Спадковість і мінливість представляютьсобою основні умови процесу еволюції. Обидві ці протилежні особливості нероздільні і входять в характеристику всіх живих організмів. Практично вся історія науки біології грунтувалася на вивченні взаємодії і значення цих особливостей. Ще в стародавній Греції були здійснені спроби осмислення різноманіття організмів. Платон, Анаксимен, Геракліт і багато інших стверджували, що все в природі змінюється в результаті внутрішньої боротьби. Які ж закономірності мінливості і спадковості існують? Це питання вивчали багато вчених протягом довгого часу.
Стійкі властивості живих організмів
Ще в давнину з'явилися припущення провластивих живим істотам мінливості і спадковості. Було звернуто увагу на той факт, що при репродукції з одного покоління до іншого передається ряд ознак, які є типовими для даного виду. Це було названо спадковістю.
Поряд з цим між представниками одного видує деякі відмінності, що було названо мінливістю. Закономірності спадковості та мінливості застосовувалися вже тоді для створення інших порід тварин і сортів рослин завдяки Г. Менделя, який після багатьох експериментів зумів їх описати. У 1900 році починає розвиватися нова наука - генетика, що вивчає закономірності цих двох фундаментальних властивостей організмів.
поняття генетики
Спадковістю називають сукупність ознак,які організми повторюють з покоління в покоління. Особливу роль тут приділяють фізіології, хімічним складом, зовнішній будові і характеру обмінних процесів організмів. Мінливістю називають явище, що протилежно спадковості і виражається в зміні комплексу ознак або утворення нових властивостей у організмів одного і того ж виду. Поєднання цих двох властивостей сприяє еволюції, в результаті якої у особин утворюються нові ознаки, які зберігаються в наступному поколінні.
Велика кількість нових ознак веде доутворення нових видів. Саме тому генетика спрямована на вивчення закономірностей мінливості і спадковості, щоб зрозуміти розвиток еволюції, створювати нові види живих організмів, більш пристосованих до постійно змінюваних умов довкілля.
Мінливість і її закономірності
У генетиці прийнято розрізняти спадкову(Генотипическую) і модификационную мінливість. Генотипическая мінливість характеризується тим зміною ознак, що задає генотип і які зберігаються кілька поколінь. Неспадкова мінливість характеризується тими змінами ознак, які викликані впливом зовнішнього середовища і передаються у спадок від батьків до потомства. Вона не стосується спадкової бази організму - генотипу - але схильна передаватися.
Закономірності модифікаційної мінливостіполягають і в тому, що вона має групову спрямованість. У всіх представників певного виду обставини навколишнього середовища сприяють виникненню схожих змін. Модифікації мають напрямок, на відміну від мутацій, вони підпорядковані закономірності, тому їх можна передбачити. Наприклад, при розпустилися на деревах листі температура повітря в нічний час була негативною, в результаті цього вранці всі вони придбають червонуватий відтінок. Завдяки модифікаціям у особин відбувається адекватна реакція на зміни факторів навколишнього середовища, тому вони швидше до неї адаптуються, щоб вціліти і залишити приплід.
норми реакції
Неспадкова мінливість підпорядковуєтьсязакономірностям. Статистичні закономірності модифікаційної мінливості полягають в тому, що її кордони залежать від генотипу, вони іменуються нормами реакції (НР). Вона має кордони для кожного з ознак. Вузька НР обумовлює ті ознаки, від яких залежить життєздатність організму, а широка НР грає важливу роль для порятунку виду.
Особиною успадковується, швидше за все, здатність йогогенотипу внаслідок взаємодії з навколишнім середовищем створювати певний фенотип. Також статистичні закономірності мінливості ненаследственной обумовлюють наявність ознак, які практично в повному обсязі визначає генотип. Наприклад, кількість кінцівок, розташування очей і так далі.
На визначення кількісних ознак надаєвплив довкілля. Для того щоб вивчити мінливість певної ознаки, генетиками складається так званий варіаційний ряд, який складається з послідовних кількісних показників певної ознаки, що розташовані за зростанням або спаданням. Довжина такого ряду говорить про межі ненаследственной мінливості, залежить вона від стабільності умов навколишнього середовища.
Організм являє собою відкриту конструкцію,спадковість реалізується тут за допомогою взаємодії генотипу із зовнішнім середовищем. У представників однакових генотипів в різних умовах зовнішнього середовища можуть утворюватися різні фенотипи.
мінливість спадкова
Спадкова ділиться на мутационную (МІ) ікомбіновану (КІ). Тут вступають в силу основні закономірності мінливості. КІ характеризується тим, що при спарюванні відмінних один від одного за генотипом гамет з'являються нові генотипи, яких не було у батьків. Наприклад, діти ніколи не повторюють повністю батьків, вони отримують генотип, який складається з комбінації генів двох предків. Відбувається це чотирма шляхами. Перший шлях - розставання хромосом при редукційний розподіл клітини, другий - фізичний обмін ділянками хромосом в мейозі, і третій шлях - мимовільні комбінації гамет при заплідненні, і останній - взаємодія генів.
мутационная спадковість
Мутації є перевтіленнягенотипу, включаючи цілі хромосоми або окремі гени, які виникають випадково і мають стійкий характер. Вони бувають великими (альбінізм, коротконосі та інше) і дрібними. Також вони поділяються на кілька видів: геномні, хромосомні і генні мутації.
Мутації геному і хромосом
Даний вид мутацій характеризується зміноюкількості хромосом. У деяких особин спостерігається полиплоидия - зміна кратного кількості хромосом. Так, у таких організмів хромосомний набір в клітинах повторюється не два, а набагато більше разів. Це відбувається в результаті порушення протікання мітозу або мейозу, коли руйнується ланцюг ділення, подвійні хромосоми не розходяться, а залишаються всередині клітини, внаслідок цього утворюються гамети з подвійним набором інформації. Якщо така гамета зіллється з нормальною, то у нащадка буде спостерігатися потрійну кількість хромосом.
На цьому закономірності мінливості НЕвичерпуються. Буває, що у особини спостерігається перебудова хромосом. Деякі її ділянки змінюють своє становище, вони або втрачаються, або подвоюються. Так відбувається мутація хромосом.
мутації генів
Даний вид мутацій пов'язаний зі зміною складуабо порядку нуклеотидів в межах гена. Він може бути втрачений або замінений іншим, також може спостерігатися утворення зайвого нуклеотиду. Такі мутації призводять до зупинки роботи гена, в результаті чого не народжуються певні РНК і білок, або ж білок набуває інших властивостей, що призводить до зміни фенотипу. Генні мутації дуже важливі, оскільки з їх допомогою з'являються нові алелі.
Мутації соматичні і генеративні
Закономірності мінливості організмів полягають і в тому, що деякі мутації відбуваються тільки в клітинах статевих, тому фенотип утворюються тільки у потомства. Вони іменуються генеративних.
У клітинах соматичні мутації також можутьутворюватися. У цьому випадку вони не передаються нащадкам при розмноженні. Але якщо розмноження безстатеве, то мутації потомству можуть бути передані. Вони іменуються соматичними.
властивості мутацій
Мутацій властиво стійко передаватися поспадок. Їх значення в процесі еволюції дуже велике. Закономірності мінливості полягають в тому, що тільки спадкові мутації можуть бути передані наступним поколінням, якщо вони будуть благополучно розмножуватися і виживати з цими ознаками.
Всі зміни можуть бути викликані як зовнішніми,так і внутрішніми факторами. Скачки температури, в'янення клітин, вплив різних речовин, ультрафіолету - все це може спровокувати мутації ДНК і навіть хромосом.
Зміни з'являються раптово, в деякихвипадках це являє шкоду для організму, оскільки втручаються в генотип, який встановлювався велику кількість часу. Мутації не мають напрямки, вони можуть повторюватися, при цьому піддаватися зміни може будь-який ген, приводячи до трансформації як невеликих, так і життєво важливих ознак. Один і той же фактор зовнішнього середовища може призводити до самих різних змін, які передбачити практично неможливо. Тому важливе значення для нас сьогодні має генетика, закономірності мінливості і спадковості відіграють чималу роль в процесі еволюції.
Таким чином, носіями спадковоїінформації є гени. При цьому конкретний ген відповідає за певні ознаки. Останній визначає якесь якість організму: фізіологічне, біохімічне або морфологічний. За цій якості відрізняють одну живу істоту від іншого. Комплекс генів іменується генотипом, а комплекс ознак - фенотипом.
У природі існують певні закономірностімінливості і спадковості, завдяки яким живі організми пристосовуються до швидких змін умов навколишнього середовища. Мутації можуть утворюватися на різних ділянках ДНК, зачіпати гени і хромосоми. В результаті цього ми маємо величезну класифікацію живих організмів.
