Взаимодействия генотипа и условий окружающей среды. Модификационная изменчивость Изменение туфельки

Одна из основных проблем генетики - это выяснение соотносительной роли генотипа и условий окружающей среды в формировании фенотипа организмов. Зависимость проявления признаков от воздействия внешних условий отмечал еще Ж.-Б.Ламарк, который рассматривал это как один из эволюционных факторов. Ученые давно заметили, что однояйцевые близнецы, то есть организмы с одинаковым генотипом, отличаются фенотипически, если развивались в разных условиях. Это есть проявление ненаследственной изменчивости. Ненаследственная изменчивость называется еще модификационной. Исследования модификационной изменчивости позволяют выяснить, каким образом наследственная информация организмов реализуется в определенных условиях существования. Изучение модификационной изменчивости имеет важное значение для развития эволюционных представлений, поскольку эволюция осуществляется в результате взаимодействия внешних факторов с фенотипами, поэтому для возникновения приспособлений организмов к условиям окружающей среды имеют все виды изменчивости. Селекционеры, создавая новые породы животных и сорта растений, всегда должны отличать наследственные изменения организмов от ненаследственных, а также находить условия, при которых лучше проявляться полезные для человека признаки культурных организмов и пригничуватиметься проявление вредных. Для диагностики и лечения наследственных болезней человека также необходимо уметь отличать ненаследственные изменения в ее организме от наследственных. Модификационная изменчивость и ее свойства. Модификационная изменчивость - это изменения признаков организма (фенотипа), вызванные факторами условий существования и не связаны с изменениями генотипа. Модификации изменчивости - это реакции на изменения интенсивности определенных факторов внешней среды, одинаковые для всех генотипически подобных организмов. Например, у всех особей растения-Стрелолист, погруженных в воду, образуются длинные и тонкие листья, тогда как у тех, что растут на суше, они стреловидным формы. У людей, которые оказываются в условиях высокогорья, где воздух содержит меньше кислорода, через определенное время увеличивается количество эритроцитов в крови. В дневного бабочки рябокрилкы меняющейся основной фон окраски крыльев зависит от температуры, при которой развивались куколки: из тех, что зимовали, выходят бабочки с кирпично-рыжим фоном крыльев, а из тех, которые развивались при высоких летних температурах, - с черным. На размеры тела и развитие различных органов у животных влияет количество и качество пищи. Так, особи, которые не получали достаточного количества пищи, меньше по размерам, из-за недостатка витамина D у млекопитающих развивается рахит и т.п.. 

Степень выражения модификации пряли зависит от интенсивности и длительности воздействия на организм определенного фактора. Так, у рачка артемии степень волосатости задней части брюшка зависит от солености воды: она тем выше, чем ниже соленость.

Долгое время велись дискуссии о наследовании изменений состояний признаков, приобретенных организмом во время индивидуального развития. То, что модификации не наследуются, доказал выдающийся немецкий ученый А. Вейсман. В течение многих поколений он отрезал мышам хвосты, но в таких бесхвостых родителей всегда рождались хвостатые мышата (вспомните собак, которым отрезают хвосты: доберманов, ротвейлеров и т.п.; для щенков каждого поколения собаководам приходится повторять такую ??операцию).

Ошибочные представления о наследственном характере модификационных изменений поддерживали некоторые ученые еще недавно. Активное навязывание этих взглядов академиком Т.Д. Лысенко и его последователями надолго затормозило развитие генетики в странах бывшего СССР. Много перспективных направлений генетических исследований были закрыты, а ученых, которые выражали идеи, противоположные представлениям Т.Д.Лисен-ка, репрессирован (Н. И. Вавилова и других). 

Как показали многочисленные исследования, модификации статью могут ь исчезать на протяжении жизни особи, если прекращается действие фактора, который их вызывает. Например, загар человека постепенно исчезает зимой. Если растение Стрелолист после понижения уровня воды окажется на суше, то узкие и длинные листья, которые сформировались под водой, постепенно заменятся на стреловидные.

Определенные модификационные изменения, которые возникают преимущественно на утренних этапах онтогенеза, могут сохраняться в течение всей жизни особи, но не наследуются. Например, искривление костей нижних конечностей вследствие рахита остается на всю жизнь, но у родителей, которые переболели рахитом, рождаются нормальные дети, если в ходе своего развития они получали необходимое количество витамина D. Другим примером модификационных изменений, сохраняются в течение жизни особи, является дифференциация личинок медоносной пчелы, с которых должны были развиваться самки, на цариц и рабочих особей. Она зависит от корма, которым рабочие пчелы выкармливают личинок. Те, которые развиваются в особых крупных ячейках сот и питаются только «молочком», которое вырабатывается особыми железами рабочих пчел, превращаются в цариц, а те, которых вместо «молочка» докармливают пергой (смесью меда и пыльцы), со временем превратятся в рабочих особей ( недоразвитых самок), способных к размножению. Изменение организмов

Модификации играют важную роль в жизни организмов. Большинство из них направлена ??на приспособление организмов к изменениям действия тех или иных факторов внешней среды. Например, изменение стреловидным листьев Стрелолист на лентовидные при погружении в воду, защищает растение от повреждения током; замена шерсти млекопитающих на густую во время осеннего линьки способствует защите от низких температур; загар защищает человека от вредного воздействия солнечного облучения. Считают, что такие модификации возникли как определенная реакция организмов на те изменения условий окружающей среды, с которыми постоянно сталкивается тот или иной вид за время своего существования.

Однако не все модификационные изменения организмов имеют адаптивный характер. Так, если затенить нижнюю часть стебля картофеля, то на ней образуются надземные клубни (мал.88). У одного из видов ранник при погружении в воду и сильном затенении верхушечное соцветие заменяется на клубень. Поэтому модификации, не имеющие адаптивного значения, возникают тогда, когда организмы попадают в непривычные для них условия, с которыми не приходилось постоянно сталкиваться их предкам.

Статистические закономерности модификационной изменчивости. Модификационная изменчивость подчинена определенным статистическим закономерностям. Так, любой признак может изменяться лишь в определенных пределах. Пределы модификационной изменчивости признака определяются генотипом организма и называются нормой реакции. Таким образом, каждый аллельных ген обусловливает не определенная степень развития кодированной им признаки, а лишь пределы, в которых она может изменяться в соответствии с изменениями интенсивности тех или иных факторов.

Среди признаков организма есть такие, которые почти полностью определяются генотипом организма (размещение глаз у животных, количество пальцев на конечностях и группа крови человека, у растений - тип листкорозмищення, ветвление стебля, жилкования листьев и т.д.). На степень проявления других признаков значительно влияют условия среды обитания (рост организмов, их масса, форма листовой пластинки у некоторых растений и др.). Например, на развитие горностаевой окраски кроликов (у которых уши, хвост, передняя часть морды, кончики лап черного окраса, а остальные части тела - белого) влияет температура. Если в этих кроликов выбрить участки, покрытые белой шерстью, то под действием низкой температуры на них будет расти черная шерсть, если выбрить участки, покрытые черной шерстью, то в условиях повышенной температуры на них будет расти белая шерсти. Подобные опыты, проведенные на сиамских кошках, показали, что для каждого участка тела этих животных также есть свой температурный порог, определяющий то или иное окрас шерсти. Модификация изменчивости

Норма реакции проявления определенных признаков имеет разные грани. Узкой она является для тех признаков, которые имеют первостепенное значение для процессов жизнедеятельности (например, взаиморасположение внутренних органов, общий план строения тела), а для признаков, такого значения не имеют, она может быть значительно шире (например, масса тела, рост, окраска и т.п.).

Для изучения изменчивости определенного признака составляют вариационный ряд: последовательность численных показателей проявлений определенного признака (вариант), расположенных в порядке их возрастания или убывания. Длина вариационного ряда свидетельствует о размахе модификационной изменчивости. Она обусловлена ??генотипом организмов (нормой реакции), но зависит от условий окружающей среды: чем устойчивее условия развития данных особей, тем короче вариационный ряд, и наоборот. Если проследить распределение различных вариант в вариационном ряду, то можно заметить, что наибольшее их число находится в средней части ряда, то есть имеет среднее количественное значение определенного признака. Такое распределение объясняется тем, что маленькие и самые большие ступени развития определенного признака проявляются, когда большинство факторов окружающей среды действует в одном направлении: наиболее или наименее благоприятном. Но организм, как правило, испытывает различного влияния этих факторов: одни из них способствуют развитию признаки, другие, наоборот, тормозят, и поэтому ее степени проявления у большинства особей, как правило, усредненные. Так, большинство людей имеет средний рост, и лишь незначительная часть является либо гигантами, или карликами.

Распределение вариант в вариационном ряду изображают графически в виде вариационной кривой. Вариационная кривая - это графическое выражение количественных показателей изменчивости определенного признака, которое иллюстрирует как размах этой изменчивости, так и частоту встречаемости отдельных вариант. С помощью вариационной кривой можно установить средние показатели и норму реакции того или иного признака.

Выводы 

Ненаследственная изменчивость организмов называется модификационной. Модификациями называют изменения признаков организма (фенотипа), обусловленные влиянием факторов условий существования и не связаны с изменениями генотипа. Они в основном имеют адаптивный характер, то есть способствуют приспособлению организмов к тем или иным изменениям условий окружающей среды. Количественные показатели модификационных изменений каждого признака могут варьировать лишь в определенных пределах, которые определяются генотипом особей. Пределы модификационной изменчивости признака получили название нормы реакции, которая специфична для каждого признака.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+