Характеристика модификационной изменчивости.

Лекция: «Изменчивость и ее формы», учебник стр. 194-196

1. Характеристика модификационной изменчивости.

Генетика изучает не только наследственность, но и изменчивость организмов. Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря изменчивости, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания.

Различают два типа изменчивости: наследственную, или генотипическую и ненаследственную, или фенотипическую, — изменчивость, при которой изменений генотипа не происходит.

Большую роль в формировании признаков организмов играет среда его обитания. Каждый организм развивается и обитает в определенной среде, испытывая на себе действие ее факторов, способных изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т.е. их фенотип.

Изменчивость организмов, возникающая под влиянием факторов внешней среды и не затрагивающая генотипа, называется модификационной.

Возникающие в этом случае изменения признаков называют модификациями. Они обусловлены прежде всего тем, что факторы среды способны влиять на характер проявления генов, т. е. на синтез соответствующих белков и (или) на работу данных белков. Следовательно, условия окружающей среды могут в определенной мере изменять интенсивность и ход протекания процессов обмена веществ в организме.

 Модификационная изменчивость носит адаптивный характер, помогает приспособиться к жизни в различных условиях среды.

 Модификационная изменчивость называется фенотипической, так как под влияние внешней среды происходит изменение фенотипа, генотип остается неизменным.

Классическим примером изменчивости признаков под действием факторов внешней среды является разнолистность у стрелолиста: погруженные в воду листья имеют лентовидную форму, листья, плавающие на поверхности воды, — округлую, а находящиеся в воздушной среде, — стреловидные. Если же все растение оказывается полностью погруженным в воду, его листья только лентовидные. Под действием ультрафиолетовых лучей у людей (если они не альбиносы) возникает загар в результате накопления в коже меланина, причем у разных людей интенсивность окраски кожи различна. Если же человек лишен действия ультрафиолетовых лучей, изменение окраски кожи у него не происходит.

У горностаевых кроликов детеныши рождаются светлыми, но затем нос, уши, кончики лап и хвост темнеют, на этих участках более низкая температура тела. Если побрить спину кролику и содержать его при низкой температуре – шерсть вырастет темной. Если корень одуванчика разрезать и одну половинку корня выращивать на лугу, а другую – высоко в горах, то растение, выросшее на лугу, будет значительно крупнее растения, выросшего в горах. Генотип при этом не изменится.

Еще одним примером воздействия условий среды на формирование признаков организмов может служить индивидуальное развитие монозиготных (однояйцевых) близнецов. Они идентичны по генотипу, поскольку развились из одной зиготы, давшей на этапе дробления начало двум или более зародышам. В раннем возрасте такие близнецы похожи друг на друга как две капли воды, порой даже родителям сложно различить их (рис. 36.2). Однако с возрастом между монозиготными близнецами возникают отличия. Они могут, например, иметь различный рост, массу тела и густоту волос, разную степень развития скелетной мускулатуры и т. д. Появление этих отличий связано прежде всего с влиянием условий жизни: особенностей питания, занятий спортом, характера трудовой деятельности и др.

Таким образом, на формирование признаков организма влияют не только гены, но и различные внешние факторы. Иными словами, фенотип каждой особи — это результат проявления ее генотипа в определенных условиях окружающей среды, и модификационная изменчивость носит адаптивный характер, помогает приспособиться к жизни в различных условиях среды.

Модификационная изменчивость носит групповой характер, то есть все особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, приобретают сходные признаки. Изменения фенотипа, возникающие при модификационной изменчивости, часто являются обратимыми.

Например, если сосуд с эвгленами зелеными поместить в темноту, то все они утратят зеленую окраску, если же вновь выставить на свет — все опять станут зелеными.

Как правило, модификации имеют приспособительный характер, т. е. способствуют адаптации организма к изменившимся условиям среды. Так, переселение овец из теплых регионов в более холодные приводит к повышению густоты их шерсти. У человека, жившего на равнине, переезд в высокогорную местность, где воздух более разрежен, вызывает увеличение количества эритроцитов в крови.

Поскольку при модификационной изменчивости меняется лишь фенотип организма, но не генотип, модификации не передаются по наследству. Наследуется только норма реакции признаков, т. к. она контролируется генотипом.

Модификационная изменчивость является определенной, то есть всегда соответствует факторам, которые ее вызывают. Так, ультрафиолетовые лучи изменяют окраску кожи человека (так как усиливается синтез пигмента), но не изменяют пропорций тела, а усиленные физические нагрузки влияют на степень развития мышц, а не на цвет кожи.

Однако не следует забывать, что развитие любого признака определяется, прежде всего, генотипом. Вместе с тем, гены определяют возможность развития признака, а его появление и степень выраженности во многом определяется условиями среды. Так, зеленая окраска растений зависит не только от генов, контролирующих синтез хлорофилла, но и от наличия света. При отсутствии света хлорофилл не синтезируется.

Несмотря на то, что под влиянием условий внешней среды признаки могут изменяться, эта изменчивость не беспредельна. Даже в случае нормального развития признака степень его выраженности различна. Важной особенностью модификационной изменчивости является то, что под действием условий среды признаки организмов могут изменяться лишь в определенных пределах. Так, у одомашненного перепела масса яиц обычно составляет 10—12 г. Усиленное кормление птиц приводит к повышению этого показателя. Однако при любом рационе масса перепелиного яйца не бывает меньше 6 г или больше 18 г. Сиамские кошки, обитающие даже в очень жарком климате, никогда не становятся полностью белыми. В то же время у особей, живущих в холодных условиях, шерсть на выступающих частях тела не будет абсолютно черной. Так, на поле пшеницы можно обнаружить растения с крупными колосьями (20 см и более) и очень мелкими (3-4 см). Это объясняется тем, что генотип определяет определенные границы, в пределах которых может происходить изменение признака.

Статистические закономерности модификационной изменчивости. Различают качественные и количественные признаки. К качественным признакам относятся, например, окраска цветков и форма плодов растений, масть животных, цвет глаз человека и т. д. Такие признаки, как размер листьев и высота стеблей растений, яйценоскость кур, молочность коров, масса тела человека, являются количественными. Для выявления закономерностей изменчивости количественных признаков используют различные статистические методы, в частности — построение вариационного ряда и вариационной кривой.

Степень варьирования признака, или пределы модификационной изменчивости, называют нормой реакции.

Знание нормы реакции имеет большое значение для практики сельского хозяйства.

Модификационная изменчивость многих признаков растений, животных и человека подчиняется общим закономерностям. Эти закономерности выявляются на основании анализа проявления признака у группы особей. Каждое конкретное значение изучаемого признака называют вариантой и обозначают буквой v. Частота встречаемости отдельных вариант обозначается буквой p. При изучении изменчивости признака в выборочной совокупности составляется вариационный ряд, в котором особи располагаются по возрастанию показателя изучаемого признака. На основании вариационного ряда строится вариационная кривая — графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты

 

 Вариационная кривая

 

 

Например, если взять 100 колосьев пшеницы (n) и подсчитать число колосков в колосе, то это количество будет от 14 до 20 — это численное значение вариант (v).

Вариационный ряд:                                v = 14 15 16 17 18 19 20

Частота встречаемости каждой варианты p = 2 7 22 32 24 8 5

Легко посчитать и среднее значение данного признака. Для этого используют формулу:

å (vּp)

М =              _n

Где М — средняя величина признака, в числителе сумма произведений вариант на их частоту встречаемости, в знаменателе — количество вариант. Для данного признака среднее значение равно 17,13.

Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет большое практическое значение, поскольку позволяет предвидеть и заранее планировать степень выраженности многих признаков организмов в зависимости от условий внешней среды.

Итак, необходимо еще раз подчеркнуть:

норма реакции организма определяется генотипом;

различные признаки отличаются пределами изменчивости под влиянием внешних условий;

модификационная изменчивость в естественных условиях носит приспособительный характер.

 

Поделиться:

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов