Стійкі властивості живих організмів
Ще в давнину з'явилися припущення про притаманні живим істотам мінливості і спадковості. Було звернуто увагу на той факт, що при репродукції з одного покоління до іншого передається ряд ознак, які характерні для даного виду. Це було названо спадковістю. Поряд з цим між представниками одного виду є деякі відмінності, що було названо мінливістю. Закономірності спадковості і мінливості застосовувалися вже тоді для створення інших порід тварин і сортів рослин завдяки Р. Менделю, який після багатьох експериментів зумів їх описати. У 1900 році починає розвиватися нова наука – генетика, що вивчає закономірності цих двох фундаментальних властивостей організмів.
Поняття генетики
Спадковістю називається сукупність ознак, які організми повторюють з покоління в покоління. Особливу роль тут приділяють фізіології, хімічним складом, зовнішнім будовою і характеру обмінних процесів організмів. Мінливістю називають явище, що протилежне спадковості, і виявляється у зміні комплексу ознак або утворення нових властивостей організмів одного і того ж виду. Поєднання цих двох властивостей сприяє еволюції, в результаті якої у особин утворюються нові ознаки, які зберігаються в наступному поколінні.Велика кількість нових ознак веде до утворення нових видів. Саме тому генетика спрямована на вивчення закономірностей мінливості і спадковості, щоб зрозуміти розвиток еволюції, створювати нові види живих організмів, більш пристосованих до постійно мінливих умов зовнішнього середовища.
Мінливість та її закономірності
В генетиці прийнято розрізняти спадкову (генотипическую) і модификационную мінливість. Генотипічна мінливість характеризується тим зміною ознак, що визначає генотип і які зберігаються кілька поколінь. Неспадкова мінливість характеризується тими змінами ознак, які викликані впливом зовнішнього середовища і передаються спадково від батьків до потомства. Вона не стосується спадкової бази організму – генотипу – але схильна передаватися. Закономірності модифікаційний мінливості полягають і в тому, що вона має групову спрямованість. У всіх представників певного виду обставини навколишнього середовища сприяють виникненню подібних змін. Модифікації мають напрямок, на відміну від мутацій, вони підпорядковані закономірності, тому їх можна передбачити. Наприклад, при розпустилися на деревах листі температура повітря в нічний час була негативною, в результаті цього вранці всі вони придбають червонуватий відтінок. Завдяки модифікаціям у особин відбувається адекватна реакція на зміни факторів навколишнього середовища, тому вони швидше адаптуються до неї, щоб вціліти і залишити приплід.
Норми реакції
Неспадкова мінливість підпорядковується закономірностям. Статистичні закономірності модифікаційний мінливості полягають у тому, що її межі залежать від генотипу, вони іменуються нормами реакції (НР). Вона має кордони для кожного з ознак. Вузька НР обумовлює ті ознаки, від яких залежить життєздатність організму, а широка НР грає важливу роль для врятування виду. Особиною успадковується, швидше за все, його здатність генотипу внаслідок взаємодії з навколишнім середовищем створювати визначений фенотип. Також статистичні закономірності спадкової мінливості обумовлюють наявність ознак, які практично в повному обсязі визначає генотип. Наприклад, кількість кінцівок, розташування очей і так далі. На визначення кількісних ознак впливає навколишнє середовище. Для того щоб вивчити мінливість певної ознаки, генетиками складається так званий варіаційний ряд, який складається з послідовних кількісних показників певної ознаки, що розташовані за зростанням або спаданням. Довжина такого ряду говорить про межах спадкової мінливості, вона залежить від стабільності умов навколишнього середовища. Організм являє собою відкриту конструкцію, спадковість реалізується при допомоги взаємодії генотипу з зовнішнім середовищем. У представників однакових генотипів за різних умов зовнішнього середовища можуть утворюватися різні фенотипом.
Спадкова мінливість
Спадкова ділиться на мутационную (МІ) та комбіновану (КИ). Тут вступають в силу основні закономірності мінливості. КИ характеризується тим, що при паруванні відмінних один від одного за генотипом гамет з'являються нові генотипи, яких не було у батьків. Наприклад, діти ніколи не повторюють повністю батьків, вони отримують генотип, який складається з комбінації генів двох предків. Відбувається це чотирма шляхами. Перший шлях – розставання хромосом при редукційного поділу клітини, другий – фізичний обмін ділянками хромосом у мейозі, і третій шлях – мимовільні комбінації гамет при заплідненні, і останній – взаємодія генів.Мутаційна спадковість
Мутації являють собою перевтілення генотипу, включаючи цілі хромосоми або окремі гени, які виникають випадково і мають стійкий характер. Вони бувають великі (альбінізм, коротконосость та інше) і дрібними. Також вони поділяються на кілька видів: геномні, хромосомні та генні мутації.
Мутації геному і хромосом
Даний вид мутацій характеризується зміною кількості хромосом. У деяких особин спостерігається поліплоїдія – зміна кратного кількості хромосом. Так, у таких організмів хромосомний набір в клітинах повторюється не два, а набагато більше разів. Це відбувається в результаті порушення перебігу мітозу або мейозу, коли руйнується ланцюг поділу, подвійні хромосоми не розходяться, а залишаються всередині клітини, внаслідок цього утворюються гамети з подвійним набором інформації. Якщо така гамета зіллється з нормальною, то у нащадка буде спостерігатися потрійну кількість хромосом. На цьому закономірності мінливості не вичерпуються. Буває, що у особини спостерігається перебудова хромосом. Деякі її ділянки змінюють своє положення або вони губляться, або подвоюються. Так відбувається мутація хромосом.Мутації генів
Даний вид мутацій пов'язаний із зміною складу або порядку нуклеотидів в межах гена. Він може бути втрачений або замінений іншим, також може спостерігатися освіта зайвого нуклеотиду. Такі мутації призводять до зупинки роботи гена, в результаті чого не з'являються певні РНК і білок, або ж білок набуває інші властивості, що призводить до зміни фенотипу. Генні мутації дуже важливі, оскільки за їх допомогою з'являються нові алелі.
Мутації соматичні і генеративні
Закономірності мінливості організмів полягають і в тому, що деякі мутації відбуваються тільки в статевих клітинах, тому фенотипом утворюються тільки у потомства. Вони іменуються генеративними. У клітинах соматичні мутації також можуть утворюватися. У цьому випадку вони не передаються нащадкам при розмноженні. Але якщо розмноження безстатеве, то мутації потомству можуть бути передані. Вони називаються соматичними.Властивості мутацій
Мутацій властиво стойко передаватися у спадок. Їх значення у процесі еволюції дуже велике. Закономірності мінливості полягають у тому, що тільки спадкові мутації можуть бути передані наступним поколінням, якщо вони будуть благополучно розмножуватися і виживати з цими ознаками. Всі зміни можуть бути викликані як зовнішніми, так і внутрішніми факторами. Скачки температури, зів'янення кліток, вплив різних речовин, ультрафіолету – все це може спровокувати мутації ДНК і навіть хромосом. Зміни з'являються раптово, в деяких випадках це являє шкоди для організму, оскільки втручаються в генотип, який встановлювався велику кількість часу. Мутації не мають направлення, вони можуть повторюватися, при цьому піддаватися зміни може будь-ген, приводячи до трансформації як невеликих, так і життєво важливих ознак. Один і той же фактор зовнішнього середовища може призводити до різних змін, які передбачити практично неможливо. Тому важливе значення для нас сьогодні має генетика, закономірності мінливості і спадковості відіграють чималу роль в процесі еволюції.