Az örökletes variabilitásnak két típusa van. Biológia előadás az "öröklődés és változékonyság" témában

A történelemből

Az ókorban kialakult az az elképzelés, hogy az élőlényekre az öröklődés és a változékonyság jellemző. Megjegyezték, hogy amikor az organizmusok nemzedékről nemzedékre szaporodnak, egy adott fajban rejlő jellemzők és tulajdonságok komplexe továbbadódik (öröklődés megnyilvánulása). Ugyanilyen nyilvánvaló azonban, hogy az azonos fajhoz tartozó egyedek között van némi különbség (a változékonyság megnyilvánulása).

Ezen tulajdonságok jelenlétének ismeretét új kultúrnövény- és háziállatfajták kifejlesztése során hasznosították. Ősidők óta ben mezőgazdaság Hibridizációt alkalmaztak, vagyis olyan szervezeteket kereszteztek, amelyek bizonyos jellemzőiben különböznek egymástól. Előtte azonban késő XIX V. az ilyen munkát próba és hiba alapján végezték, mivel az organizmusok ilyen tulajdonságainak megnyilvánulásának hátterében álló mechanizmusok nem ismertek, és az ezzel kapcsolatos hipotézisek tisztán spekulatívak voltak.

1866-ban jelent meg Gregor Mendel cseh kutató „Kísérletek a növényhibrideken” című munkája. Leírta a tulajdonságok öröklődési mintázatát több faj növénynemzedékeiben, amelyeket G. Mendel számos és gondosan elvégzett kísérlet eredményeként azonosított. Kutatásai azonban nem keltették fel kortársai figyelmét, akik képtelenek voltak értékelni az előtte álló elképzelések újszerűségét és mélységét. általános szinten az akkori biológiai tudományok. Csak 1900-ban, miután három kutató (G. de Vries Hollandiában, K. Correns Németországban és E. Chermak Ausztriában) újból és egymástól függetlenül fedezte fel G. Mendel törvényeit Ausztriában, egy új biológiai tudomány- genetika, amely az öröklődés és változékonyság mintázatait vizsgálja. Gregor Mendelt joggal tekintik ennek a fiatal, de nagyon gyorsan fejlődő tudománynak az alapítójának.

Az élőlények öröklődése

Az élőlények öröklődését ún általános tulajdon minden élőlény megőrzi és továbbítja a szerkezeti jellemzőket és funkciókat az ősöktől az utódokig.

A szülők és az utódok közötti kapcsolat az élőlényekben főként szaporodás útján jön létre. Az utódok mindig hasonlóak a szülőkhöz és az ősökhöz, de nem azok pontos másolata.

Mindenki tudja, hogy a tölgy a makkból nő, a fiókái pedig a kakukktojásokból kelnek ki. Egy bizonyos fajta kultúrnövényeinek magvaiból azonos fajtájú növények nőnek ki. A háziállatoknál ugyanazon fajta leszármazottai megtartják tulajdonságaikat.

Miért hasonlítanak az utódok a szüleikre? Darwin idejében az öröklődés okait kevesen tudták. Ma már ismert, hogy az öröklődés anyagi alapját a kromoszómákon elhelyezkedő gének alkotják. A gén egy szerves DNS-molekula olyan szakasza, amelynek hatására jellemzők képződnek. Az élőlények sejtjeiben különböző típusok egységet és több tíz kromoszómát és több százezer gént tartalmaz.

A géneket tartalmazó kromoszómák a csírasejtekben és a testsejtekben egyaránt jelen vannak. Az ivaros szaporodás során a hím és női nemi sejtek fúziója megy végbe. Az embrió sejtjeiben a férfi és női kromoszómák egyesülnek, így kialakulása mind az anyai, mind az apai szervezet génjeinek hatására történik. Egyes tulajdonságok kialakulását jobban befolyásolják az anyai szervezet génjei, másokét - az apai, a harmadik tulajdonságokra pedig az anyai és az apai gének. Ezért az utód bizonyos tekintetben hasonlít az anyai testhez, másokban az apai testhez, máshol pedig az apa és az anya tulajdonságait ötvözi, azaz köztes jelleggel bír.

Az élőlények változékonysága

Az élőlények változékonysága az élőlények általános tulajdonsága, hogy új tulajdonságokat – egy fajon belüli egyedek közötti különbségeket – sajátítsanak el.

Az élőlények minden jele változtatható: jellemzői a külső és belső szerkezet, fiziológia, viselkedés stb. Lehetetlen teljesen azonos egyedeket találni egy állatpár utódaiban vagy egy gyümölcs magjából termesztett növények között. Az azonos fajtájú juhok csordájában minden állatot finom jellemzők különböztetnek meg: testméret, lábak hossza, fej, szín, gyapjúgöndörítés hossza és sűrűsége, hangja, szokásai. Az aranyrúd (Asteraceae család) virágzatában a szélső nádvirágok száma 5-8. A tölgy kökörcsin (Ranunculaceae család) szirmainak száma 6, esetenként 7 és 8. Azonos fajhoz tartozó növények ill. a fajták némileg eltérnek egymástól a virágzás és a gyümölcsérés, a szárazságtűrés mértéke stb. tekintetében. Az egyedek változatossága miatt a populáció heterogénnek bizonyul.

Darwin a változékonyság két fő formáját különböztette meg - a nem örökletes és az örökletes.

Nem örökletes vagy módosuló változékonyság

Régóta megfigyelhető, hogy egy adott fajta, fajta vagy faj minden egyede egy bizonyos ok hatására egy irányba változik. A termesztett növényfajták olyan körülmények hiányában, amelyek között az ember tenyésztették őket, elvesztik tulajdonságaikat. Például a fehér káposzta, ha forró országokban termesztik, nem képez fejet. Ismeretes, hogy jó műtrágya, öntözés és világítás mellett a növények bokrosodnak és bőségesen teremnek. A hegyekre vagy szigetekre hozott lófajták, ahol az étel nem tápláló, idővel csökevényessé válnak. A kitenyésztett állatok termelékenysége jobb tartási és gondozási körülmények között nő. Mindezek a változások nem örökletesek, és ha a növényeket vagy állatokat áthelyezik eredeti létfeltételeikbe, akkor a jellemzők visszatérnek az eredetihez.

Az élőlények nem örökletes, vagy módosulásának okait Darwin idején kevéssé tanulmányozták. Mára azt találták, hogy egy organizmus kialakulása a gének hatására és a környezeti feltételek hatására egyaránt megtörténik. Ezek a feltételek a nem örökletes, módosulás, változékonyság okai. Gyorsíthatják vagy lassíthatják a növekedést és fejlődést, megváltoztathatják a virágok színét a növényekben, de a gének nem változnak. A nem örökletes változékonyságnak köszönhetően a populációk egyedei alkalmazkodnak a változó környezeti feltételekhez.

Örökletes változékonyság

A módosításon kívül létezik a variabilitás egy másik formája is - az organizmusok örökletes variabilitása, amely a kromoszómákat vagy a géneket, vagyis az öröklődés anyagi alapját érinti. Az örökletes változásokat Darwin jól ismerte, nagy szerepet tulajdonított nekik az evolúcióban.

Az örökletes változatosság okait Darwin idejében szintén kevesen tanulmányozták. Ma már ismert, hogy az örökletes elváltozásokat a gének megváltozása vagy azok új kombinációinak kialakulása okozza az utódokban. Így az örökletes variabilitás egyik típusát - a mutációkat - a gének változásai okozzák; egy másik típust - a kombinatív variabilitást - okozzák új kombináció gének az utódokban; a harmadik - relatív variabilitás - azzal a ténnyel jár, hogy ugyanaz a gén nem egy, hanem kettő vagy több tulajdonság kialakulását befolyásolja. Így az örökletes variabilitás minden típusának alapja egy gén vagy génkészlet változása.

A mutációk kisebbek lehetnek, és sokféle morfológiai és élettani jellemzők szervezetben, például állatokban - méret, szín, termékenység, tejtermelés stb. Néha a mutációk jelentősebb változásokban nyilvánulnak meg. Az ilyen változtatásokkal kövérfarkú, merinó és asztrahán juhfajtákat, számos dísznövény frottír fajtáját, síró- és piramiskoronás fákat hoztak létre. Az egyszerű tojásdad levelű eperben és a kimetszett levelű celandinban ismertek örökletes elváltozások.

A mutációk különféle hatások miatt fordulhatnak elő. A populációk kombinatív változékonyságának forrása a keresztezés. Az azonos populációba tartozó egyedek genotípusában kissé eltérnek egymástól. A szabad keresztezés eredményeként új génkombinációk keletkeznek.

A populációban véletlenszerű okok miatt megjelenő örökletes változások a szabad keresztezés következtében fokozatosan terjednek az egyedek között, és a populáció telítődik velük. Ezek az örökletes változások önmagukban nem vezethetnek új populáció, még kevésbé egy új faj kialakulásához, de szükséges anyag a szelekcióhoz, az evolúciós változás előfeltétele.

Darwin az örökletes változékonyság relatív természetét is megjegyezte. Például az állatok hosszú végtagjait szinte mindig megnyúlt nyak kíséri; a szőrtelen kutyáknak fejletlen fogaik vannak; a tollas lábú galamboknak úszóhártyás lábujjaik vannak. Az étkezési répafajtáknál a gyökérnövény színe, a levélnyél ill alsó oldal levelek. Snapdragons, világos színű virágkorolla, zöld szárral és levelekkel; sötét corollas - a szár és a levelek sötétek. Ezért az egyik kívánt tulajdonság kiválasztásakor figyelembe kell venni annak lehetőségét, hogy az utódokban más, olykor nemkívánatos tulajdonságok is megjelenjenek, amelyek viszonylagosan rokonok vele.

Öröklődés és változékonyság - különböző tulajdonságok olyan organizmusok, amelyek meghatározzák az utódok szüleikkel és távolabbi őseivel való hasonlóságát és különbözőségét. Az öröklődés az organikus formák több generáción keresztüli stabilitását fejezi ki, a változékonyság pedig az átalakulási képességüket.

Darwin többször is hangsúlyozta a változékonyság és az öröklődés törvényeinek alapos kidolgozásának szükségességét. Később a genetika tárgyává váltak.

ELŐADÁS

TÉMA:Öröklődés és változékonyság

ELŐADÁSTERV:

Átöröklés

Változékonyság

1. Örökletes változékonyság

   Nem örökletes változékonyság

1. Öröklődés

Fejlesztés szerves világ, nagymértékben függ olyan tényezőktől, mint az öröklődés és a változékonyság.Átöröklés minden élőlény általános tulajdonságának nevezik, hogy tárolja és átadja tulajdonságait az utódoknak. Az öröklődésnek köszönhetően az egyes biológiai fajok sajátos tulajdonságai nemzedékről nemzedékre megmaradnak.

A szülők és az utódok közötti kapcsolat az élőlényekben főként szaporodás útján jön létre. Bár az utódok hasonlóak szüleikhez és őseikhez, nem ők a pontos másolatuk. Az öröklődés mechanizmusa régóta érdekli az emberiséget. 1866-ban G. Mendel azon véleményének adott hangot, hogy az élőlények jellemzőit öröklődő egységek határozzák meg, amelyeket ő „elemeknek” nevezett. Később kezdték hívni őketörökletes tényezők és végülgének . A gének a kromoszómákon helyezkednek el, és egyik generációról a másikra továbbadódnak.

Annak ellenére, hogy ma már sokat tudunk a kromoszómákról és a DNS szerkezetéről, adjuk pontos meghatározás gén még mindig nehéz. A gén természetének tanulmányozása eredményeként a rekombináció, a mutáció és a funkció egységeként határozható meg.Gén az öröklődési tényező, a genetikai anyag funkcionálisan oszthatatlan egysége egy nukleinsavmolekula (DNS vagy RNS) szakasza formájában.Specifikus fehérjeszerkezetet, t-RNS vagy rRNS molekulákat kódol, vagy kölcsönhatásba lép biológiailag aktív anyagokkal (például enzimekkel). A gén egy integrált funkcionális egység, és szerkezetének bármilyen megsértése megváltoztatja a benne kódolt információt, vagy annak elvesztéséhez vezet.

Az öröklődés eredményeként a szervezet egy génkészletet kap a szüleitől, amelyet általában úngenotípus . Az eukarióták genomja összetettebb, mint a prokariótáké, mert igen több nukleáris DNS, szerkezeti és szabályozó gének. A sejtmagban található örökletes anyagon kívül van mégcitoplazmatikus öröklődés , vagynukleárison kívüli . Ez abban rejlik, hogy a citoplazma bizonyos struktúrái képesek tárolni és továbbadni a leszármazottaknak örökletes információk szülők. Bár a szervezet legtöbb tulajdonságának öröklődésében a nukleáris génekhez tartozik a vezető szerep, a citoplazmatikus öröklődés szerepe is jelentős. Kétféle genetikai tényezőhöz kapcsolódikjelenségek:

A kódolt tulajdonságok öröklődéseextranukleáris gének bizonyos organellumokban találhatók (mitokondriumok, plasztidok);

A nukleáris gének által előre meghatározott tulajdonságok megnyilvánulása a leszármazottakban, amelyek kialakulását befolyásoljatojás citoplazmája .

Az önmegkettőzésre képes organellumokban (mitokondriumokban, plasztidokban) lévő gének létezése a huszadik század elején vált ismertté. miközben a zöld és színtelen plasztidokat tanulmányozta néhány mozaiklevélszínű virágos növényben. Az extranukleáris gének, amelyek kölcsönhatásba lépnek a nukleáris génekkel, befolyásolják a tulajdonság kialakulását. Például a plasztid génekhez kapcsolódó citoplazmatikus öröklődés olyan tulajdonságot érint, mint a növények (begónia, snapdragon stb.) sokszínűsége. És ez a tulajdonság továbbadódik anyai vonal.

A tarkaság oka egyes plasztidok pigmentklorofillképző képességének elvesztése. A színtelen plasztidokkal történő sejtosztódás után fehér foltok jelennek meg a leveleken, amelyek zöld területekkel váltakoznak. Ennek a tulajdonságnak az anyai vonalon keresztüli átvitelét az magyarázza, hogy az ivarsejtek képződése során a plasztidok jutnak el a petékhez, nem pedig a spermiumokhoz. Amikor új plasztiszok képződnek, a zöld plasztidokból zöldek, a színtelen plasztidok pedig színtelenek. A sejtosztódás során a plasztidok véletlenszerűen oszlanak el, ami színtelen, zöld vagy mindkét plasztiddal rendelkező sejteket eredményez..

Az élesztőben megfigyelhető a mitokondriális génekhez kapcsolódó citoplazmatikus öröklődés jelensége. Ezekben a mikroorganizmusokban a mitokondriumokban olyan géneket találtak, amelyek meghatározzák a légzőszervi enzimek hiányát vagy jelenlétét, valamint bizonyos antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát. Az anyatest nukleáris génjeinek a petesejt citoplazmáján keresztüli hatása a tulajdonságok kialakulására a tavi csiga példáján keresztül követhető nyomon. Ennek az édesvízi puhatestűnek olyan formái vannak, amelyekben a héj különböző irányú - balra vagy jobbra - csavarodik. A héj jobbra csavarodását meghatározó allél uralja a balkezes allélt, de ezt a tulajdonságot az anyai egyed génjei határozzák meg. Például a recesszív génre homozigóta egyedek (balkezesek) jobbkezes héjjal rendelkezhetnek, ha az anyai szervezetben volt a domináns allél.

2. Változékonyság

Változékonyságnevezze meg az azonos populációhoz vagy fajhoz tartozó élőlények egyik vagy másik jellemzőjében mutatkozó különbségek teljes halmazát. A változékonyságnak két fő formája van:örökletesÉsnem örökletes.

2.1. Örökletes változékonyság

Örökletes variabilitás az a változékonyság, amely a szülőkről az utódokra közvetítődik, azaz. örökölt. Ez a változékonyság a genetikai anyag mutációk által okozott változásaihoz kapcsolódik. Ezért nevezik az örökletes változékonyságot isgenotípusos , genetikai vagymutációs .

Mutáció a kromoszómák változása, amely környezeti tényezők hatására következik be. A mutációk fogalmát Hugo Frieze holland botanikus vezette be a tudományba. Ő is megfogalmaztamutációs elmélet , amelynek számos rendelkezése a híres orosz botanikus, S.I. Korzsinszkij.

A modern kor alapvető rendelkezései mutációs elmélet :

A mutációk hirtelen, görcsösen jelentkeznek, és diszkrét tünetek formájában jelentkeznek;

A mutációk nem vesznek el, és nemzedékről nemzedékre továbbadódnak;

A mutációk különböző módon manifesztálódnak, lehetnek dominánsak vagy recesszívek, előnyösek vagy károsak, eltérőek a szervezetre gyakorolt ​​hatásuk erősségében, kisebb változásokat okoznak a szervezet működésében vagy befolyásolják az életfunkciókat és halálosak lehetnek;

A mutációk kimutatásának valószínűsége a vizsgált egyedek számától függ;

A mutációk ismétlődően előfordulhatnak;

A mutációkat erős fizikai vagy kémiai ágensek szervezetre gyakorolt ​​hatása okozhatja, de egy adott mutáció megjelenése nem függ össze az ágens típusától;

A mutációk mindig spontánok, függetlenek egymástól, és nincs csoportorientációjuk. A kromoszóma bármely része mutálódhat.

A mutációs variabilitás a módosítással ellentétben az evolúciós átalakulások fontos forrása. A genetikai variabilitásnak köszönhetően új tulajdonságokkal, tulajdonságokkal rendelkező organizmusok képződnek, ami megmarad magas szintűés a fenotípusos változékonyság.

Az élőlények életképességére gyakorolt ​​hatás természetétől függően megkülönböztetik őkethalálos , szubletális Éssemleges mutációk. A halálos kimenetelűek általában az élőlények halálát jelentik még a születés előtt vagy a szexuális érettség kezdete előtt. Szubletális - csökkenti az életképességet, ami egyesek halálához vezet (10-50%). Az élőlények normál életkörülményei között a semleges mutációk nem befolyásolják életképességüket. És bizonyos esetekben az ilyen mutációk akár hasznossá is válhatnak, különösen akkor, ha a szervezet életkörülményei megváltoznak.

A genetikai anyag örökletes változásainak természete alapján háromféle mutációt különböztetnek meg: gén-, kromoszómális és genomiális.

Genetikai ( pont ) mutációk – minőségi változások az egyes génekben. Ezek a mutációk az elsődleges DNS-szál szintjén fordulnak elő, és a fehérjék aminosavszekvenciájának megszakadásához vezetnek. Az ilyen változások negatív következményekkel járhatnak a szervezetre nézve. Végtére is, az egyes fehérjék aminosavszekvenciája szigorúan specifikus, és akár az egyik cseréje is megsértéshez vezethet térszerkezet fehérje és ennek megfelelően a funkciók.

A pontmutáció leggyakoribb esete egy nukleotidpár GA-ról GC-re való cseréje vagy fordítva. Ha ezek a változások belül szerkezeti gének, akkor ennek eredményeként az AGA triplett helyett az AHC triplett jelenhet meg a polipeptidláncban, egy negatív töltésű aminosav helyett.arginin töltetlen aminosav leszszerin. Egy ilyen mutáció a fehérje töltésének megváltozásához, konformációjának megzavarásához vezethet, és ha enzimről van szó, akkor a sebesség csökkenéséhez kémiai reakció, amit katalizál. Ennek eredményeként az egész szervezet anyagcseréjében zavarok kezdődhetnek.

A szubsztitúciók lehetnek semlegesek is, például aminosav-szubsztitúciók azonos tulajdonságokkal. A kodonmutációk leállítása vagy az egyik nukleotid elvesztésének vagy beépülésének mutációi rendkívül negatív következményekkel járnak. Ennek eredményeként a tripletek szekvenciájának egy része vagy egésze megváltozik, ami hozzájárul a fehérje aminosavszerkezetének súlyos megsértéséhez, és ez szinte mindig összeegyeztethetetlen a szervezet normális működésével.

Kromoszómális mutációk – a kromoszómák látható átalakulásával kapcsolatos mutációk. Ez lehet a kromoszóma egyik részének áthelyezése a másikba, egy kromoszóma egy részének 180°-kal történő elforgatása, behelyezés extra alkatrészek kromoszómák, vagy éppen ellenkezőleg, bármely szakasz elvesztése. A legtöbb esetben a kromoszóma-átrendeződések nem következnek be a szervezetre nézve. Leggyakrabban az embriófejlődés nagyon korai szakaszában halálhoz vezetnek. Ha a kromoszómális változások nem érintik azokat a géneket, amelyek felelősek fontos funkciókat Ezek általában meióziszavarokhoz, így az egyén terméketlenségéhez vezetnek. Vannak azonban teljesen semleges kromoszómális mutációk is(kromoszómális polimorfizmusok).

Genomi mutációk a kromoszómák számának változásaihoz kapcsolódik. Ezeket a meiózis súlyos megsértése okozza. A kromoszómamutáció egyik típusa azaneuploidia- a homológ kromoszómák egy vagy több növekedése, vagy éppen ellenkezőleg, hiányosság, leggyakrabban egy kromoszóma. Az állatoknál jellemzően az ilyen rendellenességek összeegyeztethetetlenek a szervezet normális működésével, és vagy korai stádiumban elhulláshoz, vagy számos fejlődési rendellenességhez vezetnek. Örökletes betegség Emberben az úgynevezett Down-szindrómát egy harmadik extra kromoszóma megjelenése okozza a 21. párban. És a harmadik kromoszóma megjelenése a 15. párban egy másik örökletes emberi anomáliát - polydactiliát - okoz, a hatodik ujj megjelenését a végtagokon.

A szám többszörös növekedésével összefüggő genomiális mutációk kromoszómakészlet, hívottpoliploidia (görögbőlpolyploethia sok, nagy számban). Ha a kromoszómakészletek száma eggyel nő, akkor az triploid, ha kettővel, akkor tetraploid stb. Az élőlényekben található kromoszómakészletek száma a tízszeres kromoszómakészlettel rendelkező szervezetekben nőtt a legnagyobb mértékben.

A poliploidia elősegíti a test méretének növekedését, felgyorsítja az életfolyamatokat, és zavarokat okozhat a szaporodási folyamatban. Ez különösen igaz a páratlan kromoszómakészlettel rendelkező poliploid formákra, amelyek csak partenogenezis útján vagy vegetatívan képesek szaporodni.

A poliploidia nagyon gyakori a természetben. Legtöbbször paroploid (tetra- vagy oktoploid) formák képviselik, amelyekben a meiózis normálisan előfordul. A növények között sok a poliploid faj, az állatok között sokkal kevesebb. Elég gyakran megtalálhatók gerinctelenek (rákfélék, puhatestűek, férgek) között. A gerincesek között vannak poliploidok. A halakban például egész családok (tokok) és rendek (lazacfélék) is léteznek, amelyek fajai kizárólag poliploidok. A polipoidok ritkábban fordulnak elő kétéltűekben és hüllőkben, madarakban és emlősökben az ilyen egyedek a fejlődés korai szakaszában elpusztulnak.

Szomatikus mutációk – olyan mutációk, amelyek csak az egyes szomatikus sejtekben fordulnak elő. Az ivarosan szaporodó szervezetekben (a legtöbb állatban) az ilyen mutációk nem öröklődnek. A növényeknél más a helyzet - a vegetatív szaporítás lehetővé teszi a bekövetkezett változás megőrzését és örökletessé tételét.

A szervezetben előforduló mutációk többsége általában recesszív, és a vad típus (a természetes körülmények között élő egyedekre jellemző ún. közös fenotípus) a domináns. Például,albinizmus(a lat.albus– fehér) egy recesszív tulajdonság, amely homozigóta (aa) állapotban nyilvánul meg, mint a pigment hiánya a bőrben, a hajban és a szem íriszében. Mint kiderült, a melanin pigment képződését katalizáló tirozináz enzim nem működik albínó egyedekben. A heterozigóta egyedek (Aa) vad színűek.

A domináns mutációk heterozigóta állapotban is megjelennek, de sokkal ritkábban fordulnak elő, mint a recesszívek. Az ilyen mutációk következménye például az esetek többségében melanisztikus állatok megjelenése, amelyekben a nem mutált egyedekkel ellentétben sok melanin szintetizálódik. Általában az ilyen szervezetek sötétebb színűek.

A genetikai variáció másik fontos tényezője azrekombináció (a lat.re– ismétlődő műveletet jelző előtag éskombinálni,– kapcsolat) – a genetikai anyag újraelosztása az utódokban. A génrekombináció fő okai a következők:

Az ivarsejtek kapcsolata a különböző szülők véletlenszerű keresztezés állatoknál és keresztbeporzás növényeknél;

A kromoszómák független eloszlása ​​az első meiotikus osztódás után;

A crossing over a homológ kromoszómák metszeteinek cseréje a metafázisban történő konjugáció soránMeiosis I.

Az ivaros szaporodás eredményeként a rekombináció sokféle genotípus kombinációval utódképzéshez vezet. Ennek eredményeként lehetetlen két genetikailag azonos egyedet találni egy populációban. Rekombinációs játékok fontos szerepet az élőlények evolúciójában. Tulajdonságait új növény- és állatfajták nemesítése során használják fel.

2.2. Nem örökletes változékonyság

Egy organizmus fenotípusának kialakulása örökletes alapja – genotípusa – és a környezeti feltételek közötti kölcsönhatáson keresztül megy végbe. A test jelei változó mértékben különböző környezeti tényezők hatására változnak. Némelyikük nagyon képlékeny és változékony, mások kevésbé változékonyak, mások pedig gyakorlatilag nem változnak a környezeti feltételek hatására. Például a szarvasmarhák tejhozama nagyban függ a tartási körülményektől (takarmányozás, gondozás). Míg a tej zsírtartalma az nagyobb mértékben fajtánként változik, és nehéz megváltoztatni, bár az étrend megváltoztatásával bizonyos eredményeket lehet elérni. Még több is állandó jel az öltöny. Minden lehetséges feltétel mellett szinte változatlan marad.

Módosítás (a lat.modulus– mérés, típus ésfáciesű- forma, megjelenés)változékonyság – Ezek olyan változások az organizmus jellemzőiben (fenotípusában), amelyeket a környezeti feltételek változásai okoznak, és nem kapcsolódnak a genotípus változásaihoz.Tekintettel arra, hogy a módosítási variabilitás nem kapcsolódik a genotípus változásához, nem öröklődik.

Valójában módosításváltozások (módosítások)– ezek a szervezetek reakciói bizonyos környezeti tényezők hatásának intenzitásának változására. Ugyanazok a közeli rokon élőlények minden genotípusára. Például minden vízbe merített nyílhegyű növénynek hosszú és vékony levelei vannak, míg a szárazon termő növényeknek nyíl alakúak a levelei. A részben vízbe merülő nyílhegyű növények mindkét típusú levelet termelik.

A nappali lepkében a változó szárnyszín a bábok fejlődési hőmérsékletétől függ. Az áttelelt bábokból téglavörös színű lepkék, a nyáron, magas hőmérsékletű körülmények között fejlődő pillangókból pedig fekete szárnyháttérrel. A módosítások súlyossága közvetlenül függ egy bizonyos tényező hatásának intenzitásától és időtartamától a szervezetben. Így a kis sós garnélaráknál a has hátsó részének szőrösödésének mértéke a víz sótartalmától függ: minél alacsonyabb a sókoncentráció, annál nagyobb.

Amint azt számos tanulmány kimutatta, a módosulások eltűnhetnek egy egyed élete során, ha megszűnik az azokat okozó tényező hatása. Például egy személy által nyáron szerzett barnaság az őszi-téli időszakban fokozatosan eltűnik. Ha egy nyílhegyű növényt vízből szárazra ültetünk, az új levelek nem megnyúltak, hanem nyíl alakúak. Az ebből eredő módosulások az egyén egész életében fennmaradhatnak, különösen azok, amelyek a korai szakaszban jelentkeztek egyéni fejlődés. De nem adják át a leszármazottaknak. Például az alsó végtagok csontjainak görbülete angolkór következtében az egész életen át fennmarad. De azoknak a szülőknek, akik gyermekkorukban angolkórban szenvedtek, a gyermekek normálisan születnek, ha fejlődésük során megkapják szükséges mennyiség D-vitamin. Egy másik példa az egész életen át tartó módosulásokra a mézelő méhek lárváinak királynővé és munkássá válása. A méhsejt speciális nagy sejtjeiben fejlődő, csak a munkásméhek speciális mirigyei által termelt „méhpempővel” táplálkozó lárvák királynővé fejlődnek. Azok pedig, akiket méhkenyérrel (méz és virágpor keveréke) etetnek, később munkásokká válnak – fejletlen, szaporodásra képtelen nőstényekké. Ezért a nőstény mézelő méhek lárváinak megkülönböztetése attól függ, hogy milyen táplálékot kapnak fejlődésük során. Ha a fejlődés korai szakaszában felcserélődnek a lárvák, amelyekből a méhkirálynőnek és a munkásméhnek kell kifejlődnie, akkor ennek megfelelően megváltozik táplálkozásuk jellege és az ezt követő differenciálódásuk. A fejlődés későbbi szakaszaiban azonban ez lehetetlenné válik.

A módosulási változatosság kivételes szerepet játszik az élőlények életében, biztosítva a környezeti feltételek változásaihoz való alkalmazkodóképességüket. Így a nyílhegy leveleinek alakjának megváltoztatása nyíl alakúról szalag alakúra (lineárisra), amikor a növényt vízbe merítik, megvédi az áram által okozott károktól. Az őszi vedlés során az emlősök vastagabb szőrzetére váltása védelmet nyújt az emlősök hatásaival szemben alacsony hőmérsékletek, és az ember barnulása káros hatásoknak köszönhető napsugárzás. Mindez okot ad annak feltételezésére, hogy a folyamat során ilyen módosítások merültek fel történelmi fejlődés fajok, mint bizonyos alkalmazkodó reakciók a változó környezeti feltételekhez, amelyekkel az organizmusok folyamatosan találkoznak. Azonban nem minden módosítás adaptív. Például ha árnyékol alsó rész burgonya szár, akkor föld feletti gumók kezdenek képződni rajta. Az adaptív jelentőséggel nem bíró módosítások akkor keletkeznek, amikor az élőlények olyan szokatlan körülmények közé kerülnek, amelyekkel őseiknek nem kellett szembenézniük.

A módosítások változékonysága bizonyos feltételtől függstatisztikai minták . Különösen bármely jellemző csak bizonyos határokon belül változhat. A tulajdonságok módosítási variabilitásának ilyen határait (mintől maxig) a szervezet genotípusa előre meghatározza, és ún.reakció norma . Ezért konkrét allél gén nem határozza meg előre az általa kódolt tulajdonság egy adott állapotának kialakulását, hanem csak azt a határt, amelyen belül az bizonyos környezeti tényezők hatásának intenzitásától függően változhat. A jelek között szerepel: különböző államok amelyeket szinte teljes mértékben a genotípus határoz meg (például a szemek elhelyezkedése, a végtagokon lévő ujjak száma, vércsoport, a levélszellőzés jellege stb.). De az egyéb jellemzők állapotának (az élőlények magassága és súlya, a puffasztólemez mérete stb.) megnyilvánulási fokát jelentősen befolyásolják a környezeti feltételek. Például egyes állatok (például hermelinnyúl, sziámi macska) szőrszínének kialakulása a hőmérséklettől függ. Ha ilyen állatoknál fehér szőrrel borított testrészt borotvál, és jeget ken rá, akkor alacsony hőmérsékleten fekete szőr nő ezen a területen.

Reakciónorma for különböző jelek megvannak a maga határai. Az élőlények életképességét meghatározó jelek (például a relatív helyzete belső szervek), a fontos életjelentőséget nem hordozó jeleknél pedig sokkal szélesebb is lehet (testsúly, magasság, hajszín).

Általában egy tulajdonság egyetlen megnyilvánulását nevezikopció . Egy adott tulajdonság variabilitásának tanulmányozására, pl. opció, sminkeljükvariációs (a lat.variáció –változás)sor – egy bizonyos jellemző (változat) állapotainak megnyilvánulásai mennyiségi mutatóinak sorozata, növekvő vagy csökkenő sorrendben.

A variációs sorozat hossza a módosítási variabilitás (reakciónorma) terjedelmét jelzi. Előre meghatározza a szervezet genotípusa, de a környezeti feltételektől függ: minél stabilabbak, annál rövidebbek lesznek a variációs sorozatok, és fordítva. Ha nyomon követjük az eloszlást külön opció a variációs sorozaton belül észrevehető, hogy a legnagyobb számban annak középső részén találhatók, i.e. ennek a jellemzőnek az átlagos értékével rendelkeznek.

Ezt az eloszlást az magyarázza, hogy a minimális ill maximális értékeket Egy tulajdonság kialakulása akkor jön létre, ha a környezeti tényezők többsége egy irányba hat: a legkedvezőbb vagy legkevésbé kedvező irányba. De a test általában érzi a különböző hatásokat: egyes tényezők hozzájárulnak a tulajdonság kialakulásához, míg mások éppen ellenkezőleg, gátolják. Ezért átlagolják egy adott tulajdonság fejlettségi fokát ugyanazon faj legtöbb egyedénél. Így a legtöbb ember átlagos magasságú, és csak kis részük óriás vagy törpe. A változatok eloszlása ​​egy variációs sorozaton belül grafikusan ábrázolható variációs görbe formájában.Változási görbe - Ezt grafikus kép függőségek lehetséges opció az előfordulás gyakoriságától függően jellemző.Egy variációs görbe segítségével meghatározhatja egy adott tulajdonság átlagos mutatóit és reakciónormáját.

ÁLTALÁNOSÍTÁS

Az egyes organizmusok fenotípusának megnyilvánulása az öröklődéstől és a változékonyságtól függ. Az öröklődésnek köszönhetően az egyén genetikai készletet kap tőle szülő nyomtatványok, így megőrizve az egyes fajok sajátos tulajdonságait, a variabilitás pedig ezt a mintát sérti - a változékonyságnak köszönhetően lehetetlen két genetikailag azonos egyeddel találkozni a világon.

A változékonyságnak két típusa van: nem örökletes (fenotipikus, módosulás) és örökletes (genotipikus, genetikai). A genetikai variabilitás tényezői a genetikai anyag mutációi és rekombinációi. Ezért az örökletes variabilitást mutációsnak is nevezik. A változékonyság módosítását a szervezet környezeti tényezőkre adott reakciói okozzák. És mivel az egyes organizmusok kialakulásának feltételei nagymértékben eltérőek, az egyéneknek, még ha ugyanazon faj képviselői is, megvannak a saját egyedi fenotípusai.

Az élőlények evolúciójában fontos szerepet játszik az öröklődés és a változékonyság. Tulajdonságaikat új növény- és állatfajták nemesítése során is felhasználják.

KÉRDÉSEK AZ ELLENŐRZÉSHEZ

1. Mi a gén biokémiai és genetikai szempontból?

2. Miért nevezik az öröklődést és a változékonyságot alternatív jelenségnek? Határozza meg az öröklődést és a változékonyságot.

3. Mi a citoplazmatikus öröklődés és mi okozza?

4. Mik azok a mutációk? Milyen típusú mutációkat ismer?

5. Mi az aneuploidia és a poliploidia?

6. Miért hatnak negatívan a kromoszómakészlet többszörös csökkenésével járó mutációk az élőlények életképességére a genom többszörös növekedése által okozott mutációkhoz képest?

7. A legtöbb mutáció recesszív vagy domináns?

8. Mi a különbség a módosítás és a mutációs variabilitás között?

9. Mit nevezünk a módosítási variabilitás reakciónormájának?

10. Mit tartalmaz statisztikai feldolgozás módosítási változékonysági adatok?

• Tanulmányozza a változékonyság mintázatait és jelentőségét az evolúció szempontjából.

Laboratóriumi munka (15-17 percig).

"Az élőlények változékonysága."

Cél: az öröklődés és a változékonyság jellemzése - a legfontosabb tényezők evolúció.

Készítsen herbáriumot (külön értékelés!):

5 levél egy fa vasalja (száraz) és rögzítse egy oldalon;

egy másik oldalon – tűzjön 5 levelet különböző fákról egy típus .

A munka előrehaladása:

1. feladat. Hasonlítsa össze a leszedett leveleket egy növény. Magyarázza meg a levelek közötti hasonlóságok és különbségek okait! Bővítse ki a nem öröklődő (módosító) variabilitás jelentését az élőlényekre.

2. feladat. Hasonlítsa össze ugyanazon faj leveleit, de különböző növényekről származik. Magyarázza meg a levelek közötti hasonlóságok és különbségek okait! Bővítse ki az örökletes variabilitás (mutációs és kombinációs) jelentőségét az evolúció szempontjából.

Változékonyság

Változékonyság nevezzük az élő szervezetek azon képességét, hogy új tulajdonságokat és tulajdonságokat szerezzenek. A változékonyságnak köszönhetően az élőlények alkalmazkodni tudnak a változó környezeti feltételekhez.

A változékonyságnak két típusa van:

Nem örökletes, vagy fenotípusos, - variabilitás, amelyben nem történik változás a genotípusban. Őt is hívják csoport , bizonyos .

Örökletes, vagy genotípusos , egyéni, bizonytalan- a szervezet jellemzőinek változásai a genotípus változásai miatt;

megtörténik:

mutációs

kombinatív

• mutációs- a gének vagy kromoszómák állapotának hirtelen megváltozása következtében keletkezik; kombinatív- csírasejtek képződéséből és fúziójából származó;

Darwin a variáció két fő formáját különbözteti meg: csoport, vagy bizonyos(modern terminológia szerint módosítva) és egyedi, vagy bizonytalan .

Csoportváltozékonyság az élőlények elhelyezkedési körülményeitől függ, miközben az egyedek genotípusaiban nincs változás, és a tulajdonságok öröklődése sem következik be. Például a szarvasmarhák súlya a takarmányozástól függ; Ha a tehenek jól táplálkoznak, több tejet adnak.

Nem örökletes változékonyság

A nyílhegy levelei víz alatt szalag alakúak, vízen szív alakúak, levegőben nyíl alakúak;

A vízi boglárka víz alatti levelei cérnaszerűek, míg a víz feletti levelei széles levéllemezzel rendelkeznek.

Az emberek lebarnulnak a napon, ez is egy bizonyos változatosság.

Jelentése a természetben?

Örökletes változékonyság

Csak az evolúcióhoz és a szelekcióhoz örökletes változékonyság, a variabilitás nemcsak a fenotípus, hanem a genotípus változásaival is összefügg.

Az örökletes variabilitás biztosítja a természetes vagy mesterséges szelekció anyagát.

Az örökletes variabilitás lehet:

mutációs- a genetikai anyag állapotának hirtelen megváltozása következtében.

kombinatív- ivaros szaporodás eredménye.

Örökletes változékonyság

A mutációk az evolúció anyagai. A mutációk véletlenszerűek és nem irányítottak. Megváltoztathatja a géneket, a kromoszómákat és a kromoszómaszámot.

Például a poliploidia egyfajta mutáció, amelyben a kromoszómák száma megnövekszik, a haploid többszöröse. A növények poliploidjai életképesebbek, mint a diploid szervezetek.

Örökletes változékonyság

A mutációk lehetnek:

domináns (szükségszerűen egy domináns gén jelenlétében nyilvánul meg);

recesszív (nem jelennek meg domináns gén jelenlétében).

A domináns mutációk azonnal szelekciós ellenőrzés alá kerülnek.

Örökletes változékonyság

De a legtöbb mutáció káros és recesszív, nem jelennek meg, és nem kerülnek a szelekció ellenőrzése alá, amíg a recesszív mutációkkal rendelkező csírasejtek nem egyesülnek.

Örökletes változékonyság

Kombinatív változékonyság.

A csírasejtek kialakulásakor a szervezet már meglévő genetikai anyagának rekombinációja következik be, egy szervezetben nincs két egyforma csírasejt.

Az egyedi ivarsejtek összeolvadásakor egyedi genotípus képződik, amely a szelekció ellenőrzése alá kerül.

Ismétlés:

• Charles Darwin milyen típusú változékonyságot különböztetett meg?
• Ugyanazon fa azonos korú levelei különbözőek. Miféle változékonyság ez? Magyarázza meg válaszát.
• Mi a jelentősége bizonyos változatosságoknak az élőlények számára?
• Milyen változatosság jellemzi a testvéreket? Magyarázza meg válaszát.
• Mi a jelentősége a kombinációs variabilitásnak?
• Milyen variabilitást nevezünk mutációsnak?
• Mi a jelentősége a mutációs variabilitásnak?
• Mi az elemi evolúciós anyag?

Ismétlés:

Kombinatív variabilitás:

• Mikor következik be a szülők genetikai anyagának rekombinációja?
• Hatása a genotípusra?
• Hatás a fenotípusra?
• Mit jelent a test számára?

Mutációs variabilitás:

• Tekinthető ez bizonyos változékonyságnak?
• Csoportváltozékonyságnak tekinthető?
• Hatása a genotípusra?
• Hatás a fenotípusra?
• Örökli a kapott változtatásokat?
• Mit jelent a test számára?

Ismétlés:

Módosítási változatosság

• Tekinthető ez bizonyos változékonyságnak?
• Csoportváltozékonyságnak tekinthető?
• Hatása a genotípusra?
• Hatás a fenotípusra?
• Örökli a kapott változtatásokat?
• A szervezet jelentősége?
• Fontos a faj számára?

1. Mi az öröklődés?

Válasz. Az öröklődés az élőlények azon tulajdonsága, hogy az anyagcsere és általában az egyedfejlődés hasonló típusait megismételjék több generáción keresztül. Ezt az öröklődés anyagi egységeinek önreprodukciója biztosítja - a sejtmag (kromoszómák) és a citoplazma specifikus struktúráiban lokalizált gének. A változékonysággal együtt az öröklődés biztosítja az életformák állandóságát és változatosságát, és az élő természet fejlődésének alapja.

2. Mi a változékonyság?

Válasz. A változékonyság az egyének és egyedcsoportok karaktereinek és tulajdonságainak sokfélesége, bármilyen fokú rokonságban. A változatosság minden élő szervezet velejárója. A változékonyságot megkülönböztetik: örökletes. és nem örökletes. ;egyéni és csoportos. Az örökletes variabilitás a mutációk előfordulásából, a nem örökletes variabilitás a tényezők hatásából adódik külső környezet. Az evolúció hátterében az öröklődés és a változékonyság jelenségei állnak.

46. ​​§ utáni kérdések

1. Milyen típusú variabilitást ismer?

Válasz. A variabilitásnak két típusa van: módosulás (fenotipikus) és örökletes (genotipikus).

Az organizmus jellemzőiben bekövetkező, a génjeit nem befolyásoló és a következő generációkra át nem adható változásokat módosulásnak, az ilyen típusú variabilitást pedig módosításnak nevezzük.

A módosítási variabilitás következő főbb jellemzőit sorolhatjuk fel:

– a módosítási változások nem szállnak át a leszármazottakra;

– módosulási változások a faj számos egyedében fordulnak elő, és a környezeti hatásoktól függenek;

– módosulás csak a reakciónorma határain belül lehetséges, azaz végső soron a genotípus határozza meg

Az örökletes variabilitás a változások következménye genetikai anyagés az élő szervezetek sokféleségének alapja, valamint fő oka evolúciós folyamat, mivel ez szolgáltat anyagot természetes szelekció.

Az örökítőanyagban, azaz a DNS-molekulákban bekövetkező változásokat mutációs variabilitásnak nevezzük. Sőt, változások történhetnek, mint pl egyedi molekulák(kromoszómák) és e molekulák számában. A mutációk különböző külső és belső környezeti tényezők hatására következnek be.

2. Melyek a módosítási változékonyság főbb jelei?

Válasz. Leggyakrabban a mennyiségi jellemzők módosulnak - magasság, súly, termékenység stb. Klasszikus példa módosítási variabilitás lehet a levélalak változékonysága a víz alatt gyökerező nyílhegy növényben. Egy nyílhegyen háromféle levél található, attól függően, hogy a levél hol fejlődik: a víz alatt, a felszínen vagy a levegőben. Ezeket a levélalakbeli különbségeket a megvilágítás foka határozza meg, és az egyes levelek sejtjeiben lévő génkészlet azonos.

Egy szervezet különféle jeleit és tulajdonságait a környezeti feltételektől való kisebb-nagyobb függőség jellemzi. Például az emberben az írisz színét és a vércsoportot csak a megfelelő gének határozzák meg, és az életkörülmények nem befolyásolhatják ezeket a jellemzőket. De a magasság, a súly, a fizikai állóképesség erősen függ a külső körülményektől, például a táplálkozás minőségétől, fizikai aktivitás stb.

3. Mi a reakciónorma?

Válasz. Bármely tulajdonság módosítási változékonyságának határait reakciónormának nevezzük. A reakciósebesség genetikailag meghatározott és öröklődik.

Egy jel változékonysága néha nagyon nagy, de nem lépheti túl a reakciónorma határait. Egyes tulajdonságok esetében a reakciónorma nagyon széles (például juhok gyapjúnyírása, tehenek tejtermelése), míg más tulajdonságokra szűk reakciónorma (nyulak szőrszíne) jellemző.

A fentiekből nagyon is következik fontos következtetés. Nem maga a tulajdonság öröklődik, hanem az a képesség, hogy ezt a tulajdonságot kifejezzük bizonyos feltételeket, más szóval a szervezet külső körülményekre adott reakciójának normája öröklődik

4. Az örökletes variabilitás milyen formáit ismeri?

Válasz. Az örökletes variabilitás két formában nyilvánul meg - kombinatív és mutációs.

A mutációs variabilitás a sejt DNS-ében bekövetkező változások (a kromoszómák szerkezetének és számának változása). ultraibolya sugárzás hatására fordul elő ( röntgensugarak) stb. Öröklöttek és a természetes szelekció anyagaként szolgálnak ( mutációs folyamat– az egyik mozgatórugói evolúció).

Kombinatív variabilitás akkor következik be, amikor az apa és az anya génjeit rekombinálják (keverik). Források:

1) Átkelés a meiózis során (a homológ kromoszómák közel kerülnek egymáshoz és szakaszokat cserélnek).

2) Független kromoszóma szegregáció a meiózis során.

3) Az ivarsejtek véletlenszerű fúziója a megtermékenyítés során.

5. Mik a kombinációs variabilitás okai?

Válasz. A kombinatív variabilitás alapja a szexuális folyamat, melynek eredményeként változatos genotípusok hatalmas halmaza keletkezik.

Nézzünk egy személy példáját. Minden ember sejtje 23 anyai és 23 apai kromoszómát tartalmaz. Az ivarsejtek kialakulásakor csak 23 kromoszóma kerül mindegyikbe, és az, hogy ezek közül hány lesz az apától és hány az anyától, a véletlen műve. Ez az, ahol a kombinatív változékonyság első forrása.

A második oka az átkelés. Nemcsak minden sejtünk hordozza nagyszüleink kromoszómáit, hanem ezeknek a kromoszómáknak egy bizonyos része a keresztezés eredményeként kapott génjeik egy részét olyan homológ kromoszómákból, amelyek korábban egy másik ősvonalhoz tartoztak. Az ilyen kromoszómákat rekombinánsnak nevezik. Részt vesznek egy új generációs organizmus kialakításában, olyan tulajdonságok váratlan kombinációihoz vezetnek, amelyek sem az apai, sem az anyai szervezetben nem voltak jelen.

Végül a kombinatív variabilitás harmadik oka bizonyos ivarsejtek véletlenszerű találkozása a megtermékenyítési folyamat során.

Mindhárom, a kombinatív variabilitás hátterében álló folyamat egymástól függetlenül működik, és az összes lehetséges genotípus széles választékát hozza létre.

A variabilitás egy olyan folyamat, amely tükrözi egy szervezet kapcsolatát a környezetével.

Genetikai szempontból a változékonyság a genotípus reakció eredménye a szervezet egyedfejlődési folyamatában a környezeti feltételekre.

Az élőlények változékonysága az evolúció egyik fő tényezője. A mesterséges és természetes szelekció forrásaként szolgál.

A biológusok különbséget tesznek az örökletes és a nem örökletes variabilitás között. Az örökletes variabilitás magában foglalja az organizmus jellemzőinek olyan változásait, amelyeket a genotípus határoz meg, és több generáción keresztül fennmarad. A nem öröklődő változékonysághoz, amelyet Darwin határozottnak nevezett, és most is hívnak módosítás, vagy fenotípusos variabilitás, egy szervezet jellemzőiben bekövetkezett változásokra utal; nem őrizhető meg az ivaros szaporodás során.

Örökletes változékonyság genotípus változást jelez, nem örökletes változékonyság - a szervezet fenotípusának változása.

Egy szervezet egyéni élete során a környezeti tényezők hatására kétféle változás következhet be benne: az egyik esetben a gének működése és működése a karakterformáló folyamatban megváltozik, a másik esetben maga a genotípus változik. .

Megismerkedtünk a gének kombinációiból és kölcsönhatásaiból eredő örökletes variációkkal. A gének kombinációja két folyamat alapján történik: 1) a kromoszómák független eloszlása ​​a meiózisban és véletlenszerű kombinációjuk a megtermékenyítés során; 2) kromoszóma keresztezés és génrekombináció. A gének kombinációja és rekombinációja által okozott örökletes variabilitást általában ún kombinatív változékonyság. Az ilyen típusú variabilitás mellett maguk a gének nem változnak, de kombinációjuk és a kölcsönhatás jellege a genotípus rendszerben megváltozik. Viszont ezt a típust az örökletes variabilitást másodlagos jelenségnek, a gén mutációs változását pedig elsődlegesnek kell tekinteni.

A természetes szelekció forrása az örökletes változások – mind a génmutációk, mind azok rekombinációja.

A módosítások változékonysága korlátozott szerepet játszik szerves evolúció. Tehát, ha ugyanabból a növényből, például eperből veszünk vegetatív hajtásokat, és neveljük be különböző feltételek páratartalom, hőmérséklet, fény, különböző talajokon, akkor az azonos genotípus ellenére eltérőek lesznek. Különféle szélsőséges tényezők hatása még nagyobb eltéréseket okozhat bennük. Az ilyen növényekről gyűjtött és bevetett magvakat azonban ugyanazok a feltételek, ugyanilyen típusú utódokat ad, ha nem is az első, akkor a következő generációkban. A szervezet jellemzőiben az ontogenezisben a környezeti tényezők hatása által okozott változások a szervezet halálával eltűnnek.

Ugyanakkor az ilyen változtatások lehetőségét korlátok korlátozzák a szervezet genotípusának reakciónormái fontos evolúciós jelentőséggel bírnak. Amint azt A. P. Vladimirsky a 20-as években, V. S. Kirpichnikov és I. I. Shmalgauzen a 30-as években megmutatta, abban az esetben, amikor olyan adaptív jelentőségű módosulási változások következnek be, amikor számos generációban folyamatosan működnek a környezeti tényezők, amelyek képesek ugyanazokat a változásokat előidézni. , ami a módosítások örökletes konszolidációjának benyomását keltheti.

A mutációs változások szükségszerűen összefüggenek a csíra- és szomatikus sejtek szaporodó struktúráinak átrendeződésével. Az alapvető különbség a mutációk és a módosítások között az, hogy a mutációk pontosan reprodukálhatók sejtgenerációk hosszú sorozatán keresztül, függetlenül attól, hogy milyen környezeti feltételek között megy végbe az ontogenezis. Ez azzal magyarázható, hogy a mutációk előfordulása a sejt - a kromoszóma - egyedi szerkezetében bekövetkező változásokhoz kapcsolódik.

A biológiában hosszú vita folyt a variabilitás szerepéről az evolúcióban az úgynevezett szerzett karakterek öröklődésének problémájával kapcsolatban, amelyet J. Lamarck terjesztett elő 1809-ben, részben Charles Darwin is elfogadta, és számos biológus még mindig támogatta. . De a tudósok túlnyomó többsége a probléma megfogalmazását tudománytalannak tartotta. Ugyanakkor azt kell mondani, hogy az az elképzelés, hogy a szervezetben végbemenő örökletes elváltozások kellőképpen egy környezeti tényező hatására jönnek létre, teljesen abszurd. A legtöbb esetben mutációk fordulnak elő különféle irányokba; nem lehetnek adaptívak magának a szervezetnek, mivel egyetlen sejtben keletkeznek

Hatásuk pedig csak az utódokban valósul meg. Nem a faktor okozta a mutációt, hanem csak a szelekció értékeli a mutáció adaptív tudását. Mivel az evolúció irányát és ütemét a természetes szelekció határozza meg, az utóbbit pedig a belső és külső környezet számos tényezője szabályozza, megtévesztés az örökletes változékonyság kezdeti megfelelő célszerűségéről.

Az egyedi mutációkon alapuló szelekció olyan genotípus-rendszereket „konstruál”, amelyek folyamatosan megfelelnek azok követelményeinek jelenlegi állapotok, amelyben a faj létezik.

A " kifejezés mutáció G. de Vries javasolta először a "Mutation Theory" (1901-1903) című klasszikus művében. Mutációnak nevezte az örökletes tulajdonság görcsös, nem folyamatos változásának jelenségét. De Vries elméletének főbb rendelkezései még nem veszítették el jelentőségüket, ezért ezeket itt kell megadni:

1. a mutáció hirtelen, minden átmenet nélkül következik be;
2. az új formák teljesen állandóak, azaz stabilak;
3. a mutációk a nem örökletes változásokkal (fluktuációkkal) ellentétben nem alakulnak ki folyamatos sorok, nincsenek az átlagos típus (mód) köré csoportosítva. A mutációk minőségi változások;
4. mutációk mennek különböző irányokba, lehetnek hasznosak és károsak is;
5. a mutációk kimutatása a mutációk kimutatása érdekében elemzett egyedek számától függ;
6. ugyanazok a mutációk ismétlődően előfordulhatnak.

G. de Vries azonban alapvető hibát követett el, amikor szembeállította a mutációk elméletét a természetes kiválasztódás elméletével. Tévesen azt hitte, hogy a mutációk azonnal új, a külső környezethez alkalmazkodó fajokat eredményezhetnek, a szelekció részvétele nélkül. Valójában a mutációk csak az örökletes változások forrásai, amelyek a szelekció anyagául szolgálnak. Amint később látni fogjuk, a génmutációt csak a genotípus rendszerben értékeljük szelekcióval. G. de Vries tévedése részben annak tudható be, hogy a ligetszépe (Oenothera Lamarciana) mutációiról később kiderült, hogy egy összetett hibrid hasadásának az eredménye.

De nem lehet nem csodálni azt a tudományos előrelátást, amelyet G. de Vries tett a mutációelmélet főbb rendelkezéseinek megfogalmazásával és annak szelekciós jelentőségével kapcsolatban. Még 1901-ben ezt írta: „...a mutációnak, magának a mutációnak a vizsgálat tárgyává kell válnia. És ha valaha sikerül tisztázni a mutáció törvényeit, akkor nemcsak az élőlények kölcsönös rokonságáról alkotott nézetünk válik sokkal mélyebbé, hanem merjük remélni is, hogy a tenyésztők változásai mellett a mutáció elsajátítása is lehetséges lesz. és változékonyság. Ehhez persze fokozatosan, az egyes mutációk elsajátításával fogunk eljutni, és ez számos előnnyel jár a mezőgazdasági és kertészeti gyakorlatban is. Sok, ami most elérhetetlennek tűnik, a hatalmunkban lesz, ha sikerül megértenünk azokat a törvényeket, amelyeken a fajok mutációja alapul. Nyilvánvalóan kitartó munka hatalmas terepe vár itt ránk. magas értékű mind a tudomány, mind a gyakorlat számára. Ez a mutációszabályozás ígéretes területe." Mint a továbbiakban látni fogjuk, modern természettudomány a génmutáció mechanizmusának megértésének küszöbén áll.

A mutációk elmélete csak a Mendel-törvények és a Morgan iskola kísérletei során megállapított keresztezés eredményeként létrejövő génkötési minták és rekombinációjának felfedezése után alakulhatott ki. A mutációk elmélete csak a kromoszómák örökletes diszkrétségének megállapítása óta kapott tudományos kutatási alapot.

Bár jelenleg a gén természetének kérdése nem teljesen tisztázott, számos általános minták génmutációk.

A génmutációk az állatok minden osztályában és típusában előfordulnak, magasabb és alsóbb növények, többsejtű és egysejtű szervezetek, baktériumokban és vírusokban. A mutációs variabilitás, mint a minőségi hirtelen változások folyamata, minden szerves forma esetében univerzális.

A tisztán hagyományos mutációs folyamat spontán és indukált mutációra oszlik. Azokban az esetekben, amikor a mutációk közönséges hatása alatt keletkeznek természetes tényezők külső környezet, vagy magában a szervezetben bekövetkező fiziológiai és biokémiai változások eredményeként spontán mutációknak minősülnek. Különleges hatások hatására létrejövő mutációk ( ionizáló sugárzás, vegyszerek, extrém körülmények stb.) nevezzük indukált. Alapvető különbségek nincs különbség a spontán és az indukált mutációk között, de ez utóbbiak tanulmányozása elvezeti a biológusokat az örökletes variabilitás elsajátításához és a gén rejtélyének megfejtéséhez.