Variabilita modifikácie sa dedí a je spojená so zmenou. Modifikácia a dedičná variabilita

Variabilita je výskyt individuálnych rozdielov. Na základe variability organizmov sa objavuje genetická diverzita foriem, ktoré sa v dôsledku prirodzeného výberu premieňajú na nové poddruhy a druhy. Rozlišuje sa medzi modifikačnou alebo fenotypovou a mutačnou alebo genotypovou variabilitou.

TABUĽKA Porovnávacie charakteristiky foriem variability (T.L. Bogdanova. Biológia. Zadania a cvičenia. Príručka pre uchádzačov o štúdium na vysokých školách. M., 1991)

Formy variability	Dôvody vzhľadu	Význam	Príklady
Nededičná modifikácia (fenotypová)	Zmeny podmienok prostredia, v dôsledku ktorých sa organizmus mení v medziach reakčnej normy špecifikovanej genotypom	Adaptácia - prispôsobenie sa daným podmienkam prostredia, prežitie, zachovanie potomstva	Biela kapusta netvorí hlávku kapusty v horúcom podnebí. Plemená koní a kráv privezené do hôr zakrpatejú
Mutačný	Vplyv vonkajších a vnútorných mutagénnych faktorov, výsledkom čoho sú zmeny v génoch a chromozómoch	Materiál pre prirodzený a umelý výber, pretože mutácie môžu byť prospešné, škodlivé a ľahostajné, dominantné a recesívne	Výskyt polyploidných foriem v rastlinnej populácii alebo u niektorých živočíchov (hmyz, ryby) vedie k ich reprodukčnej izolácii a tvorbe nových druhov a rodov - mikroevolúcia
dedičné (genotypové) Kombinatnaya	Vzniká spontánne v rámci populácie pri krížení, keď potomkovia získavajú nové kombinácie génov	Distribúcia nových dedičných zmien v populácii, ktoré slúžia ako materiál pre selekciu	Vzhľad ružových kvetov pri krížení bielokvetých a červenokvetých prvosienok. Pri krížení bielych a sivých králikov sa môže objaviť čierne potomstvo
dedičné (genotypové) Korelatívny (korelačný)	Vzniká v dôsledku schopnosti génov ovplyvňovať formovanie nie jedného, ale dvoch alebo viacerých znakov.	Stálosť vzájomne súvisiacich charakteristík, integrita organizmu ako systému	Dlhonohé zvieratá majú dlhé krky. Pri stolových odrodách repy sa farba koreňovej plodiny, stopky a žilnatina listov dôsledne mení

Variabilita modifikácie

Modifikácia variability nespôsobuje zmeny v genotype, je spojená s reakciou daného, jedného a toho istého genotypu na zmeny vo vonkajšom prostredí: za optimálnych podmienok sa odhalia maximálne schopnosti daného genotypu. Zvyšuje sa tak produktivita plemenných zvierat v podmienkach zlepšeného ustajnenia a starostlivosti (dojivosť, výkrm mäsa). V tomto prípade všetci jedinci s rovnakým genotypom reagujú na vonkajšie podmienky rovnako (C. Darwin nazval tento typ variability definitívna variabilita). Iná vlastnosť – obsah tuku v mlieku – je však mierne náchylná na zmeny podmienok prostredia a farba zvieraťa je ešte stabilnejšia. Variabilita modifikácie sa zvyčajne pohybuje v určitých medziach. Stupeň variácie vlastnosti v organizme, t. j. hranice variability modifikácie, sa nazýva reakčná norma.

Široká reakčná rýchlosť je charakteristická pre také charakteristiky, ako je výnos mlieka, veľkosť listov a farba niektorých motýľov; úzka reakčná norma - obsah mliečneho tuku, produkcia vajec u kurčiat, intenzita farby kvetných korolov atď.

Fenotyp sa vytvára ako výsledok interakcií medzi genotypom a faktormi prostredia. Fenotypové vlastnosti sa neprenášajú z rodičov na potomkov, dedí sa iba reakčná norma, to znamená povaha reakcie na zmeny podmienok prostredia. U heterozygotných organizmov môžu meniace sa podmienky prostredia spôsobiť rôzne prejavy tohto znaku.

Vlastnosti modifikácií: 1) nedediteľnosť; 2) skupinový charakter zmien; 3) korelácia zmien s vplyvom určitého environmentálneho faktora; 4) závislosť hraníc variability od genotypu.

Genotypová variabilita

Genotypová variabilita sa delí na mutačnú a kombinačnú. Mutácie sú náhle a stabilné zmeny v jednotkách dedičnosti - génoch, ktoré majú za následok zmeny dedičných vlastností. Termín „mutácia“ prvýkrát zaviedol de Vries. Mutácie nevyhnutne spôsobujú zmeny v genotype, ktoré sú zdedené potomstvom a nie sú spojené s krížením a rekombináciou génov.

Klasifikácia mutácií. Mutácie je možné spájať do skupín – klasifikovať podľa charakteru ich prejavu, podľa lokalizácie alebo podľa úrovne ich výskytu.

Mutácie môžu byť podľa charakteru prejavu dominantné alebo recesívne. Mutácie často znižujú životaschopnosť alebo plodnosť. Mutácie, ktoré výrazne znižujú životaschopnosť, čiastočne alebo úplne zastavujú vývoj, sa nazývajú semiletálne a tie, ktoré sú nezlučiteľné so životom, sa nazývajú smrteľné. Mutácie sa delia podľa miesta ich výskytu. Mutácia, ktorá sa vyskytuje v zárodočných bunkách, neovplyvňuje vlastnosti daného organizmu, ale objavuje sa až v ďalšej generácii. Takéto mutácie sa nazývajú generatívne. Ak sa v somatických bunkách zmenia gény, takéto mutácie sa v tomto organizme objavia a pri pohlavnom rozmnožovaní sa neprenášajú na potomkov. Ale pri nepohlavnom rozmnožovaní, ak sa organizmus vyvinie z bunky alebo skupiny buniek, ktorá má zmenený – zmutovaný – gén, môžu sa mutácie preniesť na potomstvo. Takéto mutácie sa nazývajú somatické.

Mutácie sú klasifikované podľa úrovne ich výskytu. Existujú chromozomálne a génové mutácie. Medzi mutácie patrí aj zmena karyotypu (zmena počtu chromozómov) Polyploidia je zvýšenie počtu chromozómov, násobok haploidnej sady. V súlade s tým sa rastliny rozlišujú na triploidy (3p), tetraploidy (4p) atď. V pestovaní rastlín je známych viac ako 500 polyploidov (cukrová repa, hrozno, pohánka, mäta, reďkovky, cibuľa atď.). Všetky sa vyznačujú veľkou vegetatívnou hmotou a majú veľkú ekonomickú hodnotu.

V kvetinárstve sa pozoruje široká škála polyploidov: ak jedna pôvodná forma v haploidnej sade mala 9 chromozómov, potom kultúrne rastliny tohto druhu môžu mať 18, 36, 54 a až 198 chromozómov. Polyploidy sa vyvíjajú v dôsledku vystavenia rastlín teplote, ionizujúcemu žiareniu a chemikáliám (kolchicín), ktoré ničia vreteno delenia buniek. V takýchto rastlinách sú gaméty diploidné a pri splynutí s haploidnými zárodočnými bunkami partnera sa v zygote objaví triploidná sada chromozómov (2n + n = 3n). Takéto triploidy netvoria semená, sú sterilné, ale vysoko produktívne. Párne polyploidy tvoria semená.

Heteroploidia je zmena v počte chromozómov, ktorá nie je násobkom haploidnej sady. V tomto prípade môže byť sada chromozómov v bunke zvýšená o jeden, dva, tri chromozómy (2n + 1; 2n + 2; 2n + 3) alebo znížená o jeden chromozóm (2l-1). Napríklad človek s Downovým syndrómom má jeden chromozóm na 21. páre navyše a karyotyp takéhoto človeka je 47 chromozómov. Ľuďom so Shereshevsky-Turnerovým syndrómom (2p-1) chýba jeden chromozóm X a v karyotype zostáva 45 chromozómov. . Tieto a ďalšie podobné odchýlky v numerických vzťahoch v karyotype človeka sú sprevádzané poruchami zdravia, duševnými a fyzickými poruchami, zníženou vitalitou atď.

Chromozomálne mutácie sú spojené so zmenami v štruktúre chromozómov. Existujú nasledujúce typy chromozómových preskupení: oddelenie rôznych častí chromozómu, zdvojenie jednotlivých fragmentov, otočenie časti chromozómu o 180° alebo pripojenie oddelenej časti chromozómu k inému chromozómu. Takáto zmena má za následok narušenie funkcie génov v chromozóme a dedičných vlastností organizmu a niekedy aj jeho smrť.

Génové mutácie ovplyvňujú štruktúru samotného génu a majú za následok zmeny vo vlastnostiach tela (hemofília, farbosleposť, albinizmus, farba kvetov atď.). Génové mutácie sa vyskytujú v somatických aj zárodočných bunkách. Môžu byť dominantné alebo recesívne. Prvé sa objavujú u homozygotov a. u heterozygotov, druhý - iba u homozygotov. V rastlinách sa počas vegetatívneho rozmnožovania zachovávajú vzniknuté somatické génové mutácie. Mutácie v zárodočných bunkách sa dedia pri rozmnožovaní semenami rastlín a pri pohlavnom rozmnožovaní zvierat. Niektoré mutácie pôsobia na organizmus pozitívne, iné sú ľahostajné a iné škodlivé, spôsobujú buď smrť organizmu, alebo oslabenie jeho životaschopnosti (napríklad kosáčikovitá anémia, hemofília u ľudí).

Pri vývoji nových odrôd rastlín a kmeňov mikroorganizmov sa využívajú indukované mutácie, umelo vyvolané niektorými mutagénnymi faktormi (röntgenové alebo ultrafialové lúče, chemikálie). Potom sa vyberú výsledné mutanty, pričom sa zachovajú tie najproduktívnejšie. V našej krajine sa týmito metódami získalo mnoho ekonomicky perspektívnych odrôd rastlín: nepoliehavá pšenica s veľkými klasmi, odolná voči chorobám; vysoko výnosné paradajky; bavlna s veľkými tobolkami atď.

Vlastnosti mutácií:

1. Mutácie sa vyskytujú náhle, kŕčovito.
2. Mutácie sú dedičné, to znamená, že sa vytrvalo prenášajú z generácie na generáciu.
3. Mutácie sú neusmernené – každý lokus môže zmutovať, čo spôsobí zmeny v malých aj vitálnych znakoch.
4. Rovnaké mutácie sa môžu vyskytovať opakovane.
5. Mutácie môžu byť podľa prejavu prospešné a škodlivé, dominantné a recesívne.

Schopnosť mutovať je jednou z vlastností génu. Každá jednotlivá mutácia je spôsobená nejakým dôvodom, ale vo väčšine prípadov sú tieto dôvody neznáme. Mutácie sú spojené so zmenami vonkajšieho prostredia. Presvedčivo to dokazuje skutočnosť, že vystavením vonkajším faktorom je možné výrazne zvýšiť ich počet.

Kombinatívna variabilita

Kombinovaná dedičná variabilita vzniká v dôsledku výmeny homológnych úsekov homológnych chromozómov počas procesu meiózy, ako aj v dôsledku nezávislej divergencie chromozómov počas meiózy a ich náhodnej kombinácie počas kríženia. Variabilita môže byť spôsobená nielen mutáciami, ale aj kombináciami jednotlivých génov a chromozómov, ktorých nová kombinácia pri rozmnožovaní vedie k zmenám určitých vlastností a vlastností organizmu. Tento typ variability sa nazýva kombinatívna dedičná variabilita. Nové kombinácie génov vznikajú: 1) pri krížení, počas profázy prvého meiotického delenia; 2) počas nezávislej divergencie homológnych chromozómov v anafáze prvého meiotického delenia; 3) počas nezávislej divergencie dcérskych chromozómov v anafáze druhého meiotického delenia a 4) počas fúzie rôznych zárodočných buniek. Kombinácia rekombinovaných génov v zygote môže viesť ku kombinácii vlastností rôznych plemien a odrôd.

V šľachtení má veľký význam zákon homológnych radov dedičnej variability, ktorý sformuloval sovietsky vedec N. I. Vavilov. Hovorí: v rámci rôznych druhov a rodov, ktoré sú si geneticky blízke (t. j. majú rovnaký pôvod), sú pozorované podobné série dedičnej variability. Tento typ variability bol identifikovaný u mnohých obilnín (ryža, pšenica, ovos, proso atď.), v ktorých sa farba a konzistencia zrna, mrazuvzdornosť a iné vlastnosti líšia podobne. Pri poznaní podstaty dedičných zmien u niektorých odrôd je možné predvídať podobné zmeny u príbuzných druhov a ich ovplyvnením mutagénmi vyvolať u nich podobné užitočné zmeny, čo značne uľahčuje produkciu ekonomicky cenných foriem. U ľudí je známych veľa príkladov homológnej variability; napríklad albinizmus (chyba v syntéze farbiva bunkami) bol zistený u Európanov, černochov a Indov; medzi cicavcami - u hlodavcov, mäsožravcov, primátov; nízky ľudia tmavej pleti - trpaslíci - sa nachádzajú v tropických lesoch rovníkovej Afriky, na Filipínskych ostrovoch a v džungli polostrova Malacca; Niektoré dedičné chyby a deformácie, ktoré sú vlastné ľuďom, sú zaznamenané aj u zvierat. Takéto zvieratá sa používajú ako model na štúdium podobných defektov u ľudí. Napríklad katarakta oka sa vyskytuje u myší, potkanov, psov a koní; hemofília - u myší a mačiek, cukrovka - u potkanov; vrodená hluchota - u morčiat, myší, psov; rázštep pery - u myši, psa, prasaťa atď. Tieto dedičné chyby sú presvedčivým potvrdením zákona o homologickom rade dedičnej variability N. I. Vavilovom.

Tabuľka. Porovnávacia charakteristika foriem variability (T.L. Bogdanova. Biológia. Zadania a cvičenia. Príručka pre uchádzačov o štúdium na vysokých školách. M., 1991)

Charakteristický	Variabilita modifikácie	Mutačná variabilita
Zmeniť objekt	Fenotyp v rámci normálneho rozsahu reakcie	Genotyp
Selektívny faktor	Meniace sa podmienky prostredia životné prostredie	Meniace sa podmienky prostredia
Dedičstvo pri znamenia	Nezdedené	Zdedené
Náchylnosť na zmeny chromozómov	Nie je vystavený	Podlieha chromozomálnej mutácii
Náchylnosť na zmeny v molekulách DNA	Nie je vystavený	S výhradou v prípade génová mutácia
Hodnota pre jednotlivca	Zvyšuje resp znižuje vitalitu. produktivita, adaptácia	Užitočné zmeny viesť k víťazstvu v boji o existenciu, škodlivé - na smrť
Význam pre pohľad	Propaguje prežitie	V dôsledku divergencie vedie k vytváraniu nových populácií, druhov atď
Úloha v evolúcii	Zariadenie organizmov podmienkam prostredia	Materiál pre prirodzený výber
Forma variability	Istý (skupina)	Neurčité (individuálne), kombinatívne
Podriadenosť pravidelnosti	Štatistické vzor variačná séria	Zákon homológie séria dedičnej variability

Variabilita modifikácie- ide o zmeny vlastností organizmov, ktoré nie sú spôsobené zmenami genotypu a vznikajú vplyvom faktorov prostredia.

Norma reakcie- miera variácie charakteristiky alebo hranice variability modifikácie.

Variabilita modifikácie- ide o zmeny vlastností organizmov, ktoré nie sú spôsobené zmenami genotypu a vznikajú vplyvom faktorov prostredia. Biotop zohráva veľkú úlohu pri formovaní charakteristík organizmov. Každý organizmus sa vyvíja a žije v určitom prostredí, zažíva pôsobenie jeho faktorov, ktoré môžu meniť morfologické a fyziologické vlastnosti organizmov, t.j. ich fenotyp.

Príklad Variabilitou znakov pod vplyvom faktorov prostredia je rôzny tvar listov hrotu šípu: listy ponorené do vody majú stuhovitý tvar, listy plávajúce na hladine vody sú okrúhle a listy vo vzduchu sú šípové. -tvarovaný. Vplyvom ultrafialových lúčov sa u ľudí (ak nie sú albíni) v dôsledku nahromadenia melanínu v koži opáli a intenzita sfarbenia pokožky sa líši od človeka k človeku.

Variabilita modifikácie sa vyznačuje týmito hlavnými vlastnosťami:

1) nedediteľnosť;

2) skupinový charakter zmien (jedinci rovnakého druhu umiestnení v rovnakých podmienkach nadobúdajú podobné vlastnosti);

3) súlad zmien s vplyvom environmentálnych faktorov;

4) závislosť hraníc variability od genotypu.

Napriek tomu, že znamenia sa môžu meniť pod vplyvom podmienok prostredia, táto variabilita nie je neobmedzená. Vysvetľuje sa to tým, že genotyp určuje špecifické hranice, v rámci ktorých môže dôjsť k zmenám znaku. Stupeň variácie znaku alebo hranice variability modifikácie sa nazývajú reakčná norma. Reakčná norma je vyjadrená v súhrne fenotypov organizmov vytvorených na základe určitého genotypu pod vplyvom rôznych faktorov prostredia. Kvantitatívne znaky (výška rastliny, úžitkovosť, veľkosť listov, dojivosť kráv, produkcia vajec kurčiat) majú spravidla širšiu reakčnú rýchlosť, to znamená, že sa môžu značne líšiť od kvalitatívnych znakov (farba srsti, obsah mliečneho tuku, kvet štruktúra, krvná skupina). Znalosť reakčných noriem má veľký význam pre poľnohospodársku prax.

Otázka № 99. Morfózy. Uveďte príklad morfóz u ľudí

Morfózy– nededičné zmeny fenotypu organizmu v ontogenéze pod vplyvom extrémnych faktorov prostredia.

Úplná odpoveď:

Morfózy:

1) mať neprispôsobivý a často nezvratné charakter. Často ide o hrubé zmeny fenotypu, ktoré presahujú normu reakcie, v dôsledku čoho sa vyvíja patológia a možno pozorovať aj smrť organizmu.

2) - ide o rôzne porušenia formačných procesov v období morfogenéza, čo vedie k prudkej zmene morfologických, biochemických, fyziologických charakteristík a vlastností organizmu.

3) - nedediteľné teratologické zmeny v tele pod vplyvom vonkajších faktorov. Žiarenie, vysoké teploty, chemikálie, lieky v raných obdobiach vývoja pôsobia ako teratogénne faktory – spôsobujú deformácií.

4) vyskytujú sa pri vystavení škodlivým činiteľom ( morfogény) o skorých procesoch embryonálneho vývoja. To vedie k odchýlky od normálneho vývoja fenotypu až po vznik deformít. Rôzne toxické látky môžu spôsobiť rovnaké alebo podobné anomálie, ak je telo vystavené striktne definovanému vývojovému obdobiu, kedy je zvýšená citlivosť príslušných tkanív a orgánov.

5) nie sú svojou povahou adaptívne, pretože zvyčajne dochádza k reakcii tela na faktory, ktoré ich naznačujú nedostačujúca.

Príkladom morfóz u ľudí je narodenie detí bez končatín, s nepriechodnosťou čriev a nádorom hornej pery, ktoré sa v roku 1961 v Nemecku a niektorých krajinách západnej Európy a Ameriky stalo takmer epidémiou. Príčinou deformácií bolo, že matky počas prvých troch mesiacov tehotenstva užívali talidomid ako sedatívum. Známych je aj množstvo látok (teratogénov, resp. morfogénov), ktoré spôsobujú vývojové deformácie človeka. Patria sem chinín, halucinogén LSD, drogy a alkohol. 32 % detí matiek alkoholičiek trpí nanizmom, mikrocefáliou, mentálnou retardáciou, má defekty končatín, kĺbov, srdcové chyby a abnormality hlavy a tváre.

100. Morfózy a fenokópie. Uveďte príklady.

Morfózy sú nededičné zmeny (úpravy) spôsobené extrémnymi alebo neobvyklými environmentálnymi faktormi pre daný druh. Príklad: rozvoj pohybového aparátu v dôsledku tréningu, jazvy.

Fenokópie sú nededičnou zmenou fenotypu organizmu, spôsobenou faktormi prostredia a kopírujúcou prejav akejkoľvek známej dedičnej zmeny (mutácie). Príklad: pitie alkoholu v tehotenstve vedie u človeka ku komplexu porúch, ktoré do istej miery môžu kopírovať príznaky Downovej choroby; mikrocefália.

Morfózy sú nededičné zmeny (úpravy) spôsobené extrémnymi alebo neobvyklými environmentálnymi faktormi pre daný druh. Žiarenie, vysoké teploty, chemikálie a lieky pôsobia v raných obdobiach vývoja ako teratogénne faktory – spôsobujú deformácie. Morfózy sú neprispôsobivé a často nezvratné. Často ide o hrubé zmeny fenotypu, ktoré presahujú normu reakcie, v dôsledku čoho sa vyvíja patológia a možno pozorovať aj smrť organizmu. Príklad: rozvoj pohybového aparátu v dôsledku tréningu, jazvy.

Fenokópie sú nededičnou zmenou fenotypu organizmu, spôsobenou faktormi prostredia a kopírujúcou prejav akejkoľvek známej dedičnej zmeny (mutácie). V medicíne sú fenokópie nededičné choroby podobné dedičným. Častou príčinou fenokópií u cicavcov je pôsobenie na tehotné ženy teratogénmi rôzneho charakteru, ktoré narúšajú embryonálny vývoj plodu (jeho genotyp nie je ovplyvnený). Pri fenokópiách znak zmenený pod vplyvom vonkajších faktorov kopíruje charakteristiky iného genotypu (napríklad u človeka pitie alkoholu počas tehotenstva vedie k súboru porúch, ktoré do určitej miery môžu kopírovať príznaky Downovej choroby) . Príklad: mikrocefália.

101. Dedičné zmeny v genetickom materiáli sú tzv mutácie. Podľa charakteru prejavu môžu byť dominantné alebo recesívne. Táto okolnosť je veľmi dôležitá pre existenciu druhu a jeho populácií.

Mutácie sa spravidla ukážu ako škodlivé, pretože narúšajú jemne vyvážený systém biochemických premien a prestavujú genetický aparát. Nositelia škodlivých dominantných mutácií, ktoré sa okamžite prejavia v homo- a heterozygotných organizmoch, sa často ukážu ako neživotaschopné a zomierajú v najskorších štádiách ontogenézy. V dôsledku mutácií sa objavujú a dedia anomálie v stavbe tela a dedičné choroby človeka.

Mutácie, ktoré výrazne znižujú životaschopnosť, čiastočne alebo úplne zastavujú vývoj, sa nazývajú semiletálne a letálne. U ľudí takéto mutácie zahŕňajú recesívny gén pre hemofíliu.

Na základe povahy zmien v genetickom aparáte sa rozlišujú mutácie: genómové, spôsobené zmenou počtu kompletnej sady chromozómov.

· Chromozomálne mutácie sú spojené so zmenami v štruktúre chromozómov alebo ich počte.

· Polyploidia – zvýšenie počtu chromozómov, násobkov haploidnej sady. Z rastlín sú to triploidy (3p), tetraploidy (4p) atď. V pestovaní rastlín je známych viac ako 500 polyploidov (cukrová repa, pohánka, mäta atď.). Všetky sa vyznačujú veľkou vegetatívnou hmotou a majú veľkú hodnotu.

· Heteroploidia je zmena v počte chromozómov, ktorá nie je násobkom haploidnej sady. Ide o mutácie spojené s nadbytkom alebo nedostatkom jedného chromozómu z páru homológnych chromozómov. K takýmto mutáciám dochádza, keď je narušená meióza, keď sa po konjugácii pár chromozómov nerozchádza a oba homológne chromozómy skončia v jednej gaméte a v druhej žiaden.

· Heteroploidia je pre telo škodlivá. Napríklad u ľudí výskyt ďalšieho chromozómu v páre 21 spôsobuje Downov syndróm (demenciu).

· Génové mutácie – ovplyvňujú štruktúru samotného génu a spôsobujú zmeny vlastností tela (hemofília, farbosleposť, albinizmus atď.).

· Bodové alebo génové mutácie sú spôsobené nahradením jedného alebo viacerých nukleotidov v rámci jedného génu. Zahŕňajú zmenu v štruktúre proteínov, ktorá spočíva v objavení sa novej sekvencie aminokyselín v polypeptidovom reťazci.

Mutácie sa vyskytujú v somatických aj generatívnych bunkách. Ich biologický význam pre človeka je nejednoznačný. Somatické mutácie sa nededia a v procese evolúcie nemajú veľký význam. V individuálnom vývoji však môžu ovplyvňovať formovanie vlastností. Ak dôjde k mutácii v generatívnych bunkách, z ktorých sa vyvíjajú gaméty, potom sa v ďalších alebo nasledujúcich generáciách objavia nové charakteristiky.

Udalosti nášho storočia ukázali, aké potenciálne nebezpečenstvá sú spojené s ožiarením živých organizmov vrátane ľudí. Z biologického hľadiska je najnebezpečnejšie ionizujúce žiarenie, ktoré zahŕňa röntgenové a rádioaktívne žiarenie. Ionizujúce žiarenie vo veľkých dávkach ničí a zabíja bunky. Menšie dávky vedú k ďalším defektom: zlomy v molekulách DNA, ktoré znemožňujú delenie buniek. Menej výrazné poškodenie sa prejavuje vo forme mutácií, ktoré sa pri delení buniek prenášajú na potomkov. Tieto typy mutácií v somatických bunkách spôsobujú rakovinu a iné ochorenia.

Povaha mutácií nezávisí od vonkajšieho prostredia, avšak faktory ako ionizujúce žiarenie a určité chemikálie frekvenciu mutácií zvyšujú. Vystavenie ľudí vysokým dávkam krátkovlnného žiarenia spôsobuje rozvoj choroby z ožiarenia.

Genetický efekt žiarenia sa zriedkavo prejaví okamžite, no netreba podceňovať riziko hromadenia škodlivých génov v populácii, ktoré ohrozuje budúce generácie.

Pri vývoji nových odrôd rastlín a kmeňov mikroorganizmov sa využívajú indukované mutácie (umelo spôsobené rôznymi mutagénnymi faktormi: chemikáliami, röntgenovým alebo ultrafialovým žiarením). Potom sa vyberú výsledné mutanty, pričom sa zachovajú tie najproduktívnejšie.

N.I. Vavilov, ktorý študoval mutácie u príbuzných druhov, stanovil zákon homologických sérií v dedičnej variabilite. .u.

Geneticky blízke druhy a rody sa vyznačujú podobnými sériami dedičnej variability s takou pravidelnosťou, že pri znalosti počtu foriem v rámci jedného druhu možno predpovedať prítomnosť paralelných foriem v iných druhoch rodov.

Podľa zákona je možné predvídať, aké mutačné formy by mali vzniknúť u blízko príbuzných druhov domácich zvierat, nových odrôd kultúrnych rastlín, ako aj nových očakávaných foriem (druhov, rodov) v taxonómii.

Aplikácia zákonov dedičnosti a premenlivosti do selekčnej teórie viedla k lepšiemu pochopeniu a výraznému zdokonaleniu množstva dôležitých selekčných metód, vývoju nových metód a umožnila zostaviť rôzne šľachtiteľské programy.

Výber(z latinského „seliktio“ - výber) - veda o šľachtení nových a zlepšovaní existujúcich odrôd kultúrnych rastlín, plemien domácich zvierat a kmeňov mikroorganizmov, ktoré spĺňajú ľudské potreby a úroveň výrobných síl spoločnosti.

Odroda, plemeno a kmeň sú populácie umelo vytvorené človekom, ktoré majú určité dedičné vlastnosti: komplex morfologických a fyziologických vlastností, produktivitu a rýchlosť reakcie.

Tvorcom moderného genetického základu selekcie je N.I.Vavilov. Podľa jeho názoru je selekcia evolúciou riadenou človekom.

Základné metódy selekcie: hybridizácia a selekcia.

Etapy výberových prác

I. etapa výberových prác

Pôvodná odrodová a druhová diverzita rastlín a živočíchov sú predmetom šľachtiteľskej práce (bez znalosti východiskového materiálu, bez štúdia jeho pôvodu a vývoja nie je možné zdokonaliť existujúce formy živočíchov a rastlín).

V tejto etape sa práca N. I. Vavilova využíva na založenie centier pôvodu kultúrnych rastlín v centrách starovekého poľnohospodárstva, vytvorenie ich zbierky a ich využitie ako východiskového materiálu. Takýchto centier je osem.

1. Juhoázijské tropické centrum. Tropická India, Indočína, južná Čína, ostrovy juhovýchodnej Ázie. Výnimočne bohaté na kultúrne rastliny (asi ½ známych druhov kultúrnych rastlín). Vlasť ryže, cukrovej trstiny a mnohých plodín ovocia a zeleniny.

2. Východoázijské centrum. Stredovýchodná Čína, Japonsko, ostrov Taiwan, Kórea. Vlasť sóje, niekoľkých druhov prosa a mnohých plodín ovocia a zeleniny. Toto centrum je bohaté aj na druhy kultúrnych rastlín – asi 20 % svetovej diverzity.

3. Stred juhozápadnej Ázie. Malá Ázia, Stredná Ázia, Irán, Afganistan, Severozápadná India. Vlasť niekoľkých foriem pšenice, raže, mnohých obilnín, strukovín, hrozna a ovocia. Vzniklo tam 14 % svetovej kultúrnej flóry.

4. Stredomorské centrum. Krajiny ležiace na pobreží Stredozemného mora. Toto centrum, kde sa nachádzali najväčšie staroveké civilizácie, vyprodukovalo asi 11 % pestovaných druhov rastlín. Patria sem olivy, mnohé krmoviny (ďatelina, jednokvetá šošovica), veľa zeleniny (kapusta) a kŕmne plodiny.

5. Habešský stred. Malý región afrického kontinentu s veľmi výraznou flórou kultúrnych rastlín. Je zrejmé, že ide o veľmi starobylé centrum pôvodnej poľnohospodárskej kultúry. Vlasť ciroku zrna, jedného druhu banánov, cíceru olejnatého a množstva špeciálnych foriem pšenice a jačmeňa.

6. Stredoamerické centrum. Južné Mexiko. Vlasť kukurice, dlhovláknitej bavlny, kakaa, množstva tekvíc, fazule – celkovo asi 90 druhov kultúrnych rastlín.

7. Andské (juhoamerické) centrum. Zahŕňa časti andského pohoria pozdĺž západného pobrežia Južnej Ameriky. Vlasť mnohých hľuzovitých rastlín, vrátane zemiakov, niektorých liečivých rastlín (kokaínový ker, mochna atď.)

Prevažná väčšina pestovaných rastlín je svojim pôvodom spojená s jedným alebo viacerými geografickými centrami uvedenými vyššie.

Modifikačná (fenotypová) variabilita- zmeny v organizme spojené so zmenami fenotypu vplyvom prostredia a vo väčšine prípadov majú adaptačný charakter. Genotyp sa nemení. Vo všeobecnosti moderná koncepcia „adaptívnych modifikácií“ zodpovedá koncepcii „určitej variability“, ktorú do vedy zaviedol Charles Darwin.

Encyklopedický YouTube

1 / 5

✪ Modifikácia (nededičnej) variability

✪ Iné typy variability

✪ Jednotná štátna skúška 2015 Biológia (demo verzia) Variabilita modifikácie, huby, riasy, semeno. A9-A12.

✪ Variabilita | Biológia 10. ročník #32 | Info lekcia

✪ Dedičná variabilita. Kombinačná a mutačná variabilita

titulky

Podmienená klasifikácia variability modifikácií

Podľa meniacich sa znakov tela:
- morfologické zmeny
- fyziologické a biochemické adaptácie - homeostáza (zvýšené hladiny červených krviniek v horách a pod.)
Podľa rozsahu reakčnej normy
- úzke (typickejšie pre kvalitatívne charakteristiky)
- široký (typickejší pre kvantitatívne znaky)
Podľa hodnoty:
- modifikácie (užitočné pre telo - prejavujú sa ako adaptačná reakcia na podmienky prostredia)
- morfózy (nededičné zmeny fenotypu pod vplyvom extrémnych faktorov prostredia alebo modifikácií, ktoré vznikajú ako prejav novovzniknutých mutácií, ktoré nemajú adaptívny charakter)
- fenokópie (rôzne nededičné zmeny, ktoré kopírujú prejavy rôznych mutácií)
Podľa trvania:
- existuje iba u jednotlivca alebo skupiny jednotlivcov, ktorí boli ovplyvnení prostredím (nededili sa)
- dlhodobé modifikácie - pretrvávajú dve alebo tri generácie

Mechanizmus variability modifikácie

Prostredie ako dôvod úprav

Modifikácia variability nie je výsledkom zmien genotypu, ale jeho reakcie na podmienky prostredia. Pri modifikačnej variabilite sa dedičný materiál nemení, ale mení sa expresia génov.

Vplyvom určitých podmienok prostredia na organizmus sa mení priebeh enzymatických reakcií (aktivita enzýmov) a môže dôjsť k syntéze špecializovaných enzýmov, z ktorých niektoré (MAP kináza a pod.) sú zodpovedné za reguláciu génovej transkripcie, v závislosti o zmenách v životnom prostredí. Faktory prostredia sú teda schopné regulovať expresiu génov, teda intenzitu ich produkcie špecifických proteínov, ktorých funkcie reagujú na špecifické faktory prostredia.

Za produkciu melanínu sú zodpovedné štyri gény umiestnené na rôznych chromozómoch. Najväčší počet dominantných alel týchto génov - 8 - sa nachádza u ľudí rasy Negroid. Pri vystavení špecifickému prostrediu, napríklad intenzívnemu vystaveniu ultrafialovým lúčom, sa epidermálne bunky zničia, čo vedie k uvoľneniu endotelínu-1 a eikosanoidov. Spôsobujú aktiváciu enzýmu tyrozinázy a jeho biosyntézu. Tyrozináza zasa katalyzuje oxidáciu aminokyseliny tyrozínu. K ďalšej tvorbe melanínu dochádza bez účasti enzýmov, avšak väčšie množstvo enzýmu spôsobuje intenzívnejšiu pigmentáciu.

Norma reakcie

Hranica prejavu modifikačnej variability organizmu s nezmeneným genotypom je normou reakcie. Rýchlosť reakcie je určená genotypom a líši sa medzi rôznymi jedincami daného druhu. V skutočnosti je reakčnou normou spektrum možných hladín génovej expresie, z ktorých sa vyberie hladina expresie najvhodnejšia pre dané podmienky prostredia. Reakčná norma má limity alebo hranice pre každý biologický druh (dolný aj horný) – napríklad zvýšené kŕmenie povedie k zvýšeniu hmotnosti zvieraťa, ale bude to v rámci reakčnej normy charakteristickej pre daný druh alebo plemeno. Rýchlosť reakcie je geneticky určená a zdedená. Pre rôzne vlastnosti sa limity reakčných noriem značne líšia. Napríklad širokými hranicami reakčnej normy je hodnota dojivosti, úžitkovosti obilnín a mnoho ďalších kvantitatívnych charakteristík, úzkymi hranicami sú intenzita farby väčšiny zvierat a mnohé ďalšie kvalitatívne charakteristiky.

Niektoré kvantitatívne znaky sa však vyznačujú úzkou reakčnou normou (obsah mliečneho tuku, počet prstov u morčiat), zatiaľ čo niektoré kvalitatívne znaky sa vyznačujú širokou reakčnou normou (napríklad sezónne zmeny farby u mnohých živočíšnych druhov severských zemepisných šírkach). Okrem toho je hranica medzi kvantitatívnymi a kvalitatívnymi charakteristikami niekedy veľmi ľubovoľná.

Charakteristika modifikačnej variability

reverzibilita - zmeny zmiznú, keď sa zmenia špecifické podmienky prostredia, ktoré ich vyvolali
skupinový charakter
zmeny fenotypu sa nededia, dedí sa norma genotypovej reakcie
štatistická pravidelnosť variačných radov
ovplyvňuje fenotyp bez ovplyvnenia samotného genotypu.

Analýza a vzory variability modifikácií

Variačné série

Zoradeným zobrazením prejavu modifikačnej variability je variačný rad - séria modifikačnej variability vlastnosti organizmu, ktorá pozostáva z jednotlivých modifikácií usporiadaných v poradí zvyšujúceho sa alebo klesajúceho kvantitatívneho vyjadrenia vlastnosti (veľkosť listu, zmena intenzita farby srsti atď.). Jediný ukazovateľ vzťahu medzi dvoma faktormi v sérii variácií (napríklad dĺžka srsti a intenzita jej pigmentácie) sa nazýva variant. Napríklad pšenica pestovaná na jednom poli sa môže značne líšiť v počte klasov a kláskov v dôsledku rôznych pôdnych podmienok a obsahu vlhkosti na poli. Zostavením počtu kláskov v jednom klase a počtu klasov môžeme získať variačný rad v štatistickej forme:

Variačná krivka

Grafické zobrazenie prejavu modifikačnej variability - variačná krivka - zobrazuje tak rozsah variácie vlastnosti, ako aj frekvenciu jednotlivých variantov. Krivka ukazuje, že najčastejšie sú priemerné varianty prejavu znaku (Queteletov zákon). Dôvodom je zrejme vplyv environmentálnych faktorov na priebeh ontogenézy. Niektoré faktory génovú expresiu potláčajú, iné ju naopak posilňujú. Takmer vždy sa tieto faktory, pričom súčasne pôsobia na ontogenézu, navzájom neutralizujú, to znamená, že nie je pozorované zníženie ani zvýšenie hodnoty znaku. To je dôvod, prečo sa jedinci s extrémnymi prejavmi vlastnosti nachádzajú vo výrazne menšom počte ako jedinci s priemernou hodnotou. Napríklad priemerná výška muža – 175 cm – sa najčastejšie vyskytuje v európskych populáciách.

Pri konštrukcii variačnej krivky môžete vypočítať hodnotu smerodajnej odchýlky a na základe toho zostrojiť graf smerodajnej odchýlky od mediánu – najčastejšej hodnoty atribútu.

Variabilita modifikácií v evolučnej teórii

darvinizmus

V roku 1859 Charles Darwin publikoval svoju prácu na tému evolúcie s názvom „Pôvod druhov prirodzeným výberom alebo zachovanie zvýhodnených rás v boji o život“. Darwin v ňom ukázal postupný vývoj organizmov ako výsledok prirodzeného výberu. Prirodzený výber pozostáva z nasledujúcich mechanizmov:

najprv sa objaví jedinec s novými, úplne náhodnými vlastnosťami (vzniknutými ako výsledok mutácií)
potom je alebo nie je schopná zanechať potomstvo v závislosti od týchto vlastností
nakoniec, ak je výsledok predchádzajúcej fázy pozitívny, potom zanechá potomstvo a jej potomkovia zdedia novonadobudnuté vlastnosti

Nové vlastnosti jedinca sa formujú v dôsledku dedičnej a modifikačnej variability. A ak je dedičná variabilita charakterizovaná zmenami genotypu a tieto zmeny sa dedia, tak s modifikačnou variabilitou sa dedí schopnosť genotypu organizmov meniť fenotyp pri vystavení prostrediu. Pri konštantnom vystavení rovnakým podmienkam prostredia možno na genotype selektovať mutácie, ktorých efekt je podobný prejavom modifikácií, a tým sa variabilita modifikácií mení na variabilitu dedičnú (genetická asimilácia modifikácií). Príkladom je neustále veľké percento melanínového pigmentu v koži negroidnej a mongoloidnej rasy v porovnaní s kaukazskou rasou.

Darwin nazval variabilitu modifikácie definitívnou (skupinou).

Určitá variabilita sa prejavuje u všetkých normálnych jedincov druhu vystavených určitému vplyvu. Určitá variabilita rozširuje hranice existencie a rozmnožovania organizmu.

Prirodzený výber a variabilita modifikácií

Variabilita modifikácie úzko súvisí s prírodným výberom. Prirodzený výber má štyri smery, z ktorých tri sú priamo zamerané na prežitie organizmov s rôznymi formami nededičnej variability. Toto je stabilizácia, riadenie a rušivý výber.

Stabilizačná selekcia je charakterizovaná neutralizáciou mutácií a tvorbou rezervy týchto mutácií, ktorá určuje vývoj genotypu s konštantným fenotypom. Výsledkom je, že organizmy s priemernou reakčnou rýchlosťou dominujú v konštantných podmienkach existencie. Napríklad generatívne rastliny si zachovávajú tvar a veľkosť kvetov, ktoré zodpovedajú tvaru a veľkosti hmyzu, ktorý opeľuje rastlinu.

Pre rušivú selekciu je charakteristické otváranie rezerv s neutralizovanými mutáciami a následná selekcia týchto mutácií na tvorbu nových genotypov a fenotypov vhodných pre dané prostredie. Výsledkom je, že organizmy s extrémnymi reakčnými rýchlosťami prežívajú. Napríklad hmyz so silnými krídlami má väčšiu odolnosť voči nárazom vetra, zatiaľ čo hmyz rovnakého druhu so slabými krídlami je odfúknutý.

Riadiaci výber je charakterizovaný rovnakým mechanizmom ako rušivý výber, ale je zameraný na vytvorenie novej priemernej reakčnej normy. Napríklad hmyz sa stáva odolným voči chemikáliám.

Epigenetická evolučná teória

Podľa hlavných ustanovení epigenetickej teórie evolúcie, publikovanej v roku 1987, je substrátom pre evolúciu holistický fenotyp - to znamená, že morfózy vo vývoji organizmu sú determinované vplyvom podmienok prostredia na jeho ontogenézu (epigenetický systém). . Zároveň sa vytvára stabilná vývojová trajektória, založená na morfózach (kreod) - vytvára sa stabilný epigenetický systém, adaptívny na morfózy. Tento vývojový systém je založený na genetickej asimilácii organizmov (kopírovanie modifikovaného génu), ktorá spočíva v prispôsobení sa akejkoľvek modifikácii konkrétnej mutácie. To znamená, že zmena aktivity konkrétneho génu môže byť spôsobená tak zmenou prostredia, ako aj určitou mutáciou. Pri pôsobení nového prostredia na organizmus sa selektujú mutácie, ktoré prispôsobujú organizmus novým podmienkam, preto sa organizmus, ktorý sa najskôr adaptuje na prostredie modifikáciami, mu prispôsobí geneticky (motorická selekcia) - vzniká nový genotyp, na základom ktorého vzniká nový fenotyp. Napríklad pri vrodenom nedostatočnom rozvoji pohybového systému zvierat dochádza k reštrukturalizácii podporných a motorických orgánov takým spôsobom, že nedostatočný rozvoj sa ukazuje ako adaptívny. Táto vlastnosť je ďalej fixovaná dedičným stabilizačným výberom. Následne vzniká nový mechanizmus správania zameraný na prispôsobenie sa adaptácii. Epigenetická evolučná teória teda považuje postembryonálnu morfózu založenú na špeciálnych podmienkach prostredia za motorickú páku evolúcie. Prirodzený výber v epigenetickej teórii evolúcie teda pozostáva z nasledujúcich etáp:

Syntetické a epigenetické evolučné teórie sú teda celkom odlišné. Môžu sa však vyskytnúť prípady, ktoré sú syntézou týchto teórií – napríklad objavenie sa morfóz v dôsledku akumulácie neutrálnych mutácií v rezervách je súčasťou mechanizmu syntetického (mutácie sa objavujú vo fenotype) aj epigenetického (morfózy môžu viesť k modifikáciám genokopírovania, ak to počiatočné mutácie neurčili ) teórie.

Formy modifikačnej variability

Vo väčšine prípadov variabilita modifikácií prispieva k pozitívnej adaptácii organizmov na podmienky prostredia - zlepšuje sa reakcia genotypu na prostredie a dochádza k reštrukturalizácii fenotypu (napríklad u človeka, ktorý vyliezol, sa zvyšuje počet červených krviniek). hory). Niekedy však vplyvom nepriaznivých faktorov prostredia, napríklad vplyvom teratogénnych faktorov u tehotných žien, dochádza k zmenám fenotypu, ktoré sú podobné mutáciám (nededičné zmeny, podobne ako dedičné) – fenokópie. Pod vplyvom extrémnych environmentálnych faktorov sa u organizmov môžu vyvinúť morfózy (napríklad porucha pohybového aparátu v dôsledku úrazu). Morfózy majú ireverzibilný a neadaptívny charakter a svojou labilnou povahou sú prejavy podobné spontánnym mutáciám. Morfózy sú akceptované epigenetickou teóriou evolúcie ako hlavný faktor evolúcie.

Dlhodobá variabilita modifikácií

Vo väčšine prípadov má modifikačná variabilita nededičný charakter a je len reakciou genotypu daného jedinca na podmienky prostredia s následnou zmenou fenotypu. Známe sú však aj dlhodobé modifikácie, opísané u niektorých baktérií, prvokov a mnohobunkových eukaryotov. Aby sme pochopili možný mechanizmus dlhodobej variability modifikácie, uvažujme najprv o koncepte genetického spúšťača.

Napríklad bakteriálne operóny obsahujú okrem štruktúrnych génov aj dve sekcie – promótor a operátor. Operátor niektorých operónov sa nachádza medzi promótorom a štrukturálnymi génmi (v iných je súčasťou promótora). Ak je operátor spojený s proteínom nazývaným represor, potom spolu bránia RNA polymeráze v pohybe pozdĺž reťazca DNA. V baktériách E. coli možno pozorovať podobný mechanizmus. Pri nedostatku laktózy a nadbytku glukózy sa vytvorí represorový proteín (Lacl), ktorý sa pripojí k operátorovi a zabráni RNA polymeráze syntetizovať mRNA na transláciu enzýmu, ktorý štiepi laktózu. Keď však laktóza vstúpi do cytoplazmy baktérie, laktóza (indukčná látka) sa naviaže na represorový proteín, čím sa zmení jeho konformácia, čo vedie k disociácii represora od operátora. To spôsobí začiatok syntézy enzýmu na rozklad laktózy.

V baktériách je pri delení induktorová látka (v prípade E. coli- laktóza) sa prenáša do cytoplazmy dcérskej bunky a spúšťa disociáciu represorového proteínu od operátora, čo má za následok prejav enzýmovej aktivity (laktázy) na rozklad laktózy v tyčinkách aj v neprítomnosti tohto disacharidu v médiu .

Ak existujú dva operóny a ak sú vzájomne prepojené (štrukturálny gén prvého operónu kóduje represorový proteín pre druhý operón a naopak), tvoria systém nazývaný spúšťač. Keď je prvý operón aktívny, druhý je zakázaný. Pod vplyvom prostredia však môže byť zablokovaná syntéza represorového proteínu prvým operónom a potom sa spúšťač prepne: druhý operón sa stane aktívnym. Tento spúšťací stav môže byť zdedený nasledujúcimi generáciami baktérií. Molekulové spúšťače môžu poskytnúť dlhotrvajúce modifikácie aj v eukaryotoch. Môže k tomu dôjsť napríklad prostredníctvom cytoplazmatického dedenia cytoplazmatických inklúzií v baktériách počas ich rozmnožovania.

Efekt prepínania spúšťača možno pozorovať u nebunkových foriem života, ako sú bakteriofágy. Keď baktéria vstúpi do bunky kvôli nedostatku živín, zostane neaktívna a začlení sa do genetického materiálu. Keď sa v bunke objavia priaznivé podmienky, fágy sa množia a vylamujú z baktérie – spúšťač sa prepne v dôsledku zmeny prostredia.

Cytoplazmatická dedičnosť

Porovnávacie charakteristiky foriem variability

Nehnuteľnosť	Nededičné (adaptívne modifikácie)	Dedičná
Zmeniť objekt	Fenotyp v rámci reakčného limitu	Genotyp
Pôvodný faktor	Zmeny podmienok prostredia	Génová rekombinácia v dôsledku fúzie gamét, kríženia, mutácií
Dedenie majetku	Nezdedené	Zdedené
Hodnoty pre jednotlivca	Zvyšuje vitalitu a adaptabilitu na podmienky prostredia	Prospešné zmeny vedú k prežitiu, škodlivé zmeny vedú k smrti organizmu
Význam pre pohľad	Podporuje prežitie	Vedie k vzniku nových populácií a druhov v dôsledku divergencie
Úloha v evolúcii	Adaptácia organizmov na podmienky prostredia	Materiál pre prirodzený výber
Forma variability	Skupina	Individuálne
Vzor	Štatistická pravidelnosť variačných radov	Zákon homologického radu dedičnej variability

Spoločne dedičná a modifikačná variabilita poskytuje základ pre prirodzený výber. V tomto prípade kvalitatívne alebo kvantitatívne zmeny v prejavoch genotypu v charakteristikách fenotypu (dedičná variabilita) určujú výsledok prirodzeného výberu – prežitie alebo smrť jedinca.

Variabilita modifikácie v živote človeka

Praktické využitie vzorov modifikačnej variability má veľký význam v rastlinnej výrobe a chove zvierat, pretože umožňuje vopred predvídať a plánovať maximálne využitie možností každej odrody rastlín a plemena zvierat (napríklad jednotlivé ukazovatele dostatočné množstvo svetla pre každú rastlinu). Vytvorenie známych optimálnych podmienok pre implementáciu genotypu zabezpečuje ich vysokú produktivitu.

Aj to umožňuje účelne využívať vrodené schopnosti dieťaťa a rozvíjať ich už od detstva – to je úlohou psychológov a učiteľov, ktorí sa už v školskom veku snažia zisťovať sklony detí a ich schopnosti pre tú či onú profesionálnu činnosť, zvýšenie úrovne implementácie geneticky podmienených schopností detí v rámci normálnych reakčných limitov.

Modifikácia variability je nededičná, a preto sa nazýva aj fenotypová. Vytvára vonkajšie rozdiely v rámci druhu. Zmeny modifikácie, aj keď nie sú fixované v génoch, sú nimi určené a majú hranice určené genotypom.

Úpravy

V biológii sú modifikácie fenotypové rozdiely medzi organizmami, ktoré majú rovnaký genotyp.

Ryža. 1. Úpravy v rastlinách

Takéto rozdiely sú spôsobené environmentálnymi faktormi, ktoré môžu zahŕňať:

úrodnosť pôdy;
klimatické podmienky;
kŕmenie zvierat;
osvetlenie pre rastliny a ďalšie.

Modifikácie vznikajú ako adaptívne reakcie a vo väčšine prípadov sú užitočnými adaptáciami.

Rôzne zmeny sa nazývajú modifikácie.
Príklady variability modifikácií:

zmena farby u horského zajaca (sezónne úpravy);
tvorba rohov u dospelých kopytníkov (úpravy súvisiace s vekom);
prírastok hmotnosti so zvýšeným kŕmením;
zvýšenie objemu svalov počas tréningu;
stmavnutie ľudskej pokožky na slnku a oveľa viac.

Pre každý typ môžete vytvoriť sériu variácií, ktorá zobrazuje všetky možné úpravy.

TOP 2 článkyktorí spolu s týmto čítajú

Ryža. 2. Variačné série

Morfózy

Ak sú organizmy vystavené škodlivým faktorom vysokej intenzity, môžu sa u nich vyvinúť dramaticky zmenené vlastnosti, ktoré nie sú svojou povahou adaptívne. Takéto zmeny sa nazývajú morfózy.

Vonkajšie sú morfózy podobné mutáciám a v takýchto prípadoch sa nazývajú fenokópie, pretože „kopírujú“ prejav dedičných zmien.

Ryža. 3. Fenokópie

Morfózy sú deformácie. Na rozdiel od mutácií nie sú fixované v genotype.

Účinok genotypu

Hoci k modifikáciám dochádza vplyvom podmienok prostredia, sú determinované špecifickým genotypom.

Napríklad ľudia žijúci vo vysokohorských oblastiach majú takmer o tretinu viac červených krviniek ako obyvatelia plání. Ale schopnosť zvýšenej produkcie červených krviniek je určená genotypom človeka, t.j. modifikácie majú dedičný základ.

Organizmus nededí vlastnosť, ale schopnosť vytvárať určitý fenotyp. Preto rozdiely medzi jednotlivcami sú určené environmentálnymi aj genetickými faktormi.

Amplitúda, v rámci ktorej sa znak môže meniť, sa nazýva reakčná norma. Morfóza je mimo normy reakcie.

Vlastnosti

Tento typ premenlivosti má skupinovú povahu a niekedy sa nazýva aj skupinová, keďže k modifikácii dochádza u všetkých jedincov druhu umiestnených v rovnakých podmienkach.

Ak je nádoba s euglenou umiestnená na tmavom mieste, potom všetky stratia svoju zelenú farbu. Ak vrátite euglenu svetlu, všetkým sa vráti aj farba. To tiež naznačuje reverzibilitu úprav.

Ale u ľudí zvýšená výživa nespôsobí zvýšenie telesnej hmotnosti u každého, ale u tých, ktorí sú na to geneticky predisponovaní.

V jednom experimente im výskumník odstránil chvosty na 22 generáciách myší a navzájom ich skrížil. Z 1 592 skúmaných zvierat ani jedno nepriviedlo na svet potomstvo, u ktorého sa umelá úprava uchytila.

Význam

Vznik modifikačných zmien má v živote organizmu adaptačný význam.

Napríklad pokožka, ktorá pri opaľovaní stmavne, obmedzuje prenikanie ultrafialových lúčov do tela, čo vám umožňuje zostať na slnku dlhšie bez negatívnych následkov.

V poľnohospodárstve, keď poznáte rýchlosť reakcie pre každé plemeno, môžete dosiahnuť optimálne ukazovatele produktivity.

Čo sme sa naučili?

Pri štúdiu variability organizmov v 11. stupni sme charakterizovali jej modifikačnú varietu. Variabilita modifikácie je vlastnosťou vytvárania variantov charakteristík v medziach normy reakcie. Jeho vlastnosti: reverzibilita a skupinový charakter. Dôvodom úprav sú environmentálne faktory. Modifikácia sa nededí.

Test na danú tému

Vyhodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4.6. Celkový počet získaných hodnotení: 106.

Vieme, že modifikačná variabilita je špeciálnym prípadom nededičnej premenlivosti.

Variabilita modifikácie - schopnosť organizmov s rovnakým genotypom sa v rôznych podmienkach prostredia vyvíjajú odlišne. V populácii takýchto organizmov je určitý súbor fenotypov. V tomto prípade musia byť organizmy rovnaký vek.

Úpravy - ide o fenotypové nededičné rozdiely, ktoré vznikajú vplyvom podmienok prostredia v organizmoch rovnakého genotypu (Karl Nägeli, 1884).

Príklady modifikácií široko známy a početný.

Morfológia listov vodný maslák A hrot šípu závisí od prostredia, v ktorom sa vyvíjajú, či už vo vzduchu alebo pod vodou.

hrot šípu (Strelec sagittaefolia) má rôzne listy: v tvare šípky (nad vodou), v tvare srdca (plávajúce) a v tvare stuhy (pod vodou). V dôsledku toho je hrot šípu dedične určený nie špecifickým tvarom listu, ale schopnosťou v rámci určitých limitov meniť tento tvar v závislosti od podmienok existencie, ktorá je adaptívna funkcia telo.

Ak je nadzemná časť stonky zemiaky umelo zakázať prístup k svetlu, vyvíjajú sa na ňom hľuzy, ktoré visia vo vzduchu.

U platýz , Vedúci životný štýl dna, horná strana tela je tmavá, čo ju robí neviditeľnou pre blížiacu sa korisť, a spodná strana je svetlá. Ak je však akvárium so skleneným dnom osvetlené nie zhora, ale zdola, spodný povrch tela stmavne.

Hermelínové králiky majú bielu srsť na tele okrem konca papule, labiek, chvosta a uší. Ak oholíte oblasť, napríklad na chrbte, a budete zviera udržiavať pri nízkej teplote (0-1 °C), potom na oholenej oblasti vyrastú čierne chlpy. Ak vytrhnete časť čiernych chlpov a umiestnite králika do vysokých teplôt, biela srsť opäť narastie.

Je to spôsobené tým, že každá časť tela je charakterizovaná vlastnou úrovňou krvného obehu a podľa toho aj teplotou, v závislosti od toho, od ktorej sa čierny pigment tvorí alebo odbúrava - melanín . Genotyp zostáva rovnaký.

Kdeteplý , tam pigment degraduje →biely farba srsti, kdeChladný (distálne oblasti), tam nedochádza k degradácii pigmentu →čierna vlna.

Vlastnosti modifikácie

S. M. Gershenzon opisuje nasledovné modifikačné vlastnosti :

1. Stupeň závažnosti modifikácie úmerné sile a trvaniu pôsobenie na telo faktora spôsobujúceho modifikáciu. Tento vzorec zásadne odlišuje modifikácie od mutácií, najmä génových mutácií.

2. V drvivej väčšine prípadov je modifikácia užitočné, adaptívna reakcia tela na jeden alebo iný vonkajší faktor. To možno vidieť na vyššie uvedených modifikáciách v rôznych organizmoch.

3. Len tie modifikácie, ktoré sú spôsobené, majú adaptačný význam normálne zmeny v prírode dané podmienky , s ktorým sa tento druh už mnohokrát stretol. Ak telo vstúpi nezvyčajné , extrémnych okolností , potom vznikajú modifikácie, ktoré nemajú adaptačný význam - morfózy .

Ak pôsobí na larvy alebo kukly ovocné mušky Röntgenové alebo ultrafialové lúče, ako aj maximálnu tolerovanú teplotu, potom vyvíjajúce sa muchy vykazujú rôzne morfózy ( muchy s krídlami stočenými nahor, so zárezmi na krídlach, s roztiahnutými krídlami, s malými krídlami, fenotypovo nerozoznateľné od múch niekoľkých mutantných línií Drosophila).

4. Na rozdiel od mutácií modifikácie reverzibilné , teda výsledná zmena postupne zaniká, ak sa eliminuje efekt, ktorý ju spôsobil. Takže opálenie človeka zmizne, keď pokožka prestane byť vystavená slnečnému žiareniu, objem svalov sa po ukončení tréningu zníži atď.

5. Na rozdiel od mutácií, modifikácie sa nededia . O tejto pozícii sa v celej histórii ľudstva diskutovalo najviac. Lamarck veril, že akékoľvek zmeny v tele môžu byť zdedené, získané počas života (lamarckizmus). Dokonca aj Darwin rozpoznal možnosť dedenia niektorých modifikačných zmien.

Prvá vážna rana myšlienke dedenia získaných vlastností prišla A. Weisman . Počas 22 generácií odrezával bielym myšiam chvosty a navzájom ich krížil. Celkovo bolo vyšetrených 1 592 jedincov a u novonarodených myší sa nikdy nezistilo skrátenie chvosta. Výsledky experimentu boli publikované v roku 1913, ale odvtedy to nebolo potrebné úmyselné zranenie ľudí, vyrobené z rituálnych alebo „estetických“ dôvodov - obriezka, piercing uší, zmrzačenie nôh, lebky atď., Ako je známe, sa tiež nededia.

V ZSSR v 30-50 rokoch. sa rozšírili chybné teórie Lysenko o dedení „nadobudnutých vlastností“, teda vlastne modifikácií. Mnohé experimenty uskutočnené na rôznych organizmoch ukázali nedediteľnosť modifikácií a štúdie tohto druhu v súčasnosti predstavujú len historický záujem. V rokoch 1956-1970 F. Creek sformuloval tzv "ústredná dogma molekulárnej biológie" , podľa ktorého je prenos informácií možný len z DNA do proteínov, ale nie opačným smerom.