Az örökletes variabilitás jelentősége a szervezet számára. Örökletes és nem örökletes változékonyság

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 hívott általános tulajdon Minden élőlény tárolja és továbbítja sajátosságait utódainak. 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 öröklődési tényező, funkcionálisan oszthatatlan egység genetikai anyag nukleinsavmolekula (DNS vagy RNS) szakasza formájában.Specifikus fehérjeszerkezetet, t-RNS vagy rRNS molekulákat kódol, vagy kölcsönhatásba lép biológiailag aktív anyagokkal (például enzimekkel). A gén teljes funkcionális egység, és szerkezetének bármilyen megsértése megváltoztatja a benne kódolt információt, vagy annak elvesztéséhez vezet.

Az öröklődés következtében a szervezet egy génkészletet kap a szüleitől, amit általában úngenotípus . Az eukarióták genomja összetettebb, mint a prokariótáké, mert igen több nukleáris DNS, szerkezeti és szabályozó gének. A sejtmagban elhelyezkedő örökletes anyagon kívül van mégcitoplazmatikus öröklődés , vagynukleárison kívüli . Ez abban rejlik, hogy a citoplazma bizonyos struktúrái képesek tárolni és átadni 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 (mitokondriumok, plasztiszok) találhatók;

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 színtelenek pedig színtelenek. A sejtosztódás során a plasztidok véletlenszerűen oszlanak el, ami színtelen, zöld vagy mindkét plasztiddal rendelkező sejteket eredményez..

A mitokondriális génekhez kapcsolódó citoplazmatikus öröklődés jelensége megfigyelhető élesztőben. Ezekben a mikroorganizmusokban a mitokondriumokban olyan géneket találtak, amelyek meghatározzák a légzőszervi enzimek hiányát vagy jelenlétét, valamint bizonyos antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát. Az anyai szervezet nukleáris génjeinek a tojás citoplazmáján keresztüli hatása a tulajdonságok kialakulására a tócsiga példáján keresztül követhető nyomon. Ennek az édesvízi puhatestűnek olyan formái vannak, amelyekben a héj különböző irányú csavarodása van - balra vagy jobbra. 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 tényezők hatására következik be környezet. 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 nyilvánulnak meg, és lehetnek dominánsak vagy recesszívek, előnyösek vagy károsak, eltérőek a szervezetre gyakorolt ​​hatásuk erősségében, kisebb változásokat okozhatnak a szervezet működésében vagy befolyásolhatják az életfunkciókat. fontos jelekés halálos legyen;

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 változékonyságnak köszönhetően új tulajdonságokkal és jellemzőkkel rendelkező organizmusok alakulnak ki, tartanak fenn 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 vagy a szexuális érettség kezdete előtt. Szubletális - csökkenti az életképességet, ami egyesek halálához vezet (10-50%). Az élőlények normális 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 – vannak minőségi változások egyedi gének. 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 aminosav-szekvenciája 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 végletekig negatív következményei stopkodonmutációkat, vagy valamelyik nukleotid elvesztését vagy beépülését okozza. 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, a 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 még nagyon korai életkorban is halálhoz vezetnek. korai szakaszaiban embriófejlődés. Ha a kromoszómális változások nem érintik azokat a géneket, amelyek felelősek fontos funkciókat Ezek általában a meiózis zavaraihoz, és ezáltal az egyén terméketlenségéhez vezetnek. Vannak azonban teljesen semleges kromoszómamutációk 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. Egy örökletes emberi betegséget, az úgynevezett Down-szindrómát egy harmadik további 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) vannak, amelyek fajai kizárólag poliploidok. A polipoidok ritkábban fordulnak elő kétéltűeknél és hüllőknél, madarakban és emlősökben az ilyen egyedek a fejlődés korai szakaszában elpusztulnak.

Szomatikus mutációk - csak bizonyos esetekben előforduló mutációk szomatikus sejtek. 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 legtöbb szervezetben előforduló mutáció általában recesszív, és vad típusú (az ún. közös fenotípus, amely a természeti viszonyok) – 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. Az ilyen szervezetek általában sötétebb színűek.

Még egyet fontos tényező a genetikai variabilitás 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 az örökletes alap - genotípus - és a környezeti feltételek közötti kölcsönhatáson keresztül megy végbe. A test jelei változó mértékben hatása alatt változnak különféle tényezők környezet. 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 tejzsírtartalom nagymértékben fajtafüggő és nehezen változtatható, 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 növő 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 szőrösségének 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 hosszúkás, hanem nyíl alakúak lesznek. 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 szőrének vastagabbra váltása védelmet nyújt az alacsony hőmérséklet hatásaitól, az emberi barnaság pedig a káros hatásoktól 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 . A változékonyság tanulmányozására egy bizonyos jel, azaz opció, sminkvariációs (a lat.variatio –változás)sor – egy bizonyos jellemző (változat) állapotainak megnyilvánulásai mennyiségi mutatóinak sorozata, növekvő vagy csökkenő sorrendben.

Hossz variációs sorozat a módosítási variabilitás mértékét (reakciónorma) 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 egyed genetikai készletet kap szülői formáitól, így megőrzi sajátos jellemzők minden faj, és a változékonyság sérti ezt a mintát – 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?

Az öröklődés és a változékonyság a szerves világ fejlődésének meghatározó tényezői közé tartozik.

Átöröklés- ez az élő szervezetek azon tulajdonsága, hogy megőrzik és továbbadják utódaiknak felépítésük és fejlődésük jellemzőit. Az öröklődésnek köszönhetően egy faj, fajta, fajta, törzs tulajdonságai nemzedékről nemzedékre megmaradnak. A generációk közötti kapcsolat a szaporodás során haploid vagy diploid sejteken keresztül valósul meg (lásd a „Növénytan” és „Zoológia” fejezeteket).

A sejtszervecskék közül az öröklődésben a kromoszómáké a vezető szerep, amelyek képesek önmegkettőzésre és a gének segítségével a fajra jellemző tulajdonságok teljes komplexumának kialakítására (lásd a „Sejt” fejezetet). Minden szervezet sejtje több tízezer gént tartalmaz. Egy faj egyedére jellemző teljes halmazukat genotípusnak nevezzük.

A változékonyság az öröklődés ellentéte, de elválaszthatatlanul összefügg vele. Az élőlények változási képességében fejeződik ki. Az egyes egyedek változékonysága miatt a populáció heterogénné válik. Darwin a variáció két fő típusát különböztette meg.

Nem örökletes változékonyság(a módosításokról lásd a „Genetika és szelekció alapjai” fejezetben) az élőlények egyedfejlődésének folyamatában keletkezik meghatározott környezeti feltételek hatására, és ugyanazon faj minden egyedében hasonló változások, ezért Darwin ezt a változékonyságot határozottnak nevezte. Az ilyen változások mértéke azonban egyénenként eltérő lehet. Például füves békákban alacsony hőmérsékletek

Örökletes változékonyság sötét színt okoz, de intenzitása egyénenként változó. Darwin úgy vélte, hogy a módosítások nem elengedhetetlenek az evolúcióhoz, mivel általában nem öröklődnek. (a mutációkról lásd a „Genetika és szelekció alapjai” fejezetben) az egyed genotípusának megváltozásával jár, tehát az ebből eredő változások öröklődnek. A természetben a mutációk egyedi egyedekben jelennek meg véletlenszerű külső és belső tényezők . Jellemüket nehéz megjósolni, Darwin ezért mutatta meg ezt a változékonyságot. nevű bizonytalan.

A mutációk lehetnek kisebbek vagy jelentősek, és különböző tulajdonságokat és tulajdonságokat érinthetnek. Például Drosophilában a röntgen hatására megváltoznak a szárnyak, sörték, szem- és testszín, termékenység stb. A mutációk előnyösek, károsak vagy közömbösek lehetnek a szervezet számára. TO vonatkozik kombinatív változékonyság. Populációkban történő szabad keresztezések vagy mesterséges hibridizáció során fordul elő. Ennek eredményeként az egyedek olyan új karakter- és tulajdonságkombinációkkal születnek, amelyek a szülőkben hiányoztak (lásd a dihibrid keresztezésről, a keresztezés során kialakuló új képződményekről, a kromoszóma kereszteződésről a „Genetika és szelekció alapjai” fejezetben). Relatív változékonyságörökletes is; abban fejeződik ki, hogy az egyik szervben bekövetkező változások függő változásokat okoznak a többiben (a több génműködést lásd a „Genetika és szelekció alapjai” fejezetben). Például a lila virágú borsó levélnyéle és levélereje mindig azonos árnyalatú. A gázlómadaraknak hosszú végtagjaik és nyakuk van, amelyeket mindig hosszú csőr és nyelv kísér. Darwin az örökletes változékonyságot különösen fontosnak tartotta az evolúció szempontjából, mivel anyagul szolgál a természetes és mesterséges szelekcióúj populációk, fajok, fajták, fajták és törzsek kialakulása során.

Gondol!

Kérdések

1. Mely kromoszómákat nevezzük nemi kromoszómáknak?

2. Mik azok az autoszómák?

3. Mi a homogametikus és heterogametikus szex?

4. Amikor megtörténik genetikai meghatározottság az emberek neme és mi okozza ezt?

5. Milyen nemi meghatározási mechanizmusokat ismer? Mondjon példákat.

6. Magyarázza el, mi az a nemhez kötött öröklődés!

7. Hogyan öröklődik a színvakság? Milyen színérzékeléssel rendelkeznek azok a gyerekek, akiknek az anyja színtévesztő és az apja normálisan lát?

Magyarázza el a genetika szemszögéből, hogy miért van sokkal több színtévesztő a férfiak, mint a nők között.

Változékonyság- az egyik legfontosabb tulajdonságaitélő, élő szervezetek létezési képessége különféle formák, új jellemzőkre és tulajdonságokra tesz szert. A változékonyságnak két típusa van: nem örökletes(fenotipikus, vagy módosulás) és örökletes(genotipikus).

■ Nem örökletes (módosító) változékonyság. Ez a fajta változékonyság az új jellemzők megjelenésének folyamata tényezők hatására külső környezet, nem befolyásolja a genotípust. Ebből következően a jellemzők ebből adódó módosulásai – módosulások – nem öröklődnek. Két egypetéjű (monozigóta) iker, akiknek genotípusa teljesen azonos, de a sors akaratából eltérő körülmények között nőttek fel, nagyon eltérhetnek egymástól. Klasszikus példa nyílhegy, amely bizonyítja a külső környezet hatását a tulajdonságok kialakulására. Ez a növény a növekedési körülményektől függően háromféle levelet fejleszt - a levegőben, a vízoszlopban vagy a felszínen.

A környezeti hőmérséklet hatására a himalájai nyúl szőrének színe megváltozik. Az anyaméhben fejlődő embriót magas hőmérsékletnek teszik ki, ami tönkreteszi a szőrszínezéshez szükséges enzimet, így a nyulak teljesen fehéren születnek. Nem sokkal a születés után a test bizonyos kiálló részei (orr, fül- és farokhegy) elkezdenek sötétedni, mert ott alacsonyabb a hőmérséklet, mint máshol, és az enzim nem pusztul el. Ha kiszakítasz egy fehér szőrzetet, és lehűtöd a bőrt, fekete szőrzet fog kinőni ezen a területen.

Hasonló környezeti feltételek mellett genetikailag hasonló szervezetekben a módosulási variabilitás megvan csoport karakter Például nyáron az emberek többsége UV-sugárzás hatására védőpigmentet - melanint - rak le a bőrébe, és az emberek lebarnulnak.

Ugyanazon élőlényfajoknál a környezeti feltételek hatására a különböző jellemzők változékonysága teljesen eltérő lehet. Például a szarvasmarháknál a tejhozam, a súly, a termékenység nagymértékben függ a takarmányozási és tartási körülményektől, és például a tej zsírtartalma nagyon kevéssé változik a külső körülmények hatására. Az egyes tulajdonságok módosítási variabilitásának megnyilvánulásait a reakciónorma korlátozza. A reakció normája- ezek azok a határok, amelyeken belül egy jellemző változása lehetséges ebből a genotípusból. Magával a módosulási variabilitással szemben a reakciónorma öröklődik, határai a különböző tulajdonságoknál és az egyes egyedeknél eltérőek. A legszűkebb reakciónorma a létfontosságú jelekre jellemző fontos tulajdonságok test.

Tekintettel arra, hogy a legtöbb módosításnak adaptív jelentősége van, hozzájárulnak az alkalmazkodáshoz - a szervezet alkalmazkodásához, a reakciónorma határain belül a változó körülmények közötti létezéshez.

■ Örökletes (genotípusos) változékonyság. Ez a fajta variabilitás a genotípus változásaihoz kapcsolódik, és az ennek eredményeként megszerzett tulajdonságokat a következő generációk öröklik. A genotípusos variabilitásnak két formája van: kombinatív és mutációs.

Kombinatív változékonyság az utódok genotípusaiban a szülői gének más kombinációinak kialakulásának eredményeként új jellemzők megjelenéséből áll. Ez a fajta variabilitás a homológ kromoszómák független divergenciáján alapul az első meiotikus osztódásban, véletlen találkozás ugyanabból a szülőpárból származó ivarsejtek a megtermékenyítés és a szülőpárok véletlenszerű kiválasztása során. A homológ kromoszómák szakaszainak cseréje, amely a meiózis első profázisában következik be, szintén a genetikai anyag rekombinációjához vezet, és növeli a variabilitást. A kombinatív variabilitás folyamatában tehát a gének és a kromoszómák szerkezete nem változik, viszont az allélok új kombinációi új genotípusok kialakulásához, ennek következtében új fenotípusú leszármazottak megjelenéséhez vezetnek.

Mutációs változékonyság a mutációk kialakulásának eredményeként a szervezet új tulajdonságainak megjelenésében fejeződik ki. A „mutáció” kifejezést először 1901-ben vezette be Hugo de Vries holland botanikus. Szerint modern ötletek A mutációk a genetikai anyag hirtelen, természetes vagy mesterségesen előidézett öröklött változásai, amelyek a szervezet bizonyos fenotípusos jellemzőinek és tulajdonságainak megváltozásához vezetnek. A mutációk nem irányítottak, azaz véletlenszerűek, és az örökletes változások legfontosabb forrásai, amelyek nélkül az organizmusok evolúciója lehetetlen. IN késő XVIII V. Amerikában megszületett egy lerövidített végtagú birka, ami az új anconai fajtát hozta létre. Svédországban a 20. század elején. Egy prémesfarmon született egy nerc platina színű bundájával. A kutyák és macskák tulajdonságainak hatalmas változatossága a mutációs variabilitás eredménye. A mutációk görcsösen, új minőségi változásokként jelentkeznek: a macerás búzából a macska nélküli búza alakult ki, a Drosophilában rövid szárnyak és csík alakú szemek, a mutációk hatására a természetes agouti színből fehér, barna és fekete színek jelentek meg a nyulaknál.

Az előfordulás helye szerint szomatikus és generatív mutációkat különböztetünk meg. Szomatikus mutációk a test sejtjeiben keletkeznek, és nem terjednek át szexuális szaporodás útján a következő generációkra. Ilyen mutációk például az öregségi foltok és a bőrszemölcsök. Generatív mutációk megjelennek az ivarsejtekben és öröklődnek.

A genetikai anyag változásának mértéke alapján gén-, kromoszómális és genomiális mutációkat különböztetnek meg. Génmutációk változásokat okoznak az egyes génekben, megzavarják a nukleotidok sorrendjét a DNS-láncban, ami egy megváltozott fehérje szintéziséhez vezet.

Kromoszómális mutációk a kromoszóma jelentős részét érintik, ami egyszerre több gén működésének megzavarásához vezet. A kromoszóma külön töredéke megkétszereződhet vagy elveszhet, ami komoly zavarokat okoz a szervezet működésében, beleértve az embrió elhalását a fejlődés korai szakaszában.

Genomi mutációk a kromoszómák számának megváltozásához vezethet a kromoszóma szegregáció megsértése következtében a meiotikus osztódások során. A kromoszóma hiánya vagy egy extra jelenléte ahhoz vezet káros következményei. Legtöbb híres példa A genomi mutáció a Down-szindróma, egy fejlődési rendellenesség, amely egy extra 21. kromoszóma megjelenésekor jelentkezik. Az ilyen emberek teljes mennyiség 47 kromoszóma van.

A protozoonokban és a növényekben gyakran megfigyelhető a kromoszómák számának növekedése, amely többszöröse a haploid számnak. Ezt a kromoszómakészlet-változást ún poliploidia. A poliploidok megjelenése elsősorban a homológ kromoszómák meiózisban való szétválásától függ, aminek következtében a diploid szervezetekben nem haploid, hanem diploid gaméták képződhetnek.

Mutagén tényezők. A mutáció képessége a gének egyik tulajdonsága, így minden szervezetben előfordulhatnak mutációk. Egyes mutációk összeegyeztethetetlenek az élettel, és az azokat befogadó embrió az anyaméhben elpusztul, míg mások tartós változást okoznak a tulajdonságokban, amelyek különböző mértékben jelentősek az egyed élete szempontjából. Normál körülmények között egy-egy gén mutációjának gyakorisága rendkívül alacsony (10 -5), de vannak olyan környezeti tényezők, amelyek jelentősen megnövelik ezt az értéket, visszafordíthatatlan károsodást okozva a gének és a kromoszómák szerkezetében. Azokat a tényezőket, amelyek az élő szervezetekre gyakorolt ​​hatása a mutációk számának növekedéséhez vezet, mutagén faktoroknak vagy mutagéneknek nevezzük.

Minden mutagén faktor három csoportra osztható.

Fizikai mutagének minden típusú ionizáló sugárzás(u-sugarak, röntgensugarak), ultraibolya sugárzás, magas és alacsony hőmérsékleten.

Kémiai mutagének- ezek analógok nukleinsavak, peroxidok, sók nehézfémek(ólom, higany), salétromsav és néhány egyéb anyag. Ezen vegyületek közül sok gondot okoz a DNS-replikációban. A felhasznált anyagok mezőgazdaság kártevők és gyomirtás (peszticidek és gyomirtó szerek), ipari hulladékok, bizonyos élelmiszer-színezékek és tartósítószerek, néhány gyógyszerek, a dohányfüst összetevői.

Oroszországban és a világ más országaiban speciális laboratóriumokat és intézeteket hoztak létre, amelyek minden új szintetizált kémiai vegyületet mutagenitás szempontjából tesztelnek.

Változékonyság nevezzük minden élő szervezet általános tulajdonságának, hogy különbségeket szerezzenek ugyanazon faj egyedei között.

Charles Darwin a következőket azonosította a változékonyság főbb típusai: határozott (csoportos, nem örökletes, módosulás), határozatlan (egyéni, örökletes, mutációs) és kombinált. Az örökletes változékonyság magában foglalja az élőlények jellemzőinek olyan változásait, amelyek a változásokkal (azaz mutációkkal) kapcsolatosak, és nemzedékről nemzedékre továbbadódnak. A szülőkről az utódokra történő anyagátvitelnek nagyon pontosan kell történnie, különben a fajok nem maradhatnak életben. Néha azonban mennyiségi vagy minőségi változások következnek be a DNS-ben, és a leánysejtek a szülői génekhez képest torz géneket kapnak. Az örökletes anyag ilyen hibáit átörökítik a következő generációra, és mutációnak nevezik. A mutációk következtében új tulajdonságokat szerzett szervezetet mutánsnak nevezzük. Néha ezek a változások fenotípusosan jól láthatóak, például a pigmentek hiánya a bőrben és a hajban - albinizmus. De a mutációk leggyakrabban recesszívek, és csak akkor jelennek meg a fenotípusban, ha homozigóta állapotban vannak. Az örökletes változatok létezése ismert volt. Mindez az örökletes változások tanából következik. Az örökletes változékonyság szükséges előfeltétele a természetes és... Darwin idején azonban még nem voltak kísérleti adatok az öröklődésről, és nem ismerték az öröklődés törvényeit. Ez nem tette lehetővé a szigorú megkülönböztetést különböző formák változékonyság.

Mutációelmélet század elején fejlesztette ki Hugo de Vries holland citológus.

számos tulajdonsággal rendelkezik:
A mutációk hirtelen következnek be, és a genotípus bármely része mutálódhat.
A mutációk gyakrabban recesszívek és ritkábban dominánsak.
A mutációk lehetnek károsak, semlegesek vagy előnyösek a szervezet számára.
A mutációk nemzedékről nemzedékre öröklődnek.

A mutációk külső és belső hatások hatására egyaránt előfordulhatnak.

A mutációk több típusra oszthatók: Pont (gén) mutációk
Kromoszómális mutációk az egyes gének változásait jelzik. Ez akkor fordulhat elő, ha egy vagy több nukleotidpárt kicserélünk, leejtünk vagy beépítünk egy DNS-molekulába.
a kromoszóma egy részének vagy teljes kromoszómák változásai. Ilyen mutációk léphetnek fel deléció - kromoszóma egy részének elvesztése, duplikáció - kromoszóma bármely részének megkettőződése, inverzió - kromoszóma egy részének 1800-ra történő elfordítása, transzlokáció - kromoszóma egy részének leszakadása és elmozdulása következtében. új pozícióba kerül, például egy másik kromoszómához csatlakozik. a kromoszómák számának megváltoztatása a haploid halmazban. Ennek oka lehet egy kromoszóma elvesztése a genotípusból, vagy fordítva, a haploid halmazban lévő bármely kromoszóma másolatainak száma egyről kettőre vagy többre nő. Különleges eset genomi mutációk – poliploidia – a kromoszómák számának többszörös növekedése. A mutációk fogalmát de Vries holland botanikus vezette be a tudományba. A ligetszépe (ligetszépe) növényben éles, hirtelen eltérések megjelenését figyelte meg tipikus forma, és ezek az eltérések örökletesnek bizonyultak. További kutatások különböző tárgyakon - növényeken, állatokon, mikroorganizmusokon - kimutatta, hogy a mutációs variabilitás jelensége minden szervezetre jellemző.
A genotípus anyagi alapja a kromoszómák. A mutációk olyan változások, amelyek a kromoszómákban külső vagy külső tényezők hatására következnek be. A mutációs variabilitás a genotípus újonnan fellépő változásai, míg a kombinációk a szülői gének új kombinációi a zigótában. A mutációk a test szerkezetének és funkcióinak különböző aspektusait érintik. Például Drosophilában ismertek mutációs változások a szárnyak alakjában (a teljes eltűnésükig), a test színében, a testen lévő sörték kialakulásában, a szem alakjában, színében (piros, sárga, fehér, cseresznye), mint pl. valamint számos élettani jellemző (várható élettartam, termékenység).

Kész különböző irányokbaés önmagukban nem alkalmazkodó, előnyös változások a szervezet számára.

Számos előforduló mutáció kedvezőtlen a szervezet számára, és akár halálát is okozhatja. A legtöbb ilyen mutáció recesszív.

A legtöbb mutáns életképessége csökkent, és a folyamat során eliminálódnak természetes szelekció. Az új fajták és fajták kialakulásához olyan ritka egyedekre van szükség, amelyeknek kedvező vagy semleges mutációi vannak. A mutációk jelentősége abban rejlik, hogy örökletes változásokat hoznak létre, amelyek a természetben a természetes szelekció anyagai. A mutációk szükségesek az emberek számára értékes új tulajdonságokkal rendelkező egyének számára is. A mesterséges mutagén faktorokat széles körben alkalmazzák új állatfajták, növényfajták és mikroorganizmus-törzsek előállítására.

Kombinatív változékonyság is vonatkozik örökletes formák változékonyság. Az ivarsejtek fúziója és a zigóta kialakulása során a gének átrendeződése okozza, i.e. nemi közösülés során.

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. A mezőgazdaságban ősidők óta alkalmazzák a hibridizációt, vagyis az egymástól bizonyos tulajdonságokban eltérő szervezetek keresztezését. 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 öröklődése minden élőlény közös tulajdonsága, hogy megőrizze és továbbadja 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 másolatai.

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 molekula egy része szerves anyag DNS, amelynek hatására a tulajdonságok kialakulnak. 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 egyedére hatással van konkrét ok egy irányba változtat. 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 növények vagy állatok átkerülnek az eredeti létfeltételek közé, akkor a jellemzők visszatérnek az eredetihez.

Az élőlények nem öröklődő, 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 módosítás mellett létezik a variabilitás egy másik formája is - az organizmusok örökletes variabilitása, amely a kromoszómákat vagy géneket érinti, vagyis az öröklődés anyagi alapját. Az örökletes változásokat jól ismerte Darwinnak; nagy szerepet az evolúcióban.

Az örökletes változatosság okait Darwin korában 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 miatt 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 variabilitás korrelatív 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 oldala 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.

Öröklődés és változékonyság - különböző tulajdonságok olyan organizmusok, amelyek meghatározzák az utódok szüleikkel és távolabbi őseivel való hasonlóságát és különbözőségét. Az öröklődés a szerves 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.