Примеры мутационной изменчивости растений

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

Причины мутационной изменчивости и чем они характеризуются

Изменчивость, образованная в результате изменений генотипа под влиянием факторов внешней или внутренней среды, называется мутационной.

Мутационная изменчивость вызвана воздействием на организм мутагенов, приводящие к специфическим изменениям, т.е. реорганизации репродуктивного строения клетки.

Мутационную теорию разработал в 1901-1903 гг. голландский ботаник Гуго Де Фриз. Сущность концепции заключалась в следующем:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

1. Мутации образуются случайно в качестве дискретных изменений признаков.
2. Они передаются в последующие поколения, в чем заключается их отличие от ненаследственных изменений.
3. Изменения бывают вредными и полезными, доминантными и рецессивными.
4. Обнаружить их можно при исследовании значительного количества особей.
5. Они носят спонтанный характер: склонность к ним имеет любой участок хромосомы.
6. Сходные мутации могут образоваться повторно.

Генотипическая, т.е. наследственная изменчивость является основой для возникновения разнообразных индивидуальных отличий, включающих в себя:

• качественные различия, не взаимосвязанные друг с другом, а также количественные различия, которые образуют непрерывные ряды, где близко расположенные элементы минимально отличаются друг от друга;
• изменения конкретного признака (независимая изменчивость) или изменения ряда черт (коррелятивная изменчивость);
• изменения с приспособительным значением, т.е. адаптивные, и «безразличные» — неадаптивные, способные снизить жизнеспособность носителя.

Каждый тип наследственных мутаций представляет собой эволюционный процесс.

В отдельном организме наследственные признаки определяются не только теми генами, которые за них ответственны, но и характером взаимодействия с другими генами, входящих в генотип. Также учитываются внешние условия, в которых находился организм в процессе своего развития.

Массовый характер мутационной изменчивости

Мутации чаще всего носят ненаправленный характер, что проявляется в следующем:

• они не направлены на приспособление к среде обитания организма;
• образуются изменения, снижающие устойчивость организма и жизнеспособность;
• мутации, находящиеся в среде с антибиотиком, который должен повысить устойчивость, происходят с той же периодичностью, что и до его воздействия.

Массовый характер мутационная изменчивость приобретает в исключительных случаях, например, при экологических катастрофах. Один из ярких примеров — авария на Чернобыльской АЭС, когда влияние радиации ощутили на себе все живые организмы: люди, животные, растения. Под воздействием облучения образовались изменения в структуре хромосом, что привело к мутациям, сильно отклоняющимся от нормы.

Последствия проявлялись в следующем:

• бесплодие или самопроизвольные выкидыши;
• рождение детей с недовесом или непропорциональной головой относительно грудной клетки;
• психические расстройства у детей, рожденных после катастрофы, задержка в развитии, шизофрения;
• сосудисто-мозговые патологии.

Классификация мутаций

Характеристика видов мутационных изменений проводится по основаниям:

• по причинам возникновения;
• по мутировавшим клеткам;
• по изменению генетического материала;
• по изменению фенотипа;
• по последствиям.

Ниже приведена схема классификации мутационных изменений.

По причинам возникновения

По причинам возникновения мутации делятся на спонтанные и индуцированные.

Спонтанные образуются самопроизвольно без объективных видимых причин. Часто они являются результатом ошибок в процессах трех Р ДНК:

Образование новых мутаций возникает под генетическим контролем организма. Некоторые мутации способны повышать/понижать частоту других мутаций. Нередко спонтанное возникновение изменений в организме может происходить под воздействием внешних факторов или в результате стресса.

Индуцированные мутации образуются под воздействием мутагенов, т.е. факторов, способствующих повышению частоты мутаций.

Индицированные мутации обнаружили наши соотечественники Г.А. Надсон и Г.С. Филиппов в 1925 г. после того, как облучили дрожжи радием.

Встречаются следующие варианты мутагенов:

• физические: ионизирующее, тепловое и УФ-излучения;
• химические: альдегиды, нитриты, ионы тяжелых металлов, лекарственные средства;
• биологические: ДНК, вирусы, вакцины против вирусов;
• аутомутагены: этиловый спирт, который не является мутагеном, но при попадании в человеческий организм окисляется и становится причиной изменений.

По мутировавшим клеткам

По мутировавшим клеткам мутационные изменения делятся на:

• генеративные, которые образуются в половых клетках и передаются потомству;
• соматические, происходящие в соматических клетках, передаются потомству лишь при вегетативном способе размножения (растения).

По изменению генетического материала

По изменению генов мутации делятся на разновидности:

• геномные — затрагивают изменения количества хромосом, чаще всего бывают у растений;
• хромосомные — мутации в структуре хромосомы;
• генные — изменения, затрагивающие определенные гены.

По изменению фенотипа

По проявлению фенотипа мутации делятся на:

• морфологические — мутации в органах или определенных признаках, переданные по наследству: отсутствие/наличие шерсти, короткие/длинные конечности и т.д.;
• физиологические, обуславливающие понижение/повышение продуктивности особи, переносимость опасных для жизни болезней;
• биохимические мутации, затрагивающие изменения в процессе обмена веществ, которые могут нарушить или поменять синтез ферментов, белков, углеводов и аминокислот.

По возможным последствиям

По результатам влияния на организм мутации делятся на следующие виды:

• отрицательные — те, которые несовместимы с жизнью (летальные), и снижающие возможности организма (полулетальные);
• нейтральные — не отражаются на процессах внутри организма;
• положительные — повышают способности организма. Образуются нечасто, но играют положительную роль для процесса эволюции.

Как протекает процесс мутагенеза

Механизм образования мутаций происходит так:

• повреждается ДНК. В случае, когда повреждение не восстановлено, происходит мутация;
• если при повреждении фрагмента ДНК и при вырождении генетического кода не происходит нарушения, то возникают мутации, которые впоследствии окажутся незначительными или вовсе не проявятся.

Мутант — это организм, во всех клетках которого произошли мутации. Он начинает развиваться из мутационной клетки — гаметы или зиготы. Часто мутация образуется не во всех соматических клетках — такой организм получил название генетическая мозаика.

В случае, если изменения произошли в генеративных клетках (гаметы, споры, клетки зародышевого пути), такой организм не будет считаться мутантом, но передаст часть мутаций наследникам.

Мутации возникают не сразу, т.к. их образованию предшествует предмутационное состояние. Репарационные системы стараются убрать такое состояние.

Репарационные системы — это ферменты и ферментативные реакции, способствующие восстановлению правильной структуры ДНК.

Репарационные системы основаны на разных ферментах, заключенных в генотипе клетки. Они препятствуют возникновению мутаций.

Примеры мутационной изменчивости в биологии

При затрагивании мутагеном малозначительного фрагмента ДНК в организме не произойдет никаких существенных изменений. «Память» ДНК будет передавать их последующим поколениям, однако со временем признаки могут навсегда исчезнуть.

При затрагивании важного фрагмента ДНК нарушается аминокислотная последовательность, а это влечет необратимые изменения внутри организма. Если такие изменения выявятся у большего количества особей, то эта мутация повлияет на характерные черты всего рода.

Мутагенез представляет собой нарушение ДНК, его целостности, т.к. они наносят вред особям. Мутации могут сократить срок жизни организма, ухудшить его функциональность, привести к тяжелым заболеваниям.

Результаты мутагенеза, образованные в соматических клетках, не передаются по наследству. Однако после митотического деления, в процессе которого зарождаются новые клетки ткани, могут появиться уплотнения — опухоли. Мутации в половых клетках часто передаются последующим поколениям.

Мутация привела к укороченности крыльев у одной особи насекомого — у дрозофилы. Появление этого признака выявлено и у других представителей его вида. Ситуация для таких насекомых усложнится, если средой их обитания станет безветренная местность, т.к. их перемещение станет затруднительным.

1. Прогерия — редкий дефект в генах. Организм человека, болеющего прогерией, стареет быстрее, чем обычно. Это приводит к ранней смерти приблизительно в 30 лет. Многие умирают в 20. У таких людей часто случаются инсульты и инфаркты, что нередко становится причиной смерти.
2. СЮТ — синдром Юнера Тана. Человек передвигается на четвереньках из-за мозговой недостаточности. Речь у таких людей неразвита и примитивна.
3. Гипертрихоз. Его называют «синдромом оборотня». Случаи заболевания фиксировались еще в Средневековье. У людей выявлена специфическая особенность в виде повышенной волосатости на теле: на лице, ушах, плечах, спине и т.д.
4. Тяжелый комбинированный иммунодефицит. У человека отсутствует с рождения иммунная система. Пример из медицинской практики: пациент Дэвид Веттер умер в 13 лет после операции по укреплению иммунитета (1976 г.).
5. Синдром Марфана. Признаки болезни: непропорционально развитые конечности и неестественная подвижность в суставах. Бывает срастание ребер, влекущее за собой выпирание грудной клетки или ее западание. У человека с Синдромом Марфана часто искривленный позвоночник.

Насколько полезной была для вас статья?

Источник