Питання екології, еволюційної теорії, популяційної біології та інших наук часто зачіпають поняття мінливості (як певної, так і невизначеною). Це наріжний камінь для розуміння походження видів, їх здатності пристосовуватися до мінливих умов навколишнього середовища. Ці принципи лежать в основі сучасної селекції і молекулярної біології. Спробуємо розібратися, що означають ці поняття.

Види мінливості

Ці поняття також називаються неспадковою і спадковою мінливістю. У чому відмінність певної невизначеної мінливості? Перша виникає в групі особин як відповідь на зовнішні фактори. Регулюється вона величиною норми реакції. В якості прикладу можна згадати сплячку ведмеді, густоту вовни собаки, довжину стебла кульбаби. Якщо змінити умови навколишнього середовища, то ці ознаки можуть не проявитися. Так, якщо штучно створити достаток їжі і теплу температуру цілий рік, то ведмідь не проспить зиму. Собака, що живе взимку всередині будинку буде куди менше підшерстя, ніж ланцюговий дворовий пес. При постійній стрижці газону кульбаба зросте з меншою довжиною стебла, що дозволить йому сформувати квітконіс і уникнути зрізання. Звичайно, такі ознаки не успадковуються генетично.


Спадкова мінливість виникає як спонтанні мутації всередині групи особин і успадковується через покоління. При цьому не всі мутації є корисними. Велика їх частина стає непотрібною чи шкідливою. Лише деякі зміни будуть підтримані природним відбором. Така властивість є основою еволюції, так як дозволяє організму пристосуватися до зміни в навколишньому середовищі, придбати якості, що сприяють виживанню. Зупинимося на даному типі детальніше.

Історія вивчення невизначеної мінливості

При згадці факторів, що впливають на походження видів, не можна не згадати автора однойменної книги і теорії еволюції Чарльза Дарвіна. Звичайно, на сьогоднішній момент ця теорія доопрацьована і отримала назву синтетичної. Однак опис основних понять та принцип залишилися незмінними.


За Дарвіном невизначена мінливість – це "нескінченно різноманітні незначні особливості, якими відрізняються особини того ж виду і які неможливо пояснити успадкуванням їх від одного з батьків або від більш віддалених предків". Він також говорив і про прямий і непрямий вплив умов існування на формування живого організму, про кореляцію ознак. При цьому поняття гена ще не існувало, і причини появи цих особливостей були цьому вченому не ясні. Зараз відомо, що спадкування має генетичну природу, і мутації виникають в ДНК постійно.

Як працює цей механізм?

При реплікації ДНК постійно виникають помилки. У нормі вони повинні видалятися імунною системою або системою клітинного апаптоза (програмованої смерті). У разі неспрацьовування цих систем дана клітина може зберегтися і створити свої копії. Якщо одноклітинний організм або зміни торкнулися статеві клітини, даний дефект буде успадкований і передано в інші покоління. Це створює різноманіття популяції і гарантує виживання виду і еволюцію в цілому.

Типи мутацій

Генні. Зачіпають будова ДНК на нуклеотидном рівні. Виражаються у випаданні, заміні будь-якого нуклеотиду (в якості прикладу можна навести хвороби людини, такі як фенілкетонурія, серповидно-клітинна анемія).

Генеративні. Зачіпають гени статевих клітин. Успадковуються в поколіннях.

Соматичні. Мутації нестатевих клітин. У тварин не успадковуються, а у рослин успадковуються при розмноженні з допомогою вегетативного способу (в культурі клітин in-vitro).

Геномні. Пов'язані зі зміною кількості хромосом у ядрі. Можуть проявитися як збільшення на одну або кілька хромосом (у людини хвороба Дауна пов'язана з додатковою хромосомою) і як множення їх кількості (показові рослини-поліплоїдії: більшість сучасних сортів пшениці – октоплоидны, тобто мають вісім наборів хромосом).

Хромосомні.

Значення

Вид не постійно проживає в однакових умовах. У разі зміни умов проживання, іноді різкого, наприклад внаслідок природного катаклізму, переселення на інший континент і т. д., вся популяція може піддатися вимирання. Але у частини організмів можуть бути мутації, до цього моменту даремні, а зараз необхідні для виживання. Отже, виживуть тільки ці особини і дадуть потомство вже з цими ознаками. Прикладом може бути постійна боротьба "бактерії - антибіотики". Розробляються антибактеріальні засоби досить ефективні певний час, поки не розмножиться потомство мікроорганізмів з генами стійкості до даного увазі медикаменту. Це змушує фармацевтичну промисловість створювати нові засоби і мимоволі стимулювати бактерії до подальшої еволюції.

Значення в селекції. Саме такий тип мінливості Чарльз Дарвін вважав основою для штучного відбору. Спочатку з'явилися незалежно від факторів навколишнього середовища мутації можуть бути цінні для людини. Так, наприклад, великоплідні плоди томата не корисні для самої рослини – гілки не витримають ваги без підпірок і підв'язок. Але відбір за цією ознакою дозволив отримати більш продуктивні сорти.

Визначення: що таке невизначена мінливість у біології

Підсумувавши вищесказане, резюмуємо, що ж означає це поняття в науці. Невизначена мінливість у біології - це поняття, синонимичное мутацій. Вона носить спадковий характер (на відміну від визначеній), при цьому незначні зміни в геномі в першому поколінні накопичуються і посилюються у наступних. Даний тип мінливості також пов'язаний із змінами факторів навколишнього середовища, але не у вигляді адаптацій, а опосередковано. Таким чином вона допомагає пристосуватися не певного організму, а таксону в цілому.

Приклади невизначеної мінливості

Раніше в статті обговорювалися приватні приклади мутацій, які допомагають адаптуватися до навколишнього середовища. Розглянемо кілька великих типів такої мінливості в природі:

Захисне забарвлення. Виникає у багатьох тварин. У процесі природного відбору особини, що мають більш непомітну забарвлення, в навколишньому ландшафті менш схильні до нападу хижаків і, значить, можуть дати більше потомства. Така особливість закріплюється в поколіннях. При цьому при зміні умов середовища (наприклад, при переселенні популяції в інше місце) підтримуваний відбором колір може змінитися.

Сигнальна забарвлення. В результаті змін геному деякі комахи придбали яскраве забарвлення, попереджувальну хижаків про отруйних залоз. Неотруйні комахи можуть також мати такий колір, це захищає їх від поїдання. Таке явище називається мімікрією.

Форма тіла. Опосередкований вплив навколишнього середовища підтримує особин, форма тіла яких найбільш до неї пристосована. Так, торпедообразная форма, допомагає у плаванні, характерна для водних організмів. Вона схожа у дельфінів, тюленів, пінгвінів, риб, жуків-плавунців. Природно, така форма у цих тварин розвивалася незалежно. Просто в процесі еволюції виживали і давали потомство ті особи, які були найкраще пристосовані до плавання.

Захисні механізми. Наприклад, голки у їжака, дикобраза – видозмінений волосяний покрив. Особи, що одержали у зв'язку зі спонтанною мутацією більш щільну щетину, яка може доставити хижакові незручність, отримали перевагу в розмноженні. У наступних поколіннях, по всій видимості, відбором підтримувалася колючість вовни – дана особливість посилилася.

Підводячи підсумок

Даний тип мінливості не гарантує виживання організму, але забезпечує виживання виду в постійно мінливих умовах середовища. Невизначена мінливість необхідна для людини в якості інструменту селекційної роботи. Вона сприяє природному і штучному походженню нових таксонів. Ось чому невизначена мінливість представляє основу еволюції.