التباين المظهري أو التعديلي. §46. تقلب الكائنات الحية وأنواعها. تقلب التعديل. الخصائص المقارنة لأشكال التباين

تقلب الكائنات الحية.

الانتظامات الرئيسية لظواهر التباين

لا يدرس علم الوراثة ظاهرة الوراثة فحسب، بل يدرس أيضًا ظاهرة التباين.

يتم التعبير عن تباين الكائنات الحية في الاختلافات بين الأفراد في عدد من الشخصيات أو الخصائص. قد تعتمد هذه الاختلافات على التغيرات في العوامل الوراثية للجينات التي تلقوها من والديهم وعلى الظروف الخارجية التي يتطور فيها الكائن الحي.

يمكننا القول أن التباين هو خاصية معاكسة للوراثة. لقد حدد التقلب تنوع الطبيعة الحية في سياق التطور.

يتم دائمًا تقييم تنوع السمات - التباين - لدى الأفراد وفقًا لمظاهرهم المظهرية. ومع ذلك، فإن أسباب تنوعها المظهري قد تكون مختلفة: الاختلاف في الأنماط الجينية أو تنوع الظروف البيئية التي تحدد التباين في ظهور السمات في الكائنات الحية ذات الأنماط الجينية نفسها.

هناك نوعان من التباين (الشكل 14):

ü وراثي (النمط الوراثي)؛

ü غير وراثي (النمط الظاهري = التعديل).

يرتبط التقلب الوراثي بالتغيرات في العوامل الوراثية. هناك نوعان من التباين الوراثي: التوافقي والطفري.

يتميز التباين التوافقي (الهجين) بظهور الأورام نتيجة الجمع والتفاعل بين جينات الأشكال الأبوية.

ويسبب التقلب الطفري تغيرات هيكلية في الكروموسومات، مما يؤدي إلى ظهور سمات وراثية جديدة للكائن الحي.

لا يتسبب تقلب التعديل في حدوث تغيير في النمط الوراثي، فهو يرتبط برد فعل نفس النمط الوراثي على تغيير في الظروف الخارجية التي يحدث فيها تطور الكائن الحي والتي تخلق اختلافات في أشكال تجلياته.

الشكل 14. تصنيف التباين.

تقلب التعديل.

تقلب التعديل (= التباين المظهري)- هذه تغييرات في خصائص الكائنات الحية لا ترجع إلى تغيرات في التركيب الوراثي وتنشأ تحت تأثير العوامل البيئية.

يلعب الموطن دورًا مهمًا في تكوين خصائص الكائنات الحية. يتطور كل كائن حي ويعيش في بيئة معينة، ويختبر عمل عوامله التي يمكن أن تغير الخصائص المورفولوجية والفسيولوجية للكائنات الحية، أي. النمط الظاهري لهم.

من المفترض أن أسباب التعديلات قد تكون تحريض وقمع بعض الإنزيمات.

ومن الأمثلة على تباين الصفات تحت تأثير العوامل البيئية اختلاف شكل أوراق رأس السهم: فالأوراق المغمورة في الماء تكون على شكل شريط، والأوراق التي تطفو على سطح الماء مستديرة، وتلك الموجودة في الماء تكون على شكل شريط. الهواء على شكل سهم (الشكل 15). تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية، يصاب الأشخاص (إذا لم يكونوا ألبينوس) نتيجة لتراكم الميلانين في الجلد، وفي أشخاص مختلفين تختلف شدة لون البشرة.

الشكل 15. رأس السهم شائع، ينمو في الماء وعلى الشاطئ.

يتميز تقلب التعديل بالخصائص الرئيسية التالية:

1) غير موروثة.

2) لها طابع جماعي للتغيرات (الأفراد من نفس النوع، الذين يوضعون في نفس الظروف، يكتسبون خصائص مماثلة)؛

3) هناك مراسلات التغييرات في عمل العامل البيئي؛

4) هناك اعتماد في حدود التباين على التركيب الوراثي.

على الرغم من حقيقة أنه تحت تأثير الظروف البيئية، قد تتغير العلامات، فإن هذا التباين ليس غير محدود. ويفسر ذلك حقيقة أن النمط الجيني يحدد الحدود المحددة التي يمكن أن يحدث فيها تغيير في السمات. تسمى درجة تباين السمة أو حدود تباين التعديل معدل التفاعل.

يتم التعبير عن معدل التفاعل في مجمل الأنماط الظاهرية للكائنات الحية التي تتشكل على أساس نمط وراثي معين تحت تأثير العوامل البيئية المختلفة. كقاعدة عامة، تتمتع السمات الكمية (ارتفاع النبات، المحصول، حجم الورقة، إنتاج حليب البقر، إنتاج بيض الدجاج) بمعدل تفاعل أوسع، أي أنها يمكن أن تختلف بشكل كبير عن السمات النوعية (لون الصوف، محتوى دهون الحليب، بنية الزهرة، فصيلة الدم). معرفة معدل التفاعل لها أهمية كبيرة لممارسة الزراعة والطب.

يتبع تباين التعديل للعديد من سمات النباتات والحيوانات والبشر أنماطًا عامة. يتم الكشف عن هذه الأنماط على أساس تحليل مظهر السمة لدى مجموعة من الأفراد ( ن). تختلف درجة التعبير عن السمة المدروسة بين أفراد العينة. يتم استدعاء كل قيمة محددة للميزة المدروسة خياروالمشار إليه بالحرف الخامس . تتم الإشارة إلى تكرار حدوث المتغيرات الفردية بالحرف ص . عند دراسة تباين سمة ما في عينة سكانية، يتم تجميع سلسلة تباين يتم فيها ترتيب الأفراد بترتيب تصاعدي لمؤشر السمة قيد الدراسة.

على سبيل المثال، إذا أخذنا 100 سنبلة من القمح ( ن\u003d 100) احسب عدد السنيبلات في الأذن ( الخامس) وعدد السنيبلات مع عدد معين من السنيبلات، فستبدو سلسلة التباين بهذا الشكل.

خيار ( الخامس)
عدد مرات الحدوث ( ص)

الشكل 16. منحنى التباين

على أساس سلسلة الاختلاف، منحنى الاختلاف- عرض رسومي لتكرار حدوث كل خيار (الشكل 16).

يحدث متوسط قيمة السمة في كثير من الأحيان، وتكون الاختلافات التي تختلف عنها بشكل كبير أقل شيوعًا. تسمى "التوزيع الطبيعي". عادة ما يكون المنحنى الموجود على الرسم البياني متماثلًا.

يتم حساب متوسط قيمة الميزة بواسطة الصيغة:

أين م- متوسط قيمة الإشارة؛ ∑( الخامس· ص) - مجموع منتجات المتغير حسب تكرار حدوثها؛ ن- خيار الكمية.

في هذا المثال، متوسط قيمة السمة (عدد السنيبلات في الأذن) هو 17.13.

أنواع التعديلات:

1. التعديلات التكيفية -هذه تغييرات غير موروثة مفيدة للكائن الحي وتساهم في بقائه في الظروف المتغيرة. هذه هي التعديلات الأكثر شهرة.

2. مورفوس- هذه تغييرات غير وراثية تحدث نتيجة للعمل المكثف لعوامل معينة. في أغلب الأحيان، يتم التعبير عن الأشكال في شكل تشوهات - انحرافات عن النمط الظاهري القياسي.

من الناحية التطورية، يتم تحديد أهمية تقلب التعديل من خلال معيار التفاعل، الذي يمنح الكائن الحي الفرصة للبقاء على قيد الحياة وترك ذرية. في ظل وجود مثل هذا التباين، يتم توريث النسخ الجينية من التعديلات، أي الطفرات التي يرمز مظهرها الظاهري إلى تقلب التعديل. يتم التقاطها عن طريق الانتقاء الطبيعي، وبالتالي تزداد قدرة الكائنات الحية على التكيف مع الظروف المتغيرة الجديدة.

إن معرفة أنماط تقلب التعديل لها أهمية عملية كبيرة في الزراعة، لأنها تجعل من الممكن التنبؤ والتخطيط المسبق لدرجة ظهور العديد من سمات الكائنات الحية اعتمادًا على الظروف البيئية.

لا تقل أهمية معرفة أنماط تقلب التعديل في الطب، الذي لا تهدف جهوده إلى تغيير النمط الوراثي، بل إلى الحفاظ على جسم الإنسان وتطويره ضمن حدود قاعدة التفاعل.

يميز العمر، موسميو التعديلات البيئية.إنها تهدف فقط إلى تغيير درجة التعبير عن السمة؛ لا يحدث انتهاك لبنية التركيب الوراثي معهم. وتجدر الإشارة إلى أنه من المستحيل رسم حدود واضحة بين التغيرات العمرية والموسمية والبيئية.

عمريتم التعبير عن التعديلات الجينية أو الجينية على أنها تغيير مستمر في الشخصيات في عملية نمو الفرد. ويتجلى ذلك بوضوح من خلال تكوين البرمائيات (الضفادع الصغيرة، الصغار، البالغة)، والحشرات (اليرقة، والخادرة، والبالغة) والحيوانات الأخرى، وكذلك النباتات. في البشر، في عملية التنمية، لوحظت تعديلات في العلامات المورفولوجية والعقلية. على سبيل المثال، لن يتمكن الطفل من النمو بشكل صحيح جسديًا وفكريًا إذا لم يتأثر في مرحلة الطفولة المبكرة بالعوامل الخارجية الطبيعية، بما في ذلك العوامل الاجتماعية. على سبيل المثال، الإقامة الطويلة للطفل في بيئة محرومة اجتماعيا يمكن أن تسبب عيبا لا رجعة فيه في ذكائه.

يتم تحديد التباين الجيني، مثل الجينات نفسها، من خلال النمط الجيني، حيث يتم تشفير برنامج تنمية الفرد. ومع ذلك، فإن ميزات تكوين النمط الظاهري في الجينات ترجع إلى تفاعل النمط الوراثي والبيئة. تحت تأثير العوامل الخارجية غير العادية، قد تحدث انحرافات في تكوين النمط الظاهري الطبيعي.

التعديلات الموسميةيتجلى الأفراد أو المجموعات السكانية بأكملها في شكل تغيير محدد وراثيًا في السمات (على سبيل المثال، تغيير في لون المعطف، وظهور الزغب في الحيوانات)، والذي يحدث نتيجة للتغيرات الموسمية في الظروف المناخية [Kaminskaya E.A.].

ومن الأمثلة الصارخة على هذا التباين تجربة أرنب القاقم. في أرنب القاقم، يتم حلق منطقة معينة أصلع من الظهر (عادة ما يكون الجزء الخلفي من أرنب القاقم مغطى بالصوف الأبيض) ثم يتم وضع الأرنب في البرد. وتبين أنه في هذه الحالة يظهر شعر داكن اللون على بقعة عارية معرضة لدرجة حرارة منخفضة، ونتيجة لذلك تظهر بقعة داكنة على الظهر. من الواضح أن تطوير علامة أو أخرى للأرنب هو من اختصاصه النمط الظاهري، في هذه الحالة، تلوين القاقم، لا يعتمد فقط على النمط الوراثي، ولكن أيضًا على مجموعة الظروف الكاملة التي يحدث فيها هذا التطور.

أظهر عالم الأحياء السوفيتي إيلين أن درجة الحرارة المحيطة أكثر أهمية في تطور الصباغ لدى أرنب القاقم، ولكل منطقة من الجسم هناك عتبة درجة الحرارة، التي ينمو فوقها الشعر الأبيض، وتحتها - الأسود (الشكل 1). 9).

الشكل 9.

أرنب القاقم (من إيلين وفقًا لـ S.M. Gershenzon، 1983)

يمكن أن تعزى التعديلات الموسمية إلى المجموعة التعديلات البيئية. الأخيرة هي تغييرات تكيفية في النمط الظاهري استجابة للتغيرات في الظروف البيئية. تتجلى التعديلات البيئية ظاهريا في تغيير درجة التعبير عن السمة. يمكن أن تظهر في مرحلة مبكرة من التطور وتستمر طوال الحياة. ومن الأمثلة على ذلك الأشكال المختلفة لورقة رأس السهم، بسبب تأثير البيئة (الشكل 10): سطح على شكل سهم، عائم عريض، على شكل شريط تحت الماء.

أرز. 10.

تحت الماء، العائمة والسطحية

التعديلات البيئيةتؤثر على الكمية (عدد البتلات في الزهرة، ذرية الحيوانات، وزن الحيوانات، ارتفاع النبات، حجم الورقة، وما إلى ذلك) والنوعية (لون الزهرة في نبتة الرئة، رتبة الغابة، زهرة الربيع؛ لون جلد الإنسان تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية، إلخ).) علامات. لذلك، على سبيل المثال، وجد ليفاكوفسكي، عند زراعة فرع بلاك بيري في الماء حتى يزهر، تغييرات كبيرة في التركيب التشريحي لأنسجته. في تجربة مماثلة، كشف قسطنطين عن اختلافات مظهرية في بنية السطح والأجزاء الموجودة تحت الماء من الورقة في الحوذان (الشكل 11).

أرز. أحد عشر.

أ - مغمورة في الماء.

ب – السطح

في عام 1895، أجرى عالم النبات الفرنسي ج. بونييه تجربة أصبحت مثالا كلاسيكيا للتعديل البيئي. قام بتقسيم نبات الهندباء إلى قسمين وزرعهما في ظروف مختلفة: في السهل وفي أعالي الجبال. وصل النبات الأول إلى الارتفاع الطبيعي، وتضاءل الثاني. وتحدث مثل هذه التغييرات في الحيوانات أيضًا. على سبيل المثال، لاحظ R. Wolterk في عام 1909 تغيرات في ارتفاع الخوذة في دافنيا اعتمادًا على ظروف التغذية.

التعديلات البيئية، كقاعدة عامة، يمكن عكسها من خلال تغيير الأجيال، بشرط أن تظهر التغييرات في البيئة الخارجية نفسها. على سبيل المثال، سيكون ذرية النباتات منخفضة النمو في التربة المخصبة جيدًا ذات ارتفاع طبيعي؛ ولا يجوز أن يتكرر عدد معين من البتلات في زهرة النبات في النسل؛ الشخص ذو الأرجل الملتوية بسبب الكساح لديه ذرية طبيعية تمامًا. ومع ذلك، إذا لم تتغير الظروف على مدى عدد من الأجيال، فسيتم الحفاظ على درجة التعبير عن السمة في النسل، وغالبًا ما يتم الخلط بينها وبين سمة وراثية مستمرة (تعديلات طويلة المدى).

مع العمل المكثف للعديد من العوامل، يتم ملاحظة تغييرات غير وراثية، عشوائية (في مظاهرها) فيما يتعلق بالتأثير. تسمى هذه التغييرات مورفوس. في كثير من الأحيان أنها تشبه المظهر المظهري للطفرات المعروفة. ثم يتم استدعاؤهم phenocopiesهذه الطفرات. في أواخر الثلاثينيات - أوائل الأربعينيات، أ. قام رابوبورت بدراسة تأثيرات العديد من المركبات الكيميائية على ذبابة الفاكهة، حيث أظهر، على سبيل المثال، أن مركبات الأنتيمون بنية اللون (عيون بنية)؛ حمض الزرنيخ وبعض المركبات الأخرى – تغيرات في الأجنحة وتصبغ الجسم. مركبات البورون - عديمة العين (انعدام العين)، أريستوبريديا (تحويل الأريستا إلى أرجل)، مركبات الفضة - الأصفر (الجسم الأصفر)، إلخ. في الوقت نفسه، تم تحفيز بعض الأشكال، عند تعرضها لمرحلة معينة من التطور، بتردد عالٍ (يصل إلى 100٪).

خصائص تقلب التعديل:

1. التغييرات التكيفية (على سبيل المثال، رأس السهم).

2. الشخصية التكيفية. وهذا يعني أنه استجابة للظروف البيئية المتغيرة، يُظهر الفرد مثل هذه التغييرات المظهرية التي تساهم في بقائه على قيد الحياة. مثالهو تغير في نسبة الرطوبة في أوراق النباتات في المناطق القاحلة والرطبة، لون الحرباء، شكل الورقة في رأس السهم، حسب الظروف البيئية.

3. إمكانية الرجوع خلال جيل واحد، أي. مع تغير الظروف الخارجية لدى البالغين، تتغير درجة التعبير عن علامات معينة. على سبيل المثال، في الماشية، اعتمادًا على ظروف الاحتجاز، قد يتقلب إنتاج الحليب ومحتوى الدهون في الحليب، في الدجاج - إنتاج البيض).

4. التعديلات كافية، أي. تعتمد درجة ظهور الأعراض بشكل مباشر على نوع ومدة عمل عامل معين. وبالتالي، فإن تحسين صيانة الماشية يساهم في زيادة الوزن الحي للحيوانات والخصوبة وإنتاج الحليب ومحتوى الدهون في الحليب؛ في التربة المخصبة في ظل الظروف المناخية المثلى، يزداد إنتاج محاصيل الحبوب، وما إلى ذلك.

5. الشخصية الجماعية. ترجع الكتلة إلى حقيقة أن العامل نفسه يسبب نفس التغيير تقريبًا في الأفراد المتشابهين وراثيًا.

6. تعديلات طويلة المدى. تم وصفها لأول مرة في عام 1913 من قبل مواطننا V. Iollos. ومن خلال تهييج أهداب الأحذية، دفعها إلى تطوير عدد من السمات المورفولوجية التي استمرت لعدد كبير من الأجيال، طالما كان التكاثر لا جنسيًا. عندما تتغير ظروف التطور، لا يتم توريث التعديلات طويلة المدى. لذلك فإن الرأي الخاطئ هو أنه من خلال التربية والتأثير الخارجي من الممكن تثبيت سمة جديدة في النسل. على سبيل المثال، كان من المفترض أنه من الحيوانات المدربة جيدًا، يتم الحصول على ذرية ببيانات "تمثيل" أفضل من تلك التي يتم الحصول عليها من الحيوانات غير المدربة. من الأسهل بالفعل تعليم نسل الحيوانات المدربة، ولكن يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أنه لا يرث المهارات التي اكتسبها الأفراد الأصليون، بل يرث القدرة على التدريب، بسبب النوع الموروث من النشاط العصبي.

7. معدل التفاعلات (حد التعديل). إن معدل التفاعل، وليس التعديلات نفسها، هو الذي يتم توريثه، أي. القدرة على تطوير سمة معينة موروثة، ويعتمد شكل ظهورها على ظروف البيئة الخارجية. معدل التفاعل هو خصائص كمية ونوعية محددة للنمط الوراثي، أي. مجموعة معينة من الجينات في التركيب الوراثي وطبيعة تفاعلها.

ملكية	غير وراثي (تعديلات تكيفية)	وراثي
كائن التغيير	النمط الظاهري في نطاق رد الفعل
عامل الحدوث	التغيرات في الظروف البيئية	إعادة التركيب الجيني بسبب اندماج الأمشاج، العبور، الطفرة
وراثة الملكية	غير موروث	وارث
القيم للفرد	يزيد من الحيوية والقدرة على التكيف مع الظروف البيئية	التغييرات المفيدة تؤدي إلى البقاء والضارة - إلى موت الجسم.
عرض القيمة	يعزز البقاء	يؤدي إلى ظهور مجموعات سكانية جديدة وأنواع نتيجة التباعد
دور في التطور	تكيف الكائنات الحية مع الظروف البيئية	مادة للانتقاء الطبيعي
شكل التباين	مجموعة	فردي
انتظام	الانتظام الإحصائي لسلسلة الاختلاف	قانون السلسلة المتماثلة من التباين الوراثي

أرز. 12. ؟ الخصائص المقارنة للوراثة و

التقلبات غير الوراثية

أمثلة على تقلب التعديل

في شخص:

زيادة في مستوى كريات الدم الحمراء عند صعود الجبال

زيادة تصبغ الجلد مع التعرض المكثف للأشعة فوق البنفسجية.

تطوير الجهاز العضلي الهيكلي نتيجة التدريب

الندبات (مثال على التشكل).

في الحشرات والحيوانات الأخرى:

تغير اللون في خنفساء البطاطس في كولورادو بسبب التعرض لفترات طويلة لدرجات حرارة عالية أو منخفضة على شرانقها.

تغير لون الفراء في بعض الثدييات عندما تتغير الظروف الجوية (على سبيل المثال، في الأرنب).

ألوان مختلفة من الفراشات الحوريات (على سبيل المثال، أراشنيا ليفانا) التي تطورت عند درجات حرارة مختلفة.

في النباتات:

الهيكل المختلف للأوراق تحت الماء والسطحية لنبات الحوذان المائي ورأس السهم وما إلى ذلك.

تطوير أشكال صغيرة الحجم من بذور نباتات الأراضي المنخفضة التي تزرع في الجبال.

في البكتيريا:

عمل جينات عامل اللاكتوز في الإشريكية القولونية (في غياب الجلوكوز وفي وجود اللاكتوز، يقومون بتصنيع الإنزيمات لمعالجة هذه الكربوهيدرات).

1. ما هو دور التركيب الوراثي والظروف البيئية في تكوين النمط الظاهري؟ أعط أمثلة.

تتشكل بعض السمات فقط تحت تأثير التركيب الوراثي ولا يعتمد ظهورها على الظروف البيئية التي يتطور فيها الكائن الحي. على سبيل المثال، في الشخص الذي لديه الجينات I A و I B في النمط الجيني، بغض النظر عن الظروف المعيشية، يتم تشكيل فصيلة الدم IV. وفي الوقت نفسه، فإن الطول ووزن الجسم وعدد خلايا الدم الحمراء في الدم والعديد من العلامات الأخرى لا تعتمد فقط على النمط الجيني، ولكن أيضًا على الظروف البيئية. ولذلك، فإن الكائنات الحية التي لها نفس الأنماط الجينية (على سبيل المثال، التوائم أحادية الزيجوت) قد تختلف عن بعضها البعض في النمط الظاهري.

في عام 1895، أجرى عالم النبات الفرنسي جي بونييه التجربة التالية: قام بتقسيم نبات الهندباء الصغير إلى جزأين وبدأ في زراعته في ظروف مختلفة - على السهل وفي أعالي الجبال. وصل النبات الأول إلى الارتفاع الطبيعي، وتضاءل الثاني. توضح هذه التجربة أن تكوين النمط الظاهري (أي السمات) لا يتأثر فقط بالنمط الجيني، ولكن أيضًا بالظروف البيئية.

مثال آخر يوضح تأثير البيئة على ظهور السمات هو التغير في لون معطف أرانب الهيمالايا. عادة عند 20 درجة مئوية، يكون شعرهم أبيض في جميع أنحاء الجسم، باستثناء الأذنين السوداء والكفوف والذيل والكمامة. عند درجة حرارة 30 درجة مئوية، تنمو الأرانب باللون الأبيض بالكامل. إذا تم حلق شعر أرنب الهيمالايا من الجانب أو الخلف وحفظه عند درجة حرارة أقل من 2 درجة مئوية، فبدلاً من الصوف الأبيض سينمو اللون الأسود.

2. ما هو تقلب التعديل؟ أعط أمثلة.

تقلب التعديل هو تغيير في النمط الظاهري تحت تأثير العوامل البيئية يحدث دون تغيير النمط الوراثي ضمن النطاق الطبيعي للتفاعل.

على سبيل المثال، في الهندباء، يختلف طول الأوراق وشكلها بشكل كبير حتى داخل نفس النبات. وقد لوحظ أنه كلما انخفضت درجة حرارة تكوين الأوراق، كلما كانت أصغر حجمًا وكانت القواطع الموجودة في نصل الورقة أكبر. على العكس من ذلك، عند درجة حرارة أعلى، تتشكل أوراق أكبر مع قطع صغيرة من نصل الورقة.

في شخص بالغ، اعتمادا على التغذية ونمط الحياة، يتغير وزن الجسم، في الأبقار قد يتغير إنتاج الحليب، في الدجاج - إنتاج البيض. في الشخص الذي يجد نفسه في أعالي الجبال، يزداد محتوى خلايا الدم الحمراء في الدم بمرور الوقت من أجل تزويد خلايا الجسم بالأكسجين.

3. ما هو معدل التفاعل؟ أثبت بأمثلة محددة صحة العبارة القائلة بأن الصفة نفسها ليست هي التي يتم توريثها، بل معدل رد الفعل الخاص بها.

معدل التفاعل هو حدود تباين تعديل السمة. بعض السمات، مثل طول الورقة، وارتفاع النبات، ووزن جسم الحيوان، وإنتاج حليب الماشية، وإنتاج بيض الدجاج، لها معدل تفاعل واسع. والبعض الآخر، مثل حجم الزهور وشكلها، ولون البذور والأزهار والفواكه، ولون الحيوانات، ومحتوى الدهون في الحليب، يكون معدل التفاعل أضيق.

يتم تحديد معدل التفاعل من خلال التركيب الوراثي ويتم توريثه. على سبيل المثال، كلما زاد الوقت الذي يقضيه الشخص في ضوء الشمس المباشر، كلما زاد تصنيع الميلانين في المناطق المفتوحة من الجلد، وبالتالي يكون لونه أغمق. كما تعلمون، فإن شدة الدباغة ليست موروثة، ولكن يتم تحديدها من خلال الظروف المعيشية المحددة لشخص معين. بالإضافة إلى ذلك، حتى في القوقاز، الذي يتعرض باستمرار لأشعة الشمس المباشرة، لا يستطيع الجلد تجميع كمية الميلانين المميزة، على سبيل المثال، لممثلي السباق الزنجي. يشير هذا المثال إلى أن نطاق تباين السمات (معدل التفاعل) يتم تحديده مسبقًا بواسطة النمط الوراثي وليست الصفة نفسها هي التي يتم توريثها، ولكن قدرة الكائن الحي على تكوين نمط ظاهري معين تحت تأثير الظروف البيئية.

4. وصف الخصائص الرئيسية للتعديلات. لماذا يسمى الاختلاف غير الوراثي أيضًا بتنوع المجموعة؟ تأكيد؟

التعديلات لها الخصائص الرئيسية التالية:

● الانعكاس - مع تغير الظروف الخارجية لدى الأفراد، تتغير درجة التعبير عن علامات معينة.

● في معظم الحالات تكون كافية، أي. تعتمد درجة ظهور الأعراض بشكل مباشر على شدة ومدة عمل عامل معين.

● أن يتمتع بشخصية متكيفة (متكيفة). وهذا يعني أنه استجابة للظروف البيئية المتغيرة، يُظهر الفرد مثل هذه التغييرات المظهرية التي تساهم في بقائه.

● الشخصية الجماعية - نفس العامل يسبب تقريبا نفس التغييرات في الأفراد المتشابهين وراثيا.

● لا يتم توريث التعديلات بسبب لا يصاحب تقلب التعديل تغيير في التركيب الوراثي.

يُطلق على التباين غير الوراثي (التعديلي) اسم تقلب المجموعة، نظرًا لأن بعض التغييرات في الظروف البيئية تسبب تغيرات مماثلة في جميع الأفراد من نوع معين (خاصية الكتلة). يُطلق على تقلب التعديل أيضًا اسم محدد لأنه. التعديلات كافية ويمكن التنبؤ بها ويصاحبها تغيير في النمط الظاهري للأفراد في اتجاه معين.

5. ما هي الأساليب الإحصائية المستخدمة لتحليل تباين السمات الكمية؟

لتوصيف درجة تباين السمات الكمية، غالبًا ما تستخدم الأساليب الإحصائية مثل بناء سلسلة التباين ومنحنى التباين.

على سبيل المثال، يختلف عدد السنيبلات في آذان القمح المعقدة من نفس الصنف ضمن حدود واسعة إلى حد ما. إذا قمت بترتيب الأذنين بترتيب تصاعدي لعدد السنيبلات، فستحصل على سلسلة من التباين لهذه السمة، تتكون من متغيرات فردية. إن تكرار حدوث متغير معين في السلسلة المتغيرة ليس هو نفسه: الأكثر شيوعًا هي الآذان التي تحتوي على عدد متوسط من السنيبلات وفي كثير من الأحيان تحتوي على عدد أكبر وأقل.

يمكن تصوير توزيع المتغير في هذا الصف بيانياً. للقيام بذلك، يتم رسم قيم الخيار (v) على محور الإحداثي السيني بترتيب زيادتها، على المحور الإحداثي - تكرار حدوث كل خيار (ع). يُطلق على التعبير الرسومي عن تباين السمة، والذي يعكس نطاق الاختلافات وتكرار حدوث المتغيرات الفردية، اسم منحنى التباين.

6. ما مدى أهمية معرفة معدل تفاعل العلامات في النباتات والحيوانات والبشر عمليًا؟

إن معرفة أنماط تباين التعديل ومعدل التفاعل لها أهمية عملية كبيرة، لأنها تجعل من الممكن التنبؤ والتخطيط للعديد من المؤشرات مسبقًا. على وجه الخصوص، فإن خلق الظروف المثلى لتنفيذ التركيب الوراثي يجعل من الممكن تحقيق إنتاجية حيوانية عالية وإنتاجية نباتية. معرفة معدل رد الفعل لمختلف الخصائص البشرية أمر ضروري في الطب (من المهم معرفة مدى توافق بعض المؤشرات الفسيولوجية مع القاعدة)، وعلم التربية (التعليم والتدريب مع مراعاة قدرات وقدرات الطفل)، والصناعة الخفيفة (الملابس وأحجام الأحذية) والعديد من مجالات النشاط البشري الأخرى.

7*. إذا تم نقل زهرة الربيع، التي تحتوي على زهور حمراء في الظروف العادية، إلى دفيئة بدرجة حرارة 30-35 درجة مئوية ورطوبة عالية، فإن الزهور الجديدة في هذا النبات ستكون بيضاء بالفعل. إذا تم إرجاع هذا النبات إلى ظروف درجة حرارة منخفضة نسبيًا (15-20 درجة مئوية)، فإنه يبدأ في الإزهار مرة أخرى بأزهار حمراء. كيف يمكن تفسير هذا؟

هذا مثال نموذجي لتقلب التعديل. على الأرجح، تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى انخفاض في نشاط الإنزيمات التي تضمن تخليق الصباغ الأحمر في البتلات، حتى تعطيلها بالكامل (عند 30-35 درجة مئوية).

8*. لماذا تمتد ساعات النهار في الدجاج البياض بشكل مصطنع إلى 20 ساعة في مزارع الدواجن، وتنخفض إلى 6 ساعات يوميا في الديوك اللاحم؟

يعد طول ساعات النهار عاملاً مهمًا في التأثير على السلوك الجنسي للطيور. تعمل زيادة ساعات النهار على تنشيط إنتاج الهرمونات الجنسية - وبهذه الطريقة يتم تحفيز الدجاج البياض على زيادة إنتاج البيض. يؤدي قصر ساعات النهار إلى انخفاض النشاط الجنسي، فتتحرك ذكور الدجاج اللاحم بشكل أقل، ولا تتقاتل مع بعضها البعض، ويتم توجيه جميع موارد الجسم إلى زيادة وزن الجسم.

* تتطلب المهام التي تحمل علامة النجمة من الطلاب طرح فرضيات مختلفة. لذلك، عند وضع العلامة، يجب على المعلم التركيز ليس فقط على الإجابة المقدمة هنا، بل يأخذ في الاعتبار كل فرضية، وتقييم التفكير البيولوجي للطلاب، ومنطق تفكيرهم، وأصالة الأفكار، وما إلى ذلك. من المستحسن تعريف الطلاب بالإجابة المقدمة.

لا يدرس علم الوراثة الوراثة فحسب، بل يدرس أيضًا تنوع الكائنات الحية. التباين هو قدرة الكائنات الحية على اكتساب ميزات وخصائص جديدة. بسبب التباين، يمكن للكائنات الحية التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة.

هناك نوعان من التباين: وراثي، أو وراثي، وغير وراثي، أو ظاهري، - التباين الذي لا تحدث فيه أي تغييرات في النمط الوراثي.

يلعب موطنها دورًا مهمًا في تكوين علامات الكائنات الحية. يتطور كل كائن حي ويعيش في بيئة معينة، ويختبر عمل عوامله التي يمكن أن تغير الخصائص المورفولوجية والفسيولوجية للكائنات الحية، أي. النمط الظاهري لهم.

يسمى تقلب الكائنات الحية الذي يحدث تحت تأثير العوامل البيئية ولا يؤثر على النمط الوراثي بالتعديل.

ويسمى تقلب التعديل المظهريوبما أن النمط الظاهري يتغير تحت تأثير البيئة الخارجية، فإن النمط الجيني يبقى دون تغيير. من الأمثلة الكلاسيكية على تباين السمات تحت تأثير العوامل البيئية هو عدم تجانس رأس السهم: فالأوراق المغمورة في الماء تكون على شكل شريط، والأوراق التي تطفو على سطح الماء مستديرة، وتلك الموجودة في الهواء على شكل سهم. - على شكل. إذا تم غمر النبات بالكامل في الماء، فإن أوراقه تكون فقط على شكل شريط. تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية لدى الأشخاص (إذا لم يكونوا ألبينوس)، يحدث السمرة نتيجة لتراكم الميلانين في الجلد، وفي أشخاص مختلفين تختلف شدة لون البشرة. إذا تم حرمان الشخص من عمل الأشعة فوق البنفسجية، فلن يحدث تغيير في لون البشرة.

تقلب التعديل له طابع المجموعةأي أن جميع الأفراد من نفس النوع، الذين يوضعون في نفس الظروف، يكتسبون خصائص مماثلة. على سبيل المثال، إذا تم وضع وعاء به نباتات اليوجلينا الخضراء في الظلام، فسوف تفقد جميعها لونها الأخضر، ولكن إذا تعرضت مرة أخرى للضوء، فسوف تصبح جميعها خضراء مرة أخرى.

تقلب التعديل مؤكدأي أنه يتوافق دائمًا مع العوامل المسببة له. لذا فإن الأشعة فوق البنفسجية تغير لون جلد الإنسان (حيث يتم تعزيز تركيب الصباغ)، لكنها لا تغير نسب الجسم، وزيادة النشاط البدني تؤثر على درجة نمو العضلات، وليس لون الجلد.

ومع ذلك، لا ينبغي لنا أن ننسى أن تطور أي سمة يتحدد في المقام الأول من خلال النمط الجيني. وفي الوقت نفسه، تحدد الجينات إمكانية تطوير سمة ما، ويتحدد مظهرها ودرجة تعبيرها إلى حد كبير بالظروف البيئية. وبالتالي، فإن اللون الأخضر للنباتات لا يعتمد فقط على الجينات التي تتحكم في تركيب الكلوروفيل، ولكن أيضًا على وجود الضوء. في غياب الضوء، لا يتم تصنيع الكلوروفيل.

على الرغم من حقيقة أنه تحت تأثير الظروف البيئية، قد تتغير العلامات، فإن هذا التباين ليس غير محدود. وحتى في حالة التطور الطبيعي للسمة، فإن درجة خطورتها تختلف. لذلك، في حقل القمح، يمكنك العثور على نباتات ذات آذان كبيرة (20 سم أو أكثر) وصغيرة جدًا (3-4 سم). ويفسر ذلك حقيقة أن النمط الوراثي يحدد حدودًا معينة يمكن أن يحدث من خلالها تغيير في السمات. وتسمى درجة تباين السمة، أو حدود تباين التعديل، بقاعدة التفاعل. كقاعدة عامة، فإن السمات الكمية (الإنتاجية، حجم الورقة، إنتاجية حليب الأبقار، إنتاج بيض الدجاج) لها معدل تفاعل أوسع من السمات النوعية (لون المعطف، محتوى دهون الحليب، بنية الزهرة، فصيلة الدم).

إن معرفة معدل التفاعل له أهمية كبيرة في ممارسة الزراعة

يتبع تباين التعديل للعديد من سمات النباتات والحيوانات والبشر أنماطًا عامة. يتم الكشف عن هذه الأنماط على أساس تحليل مظهر السمة لدى مجموعة من الأفراد. تسمى كل قيمة محددة للسمة المدروسة متغيرًا ويشار إليها بالحرف v. يُشار إلى تكرار حدوث المتغيرات الفردية بالحرف p. عند دراسة تباين سمة ما في عينة سكانية، يتم تجميع سلسلة تباين يتم فيها ترتيب الأفراد بترتيب تصاعدي لمؤشر السمة قيد الدراسة. بناءً على سلسلة التباين، يتم إنشاء منحنى التباين - عرض رسومي لتكرار حدوث كل متغير (الشكل 8).

على سبيل المثال، إذا أخذت 100 سنبلة من القمح (ن) وحسبت عدد السنابل في السنبلة، فسيكون هذا الرقم من 14 إلى 20 - هذه هي القيمة العددية للخيار (ت).

سلسلة التباين: v = 14 15 16 17 18 19 20

أرز. 8. منحنى التباين.

تكرار حدوث كل متغير ع = 2 7 22 32 24 8 5

حيث M هو متوسط قيمة الميزة، والبسط هو مجموع منتجات المتغير حسب تكرار حدوثها، والمقام هو رقم المتغير. لهذه الميزة، متوسط القيمة هو 17.13.

تقلب التعديل غير وراثي ولذلك يسمى أيضًا بالنمط الظاهري. وتنتج اختلافات خارجية داخل النوع. تغييرات التعديل، على الرغم من أنها ليست ثابتة في الجينات، يتم تحديدها من خلالها ولها حدود يحددها النمط الجيني.

التعديلات

في علم الأحياء، تسمى التعديلات الاختلافات المظهرية بين الكائنات الحية التي لها نفس النمط الجيني.

أرز. 1. التعديلات في النباتات

وتنتج هذه الاختلافات عن عوامل بيئية، والتي يمكن أن تكون:

خصوبة التربة؛
الظروف المناخية
تغذية للحيوانات.
إضاءة للنباتات وأكثر من ذلك.

تحدث التعديلات على شكل استجابات تكيفية وفي معظم الحالات تكون تكيفات مفيدة.

التعديلات هي مجموعة متنوعة من التغييرات.
أمثلة على تقلب التعديل:

تغير اللون في الأرنب الأبيض (التعديلات الموسمية)؛
تكوين القرن في ذوات الحوافر البالغة (تعديلات العمر) ؛
زيادة الوزن مع زيادة التغذية.
زيادة في حجم العضلات أثناء التدريب.
سواد جلد الإنسان في الشمس وأكثر من ذلك بكثير.

لكل نوع، يمكنك إنشاء سلسلة تنوعات تظهر كافة التعديلات الممكنة.

أعلى 2 المقالاتالذين قرأوا مع هذا

أرز. 2. سلسلة الاختلاف

مورفوس

إذا تعرضت الكائنات الحية لعوامل ضارة ذات كثافة عالية، فإنها قد تتطور إلى خصائص متغيرة بشكل كبير ليس لها طابع تكيفي. وتسمى هذه التغييرات morphoses.

ظاهريًا، تشبه الأشكال الطفرات، وفي مثل هذه الحالات تسمى ظاهرية، لأنها "تنسخ" مظهر التغيرات الوراثية.

أرز. 3. الظواهر

التشكلات هي تشوهات. وعلى عكس الطفرات، فهي ليست ثابتة في النمط الجيني.

تأثير النمط الجيني

وعلى الرغم من أن التعديلات تحدث تحت تأثير الظروف البيئية، إلا أنها ترجع إلى نمط وراثي محدد.

على سبيل المثال، لدى الأشخاص الذين يعيشون في المرتفعات ما يقرب من ثلث خلايا الدم الحمراء أكثر من الأشخاص الذين يعيشون في السهول. لكن القدرة على زيادة إنتاج خلايا الدم الحمراء يتم تحديدها من خلال النمط الوراثي البشري، أي أن التعديلات لها أساس وراثي.

لا يرث الكائن الحي سمة ما، بل يرث القدرة على تكوين نمط ظاهري معين. ولذلك، فإن الاختلافات بين الأفراد تحددها العوامل البيئية والوراثية.

يُطلق على السعة التي يمكن أن تختلف فيها السمة اسم معيار التفاعل. التشكل خارج نطاق رد الفعل.

ملكيات

هذا النوع من التباين له طابع جماعي ويسمى أحيانًا أيضًا تقلب المجموعة، نظرًا لأن التعديل يحدث في جميع أفراد النوع الموضوعين في نفس الظروف.

إذا تم وضع وعاء به نباتات الأوجلينا في مكان مظلم، فإنها تفقد جميعها لونها الأخضر. إذا قمت بإرجاع الحنديرة إلى الضوء، فسيعود اللون أيضًا إلى الجميع. يشير هذا أيضًا إلى إمكانية عكس التعديلات.

ولكن في البشر، فإن التغذية المعززة سوف تسبب زيادة في وزن الجسم ليس للجميع، ولكن لأولئك الذين لديهم استعداد وراثي لذلك.

وفي إحدى التجارب، قام باحث على مدى 22 جيلاً من الفئران بإزالة ذيولها وتقاطعها مع بعضها البعض. من بين 1592 حيوانًا تم فحصها، لم ينتج أي منها ذرية، حيث سيتم إصلاح التعديل الاصطناعي.

معنى

تشكيل تغييرات التعديل له قيمة تكيفية في حياة الكائن الحي.

على سبيل المثال، فإن سواد الجلد أثناء حروق الشمس يحد من تغلغل الأشعة فوق البنفسجية في الجسم، مما يسمح لك بالبقاء في الشمس لفترة أطول دون عواقب سلبية.

وفي الزراعة، بمعرفة معدل التفاعل لكل سلالة، من الممكن تحقيق مؤشرات الإنتاجية المثلى.

ماذا تعلمنا؟

دراسة تباين الكائنات الحية في الصف 11، قدمنا وصفا لتنوع التعديل. تقلب التعديل هو خاصية لتشكيل متغيرات من السمات ضمن حدود قاعدة التفاعل. ميزاته: الانعكاس والشخصية الجماعية. أسباب التعديلات هي العوامل البيئية. التعديل غير موروث.