ИЗМЕНЧИВОСТЬ. ТИПЫ ИЗМЕНЧИВОСТИ

Типы изменчивости

Изменчивость– это свойство организмов давать отклонения в признаках под действием внешних и внутренних факторов среды.

Изменчивость организмов можно разделить на два вида: ненаследственная (модификационная или фенотипическая) и наследственная (генотипическая).

Модификационная  (ненаследственная) изменчивость

Модификационная изменчивость– это изменения особи, возникшие под воздействием среды, не приводящие к изменениям в генотипе и не передающиеся по наследству.

Характеристики модификационной изменчивости:

1)  ненаследуемость измененного признака;

2)  массовость (проявляется у многих особей в популяции);

3)  адекватность (всегда соответствует изменениям внешней среды: чем больше воздействие, тем больше ответная реакция);

4) адаптивность (повышает приспособленность организма);

5) диапазон изменения для особей данного вида обусловлен генетически и

характеризуется нормой реакции.

Норма реакции– это генетически обусловленный предел развития признака.

Норма реакции может быть:

а) широкой(количественные признаки – вес, рост, интеллект);

б) узкой(качественные признаки – цвет волос, глаз, группа крови).

Примеры модификационной изменчивости: изменение пигментации кожи после загара; повышение уровня гемоглобина в крови в два раза при длительном нахождении в горах на высоте 4000 м.

Модификационная изменчивость многих признаков у разных организмов подчиняется общим закономерностям. Данный вид изменчивости изучается в больших группах организмов. Степень проявления признака различна у членов этой группы. Большинство имеет среднее значение (рост, вес и т. д.). Минимальное и максимальное проявления признака наблюдаются только у отдельных особей.

Наследственная изменчивость

Наследственная изменчивостьподразделяется на комбинативнуюимутационную.

1. Комбинативная изменчивость:

Причинамикомбинативной изменчивости являются:

- кроссинговер;

- независимое расхождение хромосом в мейозе;

- независимое сочетание гамет при оплодотворении.

Примером комбинативной изменчивости является третий закон Менделя (дети одних родителей отличаются друг от друга и от родителей).

2. Мутационная изменчивостьвозникает в результате различных изменений наследственного материала. Мутационная теориябыла сформулирована в 1901 г. голландским ботаником Гуго де Фризом.

Мутации– это резкие скачкообразные изменения генотипа. Мутации изменяют наследственный материал и могут приводить к различным проявлениям на уровне фенотипа.

Свойства мутаций: возникают внезапно; не направлены (может мутировать любая часть генотипа); большинство мутаций – рецессивные, редко – доминантные; для организма большинство мутаций вредные, редко – нейтральные или полезные; мутации наследуются; вызывают стойкие изменения наследственного материала.

Мутации могут возникать под действием внешних и внутренних факторов.

Мутагены– это факторы внешней среды, вызывающие мутации.

Мутагены подразделяются в зависимости от природы воздействия на:

- химические (азотистая кислота, иприт, нитрозометилмочевина и др.);

- физические (радиация, высокая температура);

- биологические (аденовирусы, ретровирусы).

Классификация мутаций

· Генные мутации

Генные мутации,или точечные –изменения нуклеотидов в отдельных генах, приводящие к образованию аномального гена → признака.

Типы генных мутаций:

1. Без сдвига рамки считывания(количество нуклеотидов не меняется):

                                              транзиция (пурин → пурин; пиримидин → пиримидин)

   а) замена основания

(20% всех мутации)

    трансверсия (пурин → пиримидин; пиримидин → пурин)

б) инверсия – изменение порядка нуклеотидов.

2. Со сдвигом рамки считывания(количество нуклеотидов в гене меняется):

- делеция (выпадение нуклеотида);

- дупликация (удвоение нуклеотида);

- инсерция (вставка нуклеотида).

· Хромосомные мутации

Хромосомные мутации– это изменения структуры хромосом:

1. Делеции (выпадает часть хромосомы). ABCDEF → ABEF. Например, синдром «кошачьего крика» – делеция короткого плеча пятой хромосомы.

2. Дупликации (удвоение участка хромосомы). ABCDEF → ABCDCDEF. Например, дупликация гена Ваr в генотипе мухи дрозофилы приводит к уменьшению числа фасеток глаз.

3. Транслокации (перенос части хромосомы на другую хромосому). ABCDEF; KLCDMNOP.

4. Инверсии (поворот участка хромосомы на 180⁰). ABCDEFJ → ABEDCFJ.

· Геномные мутации

Геномные мутации– это изменение числа хромосом в геноме.

Геном– половинный набор ДНК и половинный набор генетического материала – гаплоидный набор.

1. Полиплоидия – увеличение наборов хромосом, кратное п.

2. Анеуплоидия (гетероплоидия) – не кратное п увеличение или уменьшение числа хромосом.

а) 2п +1 – трисомия. Например, трисомия по 21-й хромосоме – синдром Дауна (47; + 21-я). ХХУ – трисомия у мужчин по Х-хромосоме – синдром Клайнфельтера.

б) 2п – 1 – моносомия. Например,синдром Шерешевского-Тернера: 45, ХО. Женщина с половыми хромосомами ХО.

Причина анеуплоидии – нерасхождение половых хромосом во время мейоза.

2. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Ва-вилова

Генетически близкие виды и роды характеризуются «сходными рядами наследственной изменчивости». Зная изменчивость одного вида, можно предсказать появление параллельных форм у другого рода или вида.

Н.И.Вавилов проследил изменчивость множества признаков у злаков: ржи, пшеницы, овса, ячменя, кукурузы.

Закон Н. И. Вавилова имеет большое значение для селекции. Он позволяет заранее предвидеть, какие признаки изменятся у того или иного вида в результате воздействия на него мутагенных факторов.

В настоящее время закон гомологических рядов подтвержден не только на злаках, но также на примере грибов, микроорганизмов, животных. Причины сходства мутаций заключаются в сходстве кариотипов у близких видов и в сходстве расположения аллельных генов в хромосомах.