Изменчивость и ее виды

Живые организмы постоянно испытывают на себе влияние множества различных факторов. Нередко это воздействие настолько сильное, что вызывает заметные изменения у особей. Такая способность к изменениям носит название «изменчивость».

Благодаря изменчивости и влиянию условий внешней среды живые существа могут утрачивать некоторые из присущих им признаков и взамен утраченных приобретать новые.

Изменчивость подразделяется на два крупных вида:

• наследственная;
• ненаследственная.

Каждый из этих видов, в свою очередь, разделяется на подвиды. Следующая таблица наглядно показывает основные виды изменчивости.

Следует подчеркнуть, что изменчивость тесно связана с наследственностью. Но наследственность является первичной и определяет способность к изменчивости, а также ее диапазон. Этот обусловленный генотипом диапазон, в котором может изменяться определенный признак, называется нормой реакции.

Модификационная изменчивость

Данный вид не затрагивает генетическую информацию. Подвергаясь влиянию внешней среды, особь может накопить много характерных особенностей, но своему потомству их не передаст.

Таким образом, модификационная изменчивость влияет на фенотип, но оставляет неизменным генотип. Напомним, что фенотипом называется совокупность внешних и внутренних характеристик организма. Например, цвет наружных покровов, безусловные рефлексы, анатомическое строение.

Наиболее заметным модификациям подвержены рост и вес. Недостаток или плохое качество пищи приводит к замедлению или уменьшению роста, потере веса. При избытке пищи вес резко увеличивается.

По наследству передается способность к модификациям, но не сам признак, развившийся под влиянием воздействий внешней среды. Так, человек передает своим детям способность к загару, но не сам загар; способность к накоплению жира, но не сам жир.

Модификационная изменчивость организмов способствует выживанию видов при изменении условий окружающей среды.

Модификации какого-либо признака, не влияющие на генотип, происходят в пределах нормы реакции. Эта норма закреплена генетически.

Определим норму реакции такой характеристики, как жирность молока у коров определенной породы. Если наблюдения за стадом показывают, что жирность молока у разных коров может варьироваться от 3,5% до 4,4%, то норма реакции составляет 4,4 – 3,5 = 0,9. Изменение условий содержания не помогут повысить у молока процент жира выше предельного для данной породы уровня.

Такие количественные характеристики, как жирность молока, рост и вес имеют довольно широкую норму реакции.

Комбинативная изменчивость

Это наследственная изменчивость, в результате которой появляются особи, принадлежащие к одному виду, но обладающие разными генотипами. Под генотипом понимается набор генов, которыми обладает особь.

Именно комбинативная изменчивость обеспечивает появление огромного количества генотипов. Благодаря ей, набор генов у потомства не совпадает с набором генов у родителей.

Число генов огромно. Например, у человека 23 пары хромосом (всего получается 46), каждая из которых содержит несколько тысяч генов. Из такого набора можно составить невообразимое количество комбинаций, поэтому каждый человек уникален в своем роде.

Комбинативная изменчивость возможна благодаря следующим процессам:

• кроссинговер — перекрестный обмен участками гомологичных хромосом, обеспечивающий появление новых сочетаний генов;
• случайное сочетание половых клеток (гамет) в ходе оплодотворения;
• независимое расхождение гомологичных хромосом при мейозе.

В результате этих процессов потомство наследует гены своих родителей, но при этом обладает своим уникальным генотипом.

Мутационная изменчивость

В этом случае происходят мутации — изменения в самом генотипическом материале: в хромосомах и в составляющих их генах. Мутацию могут вызывать условия внешней среды, либо она можно возникать случайно.

Факторы, вызывающие мутации, называются мутагенами. Они бывают физическими (ионизирующее излучение, ультрафиолетовые лучи и т.д.), химическими (нитраты, активные формы кислорода, пестициды и другие вещества), биологическими (некоторые вирусы, продукты окисления липидов, транспозоны и т.д.).

При генных мутациях изменения, связанные с заменой, выпадением или встраиванием нуклеотидов, происходят в пределах гена. Это влечет за собой мелкие изменения в ДНК или РНК. Эта разновидность мутаций происходит наиболее часто. В результате особь приобретает или утрачивает какой-либо признак.

Хромосомные мутации имеют место при нарушениях, затрагивающих несколько генов, находящихся в хромосоме. К ним относятся:

• дупликация — удвоение некоторого генетического материала;
• делеция — потеря участка хромосомы. Делеция называется интерстициальной, если утрачивается внутренний участок, и концевой, если потерян концевой участок;
• инверсия — зеркальное отражение сегмента хромосомы;
• транслокация — перенос части одной хромосомы в другую, негомологичную.

При геномных мутациях происходит увеличение числа хромосом. Если увеличение кратно гаплоидному набору, то такая мутация называется полиплоидизацией, если некратное — анеуплоидией (гетероплоидией).

Геномные мутации происходят при образовании гамет (гаметогенезе), если при мейозе имеется нерасхождение гомологичных хромосом.

Большинство мутаций приводят к развитию наследственных заболеваний, таких как синдром Дауна (при дупликации), синдром кошачьего крика (при делеции).

В сельском хозяйстве мутации широко используются для выведения новых сортов пшеницы, кукурузы, ячменя, других растений. С помощью мутаций была выведена порода бельгийских голубых коров и ряд других животных.