Muutoksen vaihtelu. Mekanismi, merkitys, esimerkkejä. Muunnelman vaihtelu - ominaisuudet, esimerkit ja merkitys

Muutoksen vaihtelu- tämä on organismien melko tärkeä ominaisuus sopeutua ulkoiseen ympäristöön. Tämä on monimutkainen reaktio, joka on organismi tai koko populaatio ympäristöolosuhteiden muutokseen. Esimerkiksi auringon alla iho tummuu enemmän tai vähemmän jokaisella ihmisellä.

Muunnelman vaihtelu ja sen ominaisuudet

Tällä organismien ominaisuudella on joitain tyypillisiä merkkejä:

Muunnosvaihtelu vaikuttaa yksinomaan fenotyyppiin (ulkoiset piirteet), mutta ei millään tavalla vaikuta genotyyppiin (yksittäinen geneettisen tiedon joukko).
Se on luonteeltaan ryhmää - jos jotkut ympäristöolosuhteet vaikuttavat organismiryhmään, niin kaikilla sen edustajilla on samat merkit.
Palautettavuus - muutokset näkyvät tiettyjen tekijöiden jatkuvalla vaikutuksella. Jos organismi siirretään muihin olosuhteisiin tai tekijän vaikutus eliminoidaan, fenotyyppiset muutokset häviävät.
Ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta tapahtuneita muutoksia ei peritä.

On syytä huomata, että modifikaation vaihtelulla on suuri merkitys prosessille, tosiasia on, että luonnossa elävät organismit, jotka ovat eniten sopeutuneet olosuhteisiin, erityisesti ulkoisten tekijöiden jyrkän muutoksen myötä. Kombinatorinen ja kaukana siitä, että se antaa keholle kyvyn sopeutua.

Muunnelman vaihtelu: esimerkkejä

Luonnossa voi löytää lukemattomia esimerkkejä tällaisista kehon muutoksista. Alla on yleisimmät.

Kiipeäessä vuorille, joissa ympäristöolosuhteet muuttuvat, ihmisen tai eläimen veressä havaitaan punasolujen määrän lisääntymistä, mikä tarjoaa normaalin hapensyötön.
Altistettuna ultraviolettisäteilyltä ihokudoksissa pigmenttien lisääntynyt vapautuminen alkaa.
Jatkuvan intensiivisen harjoittelun seurauksena lihasmassa kasvaa merkittävästi. Kun olet lopettanut harjoittelun, keho menettää vähitellen joustavuutensa, lihasten koko pienenee.
Jos valkoinen Himalajan jänis siirretään kohtuullisiin ilmasto-olosuhteisiin ja osa kehosta ajellaan, uusi turkki on harmaa.
Jos puilla on jo täysin kukkivat lehdet, ja yöllä ne vaikuttavat alle nollan lämpötilan, niin aamulla huomaat tyypillisen punertavan sävyn.

Muunnoslaitteiden luonteen ymmärtämiseksi on otettava huomioon muut variaatiomuodot.

Kombinatorinen vaihtelu

Tämä vaihtelu johtuu sukusolujen fuusiosta. Tarkastellaan nyt esimerkkiä: jos lapsen isällä on tummat hiukset ja äidillä vaaleat hiukset ja lapsi voi syntyä vihreillä silmillä ja vaalealla hiuksella tai tummilla ja siniset silmät... Kombinatorinen vaihtelu tarjoaa nämä jälkeläisten fenotyyppiset muutokset.

Mutaatioiden vaihtelu

Muutokset tapahtuvat, kun keho altistetaan kemialliselle, fysikaaliselle tai biologiselle mutageenille. Mutaatioiden vaihtelu, toisin kuin muutos:

syntyy spontaanisti, ja sitä on melkein mahdotonta ennustaa;
aiheuttaa muutoksia geneettisessä aineistossa;
mutaatiomuutokset ovat pysyviä ja perittyjä;
mutaatiot voivat olla sekä hyvänlaatuisia että aiheuttaa patologioita kuolemaan asti;
ne eivät ole riippuvaisia ympäristöolosuhteista;
syntyy yksittäisissä yksilöissä;

Kuten näette, vaihtelu on hyvin monimutkainen prosessi, joka vaikuttaa sekä genotyyppiin että fenotyyppisiin ominaisuuksiin. Muunnosten, yhdistelmien ja mutaatioiden ansiosta organismit ovat vähitellen muuttuneet, parantuneet ja mukautuneet muutoksiin.

Vaihtelevuus on yksilöllisten erojen ilmaantumista. Organismien vaihtelevuuden perusteella ilmenee muotojen geneettinen monimuotoisuus, jotka luonnollisen valinnan vaikutuksesta muuttuvat uusiksi alalajeiksi ja lajeiksi. Erota modifikaatio, fenotyyppinen ja mutaatio- tai genotyyppinen vaihtelu.

TAULUKKO Vaihtelevuuden muotojen vertailevat ominaisuudet (T. L. Bogdanova. Biologia. Tehtävät ja harjoitukset. Opas yliopistojen hakijoille. M., 1991)

Vaihtelevuuden muodot	Syyt ulkonäköön	Arvo	Esimerkkejä
Ei-perinnöllinen muunnos (fenotyyppinen)	Ympäristöolosuhteiden muutokset, joiden seurauksena organismi muuttuu genotyypin antamalla normaalilla reaktioalueella	Sopeutuminen - sopeutuminen tiettyihin ympäristöolosuhteisiin, selviytyminen, jälkeläisten säilyttäminen	Valkoinen kaali kuumassa ilmastossa ei muodosta kaalin päätä. Vuorille tuotavat hevos- ja lehmän rodut hiipuvat
Mutaatio	Ulkoisten ja sisäisten mutageenisten tekijöiden vaikutus, joka johtaa muutokseen geeneissä ja kromosomeissa	Materiaali luonnollista ja keinotekoista valintaa varten, koska mutaatiot voivat olla hyödyllisiä, haitallisia ja välinpitämättömiä, hallitsevia ja resessiivisiä	Polyploidimuotojen esiintyminen kasvipopulaatiossa tai joissakin eläimissä (hyönteiset, kalat) johtaa niiden lisääntymiseristykseen ja uusien lajien, sukujen muodostumiseen - mikroevoluutio
Perinnöllinen (genotyyppinen) Yhdistää	Esiintyy spontaanisti populaatiossa risteytyksen aikana, kun jälkeläisiin ilmestyy uusia geenikombinaatioita	Uusien perinnöllisten muutosten jakautuminen väestössä, jotka toimivat materiaalina valinnassa	Vaaleanpunaisen kukan ulkonäkö ylittäessään valko- ja punakukkaisia primusia. Risteyttäessä valkoisia ja harmaita kaneja voi esiintyä mustia jälkeläisiä
Perinnöllinen (genotyyppinen) Suhteellinen (korrelatiivinen)	Se syntyy geenien ominaisuuksien seurauksena vaikuttaa yhden, mutta kahden tai useamman merkin muodostumiseen	Toisiinsa liittyvien ominaisuuksien pysyvyys, organismin eheys järjestelmänä	Pitkäjalkaisilla eläimillä on pitkä kaula. Punajuurikasvilajikkeissa juurikasvien, varren ja lehtien suonien väri muuttuu jatkuvasti

Muutoksen vaihtelu

Muutosvaihtelu ei aiheuta muutoksia genotyypissä, se liittyy tietyn, yhden ja saman genotyypin reaktioon ulkoisen ympäristön muutokseen: optimaalisissa olosuhteissa paljastuu tietylle genotyypille ominainen mahdollisuus. Siksi kasvatettujen eläinten tuottavuus paremmissa säilytystiloissa ja hoidossa paranee (maitotuotanto, lihan lihotus). Tässä tapauksessa kaikki yksilöt, joilla on sama genotyyppi, reagoivat ulkoisiin olosuhteisiin samalla tavalla (Charles Darwin kutsui tämän tyyppistä vaihtelua tietyksi vaihtelevuudeksi). Toinen merkki - maidon rasvapitoisuus - on kuitenkin heikosti altis ympäristöolosuhteiden muutoksille, ja eläimen väri on vielä vakaampi merkki. Muutosvaihtelu vaihtelee yleensä tietyissä rajoissa. Ominaisuuden variaatioastetta eliössä, ts. Modifikaation vaihtelun rajoja, kutsutaan reaktionormiksi.

Laaja reaktionopeus on ominaista sellaisille piirteille kuin maitotuotos, lehtien koko, väri joillakin perhosilla; kapea reaktionopeus - maidon rasvapitoisuus, kanan munantuotanto, korolla värin voimakkuus kukissa jne.

Fenotyyppi muodostuu genotyypin ja ympäristötekijöiden välisen vuorovaikutuksen seurauksena. Fenotyyppiset piirteet eivät välity vanhemmilta jälkeläisille, vain reaktionopeus periytyy, toisin sanoen ympäristöolosuhteiden muutoksiin reagoinnin luonne. Omistaa heterotsygoottiset organismit kun ympäristöolosuhteet muuttuvat, tästä ominaisuudesta voi aiheutua erilaisia ilmenemismuotoja.

Muutosten ominaisuudet: 1) perimättömyys; 2) muutosten ryhmäluokka; 3) korreloivat muutokset tietyn ympäristötekijän toimintaan; 4) variaatiorajojen määrittäminen genotyypin mukaan.

Genotyyppinen vaihtelu

Genotyyppinen vaihtelu on jaettu mutaatioihin ja yhdistelmiin. Mutaatioita kutsutaan äkillisiksi ja vakaiksi muutoksiksi perinnöllisyydessä - geeneissä, mikä aiheuttaa muutoksia perinnöllisissä ominaisuuksissa. Termin "mutaatio" keksi ensin de Vries. Mutaatiot aiheuttavat väistämättä muutoksia genotyypissä, jotka jälkeläiset perivät ja jotka eivät liity geenien risteytymiseen ja rekombinaatioon.

Mutaatioiden luokitus. Mutaatiot voidaan yhdistää ryhmiin - luokitellaan ilmenemisen luonteen, paikan tai niiden esiintymisen tason mukaan.

Ilmentymisluonteen mukaiset mutaatiot ovat hallitsevia ja toistuvia. Mutaatiot vähentävät usein elinvoimaa tai hedelmällisyyttä. Mutaatioita, jotka vähentävät voimakkaasti elinvoimaa, pysäyttävät kehityksen osittain tai kokonaan, kutsutaan puolitapaaviksi ja elämän kanssa yhteensopimattomia kuolemaan. Mutaatiot luokitellaan niiden alkuperän mukaan. Sukusoluissa syntynyt mutaatio ei vaikuta tietyn organismin ominaisuuksiin, mutta ilmenee vain seuraavassa sukupolvessa. Tällaisia mutaatioita kutsutaan generatiivisiksi. Jos geenit muuttuvat somaattisissa soluissa, tällaiset mutaatiot näkyvät tässä organismissa eivätkä siirry jälkeläisille sukupuolisen lisääntymisen aikana. Mutta aseptisen lisääntymisen myötä, jos organismi kehittyy solusta tai soluryhmästä, jolla on muuttunut - mutatoitunut - geeni, mutaatiot voidaan siirtää jälkeläisille. Tällaisia mutaatioita kutsutaan somaattisiksi.

Mutaatiot luokitellaan niiden esiintymistason mukaan. On kromosomaalisia ja geenimutaatioita. Mutaatioihin sisältyy myös muutos kariotyypissä (muutos kromosomien lukumäärässä) .. Polyploidia - kromosomien määrän kasvu, haploidijoukon moninkertainen luku. Tämän mukaisesti kasveissa erotetaan triploidit (Zn), tetraploidit (4p) jne. Kasviviljelyssä tunnetaan yli 500 polyploidia (sokerijuurikkaat, viinirypäleet, tattari, minttu, retiisit, sipulit jne.). Ne kaikki erottuvat suuresta kasvullisesta massasta ja niillä on suuri taloudellinen arvo.

Kukkaviljelyssä havaitaan monenlaisia polyploideja: jos haploidijoukon yhdellä alkuperäisellä muodolla oli 9 kromosomia, tämän lajin viljellyillä kasveilla voi olla 18, 36, 54 ja jopa 198 kromosomia. Polyploidit päästävät kasvien altistumisen seurauksena lämpötilalle, ionisoivalle säteilylle, kemikaaleille (kolkisiinille), jotka tuhoavat solujen jakautumisen karan. Tällaisissa kasveissa sukusolut ovat diploideja, ja kun ne sulautuvat kumppanin haploidien sukupuolisolujen kanssa, sygootista syntyy triploidinen kromosomijoukko (2n + n = Zn). Tällaiset triploidit eivät muodosta siemeniä, ne ovat steriilejä, mutta tuottavia. Jopa polyploidit muodostavat siemeniä.

Heteroploidia on muutos kromosomien määrässä, joka ei ole haploidijoukon moninkertainen luku. Tässä tapauksessa solun kromosomiryhmää voidaan lisätä yhdellä, kahdella, kolmella kromosomilla (2n + 1; 2n + 2; 2n + 3) tai vähentää yhdellä kromosomilla (2n-1). Esimerkiksi Downin oireyhtymää sairastavalla henkilöllä on yksi ylimääräinen kromosomi 21. parilla ja tällaisen henkilön kariotyyppi on 47 kromosomia. Shereshevsky-Turnerin oireyhtymää (2n-1) sairastavilla ihmisillä yksi X-kromosomi puuttuu ja 45 kromosomia on jäljellä karyotyyppi. Näihin ja muihin vastaaviin numeeristen suhteiden poikkeamiin henkilön kariotyypissä liittyy terveyshäiriö, henkiset ja fyysiset häiriöt, elinvoiman heikkeneminen jne.

Kromosomaaliset mutaatiot liittyvät muutoksiin kromosomien rakenteessa. Kromosomien uudelleenjärjestelyjä on seuraavanlaisia: kromosomin eri osien irtoaminen, yksittäisten fragmenttien kaksinkertaistuminen, kromosomin osan pyöriminen 180 ° tai erillisen kromosomin osan kiinnittyminen toiseen kromosomiin. Tällainen muutos merkitsee kromosomissa olevien geenien toiminnan ja organismin perinnöllisten ominaisuuksien rikkomista ja joskus sen kuolemaa.

Geenimutaatiot vaikuttavat itse geenin rakenteeseen ja aiheuttavat muutoksen organismin ominaisuuksissa (hemofilia, värisokeus, albinismi, kukkien korolla väri jne.). Geenimutaatioita esiintyy sekä somaattisissa että sukusoluissa. Ne voivat olla hallitsevia ja resessiivisiä. Ensimmäiset esiintyvät sekä homotsygooteissa että. heterotsygooteissa, jälkimmäiset - vain homotsygooteissa. Kasveissa somaattiset geenimutaatiot jatkuvat, kun kasvullisen lisääntymisen... Mutaatiot sukusoluissa periytyvät kasvien siementen lisääntymisen ja eläinten seksuaalisen lisääntymisen aikana. Jotkut mutaatiot vaikuttavat positiivisesti kehoon, toiset ovat välinpitämättömiä ja toiset taas ovat haitallisia aiheuttaen joko kehon kuoleman tai heikentäen sen elinvoimaa (esimerkiksi sirppisoluanemia, hemofilia ihmisillä).

Uusien kasvilajikkeiden ja mikro-organismikantojen jalostuksessa käytetään indusoituja mutaatioita, jotka on keinotekoisesti aiheuttanut tietyt mutageeniset tekijät (röntgensäteet tai ultraviolettisäteet, kemikaalit). Sitten valitut mutantit valitaan pitäen tuottavimmat. Maassamme nämä menetelmät ovat saaneet monia taloudellisesti lupaavia kasvilajikkeita: tarttumaton vehnä, jolla on suuret korvat, vastustuskykyinen sairauksille; korkeatuottoiset tomaatit; puuvillakasvi, jossa on suuria pullia jne.

Mutaatioiden ominaisuudet:

1. Mutaatiot ilmestyvät yhtäkkiä, harppauksin.
2. Mutaatiot ovat perinnöllisiä, toisin sanoen ne siirtyvät tasaisesti sukupolvelta toiselle.
3. Mutaatiot eivät ole suunnattuja - mikä tahansa lokus voi mutatoitua aiheuttaen muutoksia sekä pienissä että elintoiminnoissa.
4. Samoja mutaatioita voi esiintyä toistuvasti.
5. Mutaatiot voivat ilmentymällään olla hyödyllisiä ja haitallisia, hallitsevia ja resessiivisiä.

Kyky mutatoida on yksi geenin ominaisuuksista. Jokainen yksittäinen mutaatio johtuu syystä, mutta useimmissa tapauksissa näitä syitä ei tunneta. Mutaatiot liittyvät ulkoisen ympäristön muutoksiin. Tämän osoittaa vakuuttavasti se tosiasia, että altistuminen ulkoisille tekijöille on mahdollista dramaattisesti lisätä niiden määrää.

Yhdistelmävaihtelu

Yhdistävä perinnöllinen vaihtelu syntyy homologisten kromosomien homologisten alueiden vaihdon seurauksena meioosissa, samoin kuin seurauksena kromosomien itsenäisestä divergenssistä meioosin aikana ja niiden satunnaisesta yhdistelmästä ylityksen aikana. Vaihtelevuus voi johtua paitsi mutaatioista myös yksittäisten geenien ja kromosomien yhdistelmistä, joiden uusi yhdistelmä lisääntymisen aikana johtaa muutoksiin organismin tietyissä ominaisuuksissa ja ominaisuuksissa. Tämän tyyppistä vaihtelua kutsutaan yhdistelmäperinnölliseksi vaihteluksi. Uusia geenien yhdistelmiä syntyy: 1) ylityksen aikana, ensimmäisen meioottisen jakautumisen profaasin aikana; 2) homologisten kromosomien itsenäisen divergenssin aikana ensimmäisen meioottisen jakautumisen anafaasissa; 3) tytärkromosomien itsenäisen divergenssin aikana toisen meioottisen jakautumisen anafaasissa ja 4) eri sukusolujen fuusion aikana. Yhdistettyjen geenien yhdistelmä sigotassa voi johtaa eri rotujen ja lajikkeiden ominaisuuksien yhdistelmään.

Jalostuksessa on erittäin tärkeä perinnöllisen vaihtelevuuden gomblogisen sarjan laki, jonka Neuvostoliiton tiedemies N.I. Vavilov on laatinut. Siinä lukee: sisällä erityyppisiä ja sukut, jotka ovat geneettisesti lähellä (ts. joilla on yksi alkuperä), havaitaan samanlaisia perinnöllisen vaihtelun sarjoja. Tällainen vaihtelevuus on paljastunut monissa viljoissa (riisi, vehnä, kaura, hirssi jne.), Joissa viljan väri ja rakenne, kylmänkestävyys ja muut ominaisuudet vaihtelevat samalla tavalla. Tietäen joidenkin lajikkeiden perinnöllisten muutosten luonteen, voidaan ennustaa samankaltaisia muutoksia sukulaislajeissa ja aiheuttaa niille mutageenien vaikutuksesta samanlaisia hyödyllisiä muutoksia, mikä helpottaa suuresti taloudellisesti arvokkaiden muotojen tuotantoa. Tunnetaan myös monia esimerkkejä ihmisen homologisesta vaihtelusta; esimerkiksi albinismi (virhe solujen väriaineen synteesissä) löytyy eurooppalaisilta, negreeiltä ja intiaaneilta; nisäkkäiden joukossa - jyrsijöissä, lihansyöjissä, kädellisissä; pieniä tummanihoisia ihmisiä - pygmejä - löytyy päiväntasaajan Afrikan trooppisista metsistä, Filippiinien saarilta ja Malaccan niemimaan viidakoista; joitain ihmisille ominaisia perinnöllisiä vikoja ja epämuodostumia havaitaan myös eläimissä. Tällaisia eläimiä käytetään mallina vastaavien vikojen tutkimiseen ihmisillä. Esimerkiksi silmän kaihi esiintyy hiirellä, rotalla, koiralla, hevosella; hemofilia - hiirillä ja kissoilla, diabetes - rotilla; synnynnäinen kuurous - marsussa, hiiressä, koirassa; jäniksen huuli - hiirissä, koirissa, sioissa jne. Nämä perinnölliset viat ovat vakuuttava vahvistus NI Vavilovin perinnöllisen vaihtelevuuden homologisen sarjan laille.

Pöytä. Variaatiomuotojen vertailevat ominaisuudet (T.L.Bogdanova. Biologia. Tehtävät ja harjoitukset. Opas yliopistojen hakijoille. M., 1991)

Tyypillinen	Muutoksen vaihtelu	Mutaatioiden vaihtelu
Vaihda objekti	Fenotyyppi normaalilla reaktioalueella	Genotyyppi
Valintakerroin	Muuttuvat ympäristöolosuhteet keskiviikko	Ehtojen muuttaminen ympäristössä
Perintö merkkejä	Ei peritty	Ovat perittyjä
Altistuminen kromosomimuutoksille	Ei altistunut	Käy läpi kromosomaalinen mutaatio
Alttius DNA-molekyylien muutoksille	Ei altistunut	Paljastettu tapauksessa geenimutaatio
Merkitys yksilölle	Lisää tai alentaa elinvoimaa. tuottavuus, sopeutuminen	Hyödyllisiä muutoksia johtaa voittoon taistelussa olemassaolosta, haitallinen - kuolemaan
Näkymän arvo	Edistää eloonjääminen	Johtaa uusien populaatioiden, lajien jne. Muodostumiseen erimielisyyksien seurauksena
Rooli evoluutiossa	Sopeutuminen organismeja ympäristöolosuhteisiin	Materiaali luonnollista valintaa varten
Vaihtelulomake	Varma (ryhmä)	Määrittelemätön (yksilöllinen), yhdistävä
Alistuminen säännöllisyydelle	Tilastollinen säännöllisyys muunnossarja	Homologinen laki perinnöllisen vaihtelun riveissä

Jokaisella organismilla on kyky sopeutua ympäristöolosuhteisiin - tämä on modifikaation vaihtelu. Elävien olentojen elintärkeä toiminta on mahdollista muutosten ansiosta.

Ilman kykyä sopeutua pienimmätkin lämpötilan, ravinnon ja valaistuksen muutokset asettaisivat kokonaiset lajit sukupuuttoon.

Mikä on modifikaation (fenotyyppinen) vaihtelu

Muunnosvaihtelu on kehittynyt evoluution seurauksena, organismin reaktiona muutoksiin olemassaolon olosuhteissa.

Muunnosten erottava piirre on, että muutokset tapahtuvat fenotyypin rajoissa, ts. Joukko ulkoisia ja sisäiset ominaisuudet organismi, joka ilmestyi sen kehityksen aikana. Siksi kirjallisuudessa on vastaava nimi - fenotyyppinen vaihtelu.

Altistuminen elävälle solulle johtaa aina vastaukseen. Vastauksena ulkoiseen ärsykkeeseen solut lähettävät signaaleja geeneille, mikä johtaa muutoksiin kehon fysiologiasta vastaavien proteiinien synteesissä. Fenotyypissä tapahtuvilla muutoksilla on kuitenkin raja, jota kutsutaan reaktionopeudeksi.

Seuraavat reaktiostandardit erotetaan biologiassa sen mukaan, missä määrin tämä tai toinen fenotyypin ominaisuus muuttuu:

Leveä- piirteelle on ominaista suuri vaihtelevuus. Useimmiten se ilmenee kvantitatiivisessa merkityksessä.
Kapea- merkki vaikuttaa ympäristön vaikutuksesta merkityksettömästi ja sillä on yleensä laadullinen luonne.

Organismin modifikaation kehitysvaihtoehdot, jotka on järjestetty nousevaan tai laskevaan järjestykseen, muodostavat vaihtelusarjan. Fenotyypin piirteen ja sen ilmentymistiheyden välinen suhde näkyy selvästi käyrän muodossa olevassa kaaviossa.

Nämä tilastolliset menetelmät ovat välttämättömiä tärkeillä ihmisen toiminnan aloilla: maatalous, lääketiede, teollisuus. Variaatiokäyrä antaa mahdollisuuden paljastaa fenotyyppisen vaihtelun mallit, reaktionormien rajat ja ennustaa indikaattorien arvot.

Esimerkkejä muunneltavuudesta

Kehon muutosmuutokset ovat vastaus olemassaolon muutoksiin.

Ruokavalio, ympäristön lämpötila, kosteus ja valotasot - nämä ja monet muut tekijät riippuvat ulkomuoto organismi, solujen käyttäytyminen.

Esimerkkejä fenotyyppisistä eroista on saatavilla joka vaiheessa - pellolla kasvatettu voikukka eroaa vuoristossa kasvatetusta voikukasta varren korkeudella, lehtien järjestelyllä ja juurijärjestelmän kehityksellä.

Toinen esimerkki - saman lajin kasvit vaihtelevat kooltaan valotasosta ja ravinteiden määrästä maaperässä. Lämpötilasta riippuen joidenkin eläinten turkisten väri muuttuu.

Fenotyyppisiä muutoksia voidaan havaita myös ihmisillä. Suurin osa loistava esimerkki toimii rusketuksena, joka esiintyy suojaavan reaktion muodossa ultraviolettisäteilyn vaikutuksille.

Pohjoisten maiden asukkailla on tumma ihonväri - väliaikainen ilmiö, joka osoittaa tämän muutoksen mukautuvuuden. Tiheä fyysinen aktiivisuus johtaa myös fenotyypin muutokseen - kehon lihakset ja luut vahvistuvat.

Kaikki modifikaatiomuutokset eivät ilmene ulkoisesti, joskus ne tapahtuvat vain solutasolla. Heikon ilman olosuhteissa ihmiskeho, joka yrittää ylläpitää elintoimintaa, lisää veren punasolujen määrää, jotka toimittavat happea elimiin ja kudoksiin.

Tämä ilmiö havaitaan kiipeettäessä vuorille. Siksi kiipeilijät kiinnittävät erityistä huomiota sopeutumiseen dramaattisesti muuttuneisiin ympäristöolosuhteisiin.

Muutosvaihteluominaisuudet

Muutosperintöä ei peritä. Sen ilmentymät ovat väliaikaisia. Tällöin genotyypissä ei tapahdu muutosta - jälkeläisille siirtyvät geenit eivät vaikuta.

Saman lajin yksilöillä, jotka on sijoitettu samoihin olosuhteisiin, fenotyypissä on samanlaisia muutoksia, mikä osoittaa modifikaation vaihtelun ryhmäluonteen.

Muutokset eivät yleensä kestä kauan ja häviävät, kun ne palautetaan alkuperäisiin olosuhteisiin. Nämä ominaisuudet määrittävät muutosten säännöllisyyden ja ennustettavuuden.

Onko modifikaation vaihtelu hyödyllistä vai haitallista? Tässä vastaus on yksinkertainen - modifikaatiot auttavat kehoa sopeutumaan muuttuviin ympäristöolosuhteisiin ja siten selviytymään.

Mutaatio- ja modifikaatiomuuttujien välinen ero

Mutaatio, kuten modifikaatio, johtaa muutokseen organismissa, mutta tämä tapahtuu perinnöllisen materiaalin muutosten vuoksi järjestämällä geenit, kromosomit ja genomi uudelleen.

Mutaatioiden kohteena oleva yksilö pysyy sellaisena elämän loppuun asti ja siirtää sitten geenin mutaation kanssa jälkeläisilleen.

Altistuminen säteilylle, kemikaaleille, muutoksille lämpötilajärjestelmä – yleisiä syitä mutaatioiden esiintyminen. Niiden ulkonäkö on spontaani - saman tekijän vaikutuksesta ilmenevät oireet ovat todennäköisesti erilaisia.

Samanaikaisesti mutaatio on evoluution tärkein moottori, koska luonnollisen valinnan aikana vain hyödyllisten muutosten kantajat jatkavat lajiaan, mikä tarjoaa heille kilpailuedun.

Muutokset ja niiden ominaisuudet

Fenotyyppimuutoksia tapahtuu useista syistä, ja niiden ilmenemisen aste riippuu ympäristötekijöiden vaikutuksen voimakkuudesta.

Modifikaatiomuuttujien tyypit voidaan luokitella seuraavasti:

Ikä- seurauksena on muutoksia elinkaari organismi. Ne ovat erityisen voimakkaita organismeissa, jotka kärsivät kehityksen aikana metamorfooseista - sammakkoeläimet viettävät osan elämästään nuijana, hyönteisinä toukkina ja vasta sitten aikuisen muodossa.
Kausittainen muutokset liittyvät läheisesti lämpötilan muutoksiin. Joten esimerkiksi talvella jotkut eläimet muuttavat turkistensa väriä - hiuspigmentit reagoivat kylmään.
Ympäristö- syntyvät vastauksena muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Tämän lajin muutokset voivat jatkua koko organismin elinaikana, jos fenotyypin muutoksen aiheuttaneiden tekijöiden vaikutukset jatkuvat.

On syytä huomata: tällainen jako on melko mielivaltainen, koska fenotyyppi muodostuu usein kaikkien muutosten yhdistelmänä.

Fenotyyppisen vaihtelun lääketieteellinen merkitys

Kuten kaikki elävät olennot, ihminen voi muuttua. Tämän prosessin mallien ja reaktionopeuden rajojen tuntemus on tärkeää lääketieteelle, jonka toiminnan tarkoituksena on varmistaa ihmiskehon terveellinen kehitys.

Vaihtelusarjojen ja käyrien analysoinnin avulla voit luonnehtia normaalin terveydentilan sekä tunnistaa arvot, joilla normista poikkeama on.

Erottaa ikä, kausiluonteinen ja ympäristömuutokset. Ne kiehuvat muutokseksi vain merkin vakavuudessa; heidän kanssaan ei tapahdu genotyypin rakenteen rikkomuksia. On huomattava, että on mahdotonta vetää selkeää rajaa iän, kausiluonteisten ja ekologisten muutosten välillä.

Ikä tai ontogeneettiset modifikaatiot ilmaistaan hahmojen jatkuvana muutoksena yksilön kehitysprosessissa. Tämä on selvästi osoitettu sammakkoeläinten (tadpoles, underyearlings, aikuiset), hyönteisten (toukat, nuket, imago) ja muiden eläinten sekä kasvien ontogeneesillä. Henkilöllä, kehitysprosessissa, havaitaan morfofysiologisten ja henkisten ominaisuuksien muutoksia. Esimerkiksi lapsi ei pysty kehittymään oikein sekä fyysisesti että älyllisesti, jos hän on varhaislapsuus siihen eivät vaikuta normaalit ulkoiset tekijät, myös sosiaaliset tekijät. Esimerkiksi pitkäaikainen oleskelu sosiaalisesti epäedullisessa ympäristössä voi aiheuttaa peruuttamattoman puutteen hänen älyllisyyksissään.

Ontogeneettinen vaihtelu, kuten itse ontogenia, määräytyy genotyypin mukaan, johon yksilön kehitysohjelma koodataan. Fenotyypin muodostumisen erityispiirteet ontogeneesissä johtuvat kuitenkin genotyypin ja ympäristön vuorovaikutuksesta. Epätavallisten ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta poikkeamia normaalin fenotyypin muodostumisessa voi esiintyä.

Kausimuutokset, yksilöt tai kokonaiset populaatiot ilmenevät geneettisesti määriteltynä ominaisuuksien muutoksena (esimerkiksi villan värin muutoksena, eläinten lattian ulkonäönä), joka tapahtuu sääolosuhteiden kausiluonteisten muutosten seurauksena [Kaminskaia EA ].

Silmiinpistävä esimerkki tällaisesta vaihtelusta on kokemus kermakaniista. Kermikaniineissa tietty alue ajellaan takana (hermelikani on takana normaalisti valkoisilla hiuksilla) ja sitten kani asetetaan kylmään. On käynyt ilmi, että tässä tapauksessa tummapigmenttiset hiukset ilmestyvät paljaalle alueelle, joka on alttiina matalille lämpötiloille, ja sen seurauksena takana - tumma piste... On selvää, että jänin yhden tai toisen piirteen kehitys on hänen fenotyyppi, tässä tapauksessa alkion väritys riippuu paitsi sen genotyypistä, myös koko olosuhteista, joissa tämä kehitys tapahtuu.

Neuvostoliiton biologi Ilyin osoitti, että ympäristön lämpötila on tärkeämpää pigmentin kehittymisessä hermokanissa, ja jokaiselle kehon alueelle on oma lämpötilakynnyksensä, jonka yläpuolella valkoinen villa kasvaa, ja alapuolella - musta (kuva 9).

Kuva 9.

kermakani (Ilyiniltä S.M.Gershenzonin jälkeen, 1983)

Kausimuutokset voidaan liittää ryhmään ympäristömuutokset... Viimeksi mainitut edustavat mukautuvia muutoksia fenotyypissä vastauksena ympäristöolosuhteiden muutoksiin. Ympäristömuutokset ilmenevät fenotyyppisesti ominaisuuden vakavuuden muutoksena. Ne voivat esiintyä varhaisessa kehitysvaiheessa ja jatkuvat koko elämän. Esimerkki on nuolen kärjen erilaiset lehtien muodot, jotka johtuvat ympäristön vaikutuksesta (kuva 10): nuolen muotoinen pinta, leveä kelluva, nauhamainen vedenalainen.

Kuva. 10.

veden alla, kelluva ja pinta

Ympäristön muutokset vaikuttaa määrälliseen (terälehtien lukumäärä kukassa, jälkeläisillä eläimillä, eläinten paino, kasvin korkeus, lehtien koko jne.) ja laadulliseen (kukkien väri keuhkossa, metsän rivit, esikko; ihon väri ultraviolettisäteilyn jne. vaikutus). Joten esimerkiksi Levakovsky kasvatti karhunvatukkahaaraa vedessä sen kukintaan saakka ja havaitsi merkittäviä muutoksia kudoksen anatomisessa rakenteessa. Samankaltaisessa kokeessa Konstanten paljasti fenotyyppisiä eroja lehden vedenalaisten ja vedenalaisten osien rakenteessa (kuva 11).

Kuva. yksitoista.

A - upotettu veteen;

B - pinta

Vuonna 1895 ranskalainen kasvitieteilijä G. Bonnier suoritti kokeen, josta tuli klassinen esimerkki ekologinen muutos. Hän jakoi yhden voikukkakasvin kahteen osaan ja kasvatti ne erilaisissa olosuhteissa: tasangolla ja korkealla vuoristossa. Ensimmäinen kasvi saavutti normaalin korkeuden, kun taas toinen oli kääpiö. Tällainen muutos tapahtuu myös eläimillä. Esimerkiksi R. Volterk havaitsi vuonna 1909 kypärän korkeuden muutoksia Daphniassa ruokintaolosuhteiden mukaan.

Ympäristömuutokset ovat pääsääntöisesti palautettavissa sukupolvien vaihtuessa edellyttäen, että ulkoisen ympäristön muutokset voivat ilmetä. Esimerkiksi matalakasvuisten kasvien jälkeläiset ovat hyvin lannoitetuilla mailla normaalikorkuisia; tietyn määrän terälehtiä minkään jälkeläisen kasvin kukassa ei saa toistaa; henkilöllä, jolla on rahhiitin takia vino jalat, on täysin normaalit jälkeläiset. Jos olosuhteet eivät muutu useiden sukupolvien aikana, piirteen ilmentymisaste jälkeläisissä pysyy, se sekoitetaan usein pysyväksi perinnölliseksi piirteeksi (pitkäaikaiset muutokset).

Monien tekijöiden intensiivisen toiminnan yhteydessä havaitaan ei-periytyviä muutoksia, satunnaisia (niiden ilmentyminä) suhteessa toimintaan. Tällaisia muutoksia kutsutaan morfoosit... Hyvin usein ne muistuttavat tunnettujen mutaatioiden fenotyyppistä ilmentymistä. Sitten heidät kutsutaan fenokopiot nämä mutaatiot. 30-luvun lopulla - 40-luvun alussa I.A. Rapoport tutki monien kemiallisten yhdisteiden vaikutuksia Drosophilaan osoittaen, että esimerkiksi antimoniyhdisteet ovat ruskeita (ruskeat silmät); arseenihappo ja jotkut muut yhdisteet - muutokset siivissä, kehon pigmentaatio; booriyhdisteet - silmätön (silmätön), aristopredia (aristan muuttuminen jaloiksi), hopeayhdisteet - keltainen (keltainen runko) jne. Samaan aikaan jotkut morfoosit, jotka altistuvat tietylle kehitysvaiheelle, indusoitiin korkeataajuus(jopa 100%).

Muutosvaihtelun ominaisuudet:

1. Mukautuvat muutokset (esimerkiksi nuolenpää).

2. Mukautuva luonne. Tämä tarkoittaa, että vasteena muuttuneisiin ympäristöolosuhteisiin yksilöllä on sellaisia fenotyyppisiä muutoksia, jotka edistävät heidän selviytymistään. Esimerkki palvelee kasvien lehtien kosteuspitoisuuden muuttamista kuivilla ja kosteilla alueilla, väri kameleontissa, lehtien muoto nuolenpäässä ympäristöolosuhteiden mukaan.

3. Palautettavuus yhden sukupolven sisällä, ts. muutoksella ulkoiset olosuhteet aikuisilla tiettyjen merkkien vakavuus muuttuu. esimerkiksi, suuri karjaa pito-olosuhteista riippuen maidontuotto ja maidon rasvapitoisuus voivat vaihdella kanoissa - munantuotanto).

4. Muutokset ovat riittäviä; piirteen vakavuus on suorassa suhteessa yhden tai toisen tekijän vaikutuksen tyyppiin ja kestoon. Karjanhoidon parantaminen edistää siten eläinten elopainon, hedelmällisyyden, maitotuoton ja maitorasvapitoisuuden kasvua; lannoitetulla maaperällä optimaalisissa ilmasto-olosuhteissa viljakasvien sato kasvaa jne.

5. Massahahmo. Massahahmo johtuu siitä, että sama tekijä aiheuttaa suunnilleen saman muutoksen yksilöissä, jotka ovat genotyyppisesti samanlaisia.

6. Pitkäaikaiset muutokset. Maanmiehemme V. Iollos kuvasi ne ensimmäisen kerran vuonna 1913. Ärsyttämällä kenkien ripset hän sai heidät kehittämään useita morfologisia piirteitä, jotka säilyivät useiden sukupolvien ajan, kunhan lisääntyminen oli aseksuaalista. Kun kehitysolosuhteet muuttuvat, pitkäaikaisia muutoksia ei peritä. Siksi mielipide on virheellinen, että kasvatuksella ja ulkoisilla vaikutuksilla voidaan vahvistaa jälkeläisille uusi ominaisuus. Esimerkiksi oletettiin, että hyvin koulutetuista eläimistä saadaan jälkeläisiä paremmilla "vaikuttavilla" tiedoilla kuin kouluttamattomilla. Koulutettujen eläinten jälkeläisiä on todellakin helpompi kouluttaa, mutta tämä selittyy sillä, että se ei peri vanhempien yksilöiden hankkimia taitoja, vaan kykyä kouluttaa perinnöllisen hermostustyypin vuoksi.

7. Reaktioiden nopeus (modifikaatioraja). Perinnölliset ovat reaktionormi eikä modifikaatiot itse, ts. kyky kehittää tietty ominaisuus periytyy, ja sen ilmenemismuoto riippuu ulkoisen ympäristön olosuhteista. Reaktionopeus on spesifinen kvantitatiivinen ja laadulliset ominaisuudet genotyyppi, ts. tietty yhdistelmä geenejä genotyypissä ja niiden vuorovaikutuksen luonne.

Omaisuus	Ei perinnöllinen (mukautuvat muutokset)	Perinnöllinen
Muutoksen kohde	Fenotyyppi normaalilla reaktioalueella
Tapahtumatekijä	Muutokset ympäristöolosuhteissa	Geenien rekombinaatio sukusolujen fuusion, ylityksen, mutaatioiden vuoksi
Omaisuuden perintö	Ei peritty	Peritty
Yksilölliset arvot	Lisää elinvoimaa, sopeutumiskykyä ympäristöolosuhteisiin	Hyödylliset muutokset johtavat eloonjäämiseen, haitalliset muutokset johtavat ruumiin kuolemaan
Näkymän arvo	Edistää selviytymistä	Johtaa uusien populaatioiden, lajien syntymiseen erilaistumisen seurauksena
Rooli evoluutiossa	Organismien mukauttaminen ympäristöolosuhteisiin	Materiaali luonnollista valintaa varten
Vaihtelulomake	Ryhmä	Yksilö
Säännöllisyys	Muutossarjan tilastollinen säännöllisyys	Perinnöllisen vaihtelun homologisen sarjan laki

Kuva. 12. ? Perinnöllisten ja

ei-perinnöllinen vaihtelu

Esimerkkejä muunneltavuudesta

Ihmisillä:

Lisääntynyt punasolujen määrä kiipeessä vuorille

Lisääntynyt ihon pigmentaatio ja voimakas altistuminen ultraviolettisäteille.

Tuki- ja liikuntaelimistön kehitys koulutuksen tuloksena

Arvet (esimerkki morfoosista).

Hyönteisissä ja muissa eläimissä:

Coloradon kuoriaisen värjäytyminen johtuu kestävä vaikutus heidän nukkeissaan korkeissa tai matalissa lämpötiloissa.

Muutos turkin värissä joillakin nisäkkäillä sääolosuhteiden muuttuessa (esimerkiksi jäniksellä).

Eri lämpötiloissa kehittyvien nymfalidiperhojen (esimerkiksi Araschnia levana) väritys.

Kasveissa:

Veden alla olevien ja tulevien lehtien erilaiset rakenteet vesikupissa, nuolenpäässä jne.

Matala-kasvavien muotojen kehitys vuoristossa kasvatettujen tavallisten kasvien siemenistä.

Bakteerit:

E. colin laktoosioperonin geenien työ (glukoosin puuttuessa ja laktoosin läsnä ollessa ne syntetisoivat entsyymejä tämän hiilihydraatin prosessoimiseksi).

Muunneltava (fenotyyppinen) vaihtelu- kehon muutokset, jotka liittyvät fenotyypin muutokseen ympäristön vaikutuksesta ja ovat useimmissa tapauksissa luonteeltaan mukautuvia. Tässä tapauksessa genotyyppi ei muutu. Yleisesti moderni käsite"Adaptiiviset modifikaatiot" vastaavat "tietyn vaihtelevuuden" käsitettä, jonka Charles Darwin esitteli tieteeseen.

Kollegiaalinen YouTube

1 / 5

✪ Muunneltavuus (ei-perinnöllinen) vaihtelu

✪ Muuntyyppiset vaihtelut

✪ KÄYTTÖ 2015 Biologia (demo). Muutoksen vaihtelu, sienet, levät, siemenet. A9-A12.

✪ Vaihtelevuus | Biologian taso 10 # 32 | Info-oppitunti

✪ Perinnöllinen vaihtelu. Yhdistelmämuutos ja mutaatioiden vaihtelu

Tekstitykset

Ehdollisen luokittelun muutosvaihtelu

Muuttamalla kehon merkkejä:
- morfologiset muutokset
- fysiologiset ja biokemialliset mukautukset - homeostaasi (punasolujen määrän nousu vuoristossa jne.)
Reaktionopeuden laajuuden mukaan
- kapea (tyypillisempi laadullisille ominaisuuksille)
- leveä (tyypillisempi määrällisille ominaisuuksille)
Arvon mukaan:
- modifikaatiot (hyödyllisiä keholle - ilmenevät mukautuvana vastauksena ympäristöolosuhteisiin)
- morfoosit (ei-perinnölliset muutokset fenotyypissä äärimmäisten ympäristötekijöiden tai modifikaatioiden vaikutuksesta, jotka syntyvät ilmaantumisena vasta ilmaantuville mutaatioille, jotka eivät ole mukautuvia)
- fenokopiot (erilaiset ei-perinnölliset muutokset, jotka kopioivat erilaisten mutaatioiden ilmenemistä)
Keston mukaan:
- esiintyy vain yksilössä tai yksilöiden ryhmässä, joihin ympäristö on vaikuttanut (ei peritty)
- pitkäaikaiset muutokset - tallennetaan 2-3 sukupolvelle

Muutosvaihtelun mekanismi

Ympäristö muutoksen syynä

Modifikaation vaihtelu ei ole seurausta genotyypin muutoksista, vaan sen reaktiosta ympäristöolosuhteisiin. Muunneltavan vaihtelun myötä perinnöllinen materiaali ei muutu - geenien ilmentymä muuttuu.

Tiettyjen ympäristöolosuhteiden vaikutuksesta kehoon entsymaattisten reaktioiden kulku (entsyymiaktiivisuus) muuttuu ja voidaan syntetisoida erikoistuneita entsyymejä, joista osa (MAP-kinaasi, jne.) Ovat vastuussa geenitranskription säätelystä ympäristöstä riippuen muutoksia. Siten ympäristötekijät pystyvät säätelemään geeniekspressiota, toisin sanoen spesifisten proteiinien tuotannon intensiteettiä, joiden toiminnot vastaavat spesifisiä ympäristötekijöitä.

Neljä geeniä on vastuussa melaniinin tuotannosta, joka sijaitsee eri kromosomeissa. Nai Suuri määrä näiden geenien hallitsevat alleelit - 8 - löytyvät Negroid-rodun ihmisistä. Kun altistetaan tietylle ympäristölle, esimerkiksi voimakas altistuminen ultraviolettisäteille, orvaskeden solut tuhoutuvat, mikä johtaa endoteliini-1: n ja eikosanoidien vapautumiseen. Ne aiheuttavat tyrosinaasientsyymin aktivoitumisen ja sen biosynteesin. Tyrosinaasi puolestaan katalysoi tyrosiinin aminohapon hapettumista. Melaniinin muodostuminen jatkuu ilman entsyymien osallistumista, mutta suurempi määrä entsyymiä aiheuttaa voimakkaamman pigmentaation.

Reaktionopeus

Organismin modifikaatiomuuttujan ilmentymisraja muuttumattomalla genotyypillä on reaktion normi. Reaktionopeus määräytyy genotyypin mukaan ja eroaa tietyn lajin eri yksilöissä. Itse asiassa reaktionormi on mahdollisten geeniekspressiotasojen spektri, josta valitaan ekspressiotaso, joka on sopivin tietyille ympäristöolosuhteille. Reaktionopeudella on rajoja tai rajoja kullekin biologiset lajit(alempi ja ylempi) - esimerkiksi lisääntynyt ruokinta johtaa eläimen painon nousuun, mutta se on tietylle lajille tai rodulle ominaisen normaalin reaktioalueen sisällä. Reaktionopeus on geneettisesti määritetty ja peritty. Sillä erilaisia merkkejä reaktionormin rajat vaihtelevat suuresti. Esimerkiksi maitotuotoksella, viljan tuottavuudella ja monilla muilla määrällisillä ominaisuuksilla on laajat rajat reaktionormille, kapeat rajat ovat useimpien eläinten värin voimakkuus ja monet muut laadulliset piirteet.

Joillekin määrällisille merkkeille on kuitenkin ominaista kapea reaktionopeus (maitorasvapitoisuus, varpaiden lukumäärä marsut), ja joillekin laadullisille piirteille - laaja (esimerkiksi kausiluonteiset värimuutokset useilla eläinlajeilla pohjoisilla leveysasteilla). Lisäksi raja kvantitatiivisten ja kvalitatiivisten piirteiden välillä on joskus melko mielivaltainen.

Muutoksen vaihtelun karakterisointi

palautuvuus - muutokset häviävät, kun ne aiheuttaneet erityiset ympäristöolosuhteet muuttuvat
ryhmähahmo
fenotyypin muutokset eivät ole perittyjä, genotyyppireaktion normi periytyy
vaihtelusarjojen tilastollinen säännöllisyys
vaikuttaa fenotyyppiin vaikuttamatta itse genotyyppiin.

Analyysi ja muunneltavuuden vaihtelut

Vaihtoehtoinen sarja

Muokatun vaihtelun - muunnossarjan - järjestysnäyttö - organismin omaisuuden modifikaatiomuuttujien sarja, joka koostuu yksittäisistä modifikaatioista, jotka on järjestetty järjestyksessä lisäämään tai vähentämään ominaisuuden kvantitatiivista ilmentymistä (lehtien koko, muutos voimakkuuden voimakkuudessa). villan väri jne.). Yksi indikaattori vaihtelusarjan kahden tekijän suhteesta (esimerkiksi päällysteen pituus ja pigmentaation voimakkuus) kutsutaan vaihteluksi. Esimerkiksi vehnän viljely yhdessä pellossa voi vaihdella suuresti korvien ja piikkien lukumäärän vuoksi pellon erilaisista maaperän ja kosteuden indikaattoreista. Kun on koottu yhden korvan piikkien määrä ja korvien lukumäärä, on mahdollista saada vaihtelusarja tilastollisessa muodossa:

Vaihtelukäyrä

Graafinen näyttö modifikaation vaihtelun ilmentymisestä - vaihtelukäyrä - näyttää sekä ominaisuuden vaihtelualueen että yksittäisten varianttien taajuuden. Käyrä osoittaa, että yleisimmät ovat ominaisuuden keskimääräiset muunnokset (Queteletin laki). Syynä tähän on ilmeisesti ympäristötekijöiden vaikutus ontogeneesin kulkuun. Jotkut tekijät tukahduttavat geeniekspressiota, kun taas toiset päinvastoin lisäävät sitä. Lähes aina nämä tekijät, samanaikaisesti vaikuttavat ontogeneesiin, neutraloivat toisiaan, toisin sanoen piirteen arvon laskua tai kasvua ei havaita. Tämä on syy siihen, miksi yksilöitä, joilla on äärimmäisiä piirteitä, löytyy huomattavasti vähemmän kuin keskikokoisia yksilöitä. Esimerkiksi miehen keskimääräinen pituus - 175 cm - on yleisimpiä Euroopan populaatioissa.

Variaatiokäyrää rakennettaessa voit laskea keskihajonnan arvon ja tämän perusteella rakentaa kuvaajan keskihajonnasta mediaanista - ominaisuuden yleisimmistä arvoista.

Muutoksen vaihtelu evoluutioteoriassa

Darwinismi

Vuonna 1859 Charles Darwin julkaisi evoluutioteoksen nimeltä Lajien alkuperä luonnollisella valinnalla tai suotuisten rodujen säilyttäminen elämän kamppailussa. Siinä Darwin osoitti organismien asteittaisen kehityksen luonnollisen valinnan seurauksena. Luonnollinen valinta koostuu tällaisesta mekanismista:

ensinnäkin yksilöllä on uusia, täysin satunnaisia ominaisuuksia (muodostuvat mutaatioiden seurauksena)
silloin hän pystyy tai ei voi jättää jälkeläisiä näistä ominaisuuksista riippuen
lopuksi, jos edellisen vaiheen tulos osoittautuu positiiviseksi, hän jättää jälkeläiset ja hänen jälkeläisensä perivät äskettäin hankitut ominaisuudet

Yksilön uudet ominaisuudet muodostuvat perinnöllisen ja muunneltavan vaihtelun seurauksena. Ja jos perinnölliselle vaihtelulle on ominaista muutos genotyypissä ja nämä muutokset periytyvät, niin modifikaatiomuuttuessa periytyy organismien genotyypin kyky muuttaa fenotyyppiä altistettaessa ympäristölle. Samojen ympäristöolosuhteiden jatkuvassa vaikutuksessa genotyyppiin voidaan valita mutaatiot, joiden vaikutus on samanlainen kuin modifikaatioiden ilmentyminen, ja siten modifikaation vaihtelu muuttuu perinnölliseksi vaihteluksi (modifikaatioiden geneettinen assimilaatio). Esimerkkinä voidaan mainita melaniinipigmentin jatkuva korkea prosenttiosuus Negroid- ja Mongoloid-rotujen ihossa verrattuna kaukasoidiin.

Darwin kutsui modifikaatiomuuttujaa spesifiseksi (ryhmä).

Tietty vaihtelu ilmenee kaikilla lajien normaaleilla yksilöillä, joille on tehty tietty vaikutus. Tietty vaihtelu laajentaa organismin olemassaolon ja lisääntymisen rajoja.

Luonnollinen valinta ja muunneltavuus

Modifikaation vaihtelu liittyy läheisesti luonnolliseen valintaan. Luonnollisella valinnalla on neljä suuntaa, joista kolme on suoraan suunnattu organismien selviytymiseen eri muodoissa ei-perinnöllinen vaihtelu. Se vakauttaa, ajaa ja häiritsee valintaa.

Stabiloivalle valinnalle on tunnusomaista mutaatioiden neutralointi ja näiden mutaatioiden varannon muodostuminen, mikä määrää genotyypin kehityksen vakiomaisella fenotyypillä. Tämän seurauksena organismit, joilla on keskimääräinen korko reaktiot hallitsevat muuttumattomissa olosuhteissa. Esimerkiksi generatiiviset kasvit säilyttävät kukan muodon ja koon, joka vastaa kasvia pölyttävän hyönteisen muotoa ja kokoa.

Häiriövalinnalle on ominaista varantojen avautuminen neutraloiduilla mutaatioilla ja näiden mutaatioiden myöhempi valinta uusien ympäristömyönteisten genotyyppien ja fenotyyppien muodostamiseksi. Tämän seurauksena organismit, joiden reaktionopeus on äärimmäinen, selviävät. Esimerkiksi vahvojen siipien hyönteiset kestävät paremmin tuulenpuuskoja, kun taas saman lajin heikoilla siivillä olevat hyönteiset puhalletaan pois.

Ajonvalinnalle on tunnusomaista sama mekanismi kuin häiritsevälle valinnalle, mutta se on suunnattu uuden keskimääräisen reaktionopeuden muodostumiseen. Esimerkiksi hyönteiset kehittävät vastustuskykyä kemikaaleille.

Epigeneettinen evoluutioteoria

Vuonna 1987 julkaistun epigeneettisen evoluutioteorian päämääräysten mukaan evoluution substraatti on kiinteä fenotyyppi - toisin sanoen morfoosit organismin kehityksessä määräytyvät ympäristöolosuhteiden vaikutuksen ontogeneesiin (epigeneettinen järjestelmä) . Samanaikaisesti muodostuu vakaa kehitysreitti morfoosien (kreodin) perusteella - muodostuu vakaa epigeneettinen järjestelmä, joka on mukautuva morfooseihin. Tämä kehitysjärjestelmä perustuu organismien geneettiseen assimilaatioon (modifioiva geenikopiointi), joka on tietyn mutaation minkä tahansa muunnoksen mukainen. Tämä tarkoittaa, että muutos tietyn geenin aktiivisuudessa voi johtua sekä muutoksesta ympäristössä että tietystä mutaatiosta. Uuden ympäristön vaikutuksesta organismiin valitaan mutaatiot, jotka mukauttavat organismin uusiin olosuhteisiin, joten organismi, joka ensin sopeutuu ympäristöön modifikaatioiden avulla, sopeutuu sitten siihen ja geneettisesti (motorinen valinta) - ilmestyy uusi genotyyppi, jonka perusteella ilmestyy uusi genotyyppi. Esimerkiksi eläinten moottorilaitteiden synnynnäisen alikehityksen yhteydessä tuki- ja motoristen elinten uudelleenjärjestely tapahtuu siten, että alikehitys osoittautuu mukautuvaksi. Lisäksi tämä ominaisuus vahvistetaan perinnöllisesti vakauttavalla valinnalla. Myöhemmin ilmestyy uusi käyttäytymismekanismi, jonka tarkoituksena on sopeutuminen sopeutumiseen. Siten epigeneettisessä evoluutioteoriassa postembrionista morfoosia pidetään erityisten ympäristöolosuhteiden perusteella evoluution moottorina. Siten luonnollinen valinta epigeneettisessä evoluutioteoriassa koostuu seuraavista vaiheista:

Siten synteettiset ja epigeneettiset evoluutioteoriat ovat melko erilaisia. Kuitenkin saattaa olla tapauksia, jotka ovat näiden teorioiden synteesi - esimerkiksi morfoosien esiintyminen neutraalien mutaatioiden varautumisen vuoksi on osa mekanismia, sekä synteettisiä (mutaatiot esiintyvät fenotyypissä) että epigeneettisiä (morfoosit voivat johtaa modifikaatioiden genokooppiin, jos alkuperäiset mutaatiot eivät määrittäneet tätä.) teoriat.

Muunnelman vaihtelevuuden muodot

Useimmissa tapauksissa modifikaation vaihtelu vaikuttaa organismien positiiviseen sopeutumiseen ympäristöolosuhteisiin - genotyypin reaktio ympäristöön paranee ja fenotyyppi muuttuu (esimerkiksi punasolujen määrä vuorille kiipeilevässä kasvaa). Joskus kuitenkin epäedullisten ympäristötekijöiden, esimerkiksi teratogeenisten tekijöiden vaikutuksesta raskaana oleviin naisiin, ilmiöt muuttuvat fenotyypissä, joka on samanlainen kuin mutaatiot (ei perinnölliset muutokset, samanlaiset kuin perinnölliset) - fenokopiot. Myös äärimmäisten ympäristötekijöiden vaikutuksesta organismeille voi kehittyä morfooseja (esimerkiksi liikuntaelimistön häiriö traumasta johtuen). Morfoosit ovat peruuttamattomia ja sopeutumattomia, ja labiilissa muodossa ilmenemismuodot ovat samanlaisia kuin spontaanit mutaatiot. Epigeneettinen evoluutioteoria hyväksyy morfoosit evoluution päätekijänä.

Pitkän aikavälin muunneltavuus

Useimmissa tapauksissa modifikaation vaihtelu ei ole perinnöllistä ja on vain tietyn yksilön genotyypin reaktio ympäristöolosuhteisiin fenotyypin myöhempien muutosten kanssa. Kuitenkin tunnetaan myös pitkäaikaisia modifikaatioita, joita kuvataan joissakin bakteereissa, alkueläimissä ja monisoluisissa eukaryooteissa. Harkitaksemme ensin geneettisen laukaisun käsitettä ymmärtääksemme pitkäaikaisen modifikaation vaihtelun mahdollisen mekanismin.

Esimerkiksi bakteerioperonit sisältävät rakennegeenien lisäksi kaksi aluetta - promoottorin ja operaattorin. Joidenkin operonien operaattori sijaitsee promoottorin ja rakennegeenien välissä (toisissa se on osa promoottoria). Jos operaattori on sitoutunut repressoriksi kutsuttuun proteiiniin, ne yhdessä estävät RNA-polymeraasia liikkumasta pitkin DNA-juosetta. Bakteerit E. coli samanlainen mekanismi voidaan havaita. Laktoosin ja ylimääräisen glukoosin puuttuessa syntyy repressoriproteiini (Lacl), joka kiinnittyy operaattoriin, estäen RNA-polymeraasia syntetisoimasta mRNA: ta laktoosia hajottavan entsyymin translaatiolle. Kuitenkin, kun laktoosi pääsee bakteerin sytoplasmaan, laktoosi (indusoiva aine) sitoutuu repressoriproteiiniin muuttamalla sen konformaatiota, mikä johtaa repressorin dissosiaatioon operaattorista. Tämä aiheuttaa entsyymin synteesin alkamisen laktoosin hajoamiseksi.

Bakteereissa jakautumisen aikana indusoiva aine ( E. coli- laktoosi) siirtyy tytärsolun sytoplasmaan ja laukaisee repressoriproteiinin dissosiaation operaattorista, mikä merkitsee entsyymin (laktaasin) aktiivisuuden ilmentymistä laktoosin hajoamiseksi sauvoissa myös ilman tätä disakkaridi väliaineessa.

Jos operoneja on kaksi ja jos ne ovat yhteydessä toisiinsa (ensimmäisen operonin rakennegeeni koodaa toisen operonin repressoriproteiinia ja päinvastoin), ne muodostavat liipaisimeksi kutsutun järjestelmän. Kun ensimmäinen operoni on aktiivinen, toinen poistetaan käytöstä. Ympäristön vaikutuksesta repressoriproteiinin synteesi ensimmäisen operonin kautta voidaan kuitenkin estää ja liipaisin vaihtuu: toinen operoni aktivoituu. Tämän laukaisutilan voivat periä seuraavat bakteerien sukupolvet. Molekyyliset laukaisijat voivat tarjota pitkäaikaisia muutoksia eukaryooteissa. Tämä voi tapahtua esimerkiksi sytoplasmisella perinnöllä sytoplasman sulkeumissa bakteereissa niiden lisääntymisen aikana.

Liipaisukytkentävaikutus voidaan havaita ei-soluisissa elämänmuodoissa, kuten bakteriofageissa. Kun bakteereja tuodaan soluun ilman niiden puutetta ravinteita ne pysyvät passiivisina hyökkääessään geneettiseen materiaaliin. Kun ulkonäkö suotuisat olosuhteet solussa faagit lisääntyvät ja murtautuvat bakteerista - laukaisukytkin tapahtuu ympäristön muutoksen vuoksi.

Sytoplasman perintö

Variaatiomuotojen vertailevat ominaisuudet

Omaisuus	Ei perinnöllinen (mukautuvat muutokset)	Perinnöllinen
Muutoksen kohde	Fenotyyppi normaalilla reaktioalueella	Genotyyppi
Tapahtumatekijä	Muutokset ympäristöolosuhteissa	Geenien rekombinaatio sukusolujen fuusion, ylityksen, mutaatioiden vuoksi
Omaisuuden perintö	Ei peritty	Peritty
Yksilölliset arvot	Lisää elinvoimaa, sopeutumiskykyä ympäristöolosuhteisiin	Hyödylliset muutokset johtavat eloonjäämiseen, haitalliset muutokset johtavat ruumiin kuolemaan
Näkymän arvo	Edistää selviytymistä	Johtaa uusien populaatioiden, lajien syntymiseen erilaistumisen seurauksena
Rooli evoluutiossa	Organismien mukauttaminen ympäristöolosuhteisiin	Materiaali luonnollista valintaa varten
Vaihtelulomake	Ryhmä	Yksilö
Säännöllisyys	Muutossarjan tilastollinen säännöllisyys	Perinnöllisen vaihtelun homologisen sarjan laki

Perinnöllinen ja modifikaation vaihtelu edustavat yhdessä luonnollisen valinnan perustaa. Samanaikaisesti kvalitatiiviset tai kvantitatiiviset muutokset genotyypin ilmentymissä fenotyypin ominaisuuksissa (perinnöllinen vaihtelu) määräävät luonnollisen valinnan tuloksen - yksilön eloonjäämisen tai kuoleman.

Muutosvaihtelu ihmiselämässä

Muutosvaihteluiden käytännön käytöllä on suuri merkitys viljely- ja kotieläintuotannossa, koska sen avulla voidaan ennakoida ja suunnitella etukäteen kunkin kasvilajikkeen ja eläinrotujen ominaisuuksien mahdollisimman suuri käyttö (esimerkiksi riittävä määrä valoa jokaiselle kasville). Luotu pahamaineinen optimaaliset olosuhteet genotyypin toteuttamiseksi varmistaa heidän korkean tuottavuutensa.

Se antaa myös mahdollisuuden käyttää lapsen luontaisia kykyjä tarkoituksenmukaisesti ja kehittää niitä lapsuudesta lähtien - tämä on psykologien ja opettajien tehtävä, jotka jo kouluikäisenä yrittävät selvittää lasten taipumuksia ja kykyjä yhdelle tai toiselle ammattilaiselle aktiivisuus, mikä lisää lasten geneettisesti määriteltyjen kykyjen toteutumista.