Особенности комбинативной изменчивости: определение, проявление, значение и примеры
Комбинативная изменчивость — это такой вид изменчивости, который образуется в ходе полового размножения и является базой для генетического разнообразия.
Комбинативную изменчивость можно описать и другими способами: они делают акцент на возможности формирования новых генетических сочетаний посредством изменения генов, которое легко просчитывается. Также при таком изменении можно определить границы реальных перестановок в генотипе, а также сделать прогноз изменений фенотипа, связанных с этими перестановками.
Проявление комбинативной изменчивости заключается в том, что образованные изменения наследуются и передаются в ходе полового размножения. Также под комбинативной изменчивостью понимают форму изменчивости, в основе которой лежат генетические рекомбинации или гены, отсутствующие в той или иной степени у родителей.
В чем кроются причины комбинативной изменчивости?
Комбинативная изменчивость непосредственна связана с половым размножением — в результате этого размножения обеспечивается генетическое разнообразие. Это генетическое разнообразие является следствием образования гаплоидного набора хромосом. Он, в свою очередь, является результатом мейотического деления любой соматической клетки.
Проявление комбинативной изменчивости
Есть 3 процесса, в которых проявляется комбинативная изменчивость:
- Независимое расхождение гомологичных хромосом — оно происходит в анафазе 1-го мейотического деления. Независимое комбинирование хромосом при мейозе — это база независимого наследования признаков. Это подтверждается 3-м законом Менделя. В качестве примера ученый брал растения гороха: он акцентировал внимание на признаке окраски семени (зеленый и желтый) и формы (гладкой и шершавой). Им было установлено, что в наследовании этих признаков нет взаимной зависимости: они проявляются в различных сочетаниях как в отношении цвета, так и формы.
- Взаимообмен гомологичными участками хромосом (в мейозе) или кроссинговер (профаза 1-го деления мейоза). Такой независимый обмен открывает возможности для образования новых групп сцепления генов, а также является важным источником рекомбинации аллелей.
- Случайное сочетание гамет в ходе оплодотворения.
Действие этих аспектов комбинативной изменчивости — одновременное. Однако прямой зависимости между ними не наблюдается. В результате возникающей перетасовки генов обеспечивается разнообразие фенотипов и генотипов. Возникшие новые комбинации генов, при этом, легко распадаются при передаче из поколения в поколение. Тем не менее, комбинативная изменчивость — все еще важный источник генетического разнообразия, несмотря на отсутствие стабильности.
Причина комбинативной изменчивости — образование новых генетических сочетаний. Комбинативная изменчивость не подлежит просчету на 100%. Однако определенные изменения в организме отследить можно: это такие изменения, в результате которых возникнут новые сочетания генов, проявляющиеся у зиготы по окончании полового размножения (оплодотворения), а также мейотического деления соматической клетки.
Есть конкретные законы наследования, которым подчиняется комбинативная изменчивость. Как пример комбинативной изменчивости — наследование групп крови. Родители со 2-й и 3-й группами крови могут родить детей с любой группой крови. Комбинативная изменчивость также способствует распространению различных мутаций. Среди людей такими мутациями являются те, что вызывают гемофилию: болезнь несвертываемости крови.
За счет комбинативной изменчивости обеспечивается генотипическое и фенотипическое разнообразие организмов в популяции. Происходит сохранение генов, а также возникновение новых их комбинаций, в результате чего каждый организм получается уникальным. При этом, не происходит изменения частоты аллелей. Зато многообразие фенотипов — материал для естественного отбора.
Значение и примеры комбинативной изменчивости
Уже было сказано, что комбинативная изменчивость — результат полового размножения, дающая организмам ряд преимуществ:
- быстрое изменение особей в популяции;
- более легкий процесс видообразования;
- создание отдельными родительскими особями такого генетического разнообразия, которое адаптирует их ближайшее потомство к изменениям, происходящим в окружающей среде.
Также большое значение для эволюции и биологического развития организмов имеет мейоз — это связано с формированием комбинативной изменчивости как раз в ходе мейоза. Это значение проявляется в том, что благодаря мейозу поддерживается постоянное число хромосом. При отсутствии редукционного деления мейоза количество хромосом после каждого деления увеличивалось бы. Мейоз дает возможность проявиться большому количеству комбинаций негомологичных хромосом. В результате кроссинговера образуются рекомбинации генетического материала.
Кроссинговер представляет собой процесс обмена участками между гомологичными хромосомами.
Почти во всех попадающих в половые клетки хромосомах есть участки отцовских и материнских клеток. Этим и объясняется изменчивость организмов, дающая материал для естественного отбора.
Значение комбинативной изменчивости заключается еще и в том, что с ее помощью можно объяснять причины возникновения у ребенка нового сочетания признаков родственности по материнской и отцовской линии.
Если знать механизмы комбинативной изменчивости, то можно проследить варианты наследования определенных признаков — не свойственных родителям и другим представителям предыдущих поколений.
Комбинативная изменчивость увеличивает видовое разнообразие материала для естественного отбора — при этом, жизнеспособность особей не снижается. Также расширяются возможности приспособления организмов к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. Все это способствует выживанию вида или популяции в целом.
В процессе изучения комбинативной изменчивости также важно уделить внимание системе формирования генетического разнообразия, ее передачу в границах близлежащих друг к другу поколений организмов.
Источник
15. Комбинативная изменчивость.
Комбинативная изменчивость — это форма наследственной изменчивости, которая обусловлена возникновением различных сочетаний аллельных генов (рекомбинаций). Причиной возникновения являются:
Изменения генотипа особей происходят при скрещивании в случае полового размножения. Комбинативную изменчивость наблюдают и у организмов, которые размножаются неполовым или вегетативным способом (например, у бактерий есть трансдукция, конъюгация и трансформация).
Комбинативная изменчивость основывается на возникновении новых комбинаций генов родителей. При комбинативной изменчивости в результате слияния родительских гамет возникают новые комбинации генов, однако сами гены и хромосомы остаются неизменными (пример, каждый новый организм является новой комбинацией генов родителей).
Механизмы комбинативной изменчивости:
- кроссинговер в профазу-І мейоза;
- независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазу-І первого мейотического деления;
- независимое расхождение хроматид (дочерних хромосом) в анафазу-ІІ второго мейотического деления;
- случайное сочетание гамет в момент оплодотворения;
- случайный подбор родительских пар.
Упрощенная схема кроссинговера.
Две гомологичные хромосомы разрываются в точке контакта (II), и участки их воссоединяются в ином сочетании, вследствие чего образуются две хромосомы (III), каждая из которых содержит участки обоих исходных хромосом (I).
В основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение организмов, вследствие которого возникает огромное разнообразие генотипов.
Независимое расхождение гомологичных хромосом в первом мейотическом делении. Именно независимое комбинирование хромосом при мейозе является основой третьего закона Менделя. Появление зеленых гладких и желтых морщинистых семян гороха во втором поколении от скрещивания растений с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми семенами – пример комбинативной изменчивости.
Взаимный обмен участками гомологичных хромосом, или кроссинговер. Он создает новые группы сцепления, т.е. служит важным источником генетической рекомбинации аллелей. Рекомбинантные хромосомы, оказавшись в зиготе, способствуют появлению признаков, нетипичных для каждого из родителей.
Эти источники комбинативной изменчивости действуют независимо и одновременно, обеспечивая при этом постоянную «перетасовку» генов, что приводит к появлению организмов с другими генотипом и фенотипом. Однако новые комбинации генов довольно легко распадаются при передаче из поколения в поколение.
Любая особь генетически уникальна (за исключением однояйцевых близнецов и особей, возникших за счет бесполого размножения клона, имеющего родоначальником одну клетку). Так, если допустить, что в каждой паре гомологичных хромосом имеется только одна пара аллельных генов, то для человека, у которого гаплоидный набор хромосом равен 23, число возможных генотипов составит 2 в 23 степени. Такое огромное количество генотипов в 20 раз превышает численность всех людей на Земле. Однако в действительности гомологичные хромосомы различаются по нескольким генам и в расчете не учтено явление кроссинговера. Поэтому количество возможных генотипов выражается астрономическим числом, и можно с уверенностью утверждать, что возникновение двух одинаковых людей практически невероятно.
Комбинативная изменчивость является важнейшим источником всего колоссального наследственного разнообразия, характерного для живых организмов. Однако перечисленные источники изменчивости не порождают существенных для выживания стабильных изменений в генотипе, которые необходимы, согласно эволюционной теории, для возникновения новых видов. Такие изменения возникают в результате мутаций.
Благодаря комбинативной изменчивости создаётся разнообразие генотипов в потомстве, что имеет значение для эволюционного процесса в связи с тем, что:
- увеличивается разнообразие материала для эволюционного процесса без снижения жизнеспособности особей;
- расширяются возможности приспособления организмов к изменяющимся условиям среды и тем самым обеспечивается выживание группы организмов (популяции, вида) в целом.
Комбинативная изменчивость используется в селекции с целью получения более ценного в хозяйственном отношении сочетания наследственных признаков. В частности, применяется явление гетерозиса, повышения жизнеспособности, интенсивности роста и других показателей при гибридизации между представителями различных подвидов или сортов. Ярко выражено оно, например, у кукурузы, обусловливая значительный экономический эффект.
Источник