- Изменчивость и её виды
- Модификационная изменчивость
- Норма реакции
- Вариационный ряд, вариационная кривая
- раскрывать цитологические основы изменчивости
- пользоваться генетической терминологией при объяснении форм изменчивости
- применять знание свойств изменчивости к практическим ситуациям
- анализировать статистические ряды и строить графики вариационных кривых
Датский генетик В. Йогансен в 1903 г. изучал действие естественного отбора в посевах фасоли сорта Принцесса. Размножая отдельно несколько растений, он получил чистые линии, различающиеся между собой по массе семян. В пределах каждой чистой линии в течение 6 лет отбирались наиболее тяжёлые и самые лёгкие семена фасоли. Оказалось, что при отборе тяжёлых и лёгких семян в пределах одной чистой линии их средняя масса в потомстве была практически одинаковой, то есть естественный отбор по массе семян оказался неэффективен. Объясните почему.
Изменчивость и её виды
Изменчивость — всеобщее свойство живых организмов проявлять отличия между особями своего вида.
Изменчивость приводит к разнообразию свойств и признаков у особей различной степени родства. Двух абсолютно одинаковых организмов существовать не может, и даже у генетически идентичных близнецов в процессе онтогенеза всегда возникают различия.
Изменения фенотипа могут быть связаны:
- с влиянием среды на экспрессию генов,
- с изменениями самого генетического материала.
Различают несколько видов изменчивости (рис. 1).
Рис. 1. Виды изменчивости
Модификационная изменчивость
Каждый организм обитает в определённых условиях, испытывая на себе действие факторов внешней среды — колебаний температуры, освещённости, влажности, количества и качества пищи, а также он вступает во взаимоотношения с другими организмами. В результате могут изменяться морфологические и физиологические свойства организмов, т. е. их фенотип.
Ненаследственная изменчивость (модификационная ,
фенотипическая) — способность организмов приобретать признаки под непосредственным воздействием факторов окружающей среды.
Свойства модификаций
|
Свойства
|
Пример
|
|
1. Изменения только фенотипа
|
дерево с определённым генотипом имеет листья разного размера
|
|
2. Изменения НЕ наследуются
|
из семян маленького одуванчика, выросшего у дороги, вырастает растение большого размера во влажной среде
|
|
3. Носят массовый характер
|
у всех зайцев при понижении температуры вырастает белая шерсть
|
|
4. Носят постепенный характер
|
вес у человека усиливается постепенно, в зависимости от питания и подвижности
|
|
5. Соответствуют условиям среды
|
у одного растения стрелолист форма листа под водой одна, а над водой другая (рис. 2)
|
|
6. Приспосабливают организмы к условиям окружающей среды
|
масса мышц растёт по мере увеличения физической нагрузки
|
|
7. Способствуют выживанию, повышают жизнестойкость
|
в условиях засушливого лета на листьях растений увеличивается восковой налёт, препятствующий испарению жидкости с поверхности листа
|
Рис. 2. Стрелолист обыкновенный в разных природных условиях
Стрелолист обыкновенный формирует разные по форме листья при развитии на суше (А), на мелководье (Б) и в воде (В). Сигналом для развития водной формы листьев служит не непосредственное действие воды, а затенение.
Модификационная изменчивость приводит к образованию модификаций — это изменения фенотипа как реакция на изменение среды.
Норма реакции
В основе модификационной изменчивости лежит то обстоятельство, что наследуется не сам признак, а лишь способность к его развитию. В зависимости от условий среды признак может проявляться в различной степени.
Пример: если у гималайского кролика на спине выщипать белую шерсть и наложить холод, на этом месте вырастет чёрная шерсть (рис. 3). Если чёрную шерсть удалить и наложить тёплую повязку, вырастет белая шерсть. При выращивании гималайского кролика при температуре 30 °С вся шерсть у него будет белая. У потомства двух таких белых кроликов, выращенного в нормальных условиях, будет обычное распределение пигмента. Следовательно, изменения признаков, вызванные действием факторов внешней среды, не наследуются.
Рис. 3. Фенотипическое изменение окраски шерсти гималайского кролика под влиянием различных температур: 1 — кролик, выращенный с момента рождения при температуре свыше 30 °С; 2 — кролик, выращенный в нормальных условиях; 3 — кролик, у которого на спине выщипана шерсть и на это место привязан пузырь со льдом; 4 — тот же кролик после отрастания шерсти на выщипанном месте
Норма реакции — способность генотипа формировать в онтогенезе, в зависимости от условий среды, разные фенотипы.
Норма реакции имеет свои границы варьирования (изменчивости) признака. Она зависит от генов, а условия среды определяют, какой вариант в пределах этой нормы реакции реализуется в данном случае.
Пример: одуванчик никогда не будет меньше 2 см и не вырастет до высоты в 2 м.
Нормы реакции различных признаков неодинаковы:
- широкая — пластичные количественные признаки: рост и масса тела; размеры листьев; количество жира в организме.
- узкая — как правило качественные признаки: группа крови; размеры сердца или головного мозга; строение цветка у растений, опыляемых насекомыми.
Вывод: наследуется не сам признак, а способность организма проявлять этот признак в определённых условиях, т. е. наследуется норма реакции.
Вариационный ряд, вариационная кривая
Вариационный ряд
Модификации образуют вариационный ряд (рис. 4) — ряд изменчивости признака в пределах нормы реакции от наименьшей до наибольшей величины или наоборот.
Дать объективную оценку изменчивому признаку можно только проанализировав большое количество особей.
Рис. 4. Вариационный ряд: I — размеры, II — частоты встречаемости
Вариационная кривая
Графическое выражение характера изменчивости признака называется вариационной кривой . Она показывает размах модификации и частоту встречаемости признака.
Для оценки признака строят вариационную кривую (рис. 5) и находят среднюю величину признака. Значения величины признака образуют непрерывный ряд вокруг средней величины.
Рис. 5. Вариационная кривая, отражающая распределение семян тыквы по их величине
Наиболее часто встречаются особи со средними значениями развития признака, и чем больше признак отклоняется от среднего значения, тем меньше особей им обладают.
Вариационная кривая отражает закон Кетле : чаще встречаются организмы со средней выраженностью признака.
- Генотип — это не механический набор генов, то есть если есть ген, то обязательно должен развиться признак. От взаимодействия генов в генотипе и влияния окружающей среды зависят степень выраженности и частота проявления отдельных генов в фенотипе.
- Наследуется не признак как таковой, а способность формировать определённый фенотип в конкретных условиях среды, т. е. наследуется определённая норма реакции.
- Модификационная изменчивость даёт организмам возможность приспособиться к условиям окружающей среды, а видам — выжить в различных условиях.
Контрольные вопросы
- Какие формы изменчивости вам известны?
- Приведите примеры влияния среды на проявление признака.
- Приведите примеры, доказывающие ненаследуемость изменений признака, вызванных действием условий внешней среды.
- Что такое модификационная изменчивость? Почему её называют фенотипической?
- Что такое норма реакции? Ответ проиллюстрируйте примерами.
- Почему ненаследственная изменчивость называется групповой или определённой?
- Какое значение для жизни человека имеет широта нормы реакции его признаков и свойств?
Подумайте
- Куст дикой малины из леса пересадили на приусадебный участок. Через год оказалось, что плоды на нём крупнее, чем у кустов, растущих в лесу. С чем это связано?
- Двух коров одного возраста от одного быка-производителя продали в разные фермерские хозяйства. Одна из коров стала через некоторое время давать больше молока по сравнению с другой. При этом жирность молока не изменилась и осталась у обеих коров почти одинаковой. Объясните, с чем это связано.
- Определите, какие из перечисленных признаков человека относят к модификационной изменчивости: увеличение мышечной массы, изменение пигментации кожи на солнце, появление шестого пальца на руке, белый цвет кожи у европейцев.
