestent immédiatement dans les organismes homo- et hétérozygotes, s'avèrent souvent non viables et meurent dès les premiers stades de l'ontogenèse. À la suite de mutations, des anomalies dans la structure du corps et des maladies humaines héréditaires apparaissent et sont héritées.

Les mutations qui réduisent considérablement la viabilité, arrêtent partiellement ou complètement le développement, sont appelées respectivement semi-létales et mortelles. Chez l’homme, ces mutations incluent le gène de l’hémophilie récessive.

En fonction de la nature des modifications de l'appareil génétique, on distingue les mutations : génomiques, provoquées par une modification du nombre d'un ensemble complet de chromosomes.

· Les mutations chromosomiques sont associées à des changements dans la structure des chromosomes ou dans leur nombre.

· Polyploïdie - une augmentation du nombre de chromosomes, multiples de l'ensemble haploïde. Parmi les plantes, on distingue les triploïdes (3p), les tétraploïdes (4p), etc. Plus de 500 polyploïdes sont connus en culture végétale (betterave sucrière, sarrasin, menthe, etc.). Tous se distinguent par une masse végétative importante et sont d'une grande valeur.

· L'hétéroploïdie est une modification du nombre de chromosomes qui n'est pas un multiple de l'ensemble haploïde. Il s'agit de mutations associées à un excès ou à un déficit d'un chromosome provenant d'une paire de chromosomes homologues. De telles mutations se produisent lorsque la méiose est perturbée, lorsqu'après la conjugaison une paire de chromosomes ne diverge pas et que les deux chromosomes homologues se retrouvent dans un gamète et aucun dans l'autre.

· L'hétéroploïdie est nocive pour l'organisme. Par exemple, chez l’homme, l’apparition d’un chromosome supplémentaire dans la paire 21 provoque le syndrome de Down (démence).

· Mutations génétiques - affectent la structure du gène lui-même et entraînent des modifications des propriétés du corps (hémophilie, daltonisme, albinisme, etc.).

· Les mutations ponctuelles ou génétiques sont causées par le remplacement d'un ou plusieurs nucléotides au sein d'un gène. Ils entraînent une modification de la structure des protéines, consistant en l'apparition d'une nouvelle séquence d'acides aminés dans la chaîne polypeptidique.

Des mutations se produisent dans les cellules somatiques et génératives. Leur signification biologique pour l'homme est ambiguë. Les mutations somatiques ne sont pas héréditaires et n'ont pas beaucoup d'importance dans le processus d'évolution. Cependant, dans le développement individuel, ils peuvent influencer la formation de traits de caractère. Si une mutation se produit dans les cellules génératives à partir desquelles les gamètes se développent, de nouvelles caractéristiques apparaissent dans les générations suivantes ou ultérieures.

Les événements de notre siècle ont montré les dangers potentiels liés à l'irradiation des organismes vivants, y compris les humains. D'un point de vue biologique, les plus dangereux sont les rayonnements ionisants, qui comprennent les rayons X et les rayonnements radioactifs. À fortes doses, les rayonnements ionisants détruisent et tuent les cellules. Des doses plus faibles entraînent d’autres défauts : des cassures des molécules d’ADN, qui rendent impossible la division cellulaire. Des dommages moins prononcés se manifestent sous la forme de mutations, qui sont transmises aux descendants lors de la division cellulaire. Ces types de mutations dans les cellules somatiques provoquent le cancer et d’autres maladies.

La nature des mutations ne dépend pas de l'environnement extérieur, cependant, des facteurs tels que les rayonnements ionisants et certains produits chimiques augmentent la fréquence des mutations. L'exposition des humains à des doses élevées de rayonnements à ondes courtes provoque le développement du mal des rayons.

L’effet génétique des rayonnements se manifeste rarement immédiatement, mais il ne faut pas sous-estimer le risque d’accumulation de gènes nocifs dans la population, menaçant les générations futures.

Lors du développement de nouvelles variétés de plantes et de souches de micro-organismes, des mutations induites sont utilisées (causées artificiellement par divers facteurs mutagènes : produits chimiques, rayons X ou rayons ultraviolets). Ensuite, les mutants résultants sont sélectionnés, en préservant les plus productifs.

N.I. Vavilov, étudiant les mutations chez des espèces apparentées, a établi la loi des séries homologiques dans la variabilité héréditaire. .u.

Les espèces et genres génétiquement proches sont caractérisés par des séries similaires de variabilité héréditaire avec une telle régularité que, connaissant le nombre de formes au sein d'une espèce, on peut prédire la présence de formes parallèles dans d'autres espèces de genres.

Guidé par la loi, il est possible de prédire quelles formes mutationnelles devraient apparaître chez des espèces d'animaux domestiques étroitement apparentées, de nouvelles variétés de plantes cultivées, ainsi que de nouvelles formes attendues (espèces, genres) en taxonomie.

L'application des lois de l'hérédité et de la variabilité à la théorie de la sélection a conduit à une meilleure compréhension et à une amélioration significative d'un certain nombre de méthodes de sélection importantes, au développement de nouvelles méthodes et a permis d'élaborer divers programmes de sélection.

Sélection(du latin « seliktio » - sélection) - la science de la sélection de nouvelles variétés et de l'amélioration de variétés existantes de plantes cultivées, de races d'animaux domestiques et de souches de micro-organismes qui répondent aux besoins humains et au niveau des forces productives de la société.

La variété, la race et la souche sont des populations créées artificiellement par l'homme, possédant certaines caractéristiques héréditaires : un ensemble de caractéristiques morphologiques et physiologiques, de productivité et de vitesse de réaction.

Le créateur de la base génétique moderne de sélection est N.I. Vavilov. Selon lui, la sélection est une évolution dirigée par l’homme.

Méthodes de sélection de base : hybridation et sélection.

Étapes du travail de sélection

Étape I du travail de sélection

La diversité variétale et spécifique originale des plantes et des animaux fait l'objet de travaux de sélection (sans connaissance du matériel source, sans étudier son origine et son évolution, il est impossible d'améliorer les formes existantes d'animaux et de plantes).

A ce stade, les travaux de N. I. Vavilov sont utilisés pour établir les centres d'origine des plantes cultivées dans les centres de l'agriculture ancienne, créer leur collection et les utiliser comme matière première. Il existe huit centres de ce type.

1. Centre tropical sud-asiatique. Inde tropicale, Indochine, Chine du Sud, îles d’Asie du Sud-Est. Exceptionnellement riche en plantes cultivées (environ la moitié des espèces connues de plantes cultivées). Patrie du riz, de la canne à sucre et de nombreuses cultures fruitières et maraîchères.

2. Centre de l'Asie de l'Est. Centre-Est de la Chine, Japon, île de Taiwan, Corée. Patrie du soja, de plusieurs types de mil et de nombreuses cultures fruitières et maraîchères. Ce centre est également riche en espèces de plantes cultivées – environ 20 % de la diversité mondiale.

3. Centre de l'Asie du Sud-Ouest. Asie Mineure, Asie centrale, Iran, Afghanistan, Inde du Nord-Ouest. Patrie de plusieurs formes de blé, de seigle, de nombreuses céréales, légumineuses, raisins et fruits. 14 % de la flore culturelle mondiale y est originaire.

4. Centre méditerranéen. Pays situés au bord de la mer Méditerranée. Ce centre, où se trouvaient les plus grandes civilisations anciennes, produisait environ 11 % des espèces végétales cultivées. Il s'agit notamment des olives, de nombreuses plantes fourragères (trèfle, lentilles à une fleur), de nombreux légumes (chou) et des cultures fourragères.

5. Centre abyssin. Une petite région du continent africain avec une flore de plantes cultivées très particulière. Il s’agit évidemment d’un centre très ancien de culture agricole originale. Patrie du sorgho en grains, d'un type de banane, du pois chiche oléagineux et d'un certain nombre de formes spéciales de blé et d'orge.

6. Centre centraméricain. Sud du Mexique. La patrie du maïs, du coton à fibres longues, du cacao, d'un certain nombre de citrouilles, de haricots - au total environ 90 espèces de plantes cultivées.

7. Centre andin (sud-américain). Comprend des parties de la chaîne de montagnes andines le long de la côte ouest de l'Amérique du Sud. Patrie de nombreuses plantes tubéreuses, dont la pomme de terre, certaines plantes médicinales (cocaïne, quinquina, etc.)

La grande majorité des plantes cultivées sont associées dans leur origine à un ou plusieurs des centres géographiques énumérés ci-dessus.

Variabilité de modification (phénotypique)- des changements dans l'organisme associés à des changements de phénotype dus à des influences environnementales et, dans la plupart des cas, de nature adaptative. Le génotype ne change pas. En général, le concept moderne de « modifications adaptatives » correspond au concept de « variabilité définie », introduit dans la science par Charles Darwin.

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✪ Variabilité modificatrice (non héréditaire)

✪ Autres types de variabilité

✪ Examen d'État unifié 2015 Biologie (version démo) Variabilité des modifications, champignons, algues, graines. A9-A12.

✪ Variabilité | Biologie 10e année #32 | Cours d'information

✪ Variabilité héréditaire. Variabilité combinatoire et mutationnelle

Les sous-titres

Classification conditionnelle de la variabilité des modifications

Selon l'évolution des signes du corps :
- changements morphologiques
- adaptations physiologiques et biochimiques - homéostasie (augmentation des taux de globules rouges en montagne, etc.)
Selon la plage de la norme de réaction
- étroit (plus typique pour les caractéristiques qualitatives)
- large (plus typique pour les caractères quantitatifs)
Par valeur :
- modifications (utiles pour le corps - se manifestant par une réponse adaptative aux conditions environnementales)
- morphoses (changements non héréditaires du phénotype sous l'influence de facteurs environnementaux extrêmes ou modifications résultant de l'expression de mutations nouvellement apparues qui n'ont pas de caractère adaptatif)
- phénocopies (diverses modifications non héréditaires qui copient la manifestation de diverses mutations)
Par durée :
- n'existe que chez un individu ou un groupe d'individus qui ont été influencés par l'environnement (non hérités)
- modifications à long terme - persistent pendant deux ou trois générations

Mécanisme de variabilité de modification

L'environnement comme motif de modifications

La modification de la variabilité n'est pas le résultat de changements dans le génotype, mais de sa réponse aux conditions environnementales. Avec la variabilité des modifications, le matériel héréditaire ne change pas, mais l'expression des gènes change.

Sous l'influence de certaines conditions environnementales sur l'organisme, le déroulement des réactions enzymatiques (activité enzymatique) peut se modifier et la synthèse d'enzymes spécialisées peut se produire, dont certaines (MAP kinase, etc.) sont responsables de la régulation de la transcription des gènes, en fonction sur les changements dans l'environnement. Ainsi, les facteurs environnementaux sont capables de réguler l'expression des gènes, c'est-à-dire l'intensité de leur production de protéines spécifiques dont les fonctions répondent à des facteurs environnementaux spécifiques.

Quatre gènes, situés sur des chromosomes différents, sont responsables de la production de mélanine. Le plus grand nombre d'allèles dominants de ces gènes - 8 - se trouve chez les personnes de race négroïde. Lorsqu'elles sont exposées à un environnement spécifique, par exemple une exposition intense aux rayons ultraviolets, les cellules épidermiques sont détruites, ce qui entraîne la libération d'endothéline-1 et d'eicosanoïdes. Ils provoquent l'activation de l'enzyme tyrosinase et sa biosynthèse. La tyrosinase, à son tour, catalyse l’oxydation de l’acide aminé tyrosine. La formation ultérieure de mélanine se produit sans la participation d'enzymes, cependant, une plus grande quantité d'enzyme provoque une pigmentation plus intense.

Norme de réaction

La limite de manifestation de la variabilité de modification d'un organisme avec un génotype inchangé est la norme de réaction. La vitesse de réaction est déterminée par le génotype et varie selon les individus d'une espèce donnée. En fait, la norme de réaction est un spectre de niveaux d’expression génique possibles, parmi lesquels est sélectionné le niveau d’expression le plus approprié pour des conditions environnementales données. La norme de réaction a des limites ou des limites pour chaque espèce biologique (inférieure et supérieure) - par exemple, une alimentation accrue entraînera une augmentation du poids de l'animal, mais elle se situera dans la norme de réaction caractéristique d'une espèce ou d'une race donnée. La vitesse de réaction est déterminée génétiquement et héritée. Pour différents caractères, les limites des normes de réaction varient considérablement. Par exemple, de larges limites de la norme de réaction sont la valeur du rendement laitier, la productivité des céréales et de nombreuses autres caractéristiques quantitatives, des limites étroites sont l'intensité de la couleur de la plupart des animaux et de nombreuses autres caractéristiques qualitatives.

Cependant, certains caractères quantitatifs sont caractérisés par une norme de réaction étroite (teneur en matière grasse du lait, nombre d'orteils chez le cobaye), tandis que certains caractères qualitatifs sont caractérisés par une norme de réaction large (par exemple, les changements saisonniers de couleur chez de nombreuses espèces animales du nord). latitudes). De plus, la frontière entre caractéristiques quantitatives et qualitatives est parfois très arbitraire.

Caractéristiques de la variabilité des modifications

réversibilité - les changements disparaissent lorsque les conditions environnementales spécifiques qui les ont provoqués changent
personnage de groupe
les changements dans le phénotype ne sont pas hérités, la norme de la réaction génotypique est héritée
régularité statistique des séries de variations
affecte le phénotype sans affecter le génotype lui-même.

Analyse et modèles de variabilité des modifications

Série de variantes

Un affichage classé de la manifestation de la variabilité des modifications est une série de variations - une série de variabilité des modifications d'une propriété d'un organisme, qui consiste en des modifications individuelles disposées par ordre d'expression quantitative croissante ou décroissante de la propriété (taille des feuilles, changement dans la intensité de la couleur du pelage, etc.). Un seul indicateur de la relation entre deux facteurs dans une série de variations (par exemple, la longueur du pelage et l'intensité de sa pigmentation) est appelé variante. Par exemple, le nombre d’épis et d’épillets du blé poussant dans un champ peut varier considérablement en raison des différentes conditions du sol et de la teneur en humidité du champ. En compilant le nombre d'épillets dans un épi et le nombre d'épis de maïs, on peut obtenir une série de variations sous forme statistique :

Courbe de variation

Un affichage graphique de la manifestation de la variabilité des modifications - une courbe de variation - affiche à la fois la plage de variation d'une propriété et la fréquence des variantes individuelles. La courbe montre que les plus courantes sont les variantes moyennes de manifestation du trait (loi de Quetelet). La raison en est apparemment l'effet des facteurs environnementaux sur le cours de l'ontogenèse. Certains facteurs suppriment l'expression des gènes, tandis que d'autres, au contraire, l'accentuent. Presque toujours, ces facteurs, tout en agissant simultanément sur l'ontogenèse, se neutralisent, c'est-à-dire qu'on n'observe ni diminution ni augmentation de la valeur du trait. C’est la raison pour laquelle les individus présentant des expressions extrêmes du trait se retrouvent en nombre nettement inférieur aux individus ayant une valeur moyenne. Par exemple, la taille moyenne d’un homme – 175 cm – est la plus courante dans les populations européennes.

Lors de la construction d'une courbe de variation, vous pouvez calculer la valeur de l'écart type et, sur cette base, construire un graphique de l'écart type par rapport à la médiane - la valeur la plus courante de l'attribut.

Variabilité des modifications dans la théorie de l'évolution

darwinisme

En 1859, Charles Darwin publia son ouvrage sur le thème de l’évolution intitulé « L’origine des espèces par sélection naturelle ou la préservation des races favorisées dans la lutte pour la vie ». Darwin y montrait le développement progressif des organismes résultant de la sélection naturelle. La sélection naturelle comprend le mécanisme suivant :

d'abord, un individu apparaît avec de nouvelles propriétés complètement aléatoires (formées à la suite de mutations)
alors elle est ou non capable de laisser une progéniture, en fonction de ces propriétés
enfin, si le résultat de l'étape précédente est positif, alors elle laisse une progéniture et ses descendants héritent des propriétés nouvellement acquises.

Les nouvelles propriétés d'un individu se forment en raison de la variabilité héréditaire et modifiée. Et si la variabilité héréditaire est caractérisée par des changements dans le génotype et que ces changements sont hérités, alors avec la variabilité de modification, la capacité du génotype des organismes à changer de phénotype lorsqu'ils sont exposés à l'environnement est héritée. Avec une exposition constante aux mêmes conditions environnementales, des mutations peuvent être sélectionnées sur le génotype, dont l'effet est similaire à la manifestation de modifications, et ainsi la variabilité des modifications se transforme en variabilité héréditaire (assimilation génétique des modifications). Un exemple est le pourcentage élevé et constant de pigment mélanique dans la peau des races négroïde et mongoloïde par rapport à la race caucasoïde.

Darwin a appelé la variabilité de modification définie (groupe).

Une certaine variabilité se manifeste chez tous les individus normaux d'une espèce exposés à une certaine influence. Une certaine variabilité repousse les limites d'existence et de reproduction d'un organisme.

Sélection naturelle et variabilité des modifications

La variabilité des modifications est étroitement liée à la sélection naturelle. La sélection naturelle a quatre directions, dont trois visent directement la survie d'organismes présentant différentes formes de variabilité non héréditaire. Il s’agit d’une sélection stabilisatrice, motrice et perturbatrice.

La sélection stabilisante se caractérise par la neutralisation des mutations et la formation d'une réserve de ces mutations, qui détermine le développement du génotype à phénotype constant. En conséquence, les organismes avec une vitesse de réaction moyenne dominent dans des conditions d'existence constantes. Par exemple, les plantes génératives conservent une forme et une taille de fleur qui correspondent à la forme et à la taille de l'insecte qui pollinise la plante.

La sélection disruptive se caractérise par l'ouverture de réserves avec des mutations neutralisées et la sélection ultérieure de ces mutations pour la formation de nouveaux génotypes et phénotypes adaptés à l'environnement. En conséquence, les organismes ayant des taux de réaction extrêmes survivent. Par exemple, les insectes aux ailes fortes ont une plus grande résistance aux rafales de vent, tandis que les insectes de la même espèce aux ailes faibles sont emportés par le vent.

La sélection motrice se caractérise par le même mécanisme que la sélection perturbatrice, mais elle vise la formation d'une nouvelle norme de réaction moyenne. Par exemple, les insectes deviennent résistants aux produits chimiques.

Théorie épigénétique de l'évolution

Selon les principales dispositions de la théorie épigénétique de l'évolution, publiées en 1987, le substrat de l'évolution est un phénotype holistique - c'est-à-dire que les morphoses dans le développement d'un organisme sont déterminées par l'impact des conditions environnementales sur son ontogenèse (système épigénétique) . Dans le même temps, une trajectoire de développement stable se forme, basée sur des morphoses (créode) - un système épigénétique stable se forme, adaptatif aux morphoses. Ce système de développement repose sur l'assimilation génétique des organismes (copie de gène de modification), qui consiste à se conformer à toute modification d'une mutation spécifique. Autrement dit, cela signifie qu'un changement dans l'activité d'un gène particulier peut être provoqué à la fois par un changement dans l'environnement et par une certaine mutation. Lorsqu'un nouvel environnement agit sur un organisme, des mutations sont sélectionnées qui adaptent l'organisme à de nouvelles conditions, donc l'organisme, s'adaptant d'abord à l'environnement par des modifications, s'y adaptera ensuite génétiquement (sélection motrice) - un nouveau génotype apparaît, sur sur la base duquel naît un nouveau phénotype. Par exemple, avec le sous-développement congénital du système locomoteur des animaux, une restructuration des organes de soutien et moteurs se produit de telle sorte que le sous-développement s'avère adaptatif. Ce trait est en outre fixé par une sélection héréditaire stabilisatrice. Par la suite, un nouveau mécanisme de comportement apparaît, visant à s'adapter à l'adaptation. Ainsi, la théorie épigénétique de l’évolution considère la morphose postembryonnaire basée sur des conditions environnementales particulières comme le levier moteur de l’évolution. Ainsi, la sélection naturelle dans la théorie épigénétique de l'évolution comprend les étapes suivantes :

Ainsi, les théories synthétiques et épigénétiques de l’évolution sont très différentes. Cependant, il peut y avoir des cas qui sont une synthèse de ces théories - par exemple, l'apparition de morphoses dues à l'accumulation de mutations neutres dans les réserves fait partie du mécanisme à la fois synthétique (des mutations apparaissent dans le phénotype) et épigénétique (les morphoses peuvent conduire à des modifications de copie génétique si les mutations initiales ne l'ont pas déterminé) théories.

Formes de variabilité des modifications

Dans la plupart des cas, la variabilité des modifications contribue à l'adaptation positive des organismes aux conditions environnementales - la réponse du génotype à l'environnement s'améliore et une restructuration du phénotype se produit (par exemple, le nombre de globules rouges augmente chez une personne qui a grimpé les montagnes). Cependant, parfois, sous l'influence de facteurs environnementaux défavorables, par exemple l'influence de facteurs tératogènes chez la femme enceinte, des modifications du phénotype se produisent, similaires à des mutations (modifications non héréditaires, similaires aux modifications héréditaires) - phénocopies. De plus, sous l'influence de facteurs environnementaux extrêmes, les organismes peuvent développer des morphoses (par exemple, un trouble du système musculo-squelettique dû à une blessure). Les morphoses sont de nature irréversible et non adaptative, et dans leur nature labile, les manifestations sont similaires aux mutations spontanées. Les morphoses sont acceptées par la théorie épigénétique de l'évolution comme le principal facteur de l'évolution.

Variabilité des modifications à long terme

Dans la plupart des cas, la variabilité des modifications est de nature non héréditaire et n'est qu'une réaction du génotype d'un individu donné aux conditions environnementales avec un changement ultérieur du phénotype. Cependant, des modifications à long terme sont également connues, décrites chez certaines bactéries, protozoaires et eucaryotes multicellulaires. Pour comprendre le mécanisme possible de la variabilité des modifications à long terme, considérons d’abord le concept de déclencheur génétique.

Par exemple, les opérons bactériens contiennent, en plus des gènes structurels, deux sections : un promoteur et un opérateur. L'opérateur de certains opérons est situé entre le promoteur et les gènes de structure (dans d'autres, il fait partie du promoteur). Si l'opérateur est associé à une protéine appelée répresseur, ils empêchent ensemble l'ARN polymérase de se déplacer le long de la chaîne d'ADN. Chez les bactéries E. coli un mécanisme similaire peut être observé. En cas de manque de lactose et d'excès de glucose, une protéine répresseur (Lacl) est produite, qui se fixe sur l'opérateur, empêchant l'ARN polymérase de synthétiser l'ARNm pour la traduction de l'enzyme qui décompose le lactose. Cependant, lorsque le lactose pénètre dans le cytoplasme de la bactérie, le lactose (une substance inductrice) se fixe à la protéine répresseur, modifiant sa conformation, ce qui conduit à la dissociation du répresseur de l'opérateur. Cela provoque le début de la synthèse d’une enzyme pour décomposer le lactose.

Chez les bactéries, lors de la division, la substance inductrice (dans le cas de E. coli- lactose) est transféré dans le cytoplasme de la cellule fille et déclenche la dissociation de la protéine répresseur de l'opérateur, ce qui entraîne la manifestation d'une activité enzymatique (lactase) pour décomposer le lactose en bâtonnets même en l'absence de ce disaccharide dans le milieu .

S'il y a deux opérons et s'ils sont interconnectés (le gène structural du premier opéron code une protéine répresseur du deuxième opéron et vice versa), ils forment un système appelé déclencheur. Lorsque le premier opéron est actif, le second est désactivé. Cependant, sous l'influence de l'environnement, la synthèse de la protéine répresseur par le premier opéron peut être bloquée, puis la gâchette s'enclenche : le deuxième opéron devient actif. Cette condition déclenchante peut être héritée par les générations suivantes de bactéries. Les déclencheurs moléculaires peuvent également apporter des modifications durables chez les eucaryotes. Cela peut se produire, par exemple, par l'héritage cytoplasmique d'inclusions cytoplasmiques chez les bactéries au cours de leur reproduction.

L’effet de commutation de déclenchement peut être observé dans les formes de vie non cellulaires, telles que les bactériophages. Lorsqu’une bactérie pénètre dans une cellule en raison d’un manque de nutriments, elle reste inactive et s’incorpore dans le matériel génétique. Lorsque des conditions favorables apparaissent dans la cellule, les phages se multiplient et sortent de la bactérie - le déclencheur s'enclenche en raison d'un changement dans l'environnement.

Héritage cytoplasmique

Caractéristiques comparatives des formes de variabilité

Propriété	Non héréditaire (modifications adaptatives)	Héréditaire
Changer d'objet	Phénotype dans la limite de réaction	Génotype
Facteur d'origine	Changements dans les conditions environnementales	Recombinaison de gènes due à la fusion de gamètes, au croisement, aux mutations
Héritage de propriété	Non hérité	Hérité
Valeurs pour un individu	Augmente la vitalité et l’adaptabilité aux conditions environnementales	Les changements bénéfiques conduisent à la survie, les changements néfastes conduisent à la mort de l'organisme.
Signification de vue	Favorise la survie	Conduit à l’émergence de nouvelles populations et espèces en raison de la divergence
Rôle dans l'évolution	Adaptation des organismes aux conditions environnementales	Matériel pour la sélection naturelle
Forme de variabilité	Groupe	Individuel
Modèle	Régularité statistique des séries de variations	Loi des séries homologiques de variabilité héréditaire

Ensemble, la variabilité héréditaire et modificationnelle constitue la base de la sélection naturelle. Dans ce cas, des changements qualitatifs ou quantitatifs dans les manifestations du génotype dans les caractéristiques du phénotype (variabilité héréditaire) déterminent le résultat de la sélection naturelle - la survie ou la mort de l'individu.

Variabilité des modifications dans la vie humaine

L'utilisation pratique des modèles de variabilité des modifications est d'une grande importance dans la production végétale et l'élevage, car elle permet de prévoir et de planifier à l'avance l'utilisation maximale des capacités de chaque variété végétale et race animale (par exemple, des indicateurs individuels d'un quantité de lumière suffisante pour chaque plante). La création de conditions optimales connues pour la mise en œuvre du génotype garantit leur haute productivité.

Cela permet également d'utiliser judicieusement les capacités innées de l'enfant et de les développer dès l'enfance - c'est la tâche des psychologues et des enseignants qui, même à l'âge scolaire, tentent de déterminer les inclinations des enfants et leurs capacités pour l'une ou l'autre activité professionnelle, augmenter, dans les limites de réaction normales, le niveau de mise en œuvre des capacités génétiquement déterminées des enfants.

La variabilité modificatrice n’est pas héréditaire et est donc également appelée phénotypique. Cela produit des différences externes au sein d’une espèce. Les changements de modification, bien que non fixés dans les gènes, sont déterminés par ceux-ci et ont des limites déterminées par le génotype.

Modifications

En biologie, les modifications sont des différences phénotypiques entre des organismes possédant le même génotype.

Riz. 1. Modifications dans les plantes

Ces différences sont causées par des facteurs environnementaux, qui peuvent inclure :

la fertilité des sols;
conditions climatiques;
alimentation des animaux;
éclairage pour plantes et plus encore.

Les modifications surviennent sous forme de réponses adaptatives et sont dans la plupart des cas des adaptations utiles.

Une variété de changements sont appelés modifications.
Exemples de variabilité de modification :

changement de couleur chez le lièvre variable (modifications saisonnières) ;
formation de cornes chez les ongulés adultes (modifications liées à l'âge) ;
gain de poids avec une alimentation accrue;
augmentation du volume musculaire pendant l'entraînement ;
assombrissement de la peau humaine au soleil et bien plus encore.

Pour chaque type, vous pouvez créer une série de variantes qui affiche toutes les modifications possibles.

Morphoses

Si les organismes sont exposés à des facteurs nocifs de haute intensité, ils peuvent développer des caractéristiques considérablement modifiées qui ne sont pas de nature adaptative. De tels changements sont appelés morphoses.

Extérieurement, les morphoses sont similaires aux mutations et sont dans de tels cas appelées phénocopies, car elles « copient » la manifestation de changements héréditaires.

Riz. 3. Phénocopies

Les morphoses sont des déformations. Contrairement aux mutations, elles ne sont pas fixées dans le génotype.

Effet du génotype

Bien que les modifications se produisent sous l'influence des conditions environnementales, elles sont déterminées par un génotype spécifique.

Par exemple, les habitants des zones de haute montagne ont près d’un tiers de globules rouges en plus que les habitants des plaines. Mais la capacité d’augmenter la production de globules rouges est déterminée par le génotype d’une personne, c’est-à-dire que les modifications ont une base héréditaire.

Un organisme n’hérite pas d’un trait, mais de la capacité de former un certain phénotype. Les différences entre les individus sont donc déterminées par des facteurs à la fois environnementaux et génétiques.

L'amplitude dans laquelle un signe peut varier est appelée norme de réaction. La morphose est en dehors de la norme de réaction.

Propriétés

Ce type de variabilité a un caractère de groupe et est parfois aussi appelé variabilité de groupe, puisque la modification se produit chez tous les individus de l'espèce placés dans les mêmes conditions.

Si un récipient contenant de l'euglène est placé dans un endroit sombre, ils perdent tous leur couleur verte. Si vous remettez l'euglène à la lumière, la couleur reviendra également à tous. Cela indique également la réversibilité des modifications.

Mais chez l'homme, une alimentation accrue n'entraînera pas une augmentation du poids corporel chez tout le monde, mais chez ceux qui y sont génétiquement prédisposés.

Dans une expérience, un chercheur a retiré la queue de 22 générations de souris et les a croisées entre elles. Sur les 1 592 animaux examinés, aucun n’a donné naissance à une progéniture chez laquelle la modification artificielle s’est installée.

Signification

La formation de changements de modification a une signification adaptative dans la vie d'un organisme.

Par exemple, la peau, s'assombrissant lors du bronzage, limite la pénétration des rayons ultraviolets dans le corps, ce qui permet de rester plus longtemps au soleil sans conséquences négatives.

En agriculture, connaissant le taux de réaction de chaque race, vous pouvez atteindre des indicateurs de productivité optimaux.

Qu'avons-nous appris ?

En étudiant la variabilité des organismes en 11e année, nous avons caractérisé sa variété de modifications. La variabilité de modification est la propriété de former des variantes de caractéristiques dans les limites de la norme de réaction. Ses caractéristiques : réversibilité et caractère de groupe. Les raisons des modifications sont des facteurs environnementaux. La modification n'est pas héritée.

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Nous savons que la variabilité de modification est un cas particulier de variabilité non héréditaire.

Variabilité des modifications – la capacité des organismes avec le même génotype se développent différemment selon les conditions environnementales. Dans une population de tels organismes, un certain ensemble de phénotypes. Dans ce cas, les organismes doivent être le même âge.

Modifications - il s'agit de différences phénotypiques non héréditaires qui surviennent sous l'influence des conditions environnementales chez des organismes du même génotype (Karl Nägeli, 1884).

Exemples de modifications largement connu et nombreux.

Morphologie des feuilles renoncule d'eau Et pointe de flèche dépend de l’environnement dans lequel, aérien ou sous-marin, ils se développent.

Pointe de flèche (Sagittaire sagittaire) a différentes feuilles : en forme de flèche (au-dessus de l'eau), en forme de cœur (flottantes) et en forme de ruban (sous l'eau). Par conséquent, la pointe de la flèche est héréditairement déterminée non pas par une forme spécifique de la feuille, mais par la capacité, dans certaines limites, de modifier cette forme en fonction des conditions d'existence, ce qui est fonctionnalité adaptative corps.

Si la partie aérienne de la tige patates artificiellement refuser l'accès à la lumière, des tubercules se développent dessus, suspendus dans les airs.

U patauger , Menant un mode de vie inférieur, la partie supérieure du corps est sombre, ce qui la rend invisible pour les proies qui s'approchent, et la face inférieure est claire. Mais si un aquarium à fond de verre est éclairé non pas par le haut, mais par le bas, la surface inférieure du corps devient sombre.

Lapins hermines avoir une fourrure blanche sur le corps sauf le bout du museau, les pattes, la queue et les oreilles. Si vous rasez une zone, par exemple sur le dos, et maintenez l'animal à basse température (0-1 °C), des poils noirs poussent sur la zone rasée. Si vous arrachez une partie des poils noirs et placez le lapin à des températures élevées, la fourrure blanche repoussera.

Cela est dû au fait que chaque partie du corps est caractérisée par son propre niveau de circulation sanguine et, par conséquent, par sa température, en fonction de laquelle le pigment noir se forme ou se dégrade - mélanine . Le génotype reste le même.

Oùchaud , là le pigment se dégrade →blanc couleur de la robe, oùFroid (zones distales), le pigment ne s'y dégrade pas →noir laine.

Propriétés des modifications

S. M. Gershenzon décrit ce qui suit propriétés de modification :

1. Degré de gravité des modifications proportionnel à la force et à la durée action sur l'organisme du facteur à l'origine de la modification. Ce modèle distingue fondamentalement les modifications des mutations, en particulier les mutations génétiques.

2. Dans la grande majorité des cas, la modification est utile, réaction adaptative corps à l’un ou l’autre facteur externe. Cela peut être vu dans les modifications ci-dessus dans divers organismes.

3. Seules les modifications provoquées ont une signification adaptative changements normaux dans la nature conditions données , que cette espèce a rencontré à plusieurs reprises auparavant. Si le corps entre inhabituel , circonstances extrêmes , alors surviennent des modifications dépourvues de signification adaptative - morphoses .

Si vous agissez sur des larves ou des pupes les mouches des fruits Les rayons X ou ultraviolets, ainsi que la température maximale tolérée, les mouches en développement présentent une variété de morphoses ( mouches aux ailes recourbées vers le haut, avec des encoches sur les ailes, aux ailes déployées, aux petites ailes, phénotypiquement impossibles à distinguer des mouches de plusieurs lignées mutantes de drosophile).

4. Contrairement aux mutations, les modifications réversible , c'est-à-dire que le changement qui en résulte disparaît progressivement si l'effet qui l'a provoqué est éliminé. Ainsi, le bronzage d’une personne disparaît lorsque la peau cesse d’être exposée à l’insolation, le volume musculaire diminue après l’arrêt de l’entraînement, etc.

5. Contrairement aux mutations, les modifications ne sont pas héritées . Cette position a été la plus vivement débattue tout au long de l’histoire de l’humanité. Lamarck croyait que tout changement dans le corps pouvait être hérité, acquis au cours de la vie (Lamarckisme). Même Darwin a reconnu la possibilité d'héritage de certains changements de modification.

Le premier coup dur porté à l'idée d'héritage des caractéristiques acquises est venu de A. Weisman . Pendant 22 générations, il a coupé la queue de souris blanches et les a croisées entre elles. Au total, 1 592 individus ont été examinés et aucun raccourcissement de la queue n’a été constaté chez les souris nouveau-nées. Les résultats de l'expérience ont été publiés en 1913, mais cela n'était pas particulièrement nécessaire, puisque blessure intentionnelle à des humains, faites pour des raisons rituelles ou « esthétiques » - la circoncision, le perçage des oreilles, la mutilation des pieds, du crâne, etc., comme on le sait, ne sont pas non plus héritées.

En URSS dans les années 30-50. les théories erronées se sont répandues Lyssenko sur l’héritage des « caractéristiques acquises », c’est-à-dire des modifications. De nombreuses expériences menées sur différents organismes ont montré la non-héritabilité des modifications, et les études de ce type ne représentent désormais que intérêt historique. En 1956-1970 F.Crick formulé ce qu'on appelle "le dogme central de la biologie moléculaire" , selon lequel le transfert d'informations n'est possible que de l'ADN vers les protéines, mais pas dans le sens inverse.