Η κληρονομικότητα και η μεταβλητότητα αντιπροσωπεύουνείναι οι βασικές προϋποθέσεις της εξελικτικής διαδικασίας. Και τα δύο αυτά αντίθετα χαρακτηριστικά είναι αδιαχώριστα και αποτελούν μέρος των χαρακτηριστικών όλων των ζωντανών οργανισμών. Σχεδόν ολόκληρη η ιστορία της επιστήμης της βιολογίας βασίστηκε στη μελέτη της αλληλεπίδρασης και της σημασίας αυτών των χαρακτηριστικών. Ακόμη και στην αρχαία Ελλάδα, έγιναν προσπάθειες κατανόησης της ποικιλομορφίας των οργανισμών. Ο Πλάτων, οι Αναξιμήνες, ο Ηράκλειτος και πολλοί άλλοι υποστήριξαν ότι όλα στη φύση αλλάζουν ως αποτέλεσμα εσωτερικού αγώνα. Ποια πρότυπα μεταβλητότητας και κληρονομικότητας υπάρχουν; Αυτή η ερώτηση μελετήθηκε από πολλούς επιστήμονες εδώ και πολύ καιρό.
Σταθερές ιδιότητες ζωντανών οργανισμών
Ακόμα και στην αρχαιότητα, υπήρχαν υποθέσεις γιαμεταβλητότητα και κληρονομικότητα που ενυπάρχουν στα έμβια όντα. Εφιστάται η προσοχή στο γεγονός ότι κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής από τη μία γενιά στην άλλη, μεταδίδονται ορισμένα χαρακτηριστικά που είναι τυπικά για ένα συγκεκριμένο είδος. Αυτό ονομάστηκε κληρονομικότητα.
Μαζί με αυτό, μεταξύ εκπροσώπων του ίδιου είδουςυπάρχουν κάποιες διαφορές που έχουν ονομαστεί μεταβλητότητα. Οι νόμοι της κληρονομικότητας και της μεταβλητότητας χρησιμοποιήθηκαν ήδη για τη δημιουργία άλλων φυλών ζώων και ποικιλιών φυτών χάρη στον G. Mendel, ο οποίος, μετά από πολλά πειράματα, κατάφερε να τους περιγράψει. Το 1900, μια νέα επιστήμη αρχίζει να αναπτύσσεται - η γενετική, η οποία μελετά τους νόμους αυτών των δύο θεμελιωδών ιδιοτήτων των οργανισμών.
Γενετική έννοια
Η κληρονομικότητα είναι ένα σύνολο χαρακτηριστικών,ποιοι οργανισμοί επαναλαμβάνουν από γενιά σε γενιά. Ιδιαίτερος ρόλος δίνεται εδώ στη φυσιολογία, τη χημική σύνθεση, την εξωτερική δομή και τη φύση των μεταβολικών διεργασιών στους οργανισμούς. Η μεταβλητότητα είναι ένα φαινόμενο που είναι αντίθετο με την κληρονομικότητα και εκφράζεται σε μια αλλαγή σε ένα σύμπλεγμα χαρακτηριστικών ή στο σχηματισμό νέων ιδιοτήτων σε οργανισμούς του ίδιου είδους. Ο συνδυασμός αυτών των δύο ιδιοτήτων συμβάλλει στην εξέλιξη, ως αποτέλεσμα της δημιουργίας νέων χαρακτήρων σε άτομα, τα οποία διατηρούνται στην επόμενη γενιά.
Ένας μεγάλος αριθμός νέων χαρακτηριστικών οδηγεί σεο σχηματισμός νέων ειδών. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η γενετική στοχεύει στη μελέτη των προτύπων μεταβλητότητας και κληρονομικότητας προκειμένου να κατανοήσει την εξέλιξη της εξέλιξης, να δημιουργήσει νέους τύπους ζωντανών οργανισμών που είναι πιο προσαρμοσμένοι στις συνεχώς μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Μεταβλητότητα και τα μοτίβα της
Στη γενετική, συνηθίζεται να γίνεται διάκριση μεταξύ κληρονομικής(γονότυπος) και μεταβλητότητα τροποποίησης. Η γονότυπη μεταβλητότητα χαρακτηρίζεται από την αλλαγή των χαρακτηριστικών που καθορίζει τον γονότυπο και που παραμένουν για αρκετές γενιές. Η μη κληρονομική μεταβλητότητα χαρακτηρίζεται από αυτές τις αλλαγές στα χαρακτηριστικά που προκαλούνται από την επίδραση του εξωτερικού περιβάλλοντος και κληρονομούνται από τους γονείς στους απογόνους. Δεν αφορά την κληρονομική βάση του οργανισμού - τον γονότυπο - αλλά τείνει να μεταδοθεί.
Μοτίβα μεταβλητότητας τροποποίησηςψέμα στο γεγονός ότι έχει ομαδικό προσανατολισμό. Σε όλους τους εκπροσώπους ενός συγκεκριμένου τύπου, οι περιβαλλοντικές συνθήκες συμβάλλουν στην εμφάνιση παρόμοιων αλλαγών. Οι τροποποιήσεις έχουν κατεύθυνση, σε αντίθεση με τις μεταλλάξεις, ακολουθούν ένα μοτίβο, ώστε να μπορούν να προβλεφθούν. Για παράδειγμα, με τα φύλλα να ανθίζουν στα δέντρα, η θερμοκρασία του αέρα τη νύχτα ήταν αρνητική, ως αποτέλεσμα αυτού το πρωί αποκτούν όλοι μια κοκκινωπή απόχρωση. Χάρη στις τροποποιήσεις, τα άτομα έχουν ικανοποιητική ανταπόκριση σε αλλαγές περιβαλλοντικών παραγόντων, έτσι προσαρμόζονται γρήγορα σε αυτό για να επιβιώσουν και να αφήσουν τον απόγονο.
Ποσοστά αντίδρασης
Η μη κληρονομική μεταβλητότητα υπακούεικανονικότητες. Τα στατιστικά σχήματα της μεταβλητότητας τροποποίησης είναι ότι τα όριά του εξαρτώνται από τον γονότυπο, ονομάζονται πρότυπα αντίδρασης (RR). Έχει όρια για καθένα από τα σημεία. Ένα στενό NR καθορίζει εκείνα τα σημεία από τα οποία εξαρτάται η βιωσιμότητα του οργανισμού και ένα ευρύ NR παίζει σημαντικό ρόλο στη διάσωση του είδους.
Το άτομο κληρονομεί, πιθανότατα, την ικανότητα τουγονότυπος λόγω αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον για τη δημιουργία ενός συγκεκριμένου φαινοτύπου. Επίσης, τα στατιστικά σχήματα μη κληρονομικής μεταβλητότητας καθορίζουν την παρουσία χαρακτηριστικών που καθορίζουν σχεδόν πλήρως τον γονότυπο. Για παράδειγμα, ο αριθμός των άκρων, η θέση των ματιών και ούτω καθεξής.
Ο προσδιορισμός των ποσοτικών χαρακτηριστικών επηρεάζεται απόεπιρροή του περιβάλλοντος. Προκειμένου να μελετήσουν τη μεταβλητότητα ενός συγκεκριμένου χαρακτηριστικού, οι γενετιστές συντάσσουν μια λεγόμενη σειρά παραλλαγών, η οποία αποτελείται από διαδοχικούς ποσοτικούς δείκτες ενός συγκεκριμένου χαρακτηριστικού, οι οποίοι είναι διατεταγμένοι σε αύξουσα ή φθίνουσα σειρά. Το μήκος μιας τέτοιας σειράς δείχνει τα όρια της μη κληρονομικής μεταβλητότητας, εξαρτάται από τη σταθερότητα των περιβαλλοντικών συνθηκών.
Το σώμα είναι μια ανοιχτή δομή,Η κληρονομικότητα πραγματοποιείται εδώ μέσω της αλληλεπίδρασης του γονότυπου με το εξωτερικό περιβάλλον. Εκπρόσωποι των ίδιων γονότυπων σε διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες μπορούν να σχηματίσουν διαφορετικούς φαινοτύπους.
Κληρονομική μεταβλητότητα
Η κληρονομική διαιρείται σε μεταλλάξεις (MI) καισυνδυασμένο (CI). Εδώ τίθενται σε ισχύ οι βασικοί νόμοι της μεταβλητότητας. Το CI χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι κατά το ζευγάρωμα γαμετών που διαφέρουν ο ένας από τον άλλο στον γονότυπο, εμφανίζονται νέοι γονότυποι, τους οποίους δεν είχαν οι γονείς. Για παράδειγμα, τα παιδιά δεν επαναλαμβάνουν ποτέ πλήρως τους γονείς τους, παίρνουν έναν γονότυπο, ο οποίος αποτελείται από έναν συνδυασμό γονιδίων δύο προγόνων. Αυτό συμβαίνει με τέσσερις τρόπους. Ο πρώτος τρόπος είναι ο διαχωρισμός των χρωμοσωμάτων κατά τη μείωση της κυτταρικής διαίρεσης, ο δεύτερος είναι η φυσική ανταλλαγή χρωμοσωμάτων στη μύωση και ο τρίτος τρόπος είναι οι ακούσιοι συνδυασμοί γαμετών κατά τη γονιμοποίηση και ο τελευταίος είναι η αλληλεπίδραση των γονιδίων.
Μεταλλακτική κληρονομιά
Οι μεταλλάξεις είναι μετενσαρκώσειςγονότυπος, συμπεριλαμβανομένων ολόκληρων χρωμοσωμάτων ή μεμονωμένων γονιδίων που προκύπτουν τυχαία και είναι επίμονα. Είναι μεγάλα (αλμπινισμός, κοντός, κ.λπ.) και μικρές. Επίσης υποδιαιρούνται σε διάφορους τύπους: γονιδιωματικές, χρωμοσωμικές και γονιδιακές μεταλλάξεις.
Μεταλλάξεις γονιδιώματος και χρωμοσώματος
Αυτός ο τύπος μετάλλαξης χαρακτηρίζεται από μια αλλαγήο αριθμός των χρωμοσωμάτων. Σε ορισμένα άτομα, παρατηρείται πολυπλοειδία - αλλαγή σε πολλαπλό αριθμό χρωμοσωμάτων. Έτσι, σε τέτοιους οργανισμούς, το σύνολο χρωμοσωμάτων στα κύτταρα επαναλαμβάνεται όχι δύο, αλλά πολύ περισσότερες φορές. Αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα παραβίασης της ροής της μίτωσης ή της μύωσης, όταν η αλυσίδα διαίρεσης καταστρέφεται, τα διπλά χρωμοσώματα δεν αποκλίνουν, αλλά παραμένουν στο εσωτερικό του κυττάρου, ως αποτέλεσμα του οποίου σχηματίζονται γαμήτες με ένα διπλό σύνολο πληροφοριών . Εάν ένας τέτοιος γαμέτης συγχωνευθεί με έναν κανονικό, τότε ο απόγονος θα έχει τριπλό αριθμό χρωμοσωμάτων.
Σε αυτό, τα πρότυπα μεταβλητότητας δεν είναιέχουν εξαντληθεί. Συμβαίνει ότι ένα άτομο έχει μια αναδιάταξη χρωμοσωμάτων. Ορισμένοι από τους ιστότοπούς του αλλάζουν τη θέση τους, είτε χάνονται είτε διπλασιάζονται. Έτσι μεταλλάσσονται τα χρωμοσώματα.
Μεταλλαγές γονιδίων
Αυτός ο τύπος μετάλλαξης σχετίζεται με μια αλλαγή στη σύνθεσηή τη σειρά των νουκλεοτιδίων μέσα σε ένα γονίδιο. Μπορεί να χαθεί ή να αντικατασταθεί από άλλο, και μπορεί επίσης να παρατηρηθεί ο σχηματισμός ενός επιπλέον νουκλεοτιδίου. Τέτοιες μεταλλάξεις οδηγούν στη διακοπή του γονιδίου, ως αποτέλεσμα του οποίου δεν εμφανίζονται ορισμένα RNA και πρωτεΐνες ή η πρωτεΐνη αποκτά άλλες ιδιότητες, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή του φαινοτύπου. Οι γονιδιακές μεταλλάξεις είναι πολύ σημαντικές επειδή δημιουργούν νέα αλληλόμορφα.
Σωματικές και γενετικές μεταλλάξεις
Οι κανονικότητες της μεταβλητότητας των οργανισμών έγκειται επίσης στο γεγονός ότι ορισμένες μεταλλάξεις εμφανίζονται μόνο σε αναπαραγωγικά κύτταρα, επομένως οι φαινότυποι σχηματίζονται μόνο σε απογόνους. Ονομάζονται γενετικά.
Στα κύτταρα, σωματικές μεταλλάξεις μπορούν επίσηςμορφή. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν μεταδίδονται στους απογόνους κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής. Αλλά εάν η αναπαραγωγή είναι ασεξουαλική, τότε οι μεταλλάξεις μπορούν να μεταδοθούν στους απογόνους. Ονομάζονται σωματικά.
Ιδιότητες μεταλλάξεων
Οι μεταλλάξεις τείνουν να μεταδίδονται επίμονα απόκληρονομία. Η σημασία τους στη διαδικασία της εξέλιξης είναι πολύ μεγάλη. Τα πρότυπα μεταβλητότητας είναι ότι μόνο οι κληρονομικές μεταλλάξεις μπορούν να μεταδοθούν στις επόμενες γενιές εάν αναπαράγονται και επιβιώσουν με αυτά τα χαρακτηριστικά.
Όλες οι αλλαγές μπορούν να προκληθούν και εξωτερικά,και εσωτερικοί παράγοντες. Άλματα θερμοκρασίας, μαρασμός των κυττάρων, επίδραση διαφόρων ουσιών, υπεριώδης ακτινοβολία - όλα αυτά μπορούν να προκαλέσουν μεταλλάξεις στο DNA και ακόμη και τα χρωμοσώματα.
Οι αλλαγές εμφανίζονται ξαφνικά, σε μερικέςΣε περιπτώσεις αυτό είναι επιβλαβές για το σώμα, καθώς παρεμβαίνει στον γονότυπο, ο οποίος καθιερώθηκε για μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι μεταλλάξεις δεν έχουν κατεύθυνση, μπορούν να επαναληφθούν και οποιοδήποτε γονίδιο μπορεί να υποστεί μια αλλαγή, οδηγώντας στον μετασχηματισμό τόσο μικρών όσο και ζωτικών σημείων. Ένας και ο ίδιος περιβαλλοντικός παράγοντας μπορεί να οδηγήσει σε πολύ διαφορετικές αλλαγές που είναι σχεδόν αδύνατο να προβλεφθούν. Επομένως, η γενετική έχει μεγάλη σημασία για εμάς σήμερα, τα πρότυπα μεταβλητότητας και κληρονομικότητας διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της εξέλιξης.
Έτσι, φορείς κληρονομικήςοι πληροφορίες είναι γονίδια. Σε αυτήν την περίπτωση, ένα συγκεκριμένο γονίδιο είναι υπεύθυνο για ορισμένα χαρακτηριστικά. Το τελευταίο καθορίζει οποιαδήποτε ποιότητα του οργανισμού: φυσιολογικό, βιοχημικό ή μορφολογικό. Αυτή η ποιότητα διακρίνει ένα ζωντανό ον από το άλλο. Ένα σύμπλεγμα γονιδίων ονομάζεται γονότυπος και ένα σύμπλεγμα χαρακτηριστικών ονομάζεται φαινότυπος.
Υπάρχουν ορισμένα πρότυπα στη φύσημεταβλητότητα και κληρονομικότητα, λόγω των οποίων οι ζωντανοί οργανισμοί προσαρμόζονται στις ταχέως μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι μεταλλάξεις μπορούν να σχηματιστούν σε διαφορετικά μέρη του DNA, να επηρεάσουν τα γονίδια και τα χρωμοσώματα. Ως αποτέλεσμα, έχουμε μια τεράστια ταξινόμηση των ζωντανών οργανισμών.
