Конспект 13. Мінливість відмінності між особинами одного виду предками і нащадками, які виникають внаслідок змін спадкового матеріалу або впливу умов зовнішнього середовища. Властива всій живій природі. Розрізняють спадкову і неспадкову мінливість. Спадкова
 Скачать 49.2 Kb.
|
Мінливість ― відмінності між особинами одного виду ― предками і нащадками, які виникають внаслідок змін спадкового матеріалу або впливу умов зовнішнього середовища. Властива всій живій природі. Розрізняють спадкову і неспадкову мінливість. Спадкова ― це здатність до зміни самого генетичного матеріалу, а неспадкова ― здатність організмів реагувати на умови зовнішнього середовища, змінюватися в межах норми реакції, заданої генотипом. Спадкова мінливість у свою чергу поділяється на комбінативну і мутаційну. Комбінативна (рекомбінативна) мінливість виникає при гібридизації внаслідок незалежного перекомбінування генів та хромосом. Тут відбувається перекомбінація певних генетичних угруповань без якісної і кількісної зміни генетичного матеріалу. Мутаційна мінливість виникає раптово, в результаті взаємодії організму і середовища, без схрещування. Вона зумовлена якісною зміною генетичного матеріалу, виникненням нових варіантів дискретних одиниць генетичного матеріалу, перш за все нових алелів. Неспадкова (модифкаційна мінливість) ― це фенотипна мінливість, яка виникає в процесі індивідуального розвитку організмів і не передається нащадкам. Мінливість забезпечує різноманітність за будовою і фізіологічними функціями організмів. Вона є результатом різних процесів. Деякі з них відбуваються в спадковому матеріалі (генотипі). Інші обмежуються фенотипом.
Фенотипна (модифікаційна мінливість) ― це така форма мінливості, яка не викликає змін генотипу. Одним із перших дослідників, що вивчав модифікаційну мінливість, був К. Негелі (1865). Модифікації носять адаптивний характер і мають значення для виживання організмів, виконуючи певну роль у збереженні виду. Властивості модифікаційної мінливості: 1) неуспадкування; 2) груповий характер змін; 3) відповідність змін щодо дії певного чинника середовища; 4) обумовленими генотипом межами змін. Модифікаційна мінливість ― це закономірне біологічне явище, яке постійно супроводжує розмноження організмів. Процес розвитку кожної ознаки або властивостей організму здійснюється на основі генотипу за різних умов середовища. Тому успадкування ознак або властивостей завжди проявляється у формі різних його модифікацій. Модифікаційну мінливість вивчають за допомогою методів математичної статистики. Вона характеризується варіаційним рядом. Середня величина варіаційного ряду нагадує точку його рівноваги. Норма реакції ― діапазон адаптивної мінливості організму в середовищному градієнті. Норма реакції ― це спосіб реагування генотипу на зміни довкілля. Норма реакції генотипу виявляється в процесі модифікаційної мінливості організму. Види норми реакції: Вузька норма реакції властива таким ознакам, як розміри серця або головного мозку. Широка норма реакції властива таким ознакам кількість жиру в організмі людини. Фенокопії — зміни фенотипу під дією несприятливих факторів навколишнього середовища, що схожі на мутації. Генотип при цьому не змінюється. Їх причинами є тератогени — певні фізичні, хімічні (ліки тощо) та біологічні агенти (віруси) з виникненням морфологічних аномалій та вад розвитку. Фенокопії часто схожі на спадкові хвороби. Іноді фенокопії беруть свій початок з ембріонального розвитку. Але найчастіше прикладами фенокопій є зміни у онтогенезі — спектр фенокопій залежить від стадії розвитку організму. Морфози — це зміни у фенотипі під дією екстремальних факторів навколишнього середовища. Вперше морфози проявляються саме у фенотипі та можуть призводити до адаптаційних мутацій, що береться епігенетичною теорією еволюції як основа руху природного добору на основі модифікаційної мінливості. Морфози мають неадаптивний та необоротний характер, тобто, як і мутації, лабільні. Прикладами морфозів є шрами, певні травми, опіки тощо.
Генотипна мінливість ― основа різноманітності живих організмів і головна умова їх здатності до еволюційного розвитку. Основні форми: Комбінативна мінливість ― найважливіше джерело безмежно великого спадкового розмаїття, яке спостерігається в живих організмів. В основі комбінативної мінливості є статеве розмноження. Генотип нащадків являє собою поєднання генів, які були властиві батькам. Число генів у кожного організму дуже велике. При статевому розмноженні комбінації генів призводять до формування нового унікального генотипу і фенотипу. Мутаційна мінливість — явище, спільне для організмів різного рівня організації. М. І. Вавилов сформулював закон гомологічних рядів спадкової мінливості: зміни ознаки, які зустрічаються в організмів одних видів, можуть бути виявлені в інших, близьких за походженням видів. Генокопії - це подібні фенотипи, що сформувалися під впливом різних неалельних генів. Тобто це однакові зміни фенотипу, обумовлені алелями різних генів, а також мають місце в результаті різних генних взаємодій або порушень різних етапів одного біохімічного процесу з припиненням синтезу. Проявляється як ефект певних мутацій, які копіюють дію генів або їх взаємодію.
Комбінативна мінливість ― мінливість, яка залежить від перекомбінування алелів у генотипах нащадків порівняно з генотипами батьків, що призводить до появи нових ознак у дітей. Існує три механізми комбінативної мінливості. Два з них пов'язані з мейозом. Завдяки обміну генетичним матеріалом між гомологічними хромосомами при кросинговері в профазі мейозу алельний склад хромосом статевих клітин нащадків зазнає змін порівняно з гаметами батьків. Хромосоми, успадковані від обох батьків, у метафазі мейозу, комбінуються в різних поєднаннях. Третій механізм пов’язаний із заплідненням. Внаслідок випадкового підбору гамет, які беруть участь у заплідненні, створюються різноманітні поєднання хромосом з різним набором генів, а відповідно, й алельного складу зигот. Комбінативна мінливість сприяє більшій пристосованості до мінливих умов середовища, підвищує виживання виду.
Мутаційна мінливість — явище, спільне для організмів різного рівня організації. Мутаційна мінливість зумовлена як впливом на організм чинників зовнішнього середовища, так і його фізіологічним станом. Властивості мутацій: • мутації виникають раптово, стрибкоподібно; • мутації успадковуються, тобто передаються від покоління до покоління; • мутації ненаправлені ― зазнавати мутації може будь-який локус, викликаючи зміни як незначних, так і життєво важливих ознак; • одні і ті ж мутації можуть виникати повторно; • за проявом мутації можуть бути корисними і шкідливими, домінантними і рецесивними.
Мутагенез – процес виникнення мутацій.
Мутагени ― чинники, які здатні проникати в соматичні або зародкові клітини живих організмів і викликати мутації. За походженням мутагени класифікують: Ендогенні ― фактори, що утворюються в процесі життєдіяльності організму; екзогенні — всі інші фактори, в тому числі і умови навколишнього середовища. За природою виникнення мутагени класифікують: Фізичні мутагени Іонізуюче випромінювання; Радіоактивний розпад; Ультрафіолетове випромінювання; Надмірно висока або низька температура. Хімічні мутагени Окисники та відновники (нітрати, нітрити, активні форми кисню); Алкілуючі реагенти (наприклад, йодацетамід); Пестициди (наприклад гербіциди, фунгіциди); Деякі харчові добавки (наприклад, ароматичні вуглеводні, цикламати); Органічні розчинники; Лікарські препарати (наприклад, цитостатика і, препарати ртуті, імунодепресанти). До хімічних мутагенів умовно можна віднести і ряд вірусів (мутагенним чинником вірусів є їх нуклеїнові кислоти — ДНК або РНК). Біологічні мутагени Специфічні послідовності ДНК — мігруючі генетичні елементи; Деякі віруси (вірус кору, краснухи, грипу); Продукти обміну речовин (продукти окислення ліпідів); Антигени деяких мікроорганізмів. Комутагени ― це речовини, які підвищують ефекти середовищних мутагенів, хоча самі по собі не здатні до мутагенної дії, не мають власної мутагенної активності. Такий ефект мають сполуки природного і штучного походження, неорганічної і органічної природи. Антимутагени – речовини, які знижують частоту мутацій. Вони нейтралізують мутаген до його реакції з молекулою ДНК, або знімають пошкодження ДНК, які обумовлені мутагеном. Антимутагенну дію мають вітаміни, глутамін, серотонін, резерпін, а також деякі фізичні фактори (денне світло).
Закон гомологічних рядів у спадковій мінливості: «Види і роди, генетично близькі, характеризуються схожими рядами спадкової мінливості з такою правильністю, що, знаючи ряд форм у межах одного виду, можна передбачати знаходження паралельних форм у інших видів і родів. Чим ближче генетично розташовані в загальній системі роди і види, тим повніша схожість у рядах їх мінливості». У основі гомологічних рядів лежить фенотипова подібність, яка виникає як результат дії однакових алелів того ж гена, так і дії різних генів, що зумовлюють подібні ланцюги послідовних біохімічних реакцій у організмі в процесі онтогенезу. Закон гомологічних рядів у спадковій мінливості має пряме відношення до вивчення спадкових хвороб людини. Питання лікування і профілактики спадкових хвороб не можна розв'язати без дослідження на тваринах із спадковими аномаліями, які подібні до тих, що спостерігаються у людини. Згідно з законом М. І. Вавилова, аналогічні спадковим хворобам людини фенотипи мають зустрічатися і у тварин. |