تغییرپذیری اصلاح مکانیسم، معنا، مثال ها. تغییرپذیری اصلاح - ویژگی ها، مثال ها و معنی

تغییرپذیری اصلاح- این یک ویژگی نسبتاً مهم موجودات برای سازگاری با محیط خارجی است. این مجموعه ای از واکنش هایی است که یک ارگانیسم یا کل جمعیت در برابر تغییر شرایط محیطی است. مثلا در زیر نور خورشید پوست در هر فردی کم و بیش تیره می شود.

تغییرپذیری اصلاح و خواص آن

این خاصیت موجودات دارای مقداری است مشخصات:

• تنوع اصلاحی فقط بر فنوتیپ (ویژگی های خارجی) تأثیر می گذارد، اما بر ژنوتیپ (مجموعه فردی از اطلاعات ژنتیکی) تأثیر نمی گذارد.
• این یک ماهیت گروهی است - اگر برخی از شرایط محیطی بر گروهی از ارگانیسم ها تأثیر بگذارد ، همه نمایندگان آن علائم مشابهی را تجربه می کنند.
• برگشت پذیری - تغییرات با تأثیر ثابت عوامل خاص رخ می دهد. اگر ارگانیسم به شرایط دیگر منتقل شود یا تأثیر عامل از بین برود، تغییرات فنوتیپی از بین می رود.
• تغییراتی که تحت تأثیر عوامل خارجی رخ داده است، ارثی نیستند.

لازم به ذکر است که تغییرپذیری اصلاح برای فرآیند از اهمیت بالایی برخوردار است.واقعیت این است که در طبیعت موجوداتی زنده می مانند که با شرایط به ویژه با تغییر شدید عوامل خارجی سازگاری بیشتری دارند. ترکیبی و به دور از کامل بودن توانایی سازگاری را برای بدن فراهم می کند.

تغییرپذیری اصلاح: مثالها

در طبیعت می توان نمونه های بی شماری از این گونه تغییرات را در بدن یافت. در زیر رایج ترین آنها آورده شده است.

• هنگام بالا رفتن از کوه ها، جایی که شرایط محیطی تغییر می کند، افزایش تعداد گلبول های قرمز خون در خون فرد یا حیوان مشاهده می شود که تامین اکسیژن طبیعی را تضمین می کند.
• هنگامی که در معرض پرتو های فرابنفشدر بافت های پوست، افزایش ترشح رنگدانه ها آغاز می شود.
• در نتیجه تمرین شدید مداوم توده عضلانیبه طور قابل توجهی افزایش می یابد. پس از قطع ورزش، بدن به تدریج قابلیت ارتجاعی خود را از دست می دهد، ماهیچه ها از اندازه کاهش می یابند.
• اگر خرگوش سفید هیمالیا به آب و هوای معتدل منتقل شود و ناحیه بدن تراشیده شود، رنگ کت جدید خاکستری خواهد بود.
• اگر درختان قبلاً دارای برگهای کاملاً شکوفا شده باشند و در شب تحت تأثیر قرار می گیرند دمای زیر صفر، سپس در صبح متوجه یک ته رنگ قرمز مشخص خواهید شد.

به منظور درک ماهیت دستگاه های اصلاح، لازم است اشکال دیگر تغییرپذیری را در نظر بگیریم.

تنوع ترکیبی

چنین تنوعی در نتیجه در طی همجوشی گامت ها ظاهر می شود. حال یک مثال را در نظر بگیرید: اگر پدر بچه موهای تیره داشته باشد و مادر موهای بور داشته باشد و کودک بتواند با چشمان سبز و موهای بور یا موهای تیره به دنیا بیاید. چشم آبی. این تغییرات فنوتیپی در فرزندان است که با تنوع ترکیبی ایجاد می شود.

تنوع جهشی

تغییرات زمانی رخ می دهد که بدن در معرض عوامل جهش زا با ماهیت شیمیایی، فیزیکی یا بیولوژیکی قرار می گیرد. تنوع جهشی در مقابل اصلاح:

• خود به خود رخ می دهد و پیش بینی آن تقریبا غیرممکن است.
• باعث تغییرات در ماده ژنتیکی می شود.
• تغییرات جهشی پایدار و ارثی هستند.
• جهش ها می توانند هم خوش خیم باشند و هم باعث آسیب شناسی تا یک نتیجه کشنده شوند.
• آنها به شرایط محیطی وابسته نیستند.
• در افراد منفرد رخ می دهد؛

همانطور که می بینید، تنوع فرآیند بسیار پیچیده ای است که هم بر روی ژنوتیپ و هم ویژگی های فنوتیپی تاثیر می گذارد. به لطف تغییرات، ترکیب ها و جهش ها بود که موجودات به تدریج تغییر کردند، بهبود یافتند و با تغییرات سازگار شدند.

تنوع، بروز تفاوت های فردی است. بر اساس تنوع موجودات، تنوع ژنتیکی اشکال ظاهر می شود که در نتیجه عمل انتخاب طبیعی به زیرگونه ها و گونه های جدید تبدیل می شوند. تنوع اصلاحی یا فنوتیپی و جهشی یا ژنوتیپی وجود دارد.

جدول ویژگی های مقایسه ای اشکال تغییرپذیری (T.L. Bogdanova. Biology. Tasks and تمرین. راهنمای متقاضیان ورود به دانشگاه. M.، 1991)

فرم های تغییرپذیری	دلایل ظاهر شدن	معنی	مثال ها
اصلاح غیر ارثی (فنوتیپی)	تغییر در شرایط محیطی که در نتیجه آن ارگانیسم در هنجار واکنش مشخص شده توسط ژنوتیپ تغییر می کند.	سازگاری - سازگاری با شرایط محیطی داده شده، بقا، حفظ فرزندان	کلم سفید در آب و هوای گرم سر تشکیل نمی دهد. نژادهای اسب و گاو که به کوه آورده می شوند دچار رشد کوتاهی می شوند
جهشی	تأثیر عوامل جهش زا خارجی و داخلی که منجر به تغییر در ژن ها و کروموزوم ها می شود	ماده ای برای انتخاب طبیعی و مصنوعی، زیرا جهش ها می توانند مفید، مضر و بی تفاوت، غالب و مغلوب باشند.	ظهور اشکال پلی پلوئید در یک جمعیت گیاهی یا در برخی از حیوانات (حشرات، ماهی) منجر به جداسازی تولیدمثلی آنها و تشکیل گونه های جدید، جنس - تکامل می شود.
ارثی (ژنوتیپی) ترکیب شده	به طور خود به خود در یک جمعیت هنگام تلاقی رخ می دهد، زمانی که فرزندان دارای ترکیبات جدیدی از ژن ها هستند.	توزیع در جمعیتی از تغییرات ارثی جدید که به عنوان ماده ای برای انتخاب عمل می کند	ظهور گلهای صورتی هنگام عبور از پامچالهای گل سفید و گل قرمز. هنگام عبور از خرگوش های سفید و خاکستری، ممکن است فرزندان سیاه رنگ ظاهر شوند
ارثی (ژنوتیپی) همبستگی (همبستگی)	در نتیجه خواص ژن ها برای تأثیرگذاری بر تشکیل نه یک، بلکه دو یا چند صفت به وجود می آید.	ثبات ویژگی های مرتبط، یکپارچگی بدن به عنوان یک سیستم	حیوانات پا دراز گردن بلندی دارند. در انواع چغندر، رنگ ریشه، دمبرگ و رگبرگ به طور مداوم تغییر می کند.

تغییرپذیری اصلاح

تنوع اصلاحی باعث تغییر در ژنوتیپ نمی شود، بلکه با واکنش یک ژنوتیپ معین، یکسان و مشابه به تغییر در محیط خارجی همراه است: در شرایط بهینه، حداکثر احتمالات ذاتی در یک ژنوتیپ مشخص آشکار می شود. بنابراین، بهره وری حیوانات خارج از نژاد تحت شرایط نگهداری و مراقبت بهبود یافته افزایش می یابد (تولید شیر، پرواربندی گوشت). در این حالت، همه افراد با ژنوتیپ یکسان به شرایط خارجی به یک شکل پاسخ می دهند (چ داروین این نوع تنوع را تغییرپذیری معین نامید). با این حال، نشانه دیگری - محتوای چربی شیر - کمی در معرض تغییرات در شرایط محیطی است و رنگ حیوان حتی نشانه پایدارتری است. تغییرپذیری اصلاح معمولاً در محدوده خاصی در نوسان است. درجه تنوع یک صفت در یک موجود زنده، یعنی حدود تغییرپذیری اصلاح، هنجار واکنش نامیده می شود.

سرعت واکنش گسترده مشخصه صفاتی مانند تولید شیر، اندازه برگ، رنگ در برخی از پروانه ها است. سرعت واکنش باریک - محتوای چربی شیر، تولید تخم مرغ در جوجه ها، شدت رنگ کرولاها در گل ها و غیره.

فنوتیپ در نتیجه برهمکنش بین ژنوتیپ و عوامل محیطی تشکیل می شود. صفات فنوتیپی از والدین به فرزندان منتقل نمی شود، فقط هنجار واکنش به ارث می رسد، یعنی ماهیت پاسخ به تغییرات شرایط محیطی. در موجودات هتروزیگوتبا تغییر شرایط محیطی، تظاهرات مختلفی از این صفت ایجاد می شود.

خواص اصلاحات: 1) عدم وراثت. 2) ماهیت گروهی تغییرات؛ 3) ارتباط تغییرات با عملکرد یک عامل محیطی خاص. 4) مشروط بودن حدود تنوع توسط ژنوتیپ.

تنوع ژنوتیپی

تنوع ژنوتیپی به دو دسته جهشی و ترکیبی تقسیم می شود. جهش ها را تغییرات اسپاسمیک و پایدار در واحدهای وراثت - ژن ها می نامند که مستلزم تغییراتی در صفات ارثی است. اصطلاح "جهش" برای اولین بار توسط د وریس معرفی شد. جهش ها لزوماً باعث ایجاد تغییراتی در ژنوتیپ می شوند که توسط فرزندان به ارث می رسد و با تلاقی و نوترکیب ژن ها ارتباطی ندارد.

طبقه بندی جهش جهش‌ها را می‌توان به گروه‌ها ترکیب کرد - بر اساس ماهیت تظاهرات، در مکان یا بر اساس سطح وقوع آنها طبقه‌بندی شدند.

جهش ها بر اساس ماهیت تجلی غالب و مغلوب هستند. جهش ها اغلب باعث کاهش زنده ماندن یا باروری می شوند. جهش هایی که زنده ماندن را به شدت کاهش می دهند، تا حدی یا به طور کامل رشد را متوقف می کنند، نیمه کشنده و جهش هایی که با زندگی ناسازگار هستند کشنده نامیده می شوند. جهش ها بر اساس محل وقوع آنها طبقه بندی می شوند. جهشی که در سلول‌های زایا ایجاد شده است بر ویژگی‌های یک ارگانیسم خاص تأثیر نمی‌گذارد، بلکه فقط در نسل بعدی خود را نشان می‌دهد. به چنین جهش هایی مولد می گویند. اگر ژن ها در سلول های سوماتیک تغییر کنند، چنین جهش هایی در این ارگانیسم ظاهر می شود و در طی تولید مثل جنسی به فرزندان منتقل نمی شود. اما با تولیدمثل غیرجنسی، اگر ارگانیسمی از سلول یا گروهی از سلول‌ها که دارای ژن تغییر یافته - جهش‌یافته هستند، ایجاد شود، جهش‌ها می‌توانند به فرزندان منتقل شوند. به چنین جهش هایی سوماتیک می گویند.

جهش ها بر اساس میزان وقوعشان طبقه بندی می شوند. جهش های کروموزومی و ژنی وجود دارد. جهش ها همچنین شامل تغییر در کاریوتیپ (تغییر در تعداد کروموزوم ها) می شود.پلی پلوئیدی افزایش تعداد کروموزوم ها، مضربی از مجموعه هاپلوئید است. بر این اساس تری پلوئیدها (3p)، تتراپلوئیدها (4p) و غیره در گیاهان متمایز می شوند که بیش از 500 پلی پلوئید در نباتات (چغندرقند، انگور، گندم سیاه، نعناع، ​​تربچه، پیاز و ...) شناخته شده است. همه آنها با یک توده رویشی بزرگ متمایز می شوند و ارزش اقتصادی زیادی دارند.

تنوع زیادی از پلی پلوئیدها در گلکاری مشاهده می شود: اگر یک شکل اولیه در مجموعه هاپلوئید 9 کروموزوم داشته باشد، گیاهان کشت شده این گونه می توانند 18، 36، 54 و تا 198 کروموزوم داشته باشند. پلی پلوئیدها در نتیجه قرار گرفتن گیاهان در معرض دما، تشعشعات یونیزان، مواد شیمیایی (کلشی سین) ایجاد می شوند که دوک تقسیم سلولی را از بین می برند. در چنین گیاهانی، گامت ها دیپلوئید هستند و هنگامی که با سلول های زایای هاپلوئید شریک ادغام می شوند، مجموعه ای از کروموزوم های سه گانه در زیگوت ظاهر می شود (2n + n = Zn). چنین تریپلوئیدها دانه تشکیل نمی دهند، آنها عقیم هستند، اما پرمحصول هستند. حتی پلی پلوئیدها نیز بذرها را تشکیل می دهند.

هتروپلوئیدی تغییر در تعداد کروموزوم هایی است که مضرب مجموعه هاپلوئید نیست. در این مورد، مجموعه کروموزوم ها در یک سلول را می توان با یک، دو، سه کروموزوم (2n + 1؛ 2n + 2؛ 2n + 3) افزایش داد یا یک کروموزوم (2n-1) کاهش داد. به عنوان مثال، فرد مبتلا به سندرم داون دارای یک کروموزوم اضافی در جفت 21 است و کاریوتیپ چنین فردی 47 کروموزوم است، افراد مبتلا به سندرم شرشفسکی-ترنر (2p-1) فاقد یک کروموزوم X هستند و 45 کروموزوم در کاریوتیپ باقی می مانند. این انحرافات و سایر انحرافات مشابه از روابط عددی در کاریوتایپ انسان با یک اختلال سلامتی، یک اختلال روحی و جسمی، کاهش سرزندگی و غیره همراه است.

جهش های کروموزومی با تغییراتی در ساختار کروموزوم ها همراه است. انواع زیر از بازآرایی کروموزوم ها وجود دارد: جدا شدن بخش های مختلف کروموزوم، دو برابر شدن تکه های جداگانه، چرخش بخشی از کروموزوم به میزان 180 درجه، یا اتصال یک بخش جداگانه از کروموزوم به کروموزوم دیگر. چنین تغییری مستلزم نقض عملکرد ژن ها در کروموزوم و ویژگی های ارثی ارگانیسم و ​​گاهی اوقات مرگ آن است.

جهش های ژنی بر ساختار خود ژن تأثیر می گذارد و منجر به تغییر در خواص ارگانیسم می شود (هموفیلی، کوررنگی، آلبینیسم، رنگ تاج گل و غیره). جهش های ژنی هم در سلول های سوماتیک و هم در سلول های زایا رخ می دهد. آنها می توانند غالب و مغلوب باشند. اولین ها هم در هموزیگوت ها ظاهر می شوند و هم. در هتروزیگوت ها، دوم - فقط در هموزیگوت ها. در گیاهان، جهش‌های ژنی سوماتیکی که به وجود آمده‌اند، در زمانی که به وجود می‌آیند، باقی می‌مانند تکثیر رویشی. جهش در سلول های زاینده در طی تولید مثل بذر گیاهان و در طی تولید مثل جنسی حیوانات به ارث می رسد. برخی از جهش‌ها تأثیر مثبتی بر بدن دارند، برخی دیگر بی‌تفاوت هستند و برخی دیگر مضر هستند و باعث مرگ ارگانیسم یا تضعیف قابلیت حیات آن می‌شوند (به عنوان مثال، کم خونی سلول داسی شکل، هموفیلی در انسان).

هنگام پرورش گونه های جدید گیاهی و سویه های میکروارگانیسم ها، جهش های القا شده به طور مصنوعی توسط عوامل جهش زا خاص (اشعه ایکس یا اشعه ماوراء بنفش، مواد شیمیایی) ایجاد می شود. سپس، جهش‌یافته‌های به‌دست‌آمده انتخاب می‌شوند و پربازده‌ترین‌ها را حفظ می‌کنند. در کشور ما، بسیاری از گونه‌های گیاهی امیدوارکننده از نظر اقتصادی با این روش‌ها به دست آمده‌اند: گندم بدون بلال با خوشه بزرگ، مقاوم در برابر بیماری‌ها. گوجه فرنگی پر بازده؛ پنبه با غوزه های بزرگ و غیره

خواص جهش:

1. جهش ها به طور ناگهانی و ناگهانی رخ می دهند.
2. جهش ها ارثی هستند، یعنی به طور مداوم از نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند.
3. جهش ها جهت دار نیستند - هر مکان می تواند جهش پیدا کند و باعث تغییرات در علائم جزئی و حیاتی شود.
4. همان جهش ها می توانند به طور مکرر رخ دهند.
5. جهش ها با توجه به تظاهراتشان می توانند مفید و مضر، غالب و مغلوب باشند.

توانایی جهش یکی از ویژگی های یک ژن است. هر جهش فردی به دلیلی ایجاد می شود، اما در بیشتر موارد این علل ناشناخته هستند. جهش ها با تغییرات در محیط خارجی همراه هستند. این به طور قانع کننده ای با این واقعیت ثابت می شود که از طریق تأثیر عوامل خارجی می توان تعداد آنها را به شدت افزایش داد.

تنوع ترکیبی

ترکیبی تنوع ارثیدر نتیجه تبادل نواحی همولوگ کروموزوم های همولوگ در طول میوز و همچنین در نتیجه واگرایی مستقل کروموزوم ها در طول میوز و ترکیب تصادفی آنها در هنگام تلاقی ایجاد می شود. تغییرپذیری می تواند نه تنها توسط جهش، بلکه توسط ترکیبی از ژن ها و کروموزوم های فردی ایجاد شود، که ترکیب جدیدی از آنها، در طول تولید مثل، منجر به تغییر در علائم و ویژگی های خاص ارگانیسم می شود. به این نوع تنوع، تنوع ارثی ترکیبی می گویند. ترکیبات جدیدی از ژن ها به وجود می آیند: 1) در طول تقاطع، در طول پروفاز اولین تقسیم میوز. 2) در طول جداسازی مستقل کروموزوم های همولوگ در آنافاز اولین تقسیم میوز. 3) در حین واگرایی مستقل کروموزوم های دختر در آنافاز تقسیم میوز دوم و 4) در طول ادغام سلول های زایای مختلف. ترکیب ژن های نوترکیب در زیگوت می تواند منجر به ترکیب صفات نژادها و واریته های مختلف شود.

در پرورش، قانون سری همولوگ تنوع ارثی، که توسط دانشمند شوروی N. I. Vavilov فرموله شده است، از اهمیت زیادی برخوردار است. می گوید: داخل انواع متفاوتو جنس هایی که از نظر ژنتیکی به هم نزدیک هستند (یعنی دارای منشاء مشترک هستند)، سری های مشابهی از تنوع ارثی مشاهده می شود. چنین ویژگی تنوع در بسیاری از غلات (برنج، گندم، جو، ارزن و غیره) یافت شد که در آنها رنگ و قوام دانه، مقاومت در برابر سرما و سایر کیفیت ها به روشی مشابه متفاوت است. با دانستن ماهیت تغییرات ارثی در برخی از واریته‌ها، می‌توان تغییرات مشابهی را در گونه‌های مرتبط پیش‌بینی کرد و با اثرگذاری بر روی آنها با عوامل جهش‌زا، تغییرات مفید مشابهی در آنها ایجاد کرد که تولید اشکال با ارزش اقتصادی را بسیار تسهیل می‌کند. نمونه های زیادی از تنوع همسانی در انسان نیز شناخته شده است. به عنوان مثال، آلبینیسم (نقص در سنتز یک رنگ توسط سلول ها) در اروپایی ها، سیاه پوستان و هندی ها یافت شد. در میان پستانداران - در جوندگان، گوشتخواران، پستانداران؛ افراد کوتاه پوست تیره - پیگمی - در جنگل های استوایی آفریقای استوایی، جزایر فیلیپین و جنگل های شبه جزیره مالایی یافت می شوند. برخی از عیوب ارثی و بدشکلی های ذاتی انسان در حیوانات نیز مشاهده می شود. از این گونه حیوانات به عنوان الگویی برای مطالعه عیوب مشابه در انسان استفاده می شود. به عنوان مثال، آب مروارید چشم در موش، موش، سگ، اسب رخ می دهد. هموفیلی - در موش و گربه، دیابت - در موش. ناشنوایی مادرزادی - در خوکچه هندی، موش، سگ؛ شکاف لب - در موش ها، سگ ها، خوک ها و غیره. این نقایص ارثی تایید قانع کننده ای از قانون سری همولوگ تنوع ارثی توسط N. I. Vavilov است.

جدول. ویژگی های مقایسه ای اشکال تنوع (T.L. Bogdanova. Biology. وظایف و تمرینات. راهنمای متقاضیان ورود به دانشگاه. M.، 1991)

مشخصه	تغییرپذیری اصلاح	تنوع جهشی
موضوع تغییر	فنوتیپ در محدوده نرمال	ژنوتیپ
عامل انتخاب	تغییر شرایط محیطی محیط ها	تغییر شرایط محیط
وراثت نشانه ها	ارثی نیست	به ارث برده
حساسیت به تغییرات کروموزومی	در معرض نیست	دچار جهش کروموزومی می شوند
حساسیت به تغییرات در مولکول های DNA	در معرض نیست	در معرض قرار گرفت جهش ژن
اهمیت برای یک فرد	بالا می برد یا ماندگاری را کاهش می دهد. بهره وری، سازگاری	تغییرات مفید منجر به پیروزی در مبارزه برای هستی شود، مضر - به مرگ
مشاهده ارزش	ترویج می کند بقا	در نتیجه واگرایی منجر به تشکیل جمعیت ها، گونه ها و غیره جدید می شود
نقش در تکامل	ثابت موجودات به شرایط محیطی	مواد برای انتخاب طبیعی
شکل تغییرپذیری	مسلم - قطعی (گروهی)	نامعین (فرد)، ترکیبی
تبعیت از نظم	آماری منظم بودن سری تغییرات	قانون همسانی مجموعه ای از تنوع ارثی

هر ارگانیسم توانایی سازگاری با شرایط محیطی را دارد - این تنوع تغییر است. به لطف تغییرات است که فعالیت حیاتی موجودات زنده امکان پذیر است.

بدون توانایی سازگاری، کوچکترین تغییر در دما، تغذیه، نور، کل گونه ها را در آستانه انقراض قرار می دهد.

تغییرپذیری اصلاح (فنوتیپی) چیست؟

تغییرپذیری اصلاح در نتیجه تکامل، به عنوان واکنش ارگانیسم به تغییرات در شرایط وجود، ایجاد شده است.

ویژگی متمایز تغییرات این است که تغییرات در مرزهای فنوتیپ رخ می دهد، به عنوان مثال، مجموعه ای از خارجی و ویژگی های داخلیارگانیسم هایی که در جریان رشد آن ظاهر شدند. بنابراین، در ادبیات یک نام معادل وجود دارد - تنوع فنوتیپی.

تأثیر بر یک سلول زنده همیشه منجر به پاسخ می شود. در پاسخ به یک محرک خارجی، سلول ها سیگنال هایی را به ژن ها ارسال می کنند که منجر به تغییراتی در سنتز پروتئین های مسئول فیزیولوژی بدن می شود. با این وجود تغییراتی که در فنوتیپ رخ می دهد حدی دارد که به آن سرعت واکنش می گویند.

بسته به میزان تغییر یک یا آن علامت فنوتیپ، هنجارهای واکنش زیر در زیست شناسی متمایز می شوند:

1. وسیع- این صفت با درجه بالایی از تنوع مشخص می شود. اغلب خود را در یک مقدار کمی نشان می دهد.
2. محدود، تنگ- تحت تأثیر محیط، علامت کمی تغییر می کند و معمولاً ویژگی کیفی دارد.

گزینه هایی برای توسعه اصلاح ارگانیسم، که به ترتیب صعودی یا نزولی مرتب شده اند، یک سری متغیر را تشکیل می دهند. رابطه بین صفت فنوتیپ و فراوانی تجلی آن نمودار را به وضوح در قالب یک منحنی منعکس می کند.

این روش های آماری در زمینه های مهم فعالیت های انسانی مورد نیاز است: کشاورزی، پزشکی ، صنعت منحنی تغییرات به شما امکان می دهد الگوهای تنوع فنوتیپی، محدودیت های هنجارهای واکنش را شناسایی کنید و مقادیر شاخص ها را پیش بینی کنید.

نمونه هایی از تغییرپذیری اصلاح

تغییرات اصلاحی در بدن پاسخی به تغییر شرایط هستی است.

رژیم غذایی، دمای محیط، رطوبت و سطح نور - اینها و بسیاری از عوامل دیگر به این بستگی دارند ظاهرارگانیسم، رفتار سلول های آن

نمونه هایی از تفاوت فنوتیپ در هر مرحله موجود است - قاصدکی که در مزرعه رشد می کند با قاصدکی که در کوهستان رشد می کند از نظر ارتفاع ساقه، آرایش برگ ها و توسعه سیستم ریشه متفاوت است.

مثال دیگر این است که اندازه گیاهان یک گونه بسته به سطح نور و مقدار مواد مغذی در خاک متفاوت است. بسته به دما، رنگ کت برخی از حیوانات تغییر می کند.

تغییرات فنوتیپی را می توان در انسان نیز مشاهده کرد. اکثر نمونه بارزبه عنوان یک برنزه عمل می کند که به شکل یک واکنش محافظ در برابر قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش رخ می دهد.

در کشورهای شمالی، رنگ پوست تیره یک پدیده موقتی است که نشان دهنده ماهیت تطبیقی ​​این اصلاح است. فعالیت بدنی مکرر نیز منجر به تغییر در فنوتیپ می شود - عضلات و استخوان های بدن تقویت می شوند.

همه تغییرات اصلاحی ظاهراً ظاهر نمی شوند، گاهی اوقات فقط در سطح سلولی رخ می دهند.در شرایط هوای کمیاب، بدن انسان در تلاش برای حفظ فعالیت حیاتی، سطح گلبول‌های قرمز خون را افزایش می‌دهد که اکسیژن را به اندام‌ها و بافت‌ها می‌رسانند.

این پدیده هنگام بالا رفتن از کوه مشاهده می شود. بنابراین، کوهنوردان توجه ویژه ای به سازگاری با شرایط محیطی تغییر چشمگیر دارند.

ویژگی های تغییرپذیری اصلاح

وراثت اصلاحی ارثی نیست.تظاهرات آن موقتی است. هیچ تغییری در ژنوتیپ وجود ندارد - ژن هایی که به فرزندان منتقل می شوند تحت تأثیر قرار نمی گیرند.

افراد یک گونه، که در شرایط یکسان قرار می گیرند، تغییرات مشابهی در فنوتیپ خواهند داشت، که نشان دهنده ماهیت گروهی تغییرپذیری اصلاح است.

معمولاً تغییرات زیاد دوام نمی آورند و با بازگشت به شرایط اولیه ناپدید می شوند.این نشانه ها منظم بودن و قابل پیش بینی بودن تغییرات را تعیین می کنند.

آیا تغییرپذیری اصلاح مفید است یا مضر؟ در اینجا پاسخ ساده است - تغییرات به بدن کمک می کند تا با شرایط محیطی در حال تغییر سازگار شود و بنابراین زنده بماند.

تفاوت بین تنوع جهشی و اصلاحی

جهش، مانند تغییر، منجر به تغییر در ارگانیسم می شود، اما این به دلیل تغییر در مواد ارثی، با تنظیم مجدد ژن ها، کروموزوم ها و ژنوم اتفاق می افتد.

فردی که در معرض جهش قرار می گیرد تا پایان عمر چنین باقی می ماند و متعاقباً ژن همراه با جهش را به فرزندان خود منتقل می کند.

قرار گرفتن در معرض اشعه، مواد شیمیایی، تغییر رژیم دما – علل شایعوقوع جهش ظاهر آنها خود به خود است - تحت تأثیر همان عامل، علائمی که ظاهر می شوند احتمالاً متفاوت هستند.

در عین حال، جهش مهمترین موتور تکامل است، زیرا در جریان انتخاب طبیعی تنها حاملان تغییرات مفید جنس خود را ادامه می دهند که مزیت رقابتی برای آنها فراهم می کند.

تغییرات و ویژگی های آنها

تغییرات در فنوتیپ به دلایل مختلفی رخ می دهد و درجه تظاهر آنها به شدت قرار گرفتن در معرض عوامل محیطی بستگی دارد.

انواع تغییرپذیری اصلاح را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

1. سن- در نتیجه تغییرات ایجاد می شود چرخه زندگیارگانیسم آنها به ویژه در موجوداتی که در جریان رشد دچار دگرگونی می شوند - دوزیستان بخشی از زندگی خود را به شکل بچه قورباغه ها ، حشرات - به شکل لارو می گذرانند و تنها پس از آن ظاهر یک فرد بالغ را به خود می گیرند.
2. فصلیتغییرات ارتباط نزدیکی با تغییرات در رژیم دما دارد. بنابراین، به عنوان مثال، در زمستان، برخی از حیوانات رنگ پوشش خود را تغییر می دهند - اینها رنگدانه های مو هستند که به سرما واکنش نشان می دهند.
3. محیطی- در پاسخ به تغییر شرایط محیطی رخ می دهد. اگر تأثیر عواملی که باعث تغییر فنوتیپ شده اند ادامه یابد، تغییراتی از این نوع می تواند در طول زندگی ارگانیسم باقی بماند.

شایان ذکر است:چنین تقسیم بندی نسبتاً دلخواه است، زیرا فنوتیپ اغلب به عنوان مجموعه ای از همه تغییرات تشکیل می شود.

اهمیت پزشکی تنوع فنوتیپی

مانند همه موجودات زنده، انسان در معرض تغییرات اصلاحی است. آگاهی از قوانین این فرآیند و محدودیت های هنجار واکنش برای پزشکی مهم است که فعالیت آن با هدف اطمینان از رشد سالم بدن انسان است.

تجزیه و تحلیل سری های تغییرات و منحنی ها این امکان را به شما می دهد تا وضعیت طبیعی سلامت را مشخص کنید و همچنین مقادیری را که در آنها انحراف از هنجار وجود دارد، شناسایی کنید.

تمیز دادن سن، فصلیو اصلاحات محیطیآنها فقط به تغییر درجه بیان صفت می رسند. نقض ساختار ژنوتیپ با آنها اتفاق نمی افتد. لازم به ذکر است که نمی توان مرز مشخصی بین تغییرات سنی، فصلی و اکولوژیکی ترسیم کرد.

سناصلاحات یا انتوژنتیک به عنوان تغییر مداوم شخصیت ها در روند رشد یک فرد بیان می شود. این امر به وضوح با رویش زایی دوزیستان (قورباغه ها، زیرسالان، بالغین)، حشرات (لارو، شفیره، بالغین) و سایر حیوانات و همچنین گیاهان نشان داده می شود. در انسان، در فرآیند رشد، تغییراتی در علائم مورفوفیزیولوژیکی و ذهنی مشاهده می شود. به عنوان مثال، یک کودک نمی تواند از نظر جسمی و فکری به درستی رشد کند اگر اوایل کودکیتحت تأثیر عوامل خارجی عادی، از جمله اجتماعی، قرار نخواهد گرفت. به عنوان مثال، اقامت طولانی کودک در یک محیط آسیب دیده اجتماعی می تواند باعث نقص غیرقابل جبران در هوش او شود.

تنوع آنتوژنتیک، مانند خود انتوژنی، توسط ژنوتیپ تعیین می شود، جایی که برنامه توسعه فرد کدگذاری می شود. با این حال، ویژگی های تشکیل فنوتیپ در انتوژن به دلیل تعامل ژنوتیپ و محیط است. تحت تأثیر عوامل خارجی غیرمعمول، ممکن است انحراف در تشکیل یک فنوتیپ طبیعی رخ دهد.

تغییرات فصلی،افراد یا کل جمعیت ها به شکل تغییر صفات تعیین شده ژنتیکی ظاهر می شوند (به عنوان مثال، تغییر در رنگ کت، ظاهر پر در حیوانات)، که در نتیجه تغییرات فصلی در شرایط آب و هوایی رخ می دهد [Kaminskaya E.A.].

نمونه بارز چنین تنوعی آزمایش با خرگوش ارمینی است. در خرگوش ارمنی، قسمت خاصی از پشت را طاس تراشیده می‌شود (پشت خرگوش ارمنی معمولاً با پشم سفید پوشانده می‌شود) و سپس خرگوش را در سرما قرار می‌دهند. به نظر می رسد که در این مورد، موهای تیره رنگ بر روی یک نقطه لخت، در معرض دمای پایین ظاهر می شوند، و در نتیجه، در پشت - نقطه تاریک. واضح است که رشد یک یا آن نشانه خرگوش متعلق به اوست فنوتیپدر این مورد، رنگ آمیزی ارمینه نه تنها به ژنوتیپ آن، بلکه به کل مجموعه شرایطی که در آن این رشد رخ می دهد بستگی دارد.

ایلین زیست شناس شوروی نشان داد که دمای محیط در ایجاد رنگدانه در خرگوش ارمنی اهمیت بیشتری دارد و برای هر ناحیه از بدن یک آستانه دمایی وجود دارد که بالای آن موهای سفید رشد می کند و در زیر آن - سیاه است (شکل . 9).

شکل 9.

خرگوش ارمینی (از Ilyin به نقل از S.M. Gershenzon، 1983)

تغییرات فصلی را می توان به گروه نسبت داد اصلاحات محیطی. دومی تغییرات تطبیقی ​​در فنوتیپ در پاسخ به تغییرات شرایط محیطی است. تغییرات اکولوژیکی به طور فنوتیپی در تغییر در میزان بیان یک صفت آشکار می شود. آنها می توانند در اوایل رشد ظاهر شوند و در طول زندگی باقی بمانند. به عنوان مثال، اشکال مختلف برگ نوک پیکان، به دلیل تأثیر محیط است (شکل 10): سطح فلش شکل، شناور گسترده، نواری شکل در زیر آب.

برنج. ده

زیر آب، شناور و سطحی

اصلاحات محیطیتأثیر کمی (تعداد گلبرگ در گل، نسل در حیوانات، وزن حیوانات، ارتفاع گیاه، اندازه برگ و غیره) و کیفی (رنگ گل در گیاه ریه، رتبه جنگلی، گل پامچال، رنگ پوست انسان تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، و غیره). بنابراین، به عنوان مثال، لواکوفسکی، زمانی که یک شاخه توت سیاه را در آب رشد داد تا زمانی که شکوفا شود، تغییرات قابل توجهی در ساختار آناتومیک بافت آن پیدا کرد. در آزمایشی مشابه، کنستانتین تفاوت‌های فنوتیپی را در ساختار سطحی و قسمت‌های زیر آبی برگ در جام گلی نشان داد (شکل 11).

برنج. یازده

الف - غوطه ور در آب؛

ب - سطح

در سال 1895، گیاه شناس فرانسوی G. Bonnier آزمایشی را انجام داد که تبدیل شد نمونه کلاسیکاصلاح زیست محیطی او یک گیاه قاصدک را به دو قسمت تقسیم کرد و در آن پرورش داد شرایط مختلف: در دشت و بلند در کوهستان. گیاه اول به ارتفاع طبیعی رسید و دومی معلوم شد کوتوله است. چنین تغییراتی در حیوانات نیز رخ می دهد. به عنوان مثال، R. Wolterk در سال 1909 تغییراتی را در ارتفاع کلاه ایمنی در دافنیا بسته به شرایط تغذیه مشاهده کرد.

اصلاحات زیست محیطی، به عنوان یک قاعده، با تغییر نسل ها توسط آنها برگشت پذیر است، مشروط بر اینکه تغییرات در محیط خارجی بتواند خود را نشان دهد. به عنوان مثال، فرزندان گیاهان کم رشد در خاک هایی که به خوبی بارور شده اند دارای ارتفاع طبیعی خواهند بود. تعداد معینی گلبرگ در گل یک گیاه ممکن است در فرزندان تکرار نشود. فردی با پاهای کج به دلیل راشیتیسم، فرزندان کاملاً طبیعی دارد. با این حال، اگر شرایط طی چند نسل تغییر نکند، درجه بیان این صفت در فرزندان حفظ شود، اغلب با یک ویژگی ارثی پایدار (اصلاحات طولانی مدت) اشتباه می شود.

با عمل شدید بسیاری از عوامل، تغییرات غیرقابل ارثی، تصادفی (در تظاهرات آنها) در رابطه با اثر مشاهده می شود. چنین تغییراتی نامیده می شود مورفوزها. اغلب آنها شبیه تظاهرات فنوتیپی جهش های شناخته شده هستند. سپس آنها نامیده می شوند فنوکپی هااین جهش ها در اواخر دهه 30 - اوایل دهه 40، I.A. راپوپورت اثرات بسیاری از ترکیبات شیمیایی بر روی مگس سرکه را بررسی کرد و نشان داد که برای مثال ترکیبات آنتیموان قهوه ای هستند (چشم قهوه ای). اسید آرسنیک و برخی ترکیبات دیگر - تغییر در بال ها، رنگدانه بدن. ترکیبات بور - بی چشمی (بی چشمی)، آریستوپردیا (تبدیل آریستا به پا)، ترکیبات نقره - زرد (جسم زرد) و غیره. در همان زمان، برخی از مورفوزها، زمانی که در معرض مرحله خاصی از رشد قرار گرفتند، القا شدند فرکانس بالا(تا 100٪).

ویژگی های تغییرپذیری اصلاح:

1. تغییرات تطبیقی ​​(مثال، نوک پیکان).

2. شخصیت تطبیقی. این بدان معنی است که در پاسخ به شرایط محیطی در حال تغییر، یک فرد چنین تغییرات فنوتیپی را نشان می دهد که به بقای آنها کمک می کند. یک مثالتغییر در میزان رطوبت برگ گیاهان در مناطق خشک و مرطوب، رنگ آفتاب پرست، شکل برگ در نوک پیکان، بسته به شرایط محیطی است.

3. برگشت پذیری در یک نسل، یعنی. با تغییر شرایط خارجیدر بزرگسالان، میزان بیان برخی از علائم تغییر می کند. مثلا، برای بزرگ گاوبسته به شرایط نگهداری، تولید شیر و محتوای چربی شیر ممکن است در جوجه ها - تولید تخم در نوسان باشد.

4. اصلاحات کافی هستند، یعنی. درجه تظاهر علامت مستقیماً به نوع و مدت اثر یک عامل خاص بستگی دارد. بنابراین، بهبود نگهداری دام به افزایش وزن زنده حیوانات، باروری، تولید شیر و محتوای چربی شیر کمک می کند. در خاک های بارور شده در شرایط اقلیمی بهینه، عملکرد محصولات غلات افزایش می یابد و غیره.

5. شخصیت توده ای. جرم به این دلیل است که همین عامل باعث ایجاد تغییرات تقریباً یکسانی در افراد مشابه ژنوتیپی می شود.

6. تغییرات طولانی مدت. آنها اولین بار در سال 1913 توسط هموطن ما V. Iollos توصیف شدند. او با تحریک مژک‌های کفش‌ها، تعدادی ویژگی مورفولوژیکی در آنها ایجاد کرد که تا زمانی که تولیدمثل غیرجنسی بود، برای تعداد زیادی از نسل‌ها ادامه داشت. هنگامی که شرایط توسعه تغییر می کند، تغییرات طولانی مدت به ارث نمی رسد. بنابراین، این عقیده اشتباه است که با تربیت و تأثیر بیرونی می توان صفت جدیدی را در نسل اصلاح کرد. به عنوان مثال، فرض بر این بود که از حیواناتی که به خوبی آموزش دیده اند، فرزندان با داده های «عملی» بهتری نسبت به حیوانات تربیت نشده به دست می آیند. فرزندان حیوانات تربیت شده در واقع آسان تر برای آموزش هستند، اما این با این واقعیت توضیح داده می شود که به دلیل نوع ارثی فعالیت عصبی، مهارت های کسب شده توسط والدین را به ارث نمی برند، بلکه توانایی آموزش را به ارث می برند.

7. سرعت واکنش ها (حد اصلاح). این سرعت واکنش است، و نه خود تغییرات، که به ارث می رسد، یعنی. توانایی ایجاد یک یا ویژگی دیگر ارثی است و شکل تجلی آن به شرایط محیط خارجی بستگی دارد. سرعت واکنش یک کمی خاص و ویژگی های کیفیژنوتیپ، یعنی ترکیب خاصی از ژن ها در ژنوتیپ و ماهیت برهمکنش آنها.

ویژگی	غیر ارثی (اصلاحات تطبیقی)	ارثی
موضوع تغییر	فنوتیپ در محدوده واکنش
عامل وقوع	تغییرات در شرایط محیطی	نوترکیبی ژن به دلیل همجوشی گامت، عبور از آن، جهش
وراثت اموال	ارثی نیست	به ارث برده
ارزش ها برای یک فرد	نشاط، سازگاری با شرایط محیطی را افزایش می دهد	تغییرات مفید منجر به بقا، مضر - به مرگ ارگانیسم می شود.
مشاهده ارزش	بقا را ترویج می کند	منجر به ظهور جمعیت های جدید، گونه ها در نتیجه واگرایی می شود
نقش در تکامل	سازگاری موجودات زنده با شرایط محیطی	مواد برای انتخاب طبیعی
شکل تغییرپذیری	گروه	شخصی
منظم بودن	نظم آماری سری تغییرات	قانون سری همولوگ تنوع ارثی

برنج. 12. ? ویژگی های مقایسه ای ارثی و

تنوع غیر ارثی

نمونه هایی از تغییرپذیری اصلاح

در یک فرد:

افزایش سطح گلبول های قرمز خون هنگام بالا رفتن از کوه

افزایش رنگدانه پوست با قرار گرفتن در معرض شدید اشعه ماوراء بنفش.

توسعه سیستم اسکلتی عضلانی در نتیجه تمرین

اسکار (نمونه ای از مورفوز).

در حشرات و سایر حیوانات:

تغییر رنگ در سوسک سیب زمینی کلرادو به دلیل نفوذ پایدارروی شفیره های آنها با دمای بالا یا پایین.

تغییر رنگ پوشش در برخی از پستانداران هنگام تغییر شرایط آب و هوایی (مثلاً در خرگوش).

رنگ های مختلف پروانه های پورگی (به عنوان مثال، Araschnia levana) که در دماهای مختلف رشد می کنند.

در گیاهان:

ساختار متفاوت برگ‌های زیر آب و سطحی گلاب، نوک پیکان و غیره.

توسعه اشکال کم اندازه از بذر گیاهان دشتی که در کوهستان رشد می کنند.

در باکتری ها:

کار ژن های اپرون لاکتوز اشرشیاکلی (در صورت عدم وجود گلوکز و در حضور لاکتوز، آنزیم هایی را برای پردازش این کربوهیدرات سنتز می کنند).

تغییرپذیری اصلاح (فنوتیپی).- تغییرات در بدن با تغییر در فنوتیپ به دلیل تأثیر محیط همراه است و در بیشتر موارد ماهیت تطبیقی ​​دارد. ژنوتیپ تغییر نمی کند. بطور کلی مفهوم مدرن«اصلاحات تطبیقی» با مفهوم «تغییرپذیری معین» که توسط چارلز داروین به علم معرفی شد، مطابقت دارد.

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 5

✪ تغییر پذیری (غیر ارثی).

✪ انواع دیگر تنوع

✪ USE 2015 Biology (نسخه آزمایشی).تغییرپذیری اصلاح، قارچ، جلبک، دانه. A9-A12.

✪ تنوع | زیست شناسی پایه 10 #32 | درس اطلاعات

✪ تنوع ارثی ترکیب و تنوع جهش

زیرنویس

طبقه بندی مشروط تغییرپذیری اصلاح

• با توجه به تغییر علائم بدن:
  • تغییرات مورفولوژیکی
  • سازگاری های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی - هموستاز (افزایش سطح گلبول های قرمز خون در کوه ها و غیره)
• با محدوده هنجار واکنش
  • باریک (بیشتر مشخصه صفات کیفی)
  • گسترده (معمول تر برای صفات کمی)
• بر اساس ارزش:
  • تغییرات (مفید برای بدن - به عنوان یک واکنش سازگار با شرایط محیطی ظاهر می شود)
  • مورفوزها (تغییرات غیر ارثی در فنوتیپ تحت تأثیر عوامل محیطی شدید یا تغییراتی که به عنوان بیان جهش های تازه در حال ظهور که ماهیت تطبیقی ​​ندارند رخ می دهد)
  • فنوکپی (تغییرات مختلف غیر ارثی که تظاهرات جهش های مختلف را کپی می کند)
• بر اساس مدت زمان:
  • فقط یک فرد یا گروهی از افراد وجود دارند که تحت تأثیر محیط قرار گرفته اند (به ارث برده نشده اند)
  • تغییرات طولانی مدت - دو یا سه نسل دوام می آورد

مکانیسم تغییرپذیری اصلاح

محیط به عنوان دلیلی برای تغییرات

تنوع اصلاحی نتیجه تغییرات در ژنوتیپ نیست، بلکه نتیجه واکنش آن به شرایط محیطی است. با تغییرپذیری اصلاح، مواد ارثی تغییر نمی کند، بیان ژن ها تغییر می کند.

تحت تأثیر شرایط محیطی خاص بر روی بدن، سیر واکنش های آنزیمی (فعالیت آنزیم) تغییر می کند و می توان آنزیم های تخصصی را سنتز کرد که برخی از آنها (MAP کیناز و غیره) بسته به تغییرات، تنظیم رونویسی ژن را بر عهده دارند. در محیط زیست. بنابراین، عوامل محیطی قادر به تنظیم بیان ژن هستند، یعنی شدت تولید پروتئین های خاص که عملکرد آنها با عوامل محیطی خاص مطابقت دارد.

ملانین توسط چهار ژن واقع در کروموزوم های مختلف تولید می شود. نای مقدار زیادآلل غالب این ژن ها - 8 - در افراد نژاد نگروید یافت می شود. هنگامی که در معرض یک محیط خاص، مانند قرار گرفتن در معرض شدید اشعه ماوراء بنفش، سلول های اپیدرمی از بین می روند، که منجر به آزاد شدن اندوتلین-1 و ایکوزانوئیدها می شود. آنها باعث فعال شدن آنزیم تیروزیناز و بیوسنتز آن می شوند. تیروزیناز به نوبه خود اکسیداسیون اسید آمینه تیروزین را کاتالیز می کند. تشکیل بیشتر ملانین بدون مشارکت آنزیم ها انجام می شود، با این حال، مقدار بیشتری از آنزیم باعث ایجاد رنگدانه شدیدتر می شود.

سرعت واکنش

حد تظاهر تغییرپذیری اصلاح یک ارگانیسم با ژنوتیپ بدون تغییر، واکنش هنجار است. سرعت واکنش توسط ژنوتیپ تعیین می شود و در افراد مختلف یک گونه متفاوت است. در واقع، سرعت واکنش طیفی از سطوح ممکن بیان ژن است که از بین آن سطح بیانی که برای شرایط محیطی خاص مناسب‌تر است انتخاب می‌شود. سرعت واکنش برای هر یک محدودیت یا مرزی دارد گونه ها(پایین و بالا) - به عنوان مثال، افزایش تغذیه منجر به افزایش جرم حیوان می شود، با این حال، در محدوده طبیعی واکنش مشخصه این گونه یا نژاد خواهد بود. سرعت واکنش ژنتیکی تعیین می شود و به ارث می رسد. برای نشانه های مختلفحدود واکنش بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، ارزش تولید شیر، بهره وری غلات و بسیاری از ویژگی های کمی دیگر دارای محدودیت های گسترده ای از هنجار واکنش، محدودیت های باریک - شدت رنگ اکثر حیوانات و بسیاری از ویژگی های کیفی دیگر است.

با این حال، برخی از صفات کمی با سرعت واکنش باریک (محتوای چربی شیر، تعداد انگشتان پا در شیر) مشخص می شوند. خوک گینه، و برای برخی از شخصیت های کیفی - گسترده (به عنوان مثال، تغییر رنگ فصلی در بسیاری از گونه های جانوری عرض های شمالی). علاوه بر این، مرز بین ویژگی های کمی و کیفی گاهی اوقات بسیار دلخواه است.

ویژگی های تغییرپذیری اصلاح

• برگشت پذیری - تغییرات زمانی ناپدید می شوند که شرایط محیطی خاصی که آنها را تحریک کرده است تغییر کند
• شخصیت گروهی
• تغییرات در فنوتیپ ارثی نیست، هنجار واکنش ژنوتیپ ارثی است
• نظم آماری سری تغییرات
• بر روی فنوتیپ تأثیر می گذارد بدون اینکه بر خود ژنوتیپ تأثیر بگذارد.

تجزیه و تحلیل و الگوهای تغییرپذیری اصلاح

سری واریاسیون

یک نمایش رتبه‌بندی شده از تجلی تغییرپذیری اصلاح - یک سری تغییرات - یک سری تغییرپذیری اصلاحی ویژگی یک موجود زنده، که شامل تغییرات فردی است که به ترتیب افزایش یا کاهش بیان کمی ویژگی (اندازه برگ، تغییر در شدت رنگ پوشش) قرار می‌گیرد. ، و غیره.). یک شاخص واحد از نسبت دو عامل در یک سری تغییرات (مثلاً طول پوشش و شدت رنگدانه آن) واریانت نامیده می شود. به عنوان مثال، گندم در حال رشد در یک مزرعه به دلیل شاخص های مختلف خاک و رطوبت در مزرعه، می تواند از نظر تعداد خوشه و خوشه بسیار متفاوت باشد. با جمع آوری تعداد سنبلچه ها در یک سنبله و تعداد گوش ها، می توانید یک سری تغییرات را به صورت آماری دریافت کنید:

منحنی تغییرات

یک نمایش گرافیکی از تجلی تغییرپذیری اصلاح - یک منحنی تغییرات - هم دامنه تغییرات ویژگی و هم فراوانی انواع مختلف را نشان می دهد. از منحنی می توان دریافت که میانگین متغیرهای تجلی صفت رایج ترین هستند (قانون کوتلت). دلیل این امر ظاهراً تأثیر عوامل محیطی بر سیر انتوژنی است. برخی از عوامل بیان ژن را سرکوب می کنند، در حالی که برخی دیگر، برعکس، آن را افزایش می دهند. تقریباً همیشه این عوامل به طور همزمان بر روی انتوژن تأثیر می گذارند ، یکدیگر را خنثی می کنند ، یعنی نه کاهش و نه افزایش ارزش یک صفت مشاهده می شود. به همین دلیل است که افراد با بیان افراطی این صفت در تعداد بسیار کمتری نسبت به افراد با مقدار متوسط ​​یافت می شوند. به عنوان مثال، قد متوسط ​​یک مرد - 175 سانتی متر - در جمعیت های اروپایی رایج ترین است.

هنگام ساخت منحنی تغییرات، می توانید مقدار انحراف استاندارد را محاسبه کنید و بر این اساس، انحراف استاندارد را از میانه ترسیم کنید - رایج ترین مقدار ویژگی.

تغییرپذیری اصلاح در نظریه تکامل

داروینیسم

در سال 1859، چارلز داروین اثر خود را در مورد تکامل با عنوان منشاء گونه ها توسط انتخاب طبیعی، یا حفظ نژادهای مطلوب در مبارزه برای زندگی منتشر کرد. داروین در آن رشد تدریجی موجودات را در نتیجه انتخاب طبیعی نشان داد. انتخاب طبیعی از مکانیسم زیر تشکیل شده است:

• ابتدا یک فرد با ویژگی های جدید و کاملا تصادفی ظاهر می شود (که در نتیجه جهش ایجاد شده است)
• سپس بسته به این ویژگی ها، او قادر به ترک فرزندان است یا نمی تواند
• در نهایت، اگر نتیجه مرحله قبل مثبت باشد، فرزندانی به جا می‌گذارد و فرزندانش خواص تازه به دست آمده را به ارث می‌برند.

ویژگی های جدید یک فرد در نتیجه تنوع ارثی و اصلاحی شکل می گیرد. و اگر تنوع ارثی با تغییر در ژنوتیپ مشخص شود و این تغییرات ارثی باشد، با تغییرپذیری اصلاحی، توانایی ژنوتیپ موجودات برای تغییر فنوتیپ در مواجهه با محیط به ارث می رسد. با قرار گرفتن مداوم در معرض شرایط محیطی یکسان بر روی ژنوتیپ، می توان جهش هایی را انتخاب کرد که اثر آنها شبیه به تجلی تغییرات است و بنابراین، تنوع اصلاحی به تنوع ارثی تبدیل می شود (همسان سازی ژنتیکی تغییرات). یک مثال ثابت درصد بالای رنگدانه ملانین در پوست نژادهای نگروید و مغولوئید در مقایسه با قفقازی است.

داروین تغییرپذیری اصلاح را معین (گروهی) نامید.

تنوع خاصی در همه افراد عادی گونه ظاهر می شود که تحت تأثیر خاصی قرار می گیرند. تنوع معینی حدود وجود و تولید مثل ارگانیسم را گسترش می دهد.

تنوع انتخاب طبیعی و تغییر

تغییرپذیری اصلاح ارتباط نزدیکی با انتخاب طبیعی دارد. انتخاب طبیعی دارای چهار جهت است که سه جهت آن مستقیماً در جهت بقای موجودات است اشکال مختلفتنوع غیر ارثی این انتخاب تثبیت کننده، متحرک و مخل است.

انتخاب تثبیت کننده با خنثی سازی جهش ها و تشکیل ذخیره ای از این جهش ها مشخص می شود که منجر به توسعه ژنوتیپ با فنوتیپ ثابت می شود. در نتیجه، موجودات نرخ متوسطواکنش ها تحت شرایط ثابت وجودی غالب می شوند. به عنوان مثال، گیاهان مولد شکل و اندازه گل را حفظ می کنند که با شکل و اندازه حشره ای که گیاه را گرده افشانی می کند، مطابقت دارد.

انتخاب مخرب با کشف ذخایر با جهش های خنثی شده و انتخاب بعدی این جهش ها برای تشکیل ژنوتیپ و فنوتیپ جدید مناسب برای محیط مشخص می شود. در نتیجه، ارگانیسم هایی با سرعت واکنش شدید زنده می مانند. به عنوان مثال، حشرات با بال‌های قوی در برابر وزش باد مقاوم‌تر هستند، در حالی که حشرات از همان گونه‌ها با بال‌های ضعیف دور می‌شوند.

انتخاب رانندگی با مکانیسمی مشابه با انتخاب مخرب مشخص می شود، اما هدف آن تشکیل یک هنجار واکنش متوسط ​​جدید است. به عنوان مثال، حشرات در برابر مواد شیمیایی مقاومت می کنند.

نظریه اپی ژنتیک تکامل

با توجه به مفاد اصلی نظریه اپی ژنتیک تکامل، منتشر شده در سال 1987، بستر تکامل یک فنوتیپ کل نگر است - یعنی، مورفوزها در رشد یک ارگانیسم با تأثیر شرایط محیطی بر روی آنتوژن (سیستم اپی ژنتیک) تعیین می شوند. . در همان زمان، یک مسیر رشد پایدار بر اساس مورفوزها (Creod) شکل می گیرد - یک سیستم اپی ژنتیکی پایدار شکل می گیرد که با مورفوس ها سازگار است. این سیستم توسعه مبتنی بر جذب ژنتیکی موجودات (ژنوکپی اصلاح) است که شامل مطابقت هر گونه تغییر با یک جهش خاص است. یعنی تغییر در فعالیت یک ژن خاص می تواند هم به دلیل تغییر در محیط و هم یک جهش خاص باشد. تحت تأثیر یک محیط جدید بر روی بدن، جهش هایی انتخاب می شوند که بدن را با شرایط جدید تطبیق می دهد، بنابراین بدن، ابتدا با کمک تغییرات با محیط سازگار می شود، سپس از نظر ژنتیکی با آن سازگار می شود (انتخاب حرکتی) - یک روش جدید. ژنوتیپ بوجود می آید که بر اساس آن یک فنوتیپ جدید ایجاد می شود. به عنوان مثال، با توسعه نیافتگی مادرزادی دستگاه حرکتی حیوانات، بازسازی اندام های حمایتی و حرکتی به گونه ای اتفاق می افتد که توسعه نیافتگی سازگاری پیدا می کند. علاوه بر این، این صفت با انتخاب تثبیت کننده ارثی ثابت می شود. متعاقباً مکانیسم جدیدی از رفتار ظاهر می شود که هدف آن سازگاری با سازگاری است. بنابراین در نظریه اپی ژنتیک تکامل، مورفوز پس جنینی بر اساس شرایط محیطی خاص به عنوان اهرم محرک تکامل در نظر گرفته می شود. بنابراین، انتخاب طبیعی در نظریه اپی ژنتیکی تکامل شامل مراحل زیر است:

بنابراین، نظریه های ترکیبی و اپی ژنتیکی تکامل کاملاً متفاوت هستند. با این حال، ممکن است مواردی وجود داشته باشد که ترکیبی از این نظریه ها باشد - به عنوان مثال، ظهور مورفوزها به دلیل تجمع جهش های خنثی در ذخایر بخشی از مکانیسم هر دو ترکیب مصنوعی (جهش ها در فنوتیپ ظاهر می شود) و اپی ژنتیک (مورفوزها می توانند در صورتی که جهش های اولیه این را تعیین نکرده باشند، منجر به ژنوکپی تغییرات می شود.

اشکال تغییرپذیری اصلاح

در بیشتر موارد، تنوع اصلاحی به سازگاری مثبت ارگانیسم ها با شرایط محیطی کمک می کند - واکنش ژنوتیپ به محیط بهبود می یابد و فنوتیپ بازآرایی می شود (به عنوان مثال، تعداد گلبول های قرمز در فردی که از کوه ها بالا می رود افزایش می یابد). با این حال، گاهی اوقات، تحت تأثیر عوامل نامطلوب محیطی، به عنوان مثال، تأثیر عوامل تراتوژن بر روی زنان باردار، تغییرات فنوتیپ مشابه جهش ها (نه تغییرات ارثی مشابه تغییرات ارثی) - فنوکپی ها رخ می دهد. همچنین، تحت تأثیر عوامل محیطی شدید، مورفوزها ممکن است در موجودات ظاهر شوند (به عنوان مثال، اختلال در دستگاه حرکتی به دلیل آسیب). مورفوزها ماهیتی برگشت ناپذیر و غیر انطباقی دارند و در طبیعت ناپایدار، تظاهرات مشابه جهش های خود به خودی است. مورفوزها توسط نظریه اپی ژنتیکی تکامل به عنوان عامل اصلی تکامل پذیرفته شده اند.

تغییرپذیری اصلاح بلند مدت

در بیشتر موارد، تغییرپذیری اصلاح غیر ارثی است و تنها واکنش ژنوتیپ یک فرد معین به شرایط محیطی و به دنبال آن تغییر در فنوتیپ است. با این حال، تغییرات طولانی مدت نیز شناخته شده است که در برخی از باکتری ها، تک یاخته ها و یوکاریوت های چند سلولی توضیح داده شده است. برای درک مکانیسم احتمالی تغییرپذیری اصلاح طولانی مدت، اجازه دهید ابتدا مفهوم یک محرک ژنتیکی را در نظر بگیریم.

به عنوان مثال، اپرون های باکتریایی، علاوه بر ژن های ساختاری، دارای دو بخش هستند - یک پروموتر و یک اپراتور. اپراتور برخی از اپرون ها بین پروموتر و ژن های ساختاری قرار دارد (در برخی دیگر، بخشی از پروموتر است). اگر اپراتور به پروتئینی به نام رپرسور متصل شود، با هم از حرکت RNA پلیمراز در طول زنجیره DNA جلوگیری می کنند. در باکتری ها E. coliمکانیزم مشابهی را می توان مشاهده کرد. با کمبود لاکتوز و گلوکز اضافی، یک پروتئین سرکوب کننده (Lacl) تولید می شود که به اپراتور متصل می شود و از سنتز RNA پلیمراز برای ترجمه آنزیمی که لاکتوز را تجزیه می کند، جلوگیری می کند. با این حال، هنگامی که لاکتوز وارد سیتوپلاسم باکتری می شود، لاکتوز (یک ماده القاء کننده) به پروتئین رپرسور می چسبد و ترکیب آن را تغییر می دهد که منجر به جدا شدن رپرسور از اپراتور می شود. این باعث شروع سنتز آنزیمی برای تجزیه لاکتوز می شود.

در باکتری ها، هنگام تقسیم، یک ماده القایی (در مورد E. coli- لاکتوز) به سیتوپلاسم سلول دختر منتقل می شود و باعث جدا شدن پروتئین سرکوبگر از اپراتور می شود که مستلزم تجلی فعالیت آنزیم (لاکتاز) برای جدا کردن لاکتوز در چوب ها حتی در غیاب این دی ساکارید است. متوسط.

اگر دو اپرون وجود داشته باشد و اگر به هم مرتبط باشند (ژن ساختاری اپرون اول پروتئین سرکوب کننده اپرون دوم را رمز می کند و بالعکس)، سیستمی به نام ماشه تشکیل می دهند. هنگامی که اپرون اول فعال است، اپرون دوم غیرفعال می شود. با این حال، تحت تأثیر محیط، سنتز پروتئین رپرسور توسط اپرون اول می تواند مسدود شود و سپس ماشه سوئیچ می شود: اپرون دوم فعال می شود. این حالت ماشه ای می تواند توسط نسل های بعدی باکتری ها به ارث برسد. محرک های مولکولی می توانند تغییرات طولانی مدت در یوکاریوت ها نیز ایجاد کنند. این می تواند، به عنوان مثال، با توارث سیتوپلاسمی ادخال های سیتوپلاسمی در باکتری ها در طول تولید مثل آنها رخ دهد.

اثر سوئیچینگ ماشه را می توان در اشکال حیات غیر سلولی مانند باکتریوفاژها مشاهده کرد. هنگامی که به یک سلول وارد می شود، باکتری با کمبود مواد مغذیآنها غیر فعال می مانند و به مواد ژنتیکی حمله می کنند. چه زمانی شرایط مساعددر سلول، فاژها تکثیر می شوند و از باکتری خارج می شوند - به دلیل تغییر در محیط، یک سوئیچ ماشه رخ می دهد.

وراثت سیتوپلاسمی

ویژگی های مقایسه ای اشکال تنوع

ویژگی های مقایسه ای اشکال تنوع

ویژگی	غیر ارثی (اصلاحات تطبیقی)	ارثی
موضوع تغییر	فنوتیپ در محدوده واکنش	ژنوتیپ
عامل وقوع	تغییرات در شرایط محیطی	نوترکیبی ژن به دلیل همجوشی گامت، عبور از آن، جهش
وراثت اموال	ارثی نیست	به ارث برده
ارزش ها برای یک فرد	نشاط، سازگاری با شرایط محیطی را افزایش می دهد	تغییرات مفید منجر به بقا، مضر - به مرگ ارگانیسم می شود.
مشاهده ارزش	بقا را ترویج می کند	منجر به ظهور جمعیت های جدید، گونه ها در نتیجه واگرایی می شود
نقش در تکامل	سازگاری موجودات زنده با شرایط محیطی	مواد برای انتخاب طبیعی
شکل تغییرپذیری	گروه	شخصی
منظم بودن	نظم آماری سری تغییرات	قانون سری همولوگ تنوع ارثی

تغییرات ارثی و اصلاحی با هم، مبنای انتخاب طبیعی را فراهم می‌کنند. در عین حال، تغییرات کیفی یا کمی در تظاهرات ژنوتیپ در علائم فنوتیپ (تنوع ارثی) نتیجه انتخاب طبیعی - بقا یا مرگ فرد را تعیین می کند.

تغییرپذیری در زندگی انسان

استفاده عملی از الگوهای تغییرپذیری اصلاحی از اهمیت زیادی در نباتات و دامپروری برخوردار است، زیرا امکان پیش بینی و برنامه ریزی از قبل حداکثر استفاده از قابلیت های هر گونه گیاهی و نژاد حیوانی (مثلاً شاخص های فردی) را فراهم می کند. نور کافی برای هر گیاه). ایجاد شناخته شده شرایط بهینهبرای اجرای ژنوتیپ، بهره وری بالای آنها تضمین می شود.

همچنین استفاده به موقع از توانایی های ذاتی کودک و توسعه آنها از دوران کودکی امکان پذیر است - این وظیفه روانشناسان و معلمان است که حتی در سن مدرسه سعی در تعیین تمایلات کودکان و توانایی های آنها برای یک یا آن فعالیت حرفه ای دارند. ، افزایش سطح اجرای توانایی های تعیین شده ژنتیکی کودکان.