8. Основни модели на променливост
Генотипна изменчивост - комбинирана и мутационна. Нивото и мястото на поява на различни комбинации от гени и тяхната роля в създаването на генетичното разнообразие на индивидите в рамките на един вид. Класификация на мутациите според нивото и мястото на възникване. Честота и причини за мутации. Значение на мутациите за селскостопанската практика. Индустриалните условия като възможна причина за повишената честота на мутациите при хората. Законът за хомоложните серии на наследствената променливост (N.I. Vavilov). Цитоплазмено наследство.
Фенотипна променливост. Ролята на условията на околната среда в развитието и проявата на признаците. Статистически модели на модификационна променливост. Вариационни серии и вариационна крива. скорост на реакция. Контрол над доминирането.
Изучаването на темата ви позволява да разкриете материалните основи на променливостта, помага да разберете по-добре основните положения на съвременната теория на еволюцията.
Специфични функцииДНКосигуряват феномена на наследствеността. Заедно с това всички живи организми се характеризират с променливост, която определя голямо разнообразие от органични форми на нашата планета. Наследствеността и изменчивостта са неразривно свързани.
В резултат на кръстосването на организми и взаимодействието на факторите на околната среда настъпват различни промени в самата наследственост (генотипна вариабилност) или в нейните прояви (фенотипна вариабилност).
Генотипната изменчивост се състои отМУТАЦИОННАИ КОМБИНАТИВНАпроменливост.
В основата на наследствената променливост е сексуалното размножаване на живите организми, което осигурява огромно разнообразие от генотипове.
Какво причинява комбинативната изменчивост? Първо, поради факта, че генотипът на всеки индивид е комбинациямайчини и бащини гени. Второ, независимо разминаване на хомоложни хромозоми в първото мейотично делене. Трето, генна рекомбинация (промяна в състава на групите за свързване), свързана с кръстосване (кросоувър). И друг фактор на комбинираната променливост е случайната комбинация от гени по време на оплождането. Всички тези източници на комбинирана изменчивост действат независимо и едновременно, създавайки огромно разнообразие от генотипове.
Мутационната вариабилност възниква в случай наМУТАЦИИ - ПОСТОЯННИ ПРОМЕНИ НА ГЕНОТИПА (Т.Е. ДНК МОЛЕКУЛИТЕ),които могат да засегнат цели хромозоми, техни части или отделни гени.
Мутациите могат да бъдат полезни, вредни или неутрални. Според съвременната класификация мутациите обикновено се разделят на следните групи.
1.ГЕНОМНИ МУТАЦИИ- свързани с промяна в броя на хромозомите. Особен интерес представляваПОЛИПЛОИДИЯ- многократно увеличаване на броя на хромозомите, т.е. вместо набор от 2n хромозоми се появява набор от 3n,4n,5n или повече. Появата на полиплоидия е свързана с нарушение на механизма на клетъчно делене. По-специално, неразпадането на хомоложни хромозоми по време на първото делене на мейозата води до появата на гамети с 2n набор от хромозоми.
Полиплоидията е широко разпространена при растенията и много по-рядко при животните (кръгли червеи, копринени буби, някои земноводни). Полиплоидните организми като правило се характеризират с по-големи размери, повишен синтез на органични вещества, което ги прави особено ценни за развъдна работа.
Промяната в броя на хромозомите, свързана с добавянето или загубата на отделни хромозоми, се наричаАНЕУПЛОИДИЯ. Анеуплоидната мутация може да бъде записана като 2n-1, 2n+1, 2n-2 и т.н. Анеуплоидията е характерна за всички животни и растения. Човек има редица заболяваниясвързани с анеуплоидия. Например, болестта на Даун се свързва с наличието на допълнителна хромозома в 21-вата двойка.
2.ХРОМОЗОМНИТЕ МУТАЦИИса пренареждане на хромозомите, промени в тяхната структура. Отделни участъци от хромозоми могат да бъдат загубени, удвоени, да променят позицията си.
Схематично това може да се покаже по следния начин:
ABCDEнормален генен ред
ABBCDEдублиране на участък от хромозома
ABDEзагуба на една секция
ABEDCвъртене на 180 градуса
ABCFGобмен на региони с нехомоложна хромозома
Подобно на геномните мутации, хромозомните мутации играят огромна роля в еволюционните процеси.
Протеиновият синтез се основава на съответствието между подреждането на нуклеотидите в гена и реда на аминокиселините в протеиновата молекула. Появата на генни мутации (промени в състава и последователността на нуклеотидите) променя състава на съответните ензимни протеини и в резултат на това води до фенотипни промени. Мутациите могат да засегнат всички характеристики на морфологията, физиологията и биохимията на организмите. Много човешки наследствени заболявания също се причиняват от генни мутации.
Мутациите в естествени условия са рядкост - една мутация на даден ген на 1000-100 000 клетки. Но процесът на мутация продължава постоянно, има постоянно натрупване на мутации в генотипите. И ако вземем предвид, че броят на гените в тялото е голям, тогава можем да кажем, че в генотипите на всички живи организми има значителен брой генни мутации.
МУТАЦИИТЕ СА НАЙ-ГОЛЕМИЯТ БИОЛОГИЧЕН ФАКТОР, КОИТО ОБУСЛОВЯВА ГОЛЯМАТА НАСЛЕДСТВЕНА ИЗМЕНЧИВОСТ НА ОРГАНИЗМИТЕ, КОЯТО ПРЕДОСТАВЯ МАТЕРИАЛ ЗА ЕВОЛЮЦИЯ.
Причините за мутациите могат да бъдат естествени смущения в клетъчния метаболизъм (спонтанни мутации) и действието на различни фактори на околната среда (индуциранимутации). Факторите, които причиняват мутации, се наричат мутагени. Мутагени могат да бъдат физични фактори - радиация, температура. Биологичните мутагени включват вируси, способни да прехвърлят гени между организми не само от близки, но и отдалечени систематични групи.
Икономическата дейност на човека е донесла огромно количество мутагени в биосферата.
Повечето мутации са неблагоприятни за живота на индивида, но понякога възникват мутации, които могат да представляват интерес за учените в областта на развъждането. Понастоящем са разработени методи за сайт-насочена мутагенеза.
През 1920 г. генетикът-селекционер Н.И. Вавилов установи, че близките видове и родове, поради голямото сходство на техните генотипове, имат голямо сходство на наследствената променливостЗАКОНЪТ ЗА ХОМОЛОГИЧНИТЕ СЕРИИотразява общо биологично явление, характерно за всички живи организми. Накратко, същността на този закон е, че ако един от сродните организми има някаква черта, тогава можем да очакваме подобна черта в други.
Индивидуалното развитие на индивида протича в тясна връзка с условията на външната среда. Така например при стайна температура цветята на игликата са червени на цвят. Но ако растението се постави в оранжерия и се държи при температура 30-35 градуса, тогава действието на цветния ген се потиска и цветята на такова растение ще бъдат бели. Върнато в стайни условия, растението придобива червен цвят на цветята.
Следователно не е черта, която се наследява, а ген, който има способността да реализира тази черта в зависимост от условията на околната среда.
ИЗМЕНЕНИЯТА ВЪВ ФЕНОТИПА ПОД ДЕЙСТВИЕТО НА ВЪНШНИ ФАКТОРИ СЕ НАРИЧАТ МОДИФИКАЦИИ. Модификациите не се наследяват (?). Модификации - проявата на ген в различни условия. Модовете носят адаптивнохарактер, към променящите се условия на околната среда.
Границите на модификационната променливост се определят от генотипа и се наричат СКОРОТА НА РЕАКЦИЯ. Някои знаци имат широка скорост на реакция (ръст, тегло.), Други имат тясна (цвят на очите, цвят на козината.). Колкото по-широка е скоростта на реакция, толкова по-голяма е способността на тялото да се адаптира към различни условия на околната среда.
Познаването на скоростта на реакция позволява на практикуващите да получат нови черти чрез промяна на околната среда или контролират експресията на гени, контролират доминирането.
9.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА ГЕНОТИПА И СРЕДАТАДосега се разглеждаше ролята на генетичните фактори и факторите на околната среда при формирането на индивидуалните различия в различни психологически характеристики. Но обсъждането на въпроса за природата на индивидуалните различия в психологическите функции няма да бъде пълно, ако се ограничим само до подчертаване на техните генетични и екологични компоненти. • Генетичните фактори могат да се проявят само при условия на околната среда. Освен това характеристиките на това проявление (или генна експресия) могат да се променят в зависимост от контекста на околната среда. Как се проявяват генотипните предпоставки в психологическите характеристики, как генотипът се превръща във фенотип? За да разберем това, е необходимо да се опитаме да отговорим не само на въпроса „Колко?“ (или каква е величината на детерминантите на фенотипната вариация?), но и на въпроса „Как. (как си взаимодействат генотипът и средата в процеса на формиране на психологически характеристики?). Както екологичните теории в психологията, така и генетиката на поведението традиционно не са фокусирани върху анализа на взаимодействието между организма и околната среда. Психолозите, които описват контекста на околната среда на формирането на психологическите характеристики, се интересуват предимно от идентифицирането на специфични фактори на околната среда, които влияятвърху една или друга психологическа характеристика и много по-рядко се опитваха да изследват механизмите на това влияние. Генетиците, изследващи естеството на психологическите характеристики, не биха могли да обърнат сериозно внимание на въпроса за взаимодействието, тъй като генетичните методи имат много по-ниска разделителна способност за разделяне на взаимодействието генотип-среда, отколкото за разделяне на наследствеността и собствените индикатори на околната среда, и защото параметрите на околната среда като такива не са включени в повечето генетични изследвания. (Имам предвид вземането под внимание на реалните екологични показатели в експеримента, а не подчертаването на латентни компоненти на околната среда във фенотипната дисперсия). Едва през последното десетилетие проблемите на взаимодействието между генотипа и околната среда станаха обект на постоянна дискусия в психологията и в генетиката на поведението. Въпреки че експерименталните изследвания, посветени на този въпрос, все още са малко на брой, те все пак позволиха да се опишат възможните механизми на взаимодействие между генотипа и околната среда. Тези теоретични схеми са представени в този раздел.
Модифицираща (фенотипна) променливост- промени в тялото, свързани с промяна във фенотипа поради влияние на околната среда и в повечето случаи от адаптивен характер. Генотипът не се променя. Като цяло съвременната концепция за „адаптивни модификации“ съответства на концепцията за „определена променливост“, въведена в науката от Чарлз Дарвин.
10. Мендел разработва и прилага 1 и основния метод на генетиката – хибридологичен. Съвременната генетика включва голямо разнообразие от методи.