Закономерности изменчивости

Изменчивость

Модификационная (ненаследственная) изменчивость

Модификационная изменчивость – изменение признаков и свойств организма, формирование фенотипа индивидуальной особи под влиянием генотипа и условий среды.

условия среды

↓↓↓↓↓

ГЕНОТИП→→→→→→ФЕНОТИП

Фенотип каждой особи есть результат проявления генотипа в конкретных условиях среды.

Наследуется не сам признак, а способность формировать определенный фенотип в конкретных условиях среды, т.е. наследуется определенная норма реакции.

Норма реакции – пределы (степень, диапазон) изменяемости признака в зависимости от условий среды. Широта нормы реакции определяется генотипом.

Наличие нормы реакции позволяет организмам приспосабливаться к изменяющимся условиям среды. Чем шире норма реакции, тем пластичнее признак, тем больше вероятность выживания вида в изменяющихся условиях среды.

Признаки

↓	↓
качественные, устанавливаемые описательным путем	количественные, определяемые путем измерения
(масть животных, окраска семян, рост).	(урожайность растений, удойность коров, яйценоскость кур).
На формирование качественных и количественных признаков оказывает влияние среда.
Подвержены влиянию среды меньше.	Подвержены влиянию среды больше.
Обладают узкой нормой реакции.	Имеют широкую норму реакции.

Особенности модификационной изменчивости

1. Затрагивает только фенотип особи (генотип не изменяется), не наследуется.

2. Определяется условиями существования.

3. Имеет групповой характер сходных изменений, происходящих в соответствии с действием факторов среды и нормы реакции.

4. Обычно имеет приспособительный характер к условиям среды.

5. Изменения носят постепенный характер.

6. Способствует выживанию особей, повышает жизнестойкость, приводит к образованию модификаций.

Статистические закономерности модификационной изменчивости

Модификации образуют вариационный ряд изменчивости признака в пределах нормы реакции от наименьшей до наибольшей величины. Причина вариаций связана с воздействием различных условий на развитие признака.

Для определения предела изменяемости признака рассчитывают частоту встречаемости каждой варианты и строят вариационную кривую – графическое выражение характера изменчивости признака. Средние члены вариационного ряда встречаются чаще, что соответствует среднему значению признака.

Например, 100 колосьев одного сорта (однородная совокупность генов),

V – варианта (число колосков в колосе),

P – частота встречаемости варианты.

М – среднее значение модификации,

∑ – сумма,

Р – частота встречаемости варианты,

V – варианта,

n – общее число особей.

Наследственная изменчивость (генотипическая)

↓	↓
комбинативная	мутационная

Комбинативная изменчивость обусловлена генетической рекомбинацией, происходящей во время мейоза и приводящей к появлению у потомков новых комбинаций генов и признаков.

Источником для комбинаций является половой процесс, при котором возможны:

1)                       независимое расхождение гомологичных хромосом в мейозе I (основа III закона Менделя);

2)                       перекомбинация генов при кроссинговере (закон Моргана);

3)случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Мутационная изменчивость

Мутации – скачкообразные стойкие наследственные изменения структуры (качества) и количества ДНК данного организма, приводящие к изменению тех или иных признаков.

Основные положения мутационной теории де Фриза

(1901 – 1903 гг.)

1. Мутации – это дискретные изменения наследственного материала.

2. Мутации – редкие события.

3. Мутации могут устойчиво передаваться из поколения в поколение.

4. Мутации возникают спонтанно, ненаправленно.

5. Мутации могут быть вредными, полезными и нейтральными.

Классификация мутаций

по месту возникновения

↓	↓
соматические	генеративные
возникают в клетках тела,	в половых клетках,
не передаются по наследству	передаются по наследству

по причинам возникновения

↓	↓
спонтанные (естественные)	индуцированные (искусственные)
без вмешательства человека	вызываются мутагенами

по локализации в клетке

↓	↓
ядерные	цитоплазматические
изменение хромосомного материала в ядре	изменение ДНК в митохондриях и хлоропластах

по уровню возникновения

↓	↓	↓
генные (точковые)	хромосомные (аберрации)	геномные

Генные (точковые) мутации – (изменение нуклеотидной последовательности одного гена).

Существуют:

 - ДУПЛИКАЦИИ – повторение участка гена, например, ААЦГТ – ААЦГГТ;

 - ВСТАВКИ – появление лишней пары нуклеотидов;

 - ДЕЛЕЦИИ – выпадение нуклеотидов, замена нуклеотидных пар;

 - ИНВЕРСИИ – переворот участка гена на 180⁰.

Например, серповидноклеточная анемия (причина – изменение одного нуклеотида, следовательно, замена одной аминокислоты в β-цепи Hb, глутаминовая кислота меняется на валин).

Хромосомные мутации – аберрации (изменение структуры хромосом):

 - ДЕФИШЕНСИ – потеря концевых участков хромосомы:

АБВГДЕ → БВГДЕ,

АБВГДЕ → АБВГД,

АБВГДЕ → БВГД;

 - ДЕЛЕЦИЯ – выпадение участка хромосомы в средней части:

АБВГДЕ → АБВДЕ;

 - ДУПЛИКАЦИЯ – удвоение участка хромосомы:

АБВГДЕ → АБВВГДЕ;

 - ИНВЕРСИЯ – поворот участка хромосомы на 180⁰:

АБВГДЕ→АВБГДЕ;

 - ТРАНСЛОКАЦИЯ – изменение положения участка хромосомы: 

АБВГДЕ	}→	ИКЛМНО
АБВМНО		ИКЛГДЕ

Геномные мутации (изменение числа хромосом в геноме):

1. Автополиплоидия – кратное увеличение гаплоидного набора хромосом в клетке (полиплоидия). Возникает при разрушении веретена деления, или выпадении цитокинеза при отсутствии редукционного деления во время мейоза. 4n, 6n.

2. Аллополиплоидия – кратное увеличение числа хромосом у гибридов, полученных в результате скрещивания разных видов.

Тритикале – гибрид пшеницы и ржи, рафанобрассика – гибрид редьки и капусты.

3. Гетероплоидия (анеуплоидия) – увеличение числа хромосом, не кратное гаплоидному.

2n + 1 – трисомик.

2n – 1 – моносомик.

2n – 2 – нуллисомик.

2n + х – полисомик.

Закон гомологических рядов

(Н.И. Вавилов, 1920 г.)

«Виды и роды, генетически близко связанные друг с другом единством происхождения, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости».

Зная, какие формы изменчивости встречаются у одного вида, можно предвидеть нахождение аналогичных форм у родственного ему вида.

Так, у разных классов позвоночных встречаются сходные мутации: альбинизм и отсутствие перьев у птиц; альбинизм и отсутствие шерсти у млекопитающих; гемофилия у многих млекопитающих и человека.

У растений наследственная изменчивость отмечена по таким признакам, как пленчатое или голое зерно, остистый или безостый колос.