Полиплоидия, Мутагенеза - Основи на животновъдството, развъдно плато
Полиплоидия - това се нарича многократно увеличаване на броя на хромозомите в еукариотна клетка. Полиплоидията е много по-разпространена сред растенията, отколкото сред животните. В растителния свят екологичният успех в много случаи се дължи на хибридизацията и появата на полиплоидни форми. Като цяло около 70% от растенията са полиплоидни, като преобладава алополиплоидията. При редица видове са описани вътревидови и дори вътресортови полиплоидни серии. Полиплоидията е изкуствено предизвикана от унищожаващи вретеното отрови като колхицин.
Правете разлика между автополиплоидия и алополиплоидия.
Автополиплоидията е наследствена промяна, многократно увеличаване на броя на наборите от хромозоми в клетките на организъм от същия биологичен вид. На базата на изкуствена автополиплоидия са синтезирани нови форми и сортове ръж, елда, захарно цвекло и други растения.
Алополиплоидията е многократно увеличаване на броя на хромозомите в хибридни организми. Възниква при междувидова и междуродова хибридизация. При животните алополиплоидията е почти неизвестна, тъй като при тях рядко се срещат междувидови кръстосвания. В резултат на полиплоидията генофондът не получава нови гени, но възникват нови комбинации от гени.
При животните полиплоидията е много по-рядко срещана и като правило се комбинира с апомиксис, т.е. със загуба на нормално сексуално възпроизводство. Apomixis също води до невъзможност за образуване на хибриди и поради това полиплоидните форми са ефективно изолирани от оригиналните диплоидни форми. Тъй като апомиксисът е широко разпространен не само сред животните, но и сред растенията, е необходимо да се спрем малко на ролята му във формирането на видовете. Относителната рядкост на полиплоидията при животните се обяснява с факта, че увеличаването на броя на хромозомите значително увеличава вероятносттагрешки в образуването на гамети в мейозата. Що се отнася до растенията, повечето от тях са способни на вегетативно размножаване и следователно могат да се възпроизвеждат и в полиплоидно състояние. Полиплоидните организми често имат благоприятни черти - по-големи размери, издръжливост, устойчивост на болести. Това свойство се нарича хибридна мощност.
При животните понякога се наблюдава модифицирана форма на полиплоидия, при която се образуват отделни полиплоидни клетки и тъкани. Този процес, наречен ендомитоза, се състои от хромозомна репликация без клетъчно делене. Гигантските хромозоми в клетките на слюнчените жлези на Drosophila и тетраплоидните клетки в човешкия черен дроб са резултат от ендомитоза.
През 20-те години на миналия век започва да се развива мутационната генетика - учението за появата на мутации, т.е. такива промени в характеристиките на организмите, които се предават по наследство. Мутации възникват в зародишните клетки.
Съветският учен Н.И. Вавилов установи, че подобни мутационни промени се случват в сродни растения, например в пшеницата в цвета на ухото, бодливост. Този модел се обяснява със сходния състав на гените в хромозомите на сродни видове. Откриването на Н.И. Вавилов се нарича закон на хомоложните серии. Въз основа на него може да се предвиди появата на определени промени в култивираните растения.
Изменчивостта на организмите е една от най-важните прояви на живота. В природата няма два много сходни индивида. Разликите се дължат на наследствени и външни фактори. Следователно изменчивостта на организмите се изразява в две форми: наследствена и модификационна.
Появата на заобикалящите ни организми е резултат от сложно взаимодействие между тяхната наследствена основа и факторите на средата. Всяко растение визглежда различно при различни условия. Например през влажна година растенията имат големи, месести листа, а през суха година малки, тънки. Ако листата в сухи условия останат същите големи, прекомерното изпаряване на влага ще доведе до тяхната смърт. Свойството на организмите да реагират на промените в околната среда се нарича норма на реакция.
Модификационната променливост играе огромна роля в опазването и разпространението на вида. Еволюцията се дължи на наследствени промени, мутации и рекомбинации на наследствени фактори. В един и същи организъм стабилността на гените е различна: един ген може да мутира няколко пъти по-често от друг. Разлики в изменчивостта са отбелязани не само между различните гени, но и между различните форми на вида. Склонността към мутация не е еднаква при различните видове. Честотата на мутациите се влияе от физиологични и биохимични промени, настъпващи в клетката под въздействието на външни условия. Под въздействието на някои външни фактори броят на мутациите се увеличава стотици пъти. Мутациите се появяват в клетките на всяка тъкан на многоклетъчен организъм. Ако са възникнали в зародишните клетки, те се наричат генеративни, в клетките на други тъкани на тялото соматични. Стойността на мутацията е различна, тя се дължи на вида на възпроизвеждане на организма. Генеративните мутации се появяват в ембрионите на следващото поколение, докато соматичните мутации се появяват само в индивида, в който са възникнали и не се наследяват от друго поколение. Разнообразие от соматични мутации в растенията са мутациите на пъпките, които се появяват в меристемните клетки на точката на растеж на стъблото. Издънката, развита от тази клетка, има напълно мутантна черта. Преди това тези мутации се наричаха спортни. От такъв спорт, открит в сорта бяла ябълка Антоновка Могилевская, I.V. Мичурин получи известния сорт Антоновкашестстотин грама. Много от най-добрите американски сортове ябълки също са създадени чрез мутации на пъпки. Редица ценни сортове картофи също произлизат от спонтанни форми със соматични мутации.
Мутациите обикновено се наричат различни видове генетични трансформации, свързани с ядрото и цитоплазмата на клетката. Причината за мутацията може да бъде химични промени в гена, малки и големи пренареждания на хромозомите, промяна в броя на хромозомите, както и промени в органелите на цитоплазмата. Оттук и името на различните видове мутации. Генните или точковите мутации засягат промените в молекулярната структура на ДНК молекулата. Има замяна или включване на една двойка азотни бази, както и загуба на няколко от техните двойки. Резултатът от действието на генните мутации е образуването на нов вид протеин или отсъствието на протеин поради пречка за неговия синтез. Мутациите, свързани с прекъсвания и пренареждане на хромозомите, се наричат хромозомни.
Причината за появата на мутации in vivo все още не е установена с пълна сигурност. Мутациите, извършени изкуствено, възникват поради излагане на радиация, действието на химикали.