VARIABILITATEA ORGANISMELOR.

REGULARITĂȚI DE BAZĂ ALE FENOMENELOR DE VARIABILITATE

Genetica studiază nu numai fenomenul de ereditate, ci și fenomenul de variabilitate.

Variabilitatea organismelor este exprimată prin diferențe între indivizi într-un număr de caracteristici sau proprietăți. Aceste diferențe pot depinde de modificările factorilor ereditari ai genelor pe care le-au primit de la părinți și de la conditii externeîn care se dezvoltă organismul.

Putem spune că variabilitatea este opusul eredității. Variabilitatea a determinat toată diversitatea naturii vii în cursul evoluției.

Evaluarea diversităţii de trăsături — variabilitate — la indivizi se face întotdeauna prin manifestarea lor fenotipică. Cu toate acestea, motivele diversității lor fenotipice pot fi diferite: diferențe de genotipuri sau diversitatea condițiilor de mediu care determină variația în manifestarea trăsăturilor la organismele acelorași genotipuri.

Există 2 forme de variabilitate (Figura 14):

ü ereditar (genotipic);

ü neereditare (fenotipic = modificare).

Variabilitatea ereditară este asociată cu modificări ale factorilor ereditari. Există două tipuri de variabilitate ereditară: combinativă și mutațională.

Variabilitatea combinativă (hibridă) se caracterizează prin apariția neoplasmelor ca urmare a combinării și interacțiunii genelor formelor parentale.

Variabilitatea mutațională provoacă modificări structurale ale cromozomilor, ducând la apariția unor noi caracteristici ereditare ale organismului.

Modificarea variabilității nu provoacă o modificare a genotipului; este asociată cu reacția aceluiași genotip la modificări ale condițiilor externe în care are loc dezvoltarea organismului și care creează diferențe în formele de manifestare a acestuia.

Figura 14. Clasificarea variabilității.

Variabilitatea modificării.

Variabilitatea modificării (= variabilitate fenotipică)- acestea sunt modificări ale caracteristicilor organismelor care nu sunt cauzate de modificări ale genotipului și apar sub influența factorilor Mediul extern.

Habitatul joacă un rol important în formarea caracteristicilor organismelor. Fiecare organism se dezvoltă și trăiește într-un anumit mediu, experimentând acțiunea factorilor săi care pot modifica proprietățile morfologice și fiziologice ale organismelor, i.e. fenotipul acestora.

Se presupune că cauzele modificărilor pot fi inducerea și reprimarea unor enzime.

Un exemplu de variabilitate a trăsăturilor sub influența factorilor de mediu este formă diferită frunzele vârfului de săgeată: frunzele scufundate în apă au o formă de panglică, frunzele care plutesc la suprafața apei sunt rotunde, iar cele situate în mediul aerian, - în formă de săgeată (Figura 15). Sub influența razelor ultraviolete, oamenii (dacă nu sunt albinos) dezvoltă un bronz ca urmare a acumulării de melanină în piele și în oameni diferiti Intensitatea culorii pielii variază.

Figura 15. Vârf de săgeată comun, care crește în apă și pe țărm.

Variabilitatea modificării este caracterizată de următoarele proprietăți principale:

1) nemoștenit;

2) are o natură de grup a schimbărilor (indivizii aceleiași specii, plasați în aceleași condiții, dobândesc caracteristici similare);

3) există o corespondență a modificărilor influenței factorilor de mediu;

4) există o dependenţă a limitelor de variabilitate de genotip.

În ciuda faptului că semnele se pot schimba sub influența condițiilor de mediu, această variabilitate nu este nelimitată. Acest lucru se explică prin faptul că genotipul determină limite specifice în care pot apărea modificări ale unei trăsături. Se numește gradul de variație a unei trăsături sau limitele variabilității modificării norma de reactie.

Norma de reacție se exprimă în totalitatea fenotipurilor organismelor formate pe baza unui anumit genotip sub influența diferiților factori de mediu. De regulă, trăsăturile cantitative (înălțimea plantei, randamentul, dimensiunea frunzelor, producția de lapte a vacilor, producția de ouă a găinilor) au o rată de reacție mai mare, adică pot varia mult decât trăsăturile calitative (culoarea blanii, conținutul de grăsime din lapte, florile). structura, grupa sanguină). Cunoașterea normelor de reacție are mare importanță pentru practicarea agriculturii si a medicinei.

Variabilitatea modificării multor trăsături ale plantelor, animalelor și oamenilor este supusă tipare generale. Aceste modele sunt identificate pe baza analizei manifestării trăsăturii la un grup de indivizi ( n). Gradul de exprimare a trăsăturii studiate în rândul membrilor populației eșantionului este diferit. Fiecare sens specific trăsătura studiată se numește opțiuneși notat cu scrisoarea v . Frecvența de apariție a variantelor individuale este indicată de literă p . Când se studiază variabilitatea unei trăsături într-o populație eșantion, se alcătuiește o serie de variații în care indivizii sunt aranjați în ordinea crescătoare a indicatorului trăsăturii studiate.

De exemplu, dacă luați 100 de spice de grâu ( n=100), numărați numărul de spiculete dintr-o ureche ( v) și numărul de urechi cu un număr dat de spiculete, atunci seria de variații va arăta astfel.

Variantă ( v)
Frecvența apariției ( p)

Figura 16. Curba de variație

Pe baza seriei de variații, se construiește curba de variatie- afișarea grafică a frecvenței de apariție a fiecărei opțiuni (Figura 16).

Valoarea medie a unei caracteristici este mai frecventă, iar variațiile semnificativ diferite de aceasta sunt mai puțin frecvente. Se numeste "distributie normala". Curba de pe grafic este de obicei simetrică.

Valoarea medie a caracteristicii se calculează folosind formula:

Unde M- valoarea medie a caracteristicii; ∑( v· p) - suma produselor variantei după frecvența lor de apariție; n- optiunea de cantitate.

În acest exemplu, valoarea medie a trăsăturii (numărul de spiculete dintr-o ureche) este 17,13.

Tipuri de modificari:

1. Modificări adaptive - Acestea sunt modificări neereditare care sunt benefice pentru organism și contribuie la supraviețuirea acestuia în condiții schimbate. Acestea sunt cele mai cunoscute modificări.

2. Morfoze- este vorba de modificări nemoștenite care apar sub acțiunea intensă a anumitor agenți. Cel mai adesea, morfozele sunt exprimate sub formă de deformări - abateri de la fenotipul standard.

În termeni evolutivi, semnificația variabilității modificării este determinată de norma de reacție, care oferă organismului posibilitatea de a supraviețui și de a lăsa urmași. În prezența unei astfel de variații, genocopiile modificărilor sunt moștenite, adică mutații a căror manifestare fenotipică codifică variabilitatea modificării. Sunt ridicați selecție naturalăși, prin urmare, crește adaptabilitatea organismelor la noile condiții în schimbare.

Cunoașterea tiparelor de variabilitate a modificării este de mare importanță semnificație practică V agricultură, deoarece permite anticiparea și planificarea în avans a gradului de exprimare a multor caracteristici ale organismelor în funcție de condițiile de mediu.

Nu mai puțin importantă este cunoașterea tiparelor de variabilitate a modificării în medicină, ale căror eforturi vizează nu modificarea genotipului, ci menținerea și dezvoltarea corpului uman în limitele normale de reacție.

Distinge vârstă, sezonierȘi modificări de mediu. Se rezumă la schimbarea doar a gradului de exprimare a trăsăturii; Nu există nicio întrerupere a structurii genotipului. Trebuie remarcat faptul că este imposibil să se tragă o linie clară între modificările legate de vârstă, sezoniere și de mediu.

Vârstă modificările, sau ontogenetice, sunt exprimate sub forma unei schimbări constante a caracteristicilor în timpul dezvoltării unui individ. Acest lucru este demonstrat în mod clar de exemplul de ontogeneză a amfibienilor (mormoloci, puii anului, adulți), insectelor (larvei, pupă, adult) și a altor animale, precum și a plantelor. La om, în timpul dezvoltării se observă modificări ale caracteristicilor morfofiziologice și mentale. De exemplu, un copil nu se va putea dezvolta corect atât fizic, cât și intelectual dacă copilărie timpurie nu va fi influențată de factori externi normali, inclusiv sociali. De exemplu, șederea îndelungată a unui copil într-un mediu dezavantajat social poate provoca un defect ireversibil al inteligenței sale.

Variabilitatea ontogenetică, ca și ontogeneza în sine, este determinată de genotip, unde programul de dezvoltare al individului este codificat. Cu toate acestea, particularitățile formării fenotipului în ontogeneză sunt determinate de interacțiunea dintre genotip și mediu. Sub influența unor factori externi neobișnuiți, pot apărea abateri în formarea unui fenotip normal.

Modificări sezoniere, indivizi sau populații întregi se manifestă sub forma unei modificări determinate genetic a caracteristicilor (de exemplu, o schimbare a culorii blanii, apariția pufului la animale), care apare ca urmare a schimbărilor sezoniere ale condițiilor climatice [Kaminskaya E.A.].

Un exemplu izbitor de astfel de variabilitate este experiența cu iepurele de hermină. U iepure de hermină o anumită zonă de pe spate este bărbierită chel (spatele unui iepure de hermină este în mod normal acoperit cu păr alb) și apoi iepurele este pus la frig. Se pare că, în acest caz, părul pigmentat întunecat apare pe o zonă goală expusă la temperaturi scăzute și, ca urmare, pe spate - pată întunecată. Evident, dezvoltarea uneia sau alteia caracteristici a unui iepure este ea fenotip, V în acest caz, colorarea herminei depinde nu numai de genotipul său, ci și de întregul set de condiții în care are loc această dezvoltare.

Biologul sovietic Ilyin a arătat această temperatură mediu inconjurator Are mai multă valoareîn dezvoltarea pigmentului la iepure de hermină, iar fiecare zonă a corpului are propriul prag de temperatură, peste care crește lâna albă și sub care crește lâna neagră (Fig. 9).

Figura 9.

iepure de hermină (din Ilyin după S.M. Gershenzon, 1983)

Modificările sezoniere pot fi clasificate ca modificări de mediu. Acestea din urmă reprezintă modificări adaptive ale fenotipului ca răspuns la schimbările condițiilor de mediu. Modificările ecologice se manifestă fenotipic prin modificări ale gradului de exprimare a unei trăsături. Ele pot apărea pe primele etape dezvoltare și persistă pe tot parcursul vieții. Un exemplu ar fi diverse forme frunzele vârfului de săgeată, datorită influenței mediului (Fig. 10): suprafață în formă de săgeată, plutitoare largă, sub apă în formă de panglică.

Orez. 10.

sub apă, plutitoare și de suprafață

Modificări de mediu afectează cantitativ (numărul de petale într-o floare, descendenți la animale, greutatea animalelor, înălțimea plantei, dimensiunea frunzelor etc.) și calitativ (culoarea florilor în pulmonar, pădure, primulă; culoarea pielii la om sub influența razelor ultraviolete , etc. ) semne. De exemplu, Levakovsky, când a crescut o ramură de mur în apă până când a înflorit, a descoperit schimbări semnificative în structura anatomicățesăturile ei. Într-un experiment similar, Constantin a dezvăluit diferențe fenotipice în structura părților de deasupra apei și subacvatice ale frunzei de ranuncul (Fig. 11).

Orez. unsprezece.

A - scufundat în apă;

B - suprafata

În 1895, botanistul francez G. Bonnier a efectuat un experiment care a devenit un exemplu clasic de modificare ecologică. A împărțit o plantă de păpădie în două părți și le-a crescut conditii diferite: pe câmpie și sus în munți. Prima plantă a atins înălțimea normală, dar a doua s-a dovedit a fi pitică. Aceste tipuri de modificări apar și la animale. De exemplu, R. Wolterk în 1909 a observat modificări ale înălțimii căștii la dafnie în funcție de condițiile de hrănire.

Modificările de mediu, de regulă, sunt reversibile cu o schimbare a generațiilor, sub rezerva modificărilor mediului extern care pot apărea. De exemplu, descendenții plantelor cu creștere scăzută pe soluri bine fertilizate vor fi de înălțime normală; un anumit număr de petale din floarea unei plante nu poate fi repetat la urmași; O persoană cu picioare arcuite din cauza rahitismului are descendenți complet normali. Dacă condițiile nu se schimbă de-a lungul unui număr de generații, gradul de exprimare a trăsăturii la descendenți este păstrat, este adesea confundat cu persistent trăsătură ereditară(modificări pe termen lung).

Odată cu acțiunea intensivă a multor agenți, se observă modificări nemoștenite, aleatorii (în manifestarea lor) în raport cu efectul. Se numesc astfel de schimbări morfoze. Foarte des seamănă cu manifestarea fenotipică a mutațiilor cunoscute. Apoi sunt chemați fenocopii aceste mutații. La sfârşitul anilor '30 - începutul anilor '40 I.A. Rapoport a studiat efectele multora asupra Drosophila compuși chimici, arătând că, de exemplu, compușii de antimoniu sunt maro (ochi căprui); acid arsenos și alți compuși - modificări ale aripilor, pigmentarea corpului; compuși de bor - fără ochi (fără ochi), aristopredia (transformarea aristelor în picioare), compuși de argint - galben (corp galben), etc. Mai mult, unele morfoze, atunci când au fost expuse unui anumit stadiu de dezvoltare, au fost induse cu o frecvență ridicată (până la 100%).

Caracteristici ale variabilității modificării:

1. Modificări adaptive (exemplu, frunză săgeată).

2. Natura adaptativă. Aceasta înseamnă că, ca răspuns la condițiile de mediu în schimbare, indivizii prezintă modificări fenotipice care contribuie la supraviețuirea lor. Exemplu servește ca modificare a conținutului de umiditate în frunzele plantelor din zonele aride și umede, culoarea unui cameleon, forma unei frunze într-un vârf de săgeată, în funcție de condițiile de mediu.

3. Reversibilitatea într-o singură generație, adică cu modificări ale condițiilor externe la indivizii adulți, se modifică gradul de exprimare a anumitor semne. De exemplu, la mare bovineÎn funcție de condițiile de detenție, producția de lapte și conținutul de grăsime al laptelui pot fluctua, iar la găini - producția de ouă).

4. Modificările sunt adecvate, adică. Gradul de severitate al unui simptom depinde direct de tipul și durata de acțiune a unui anumit factor. Astfel, îmbunătățirea managementului animalelor ajută la creșterea greutății în viu a animalelor, a fertilității, a producției de lapte și a conținutului de grăsime din lapte; pe solurile fertilizate la optim condiții climatice creste productivitatea culturilor de cereale etc.

5. Caracter de masă. Distribuția de masă este determinată de faptul că același factor provoacă aproximativ aceeași modificare la indivizii care sunt asemănători genotipic.

6. Modificări lungi. Ele au fost descrise pentru prima dată în 1913 de compatriotul nostru V. Yollos. Iritând ciliatii pantofilor, le-a făcut să dezvolte o serie de caracteristici morfologice, care a persistat pt un numar mare generații, atâta timp cât reproducerea a fost asexuată. Când condițiile de dezvoltare se schimbă, modificările pe termen lung nu sunt moștenite. Prin urmare, opinia că educația și influența externă pot fixa o nouă trăsătură la urmași este eronată. De exemplu, s-a presupus că animalele bine antrenate produc descendenți cu caracteristici de „acțiune” mai bune decât cele de la cele neinstruite. Odraslele animalelor dresate sunt într-adevăr mai ușor de educat, dar acest lucru se explică prin faptul că nu moștenesc aptitudinile dobândite de părinți, ci capacitatea de a se antrena, datorită tipului moștenit de activitate nervoasă.

7. Normă de reacții (limită de modificare). Norma de reacție, și nu modificările în sine, sunt moștenite, adică. capacitatea de a dezvolta o anumită trăsătură este moștenită, iar forma de manifestare a acesteia depinde de condițiile de mediu. Norma de reacție este o caracteristică cantitativă și calitativă specifică a genotipului, adică. o anumită combinație de gene în genotip și natura interacțiunii lor.

Proprietate	Neereditare (modificări adaptative)	Ereditar
Schimbați obiectul	Fenotip în limita de reacție
Factorul de origine	Modificări ale condițiilor de mediu	Recombinarea genelor datorată fuziunii gameților, încrucișării, mutațiilor
Moștenirea proprietății	Nu moștenit	Mostenit
Valori pentru un individ	Crește vitalitatea și adaptabilitatea la condițiile de mediu	Schimbările benefice duc la supraviețuire, modificările dăunătoare duc la moartea organismului
Înțeles pentru vizualizare	Promovează supraviețuirea	Conduce la apariția de noi populații și specii ca urmare a divergenței
Rolul în evoluție	Adaptarea organismelor la condițiile de mediu	Material pentru selecția naturală
Forma de variabilitate	grup	Individual
Model	Regularitatea statistică a seriei de variații	Legea seriei omologice a variabilității ereditare

Orez. 12. ? Caracteristici comparative ereditară şi

variabilitate neereditară

Exemple de variabilitate de modificare

În oameni:

Creșterea nivelului de celule roșii din sânge la urcarea munților

Creșterea pigmentării pielii cu expunere intensă la razele ultraviolete.

Dezvoltarea sistemului musculo-scheletic ca urmare a antrenamentului

Cicatrici (un exemplu de morfoză).

La insecte și alte animale:

Schimbări ale colorării gândacului de Colorado din cauza expunerii prelungite la temperaturi ridicate sau scăzute pe pupele lor.

Modificări ale culorii blănii la unele mamifere atunci când se schimbă conditiile meteo(de exemplu, un iepure de câmp).

Diferite culori ale fluturilor nimfalide (de exemplu, Araschnia levana) care s-au dezvoltat la temperaturi diferite.

În plante:

Structuri diferite de frunze subacvatice și deasupra apei de ranuncul de apă, vârf de săgeată etc.

Dezvoltarea formelor cu creștere scăzută din semințe de plante de câmpie cultivate în munți.

În bacterii:

Lucrarea genelor operonului de lactoză al Escherichia coli (în absența glucozei și în prezența lactozei, ele sintetizează enzime pentru procesarea acestui carbohidrat).

1. Care este rolul genotipului și al condițiilor de mediu în formarea fenotipului? Dă exemple.

Unele trăsături se formează numai sub influența genotipului și manifestarea lor nu depinde de condițiile de mediu în care se dezvoltă organismul. De exemplu, la o persoană care are genele I A și I B în genotipul său, se formează grupa sanguină IV, indiferent de condițiile de viață. În același timp, înălțimea, greutatea corporală, numărul de globule roșii din sânge și multe alte caracteristici depind nu numai de genotip, ci și de condițiile de mediu. Prin urmare, organismele care au aceleași genotipuri (de exemplu, gemenii monozigoți) pot diferi unele de altele ca fenotip.

În 1895, botanistul francez G. Bonnier a efectuat următorul experiment: a împărțit o plantă tânără de păpădie în două părți și a început să le cultive în condiții diferite - pe câmpie și înaltul munților. Prima plantă a atins înălțimea normală, dar a doua s-a dovedit a fi pitică. Această experiență arată că formarea fenotipului (adică, trăsăturile) este influențată nu numai de genotip, ci și de condițiile de mediu.

Un alt exemplu care ilustrează influența mediului extern asupra manifestării trăsăturilor este schimbarea culorii blanii la iepurii de Himalaya. De obicei, la 20°C, blana lor pe tot corpul este albă, cu excepția urechilor, labelor, cozii și botului negre. La 30°C, iepurii cresc complet albi. Dacă bărbierești părul de pe partea laterală sau din spate a unui iepure de Himalaya și îl menții la o temperatură a aerului sub 2°C, atunci în loc de lână albă va crește negru.

2. Ce este variabilitatea modificării? Dă exemple.

Modificarea variabilității este o modificare a fenotipului sub influența factorilor de mediu care are loc fără modificarea genotipului în limitele normale de reacție.

De exemplu, lungimea și forma frunzei de păpădie variază semnificativ chiar și în cadrul aceleiași plante. S-a observat că, cu cât temperatura la care s-au format frunzele era mai mică, cu atât erau mai mici și cu atât decupările avea lama frunzei mai mari. Dimpotrivă, cu mai mult temperatura ridicata Se formează frunze mai mari, cu tăieturi mici în limbul frunzei.

La un adult, în funcție de nutriție și stilul de viață, greutatea corporală se modifică; la vaci, producția de lapte se poate modifica; la găini, producția de ouă se poate modifica. La o persoană care se află sus în munți, conținutul de globule roșii din sânge crește în timp pentru a furniza celulelor corpului oxigen.

3. Care este norma de reacție? Demonstrează-o exemple concrete validitatea afirmației că nu trăsătura în sine este moștenită, ci norma de reacție a acesteia.

Norma de reacție este limitele variabilității modificării unei trăsături. Unele trăsături, cum ar fi lungimea frunzelor, înălțimea plantei, greutatea corporală a animalului, producția de lapte de bovine și producția de ouă de găină, au o rată de reacție largă. Altele, de exemplu, dimensiunea florilor și forma lor, culoarea semințelor, florilor și fructelor, culoarea animalelor, conținutul de grăsime al laptelui - au o normă de reacție mai îngustă.

Viteza de reacție este determinată de genotip și este moștenită. De exemplu, cu cât o persoană petrece mai mult timp în lumina directă a soarelui, cu atât mai multă melanină este sintetizată în zonele expuse ale pielii și, în consecință, cu atât culoarea sa este mai închisă. După cum știți, intensitatea bronzării nu este moștenită, ci este determinată de condițiile specifice de viață ale unei anumite persoane. În plus, chiar și pentru cineva care este în mod constant sub direct lumina soarelui persoană caucazian, pielea nu poate sintetiza cantitatea de melanină care este caracteristică, de exemplu, reprezentanților rasei negroide. Acest exemplu indică faptul că intervalul de variabilitate a unei trăsături (norma de reacție) este predeterminat de genotip și nu trăsătura în sine este moștenită, ci capacitatea organismului de a forma un anumit fenotip sub influența condițiilor de mediu.

4. Descrieți principalele proprietăți ale modificărilor. De ce variabilitatea neereditară este numită și variabilitate de grup? Anumit?

Modificările au următoarele proprietăți de bază:

● Reversibilitate – odată cu modificarea condițiilor externe, indivizii modifică gradul de exprimare a anumitor caracteristici.

● În cele mai multe cazuri, acestea sunt adecvate, de ex. gradul de severitate al unui simptom depinde direct de intensitatea și durata de acțiune a unui anumit factor.

● Au o natură adaptativă (adaptativă). Aceasta înseamnă că, ca răspuns la condițiile de mediu în schimbare, un individ prezintă modificări fenotipice care contribuie la supraviețuirea sa.

● Distribuția în masă - același factor provoacă aproximativ aceleași modificări la indivizi care sunt asemănătoare genotipic.

● Modificările nu se moştenesc, deoarece variabilitatea modificării nu este însoțită de o modificare a genotipului.

Variabilitatea neereditară (modificare) se numește variabilitate de grup, deoarece anumite modificări ale condițiilor de mediu provoacă schimbări similare la toți indivizii unei anumite specii (proprietate de masă). Variabilitatea modificării se mai numește și definită, deoarece modificările sunt adecvate, previzibile și însoțite de o schimbare a fenotipului indivizilor într-o anumită direcție.

5. Ce metode statistice sunt folosite pentru a analiza variabilitatea caracteristicilor cantitative?

Pentru a caracteriza gradul de variabilitate al caracteristicilor cantitative, se folosesc cel mai adesea metode statistice precum construirea unei serii de variație și a unei curbe de variație.

De exemplu, numărul de spiculeți din spicele complexe de grâu din același soi variază într-o gamă destul de largă. Dacă aranjați urechile în ordinea crescătoare a numărului de spiculete, veți obține o serie de variații de variabilitate a acestei caracteristici, constând din opțiuni individuale. Frecvența de apariție a unei anumite variante în seria de variații nu este aceeași: cele mai frecvente sunt urechile cu un număr mediu de spiculete și mai rar cele cu mai multe și mai puține.

Distribuția variantelor din această serie poate fi reprezentată grafic. Pentru a face acest lucru, valorile opțiunii (v) sunt trasate pe axa absciselor în ordinea creșterii lor, iar pe axa ordonatelor - frecvența de apariție a fiecărei opțiuni (p). O expresie grafică a variabilității unei trăsături, care reflectă atât gama variațiilor, cât și frecvența de apariție a variantelor individuale, se numește curbă de variație.

6. Cât de important este în practică cunoașterea normei de reacție a trăsăturilor la plante, animale și oameni?

Cunoașterea tiparelor de variabilitate a modificării și a normelor de reacție este de mare importanță practică, deoarece permite anticiparea și planificarea a mulți indicatori în avans. În special, creația conditii optime pentru implementarea genotipului face posibilă obținerea unei productivități ridicate a animalelor și a randamentelor plantelor. Cunoașterea normei de reacție a diferitelor caracteristici umane este necesară în medicină (este important să știm cum anumiți indicatori fiziologici corespund normei), pedagogie (creșterea și formarea ținând cont de abilitățile și capacitățile copilului), industria ușoară ( dimensiunile hainelor, pantofilor) și multe alte domenii ale activității umane.

7*. Dacă primula, care este în conditii normale are flori roșii, se transferă într-o seră cu o temperatură de 30–35ºС și umiditate crescută, florile noi de pe această plantă vor fi deja albe. Dacă această plantă revine la temperaturi relativ scăzute (15-20ºC), începe să înflorească din nou flori roșii. Cum poate fi explicat acest lucru?

Acest exemplu tipic variabilitatea modificării. Cel mai probabil, o creștere a temperaturii determină o scădere a activității enzimelor care asigură sinteza pigmentului roșu în petale, până la inactivarea completă a acestora (la 30–35ºС).

8*. De ce în fermele de păsări de curte se prelungește artificial orele de lumină pentru găinile ouătoare la 20 de ore, iar pentru cocoșii de pui de carne redusă la 6 ore pe zi?

Lungime orele de zi – factor important, influențând comportamentul sexual al păsărilor. Creșterea duratei orelor de lumină activează producția de hormoni sexuali - astfel, găinile ouătoare sunt stimulate să crească producția de ouă. Orele scurte de lumină provoacă o scădere a activității sexuale, astfel încât cocoșii de carne de carne se mișcă mai puțin, nu se luptă între ei și direcționează toate resursele corpului către creșterea greutății corporale.

*Sarcinile marcate cu un asterisc impun elevilor să prezinte diverse ipoteze. Prin urmare, la notare, profesorul ar trebui să se concentreze nu numai pe răspunsul dat aici, ci să ia în considerare fiecare ipoteză, evaluând gândirea biologică a elevilor, logica raționamentului lor, originalitatea ideilor etc. După aceasta, este recomandabil. pentru a familiariza elevii cu răspunsul dat.

Genetica studiază nu numai ereditatea, ci și variabilitatea organismelor. Variabilitatea este capacitatea organismelor vii de a dobândi noi caracteristici și proprietăți. Datorită variabilității, organismele se pot adapta la condițiile de mediu în schimbare.

Există două tipuri de variabilitate: variabilitate ereditară sau genotipică și variabilitate neereditară sau fenotipică, în care nu apar modificări ale genotipului.

Habitatul unui organism joacă un rol major în formarea caracteristicilor unui organism. Fiecare organism se dezvoltă și trăiește într-un anumit mediu, experimentând acțiunea factorilor săi care pot modifica proprietățile morfologice și fiziologice ale organismelor, i.e. fenotipul acestora.

Variabilitatea organismelor care apare sub influența factorilor de mediu și nu afectează genotipul se numește modificare.

Variabilitatea modificării se numește fenotipică, deoarece fenotipul se modifică sub influența mediului extern, genotipul rămâne neschimbat. Un exemplu clasic de variabilitate a caracteristicilor sub influența factorilor de mediu este varietatea frunzelor din vârful săgeții: frunzele scufundate în apă au o formă de panglică, frunzele care plutesc la suprafața apei sunt rotunde, iar cele din aer. sunt în formă de săgeată. Dacă întreaga plantă este complet scufundată în apă, frunzele sale sunt doar în formă de panglică. Sub influența razelor ultraviolete, oamenii (dacă nu sunt albinos) dezvoltă un bronz ca urmare a acumulării de melanină în piele, iar intensitatea culorii pielii variază de la persoană la persoană. Dacă o persoană este lipsită de acțiunea razelor ultraviolete, pielea sa nu își schimbă culoarea.

Variabilitatea modificării este de natură de grup, adică toți indivizii aceleiași specii plasați în aceleași condiții capătă caracteristici similare. De exemplu, dacă un vas cu euglenă verde este plasat în întuneric, atunci toate își vor pierde culoarea verde, dar dacă sunt expuse din nou la lumină, toate vor deveni din nou verzi.

Variabilitatea modificării este sigură, adică întotdeauna corespunde factorilor care o cauzează. Astfel, razele ultraviolete schimbă culoarea pielii umane (pe măsură ce sinteza pigmentului este îmbunătățită), dar nu schimbă proporțiile corpului și îmbunătățesc exercițiu fizic afectează gradul de dezvoltare musculară, nu culoarea pielii.

Cu toate acestea, nu trebuie să uităm că dezvoltarea oricărei trăsături este determinată în primul rând de genotip. În același timp, genele determină posibilitatea dezvoltării unei trăsături, iar aspectul și gradul de exprimare ale acesteia sunt în mare măsură determinate de condițiile de mediu. Astfel, culoarea verde a plantelor depinde nu numai de genele care controlează sinteza clorofilei, ci și de prezența luminii. În absența luminii, clorofila nu este sintetizată.

În ciuda faptului că semnele se pot schimba sub influența condițiilor de mediu, această variabilitate nu este nelimitată. Chiar și în caz dezvoltare normală gradul de severitate al acesteia variază. Astfel, într-un câmp de grâu poți găsi plante cu spice mari (20 cm sau mai mult) și foarte mici (3-4 cm). Acest lucru se explică prin faptul că genotipul determină anumite limite în interiorul cărora poate apărea o schimbare a unei trăsături. Gradul de variație al unei trăsături, sau limitele variabilității modificării, se numește normă de reacție. De regulă, trăsăturile cantitative (randamentul, mărimea frunzelor, producția de lapte a vacilor, producția de ouă a găinilor) au o rată de reacție mai largă decât trăsăturile calitative (culoarea blanii, conținutul de grăsime din lapte, structura florii, grupa sanguină).

Cunoașterea normelor de reacție este de mare importanță pentru practica agricolă

Variabilitatea modificării multor caracteristici ale plantelor, animalelor și oamenilor se supune legilor generale. Aceste tipare sunt identificate pe baza analizei manifestării trăsăturii la un grup de indivizi. Fiecare valoare specifică a caracteristicii studiate se numește variantă și este desemnată prin litera v. Frecvența de apariție a variantelor individuale este indicată de litera p. Când se studiază variabilitatea unei trăsături într-o populație eșantion, se alcătuiește o serie de variații în care indivizii sunt aranjați în ordinea crescătoare a indicatorului trăsăturii studiate. Pe baza seriei de variații, se construiește o curbă de variație - o afișare grafică a frecvenței de apariție a fiecărei opțiuni (Fig. 8).

De exemplu, dacă luați 100 de spice de grâu (n) și numărați numărul de spice dintr-un spic, atunci acest număr va fi de la 14 la 20 - aceasta este valoarea numerică a opțiunii (v).

Seria de variații: v = 14 15 16 17 18 19 20

Orez. 8. Curba de variație.

Frecvența de apariție a fiecărei opțiuni p = 2 7 22 32 24 8 5

Unde M este valoarea medie a caracteristicii, numărătorul este suma produselor variantei după frecvența lor de apariție, iar numitorul este numărul de variante. Pentru această caracteristică, valoarea medie este 17,13.

Modificarea variabilității este neereditară și, prin urmare, este numită și fenotipică. Produce diferențe externe în cadrul unei specii. Modificările de modificare, deși nu sunt fixate în gene, sunt determinate de acestea și au limite determinate de genotip.

Modificări

În biologie, modificările sunt diferențe fenotipice între organisme care au același genotip.

Orez. 1. Modificări în plante

Astfel de diferențe sunt cauzate de factori de mediu, care pot include:

• fertilitatea solului;
• condiții climatice;
• hrana animalelor;
• iluminat pentru plante și multe altele.

Modificările apar ca răspunsuri adaptive și în majoritatea cazurilor sunt adaptări utile.

O varietate de modificări sunt numite modificări.
Exemple de variabilitate de modificare:

• schimbarea culorii la iepurele de munte (modificări sezoniere);
• formarea coarnelor la ungulatele adulte (modificări legate de vârstă);
• creștere în greutate cu hrănire crescută;
• creșterea volumului muscular în timpul antrenamentului;
• întunecarea pielii umane la soare și multe altele.

Pentru fiecare tip, puteți crea o serie de variații care arată toate modificările posibile.

TOP 2 articolecare citesc împreună cu asta

Orez. 2. Seria de variații

Morfoze

Dacă organismele sunt expuse la factori nocivi de mare intensitate, ele pot dezvolta caracteristici modificate dramatic, care nu sunt de natură adaptativă. Astfel de modificări se numesc morfoze.

În exterior, morfozele sunt asemănătoare mutațiilor și în astfel de cazuri se numesc fenocopii, deoarece „copiază” manifestarea modificărilor ereditare.

Orez. 3. Fenocopii

Morfozele sunt deformări. Spre deosebire de mutații, acestea nu sunt fixate în genotip.

Efectul genotipului

Deși modificările apar sub influența condițiilor de mediu, ele sunt determinate de un genotip specific.

De exemplu, oamenii care locuiesc în zonele montane înalte numarul globulelor rosii este cu aproape o treime mai mare decat al locuitorilor de la campie. Dar capacitatea de creștere a producției de globule roșii este determinată de genotipul unei persoane, adică modificările au o bază ereditară.

Un organism nu moștenește o trăsătură, ci capacitatea de a forma un anumit fenotip. Prin urmare, diferențele dintre indivizi sunt determinate atât de factori de mediu, cât și de factori genetici.

Amplitudinea în care poate varia un semn se numește normă de reacție. Morfoza este în afara normei de reacție.

Proprietăți

Acest tip de variabilitate are un caracter de grup și se mai numește uneori și variabilitate de grup, întrucât modificarea are loc la toți indivizii speciei plasați în aceleași condiții.

Dacă un vas cu euglena este plasat într-un loc întunecat, atunci toate își pierd culoarea verde. Dacă readuceți euglena la lumină, culoarea va reveni și la toate. Acest lucru indică și reversibilitatea modificărilor.

Dar la oameni, nutriția crescută nu va provoca o creștere a greutății corporale la toată lumea, ci la cei care sunt predispuși genetic la acest lucru.

Într-un experiment, un cercetător și-a îndepărtat cozile peste 22 de generații de șoareci și i-a încrucișat unul cu celălalt. Dintre cele 1.592 de animale examinate, nici unul nu a dat naștere la urmași în care modificarea artificială s-a impus.

Sens

Formarea modificărilor de modificare are o semnificație adaptivă în viața unui organism.

De exemplu, pielea, întunecându-se la bronzare, limitează pătrunderea razelor ultraviolete în organism, ceea ce vă permite să rămâneți mai mult timp la soare fără consecințe negative.

În agricultură, cunoscând viteza de reacție pentru fiecare rasă, puteți obține indicatori optimi de productivitate.

Ce am învățat?

În timp ce am studiat variabilitatea organismelor în clasa a 11-a, am caracterizat varietatea modificării acesteia. Variabilitatea modificării este proprietatea de a forma variante de caracteristici în limitele normei de reacție. Caracteristicile sale: reversibilitate și natură de grup. Motivele modificărilor sunt factorii de mediu. Modificarea nu este moștenită.

Test pe tema

Evaluarea raportului

Rata medie: 4.6. Evaluări totale primite: 83.