Механизмы и примеры наследственной изменчивости
Наследственная изменчивость — это такой тип изменчивости, при котором изменяется генотип особи (он формируется в случае полового размножения).
Изменчивость наследственная обусловлена появлением различных типов мутаций, а также их комбинациями в ряду скрещиваний. Есть несколько видов или примеров наследственной изменчивости:
- комбинативная, она базируется на перекомбинации генов в процессе мейоза и в результате оплодотворения;
- мутационная изменчивость обусловлена появлением ненаправленных изменений, то есть, мутаций.
Примеры наследственной изменчивости
Особенности комбинативной изменчивости
Комбинативная изменчивость представляет такой тип изменчивости, который основан на половом размножении организмов, что обеспечивает разнообразие в сочетании генов.
Можно выделить несколько процессов, которые являются источниками генетического разнообразия при половом размножении:
- независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе мейоза в ходе первого деления. Это независимое комбинирование генов — база для формирования 3-го закона Менделя. Пример комбинативной изменчивости — возникновение различных сочетаний признаков цвета и форм гороха;
- кроссинговер или обмен гомологичными участками хромосом. Кроссинговер происходит в профазе первого деления мейоза и является источником нескольких групп сцепления генов. Эти гены — источники различных генетических комбинаций аллелей. Кроссинговеру свойственно проявление в различном процентном соотношении;
- случайность сочетания гамет в процессе оплодотворения.
Перечисленные источники комбинативной изменчивости действуют как независимо, так и одновременно. В результате реализуется «перетасовка» генов, что приводит к изменению генотипа и фенотипа. Новым комбинациям генов свойственно довольно легко распадаться в ходе передачи от одного поколения к другому.
Комбинативная изменчивость — важный источник наследственного разнообразия.
Особенности мутационной изменчивости
В результате мутаций появляются более стабильные изменения генотипа.
Мутационная изменчивость является примером изменчивости, которая представляет собой устойчивое ненаправленное изменение генотипа.
Мутации в организме закрепляются надолго и передаются от поколения к поколению. Как и комбинативная изменчивость, мутации играют важную роль в эволюционном процессе. В некоторых случаях мутации называют «сырым эволюционным материалом». Для мутаций свойственен индивидуальный характер и отсутствие конкретной направленности. Мутациям свойственно менять генотип, что, тем не менее, не приводит к изменениям признаков.
Такой вариант генетических изменений может возникать на протяжении всего онтогенеза человека — и эмбрионального, и постэмбрионального. Поэтому примеров мутационной изменчивости предостаточно.
Согласно последним данным генетиков, почти все снова возникающие мутации являются нейтральными. Они никаким образом не влияют на приспособленность человека. Основное место протекания нейтральных мутаций — межгенные участки: интроны. Это участки ДНК, которые не кодируют белки.
Вредные мутации идут следом по частоте встречаемости. Их негативное влияние обусловлено затрагивание группы наследственных признаков. Эти признаки имеют адаптивное значение и полезны для приспособления к определенным условиям обитания в рамках окружающей среды. В большинстве случаев именно эти мутации подвергаются различным исследованиям.
Лишь небольшая часть мутаций обуславливает повышение приспособленности организма к изменениям окружающей среды.
Мутагенез — процесс возникновения мутаций.
Учеными выделяются определенные факторы, которые становятся причинами мутаций. Такие факторы называют мутагенами. Это:
Разнообразные химические вещества;
Выделяют также генные, геномные и хромосомные мутации.
Причинами генных или точечных мутаций являются изменения нуклеотидной последовательности в молекуле ДНК в пределах одного гена. В этой группе мутаций выделяют:
- дупликацию или повторение участка генов;
- вставку или появление лишней пары нуклеотидов в геноме;
- делецию или выпадение определенного количества нуклеотидов.
Генные мутации приводят к разнообразным результатам или последствиям, хотя большинство мутаций носит нейтральный характер.
Если говорить о геномных мутациях, то они являются следствием изменения числа хромосом в геноме. Выделяют анеуплоидию и полиплоидию.
Анеуплоидия представляет собой увеличение или уменьшение количество хромосом в генотипе.
Полиплоидия же представляет собой кратное увеличение гаплоидного набора хромосом животных и человека.
Очень часто мутации являются причиной наследственных заболеваний. Множество мутаций в геноме человека являются рецессивными. Они не проявляют себя фенотипически, но могут появиться в ряду поколений.
Наследственные заболевания могут быть сцеплены с полом. Пример мутационной изменчивости — синдром Клайнфельтера. Это патология, которая подразумевает наличие у мальчиков минимум одной лишней Х-хромосомы, что приводит к нарушению их полового созревания. Еще выделяют аутосомно-рецессивные заболевания: фенилкетонурия или поражение нервной системы.
Среди различных вариантов наследственной изменчивости можно выделить цитоплазматическую разновидность. Под ними понимают спектр мутаций, затрагивающих ДНК митохондрий или пластид.
Пример пластидных мутаций растений — пестрые листья или лепестки.
Выявление спонтанных цитоплазматических мутаций происходит реже, чем хромосомных. Однако оба варианта имеют важное значение.
Проявление цитоплазматических мутаций связано с наличием единичного органоида в клетке или случаем, когда он представлен в небольшом количестве. Такая мутация может появиться в случае оказания мутагеном специфического действия на определенный органоид.
Цитоплазматические мутации или изменчивости изучаются на примере хламидомонады. Она характеризуется наличием довольно большого количества мутаций — они вызываются стрептомицином. В ходе обработки этим веществом штаммов микроорганизма, ученые нашли особей, на которых оно никак не влияет.
Как видно, наследственная изменчивость в ходе эволюции представлена несколькими формами, каждая из которых имеет уникальное значение. Все они должны быть всесторонне изучены и эмпирически обоснованы. С примерами ненаследственной изменчивости познакомимся позже.
Источник
1. Изменчивость организмов, её типы
Одно из важнейших свойств живых организмов — способность изменять признаки в зависимости от условий окружающей среды.
Изменчивость — это возникновение индивидуальных различий между особями одного вида.
Благодаря изменчивости популяции становятся генетически разнородными, и у вида появляется больше шансов приспособиться к изменению внешних условий.
Ненаследственная (фенотипическая) изменчивость — это способность живого организма (фенотипа) подстраиваться под факторы внешней среды в пределах своего генотипа.
Фенотипическая изменчивость способствует приспособлению организмов к изменению условий внешней среды. Так, у домашних животных при улучшении условий содержания увеличивается продуктивность: надои и жирность молока, яйценоскость и др. Зайцы меняют окрас шерсти зимой и летом, а растения одуванчика, выросшие на бедной и плодородной почве, различаются размерами, числом листьев и соцветий.
Примеры фенотипической изменчивости можно наблюдать в повседневной жизни: кожа человека под воздействием ультрафиолетовых лучей становится тёмной; в результате физических нагрузок развиваются мышцы.
Наследственная (генотипическая) изменчивость — способность живого организма изменять свой генотип.
Благодаря генотипической изменчивости особь может приобретать признаки, ранее не свойственные её виду. По Дарвину, генотипическая изменчивость является основным двигателем эволюции.
Мутационная изменчивость — случайные скачкообразные наследуемые изменения признаков.
Примером мутационной наследственности может служить появление животных-альбиносов, растений с изменённой формой листьев или необычной окраской лепестков. Так, иногда встречаются растения одуванчика с белой или оранжевой окраской цветков в соцветии.
У человека мутационной изменчивостью обусловлены альбинизм, фенилкетонурия, полидактилия (шестипалость), синдром Дауна и т. д.
Комбинативная изменчивость — возникновение у особей различий, обусловленных новым сочетанием родительских генов.
Возникает при половом размножении. При этом признаки родительских особей случайным образом комбинируются в ряду поколений, повышая разнообразие организмов в популяции.
В результате действия разных форм изменчивости каждая природная популяция характеризуется высокой степенью генетической разнородности и благодаря этому способна приспосабливаться к постоянно изменяющейся среде обитания.
Источник