Головна

Шкільна бібліотека

Перелік предметів

Англійська мова
Біологія
Географія
Економіка
Інформатика
Історія
Математика
Німецька мова
ОБЖ
Політологія
Право
Природознавство
Психологія і педагогіка
Російська мова
Соціологія
Фізика
Філософія
Французька мова
Українська мова
Хімія

Підручники в PDF


 

Довідник з біології

ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ

ОСНОВИ ГЕНЕТИКИ

МІНЛИВІСТЬ

  Завдяки спадковості досягається одноманітність плану будо­ви, механізмів розвитку і життєзабезпечення організмів одного виду. Різноманітність деталей будови і фізіологічних відправлень осіб, спостережуване на фоні вказаної одноманітності, залежить від мінливості.

  Мінливість — це здатність дочірніх організмів відрізнятися від батьківських форм. Розрізняють дві основні форми мінливос­ті: фенотипічну (не спадкову) і генотипічну (спадкову). Фенотипічною або модифікаційною мінливістю називають зміни фенотипу під дією чинників зовнішнього середовища без зміни генотипу. Оскільки при цьому генотип не зачіпається, то ці зміни не успад­ковуються. Якщо кульбаба росте в долині в умовах достатньої вологості й освітленості, вона має велике широке соковите листя. При перенесенні такої рослини високо в гори утворюється слабко розвинена розетка дрібного листя. При висіванні насіння такої рослини в долині нащадки його знову матимуть велике соковите листя.

  Як наголошувалося вище, на вияв даного гена роблять істот­ний вплив інші гени, тобто вияв конкретного гена визначається і генотипом в цілому. Розвиток ряду ознак залежить і від впливу різних регуляторних систем організму, в першу чергу ендокрин­ної. Такі ознаки півнів, як великий гребінь, яскраве пір'я і здіб­ність до співу, залежать від дії чоловічого статевого гормону. Як­що у курки видалити яєчник і пересадити сіменник, то через де­який час вона за вище названими ознаками стане схожа на півня. Отже, внутрішнє середовище організму також робить істотний вплив на вияв генів.

  У генетичній інформації організму закладена здатність розви­тку певних властивостей і ознак. Ця здатність реалізується лише в конкретних умовах середовища. Одна і та ж спадкова інформація в різних умовах може виявлятися по-різному. Забарвлення шерсті у гімалайських кроликів і сіамських кішок залежить від температу­ри — більш темна шерсть росте на ділянках тіла, схильних до охо­лодження. Отже, успадковується не сама ознака, а певний тип реа­кції на дію умов середовища, тобто норма реакції.

  Межі модифікаційної мінливості називаються нормою реак­ції. Успадковуються не конкретні модифікаційні зміни, а діапазон мінливості (норма реакції). Наприклад, у примули червоне забарв­лення квіток розвивається при температурі 15-20 °С, а біле — при більш високій температурі, але ніколи не виявляється інше.

  Розрізняють широку і вузьку норму реакції. Ознака, що має широку норму реакції, змінюється у великому діапазоні. Напри­клад, кількість молока у великої рогатої худоби залежить у вели­кій мірі від умов утримання і годування. Ознака, що має вузьку норму реакції, мало залежить від зовнішніх умов, наприклад за­барвлення шерсті у великої рогатої худоби. Норма реакції скла­далася історично в результаті природного добору; вона має велике пристосувальне значення. Знаючи вплив чинників зовнішнього середовища на норму реакції конкретних ознак, можна підвищу­вати врожайність рослин і продуктивність тварин.

  Дарвін називав модифікаційну мінливість визначеною, оскі­льки всі особини одного виду, потрапивши в схожі умови, зміню­ються однаково, тобто така мінливість передбачена. Наприклад, всі вівці при вирощуванні в більш холодних умовах матимуть більш густу шерсть.

  Ознаки організмів можна підрозділити на якісні (колір очей і волосся у людини) і кількісні (зростання і маса тіла у людини). Для характеристики ступеня мінливості кількісних ознак засто­совують один з методів статистики — побудову варіаційної кри­вої. Наприклад, кількість колосків у колосах пшениці одного сор­ту варіює в досить широких межах. Якщо розташувати колоси за збільшенням кількості колосків, то вийде варіаційний ряд мінли­вості даної ознаки, що складається з окремих варіант. Пошире­ність окремої варіанти у варіаційному ряді неоднакова: найбільш часто зустрічаються колоси з середнім числом колосків і рідше — з великим або меншим.

  Варіаційний ряд числа колосків у колосі пшениці

Число колосків (v)

14

15

16

17

18

19

20

21

Поширеність (р)

2

6

20

34

22

10

4

2

Середнє значення колосків у колосі (М) пшениці можна розрахувати за формулою. , де — знак підсумовування, v — варіанта, р — поширеність, п — загальне число варіант варіаційного ряду. У нашому випадку середньоарифметичне число колосків в колосі пшениці М = 17,24. На підставі даних варіаційного ряду можна побудувати варіаційну криву (рис. 156).

Для цього на горизонтальній осі відкладають в певному масштабі значення варі­ант (v), а на вертикальній — частоту зустрічі варіант (р). При з'єднанні точок перетину виходить крива, яка характеризує мін­ливість числа колосків у колосі пшениці.

Рис. 156. Крива, що характеризує число колосків у колосі пшениці.

  Щоб дати об'єктивну характеристику мінливості ознаки, по­трібно вивчити велику кількість особин, оскільки статистичні за­кономірності — це закономірності великих чисел. При достатньо великому спостереженні виходить відносно симетрична крива.

  Генотипова мінливість — це мінливість, пов'язана зі зміною генотипу. Зрозуміло, що генотипова мінливість передається спад­ково. Вона підрозділяється на комбінативну і мутаційну.

  Комбінативна мінливість пов'язана з отриманням нових ком­бінацій генів, що є в генотипі. Вона зумовлена незалежною розбі­жністю хромосом і хроматид при мейозі, випадковим їх поєднан­ням при заплідненні, перекомбінацією генів при кросинговері. Самі гени при цьому не змінюються, але виникають їх нові поєд­нання, що приводить до появи організмів з іншими генотипом і фенотипом. Прикладом комбінативної мінливості може бути по­ява зеленого забарвлення насіння гороху при схрещуванні гетеро­зиготних рослин із жовтим насінням. Комбінативна мінливість забезпечує пристосування організмів до змінних умов середовища і широко використовується в селекції для поєднання в одному організмі цінних ознак різних порід і сортів.

  Мутаційна мінливість — це стрибкоподібна та стійка зміна генетичного матеріалу, що передається спадково. Термін «мута­ція» (від лат. mutatio — зміна) запропонував голландський бота­нік X. де Фриз в 1901 р. Мутаційна мінливість принципово відрі­зняється від комбінативної. Мутації — це змінй генетичного ма­теріалу, які виникли заново, тоді як комбінативна мін­ливість — це нове поєднання батьківських генів у зиготі.

  Мутації мають наступні властивості: виникають раптово, стрибкоподібно; передаються з покоління в покоління (успадко­вуються); ненаправлені, тобто під дією одного чинника може  мутувати будь-яка ділянка хромосоми; одні й ті ж мутації можуть виникати повторно.

Рис. 157. Мутація, що спричиняє недорозвиток додатків шкіри - пер. А — нормальне курча; Б — мутант.

Чинники, які здатні викликати мутації, називаються мута­генними. їх підрозділяють на фізичні (різні види іонізуючих ви­промінювань, температура), хімічні (формалін, аналоги азотних основ, іприт, деякі ліки) і біологічні (віруси, бактерії).

  Мутації класифікують за причинами, що їх викликали, за характером клітин, що мутували, за результатом для організму і за змінами генетичного матеріалу.

  За причинами, що викликали мутації, вони підрозділяються на спонтанні й індуковані. Спонтанні мутації виникають у приро­дних умовах під дією мутагенних чинників зовнішнього середови­ща без втручання людини. Вони відбуваються відносно рідко. Інду­ковані мутації виникають при направленій дії на організм мута­генними чинниками. Вперше індуковані мутації були отримані Г. А. Надсоном і Г. С. Філіпповим (1925) при опромінюванні грибів радієм і Г. Меллером (1927) при опромінюванні мух дрозофіл рент­генівським промінням. Спонтанні мутації є висхідним матеріалом для природного добору, а індуковані — для штучного добору.

  За характером клітин, що мутували, мутації підрозділяють на соматичні та генеративні. Соматичні мутації відбуваються в соматичних клітинах і виявляються у самої особи. Вони переда­ються спадково при вегетативному розмноженні і не успадкову­ються при статевому. Приклади соматичних мутацій: на кущі чорної смородини може з'явитися гілка з білими ягодами; у лю­дини можуть бути очі різного кольору. Генератівні мутації відбу­ваються в статевих клітинах. Вони передаються спадково при ста­тевому розмноженні і виявляються фенотипово у нащадків. Гене­ратівні мутації є матеріалом для природного добору.

  За результатом для організму всі мутації підрозділяють на не­гативні — летальні (несумісні з життям), напівлетальні (ті, що знижують життєздатність організму), нейтральні та позитивні (що підвищують пристосованість і життєстійкість організму). Останні зустрічаються відносно рідко, проте саме вони є елемен­тарним матеріалом, який лежить в основі прогресивної еволюції.

  За зміною генетичного матеріалу мутації підрозділяють на геномні, хромосомні та генні. Геном — це вміст спадкового мате­ріалу в гаплоїдному наборі хромосом.

  Геномні мутації зумовлені змінами кількості хромосом у ка­ріотипі особини. Це може бути поліплоїдія — кратне гаплоїдному збільшенню кількості хромосом (Зn, 4n, 5n ...). Ці мутації пов'язані з не розбіжністю хромосом при мітозі або мейозі. Полі­плоїдія поширена головним чином у рослин. Поліплоїдні форми рослин мають більш велике листя, квітки, плоди і насіння. Куль­турні рослини здебільшого є поліпоїдами (пшениця, жито, цук­ровий буряк тощо). Для більшості тварин і людини по­ліплоїдія є летальною мутацією. Гетероплоїдія — вид геномної мутації, при якій відбувається некратне гаплоїдному збільшення або зменшення кількості хромосом (загальна формула гетероплоїдії: 2n ±1, 2n± 2 ...). Гетероплоїдії призводять до порушення ходу нормального розвитку організмів. Наприклад, у людини зайва хромосома в 21-й парі призводить до розвитку хвороби Дауна, а відсутність другої статевої хромосоми викликає синдром Шерешевського-Тернера (напівлетальні мутації, описані вище).

Рис. 158. Насіння жита. А — диплоїдний сорт (2n = 14); 6 — тетраплоїдний сорт (4n = 28).

  Хромосомні мутації пов'язані зі зміною структури хромосом. Це може бути втрата ділянки або подвоєння фрагмента хромосо­ми, поворот частини хромосоми на 180°, перенесення частини од­нієї хромосоми на іншу не гомологічну (полосковидні очі у мухи дрозофіли). Більшість хромосомних мутацій знижують життєзда­тність організму (напівлетальні).

  Генні мутації пов'язані зі зміною структури молекули ДНК. Це можуть бути порушення порядку нуклеотидів унаслідок дода­вання, випадання або їх перестановки. При цьому змінюється кодований геном білок, що може виявлятися фенотипово (серповидноклітинна анемія).


НазадЗмістВперед

 

 
© www.SchoolLib.com.ua