"Биология (базовый уровень)", Беляев Д.К., Дымшиц Г.М., Кузнецова Л.Н. и др. / Под ред. Беляева Д.К., Дымшица Г.М.
Признак организма складывается не только из наследственных задатков: на его проявление влияют условия развития. Генотип задаёт основу и возможные пределы изменения признака, а среда помогает этой основе реализоваться в конкретном фенотипе. Поэтому организмы с одинаковым генотипом могут выглядеть или развиваться по-разному. Разобраться в этом взаимодействии помогает понятие нормы реакции — диапазона проявлений признака, возможных при данном генотипе.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Генотип — совокупность генов организма. Он задаёт наследственные возможности развития признаков, но не всегда однозначно определяет, как именно признак проявится. Это понятие помогает отделить унаследованную основу от результата, который зависит ещё и от условий жизни.
Фенотип — совокупность признаков организма, сформировавшихся в результате взаимодействия генотипа и условий среды. К фенотипу относят наблюдаемые особенности строения, физиологии и поведения. Понятие нужно, чтобы описывать не только наследственные возможности, но и то, как они реализовались у конкретного организма.
Модификационная изменчивость — изменения признаков под влиянием среды, происходящие без изменения генотипа и обычно не передающиеся потомству. Например, тренировки могут увеличить мышечную массу человека. Термин позволяет отличить приобретённое изменение проявления признака от изменения наследственного материала.
Норма реакции — диапазон фенотипических проявлений признака, возможных при данном генотипе в разных условиях среды. Она показывает не единственное значение, а границы возможных вариантов. С её помощью можно понять, насколько признак способен меняться, сохраняясь в пределах одной наследственной основы.
Признак формируется не изолированно: генотип задаёт наследственную основу, а условия среды влияют на то, как эта основа реализуется в фенотипе. Гены участвуют в построении и работе организма, но их действие проявляется в конкретных условиях. Поэтому наблюдаемый результат нельзя всегда объяснить только наследственностью или только средой. Для понимания признака нужно учитывать оба источника влияния.
Один и тот же генотип может приводить к различному проявлению признака, если меняются условия развития. Например, недостаток питания способен ограничить рост, хотя наследственные возможности организма не исчезают. Температура может влиять на окраску или скорость развития некоторых организмов, а освещённость — на рост и форму растений. Среда меняет ход развития, потому что воздействует на процессы, посредством которых наследственная информация воплощается в признаке.
Однако среда обычно не может изменить проявление признака как угодно. Возможные варианты и их границы описывает норма реакции, заданная генотипом. Чтобы представить её, можно сравнить проявление одного и того же генотипа в разных условиях: полученные результаты составят диапазон. Вне этого диапазона изменение уже не объясняется обычной реакцией данного генотипа на среду.
Ширина нормы реакции у разных признаков неодинакова, потому что признаки по-разному зависят от условий развития. Например, масса тела может заметно меняться при изменении питания, тогда как группа крови у человека обычно остаётся постоянной. В первом случае влияние среды выражено сильнее, во втором проявление признака устойчивее. Поэтому нельзя автоматически переносить вывод о чувствительности одного признака на все остальные.
Модификационные изменения обычно не наследуются как новые варианты генотипа, поскольку вызвавшие их условия не переписывают наследственную основу. Если человек нарастил мышцы благодаря тренировкам, его потомки не получают это приобретённое увеличение напрямую. При этом потомству передаётся генотип, который задаёт собственные пределы реакции на среду. Поэтому наследуется не конкретная модификация, а возможность определённого диапазона проявлений.
| Что сравнивается | Роль генотипа | Роль среды | Результат взаимодействия |
|---|---|---|---|
| Влияние на признак | Задаёт наследственную основу и возможности развития | Воздействует на условия реализации этой основы | Формируется конкретное проявление признака |
| Возможность изменения генотипа | Содержит наследственную информацию организма | Обычно влияет на фенотип, не изменяя генотип | Изменение признака может быть модификацией |
| Пределы проявления признака | Определяет границы возможных вариантов | Выбирает условия, в которых проявляется один из вариантов | Возникает проявление в пределах нормы реакции |
| Передача потомству | Гены передаются при размножении | Приобретённая модификация обычно не передаётся | Потомство наследует генотип, а не конкретное изменение |
| Пример | Наследственная основа роста растения | Освещённость и питание при развитии | Фактический рост зависит от генотипа и условий |
Сравнивайте столбцы по строкам: сначала определите наследственную основу, затем выясните, какие условия влияли на признак. Последний столбец показывает, что именно организм получил в результате их совместного действия.
Условие. У двух растений одного вида генетически обусловленная окраска цветков проявилась по-разному при различной кислотности почвы. Нужно определить роль генотипа и среды. Не следует делать вывод, что одно из растений обязательно имеет иной генотип: условие прямо указывает, что различается кислотность почвы.
Ответ. Генотип определил наследственную возможность окраски, а различная кислотность почвы повлияла на её конкретное проявление. Это пример влияния среды на фенотип без необходимости предполагать изменение генотипа.
Условие. Нужно установить, наследуется ли увеличение мышечной массы человека, возникшее вследствие тренировок. Здесь важно не смешивать сам признак и причину его изменения: тренировки являются воздействием среды и образа жизни, а не передачей потомству новых генов.
Ответ. Такое увеличение обычно не наследуется. Потомки получают наследственный генотип, а не приобретённую родителем мышечную массу; их собственное развитие также будет зависеть от условий и образа жизни.
Условие. У двух организмов с одинаковым генотипом признак проявляется по-разному в разных условиях. Нужно описать, как определить границы возможных проявлений и сравнить их с проявлением при другом генотипе. Сравнивать следует не единичные организмы в случайных условиях, а диапазоны, полученные при разных условиях развития.
Ответ. Границы возможных проявлений оценивают по норме реакции каждого генотипа. Диапазоны могут различаться, потому что их пределы задаются наследственной основой; единичное значение признака само по себе норму реакции не показывает.
Ошибка — считать, что генотип полностью и неизменно определяет фенотип. Так думают, потому что признаки наследуются и часто похожи у родственников, но условия развития тоже влияют на проявление многих из них. Проверьте себя вопросом: могли ли различаться питание, температура или освещённость? Если да, одного объяснения через генотип может быть недостаточно.
Ошибка — считать любое изменение признака наследственным. Её допускают, когда видимое изменение принимают за изменение генов, хотя оно могло возникнуть под влиянием условий. Например, приобретённая после тренировок мышечная масса не становится автоматически наследуемой особенностью. Чтобы проверить вывод, выясните, изменился ли генотип или только проявление признака.
Ошибка — путать норму реакции с конкретным проявлением признака. Это происходит, если одно наблюдаемое значение принимают за всю совокупность возможностей генотипа. Норма реакции — диапазон вариантов в разных условиях, а не один результат. Для самопроверки спросите, сравнивали ли проявления при нескольких условиях.
Ошибка — утверждать, что среда может изменить признак без ограничений. Такое представление игнорирует наследственные пределы реакции. Условия могут влиять на фенотип, но не всякое изменение возможно при данном генотипе. Проверьте себя: сформулируйте, что задаёт границы вариантов; если ответ — генотип, значит, влияние среды вы не считаете безграничным.
Для понимания темы нужно знать, что такое ген, генотип и фенотип, а также различать наследственную изменчивость и изменения, вызванные условиями жизни. Эти понятия помогают определить, что именно изменилось: наследственная основа или только проявление признака. Без такого различения трудно верно объяснять сходство и различия между организмами.
Тема пригодится при изучении наследования признаков и изменчивости организмов: она помогает не принимать любое различие за наследуемое. Она также связана с влиянием условий среды на развитие и здоровье. Знание нормы реакции позволяет понимать, почему один и тот же фактор по-разному действует на разные признаки и организмы.
Почему у организмов с одинаковым генотипом признаки могут проявляться по-разному?
Одинаковый генотип задаёт сходные наследственные возможности, но условия развития могут различаться. Например, питание, температура или освещённость влияют на то, как проявится признак.
Может ли среда изменить генотип организма?
Обычные условия среды чаще меняют проявление признака, а не сам генотип. Изменения генетического материала могут возникать, например, при мутациях, но это не то же самое, что обычная модификация признака под влиянием условий.
Что именно показывает норма реакции?
Она показывает диапазон проявлений признака, возможных у организма с данным генотипом в разных условиях. Это не одно конкретное значение, а пределы, заданные наследственной основой.
Почему модификационные изменения обычно не наследуются?
Они возникают из-за влияния среды и не меняют генотип. Потомству передаётся генетическая основа, а не приобретённое, например вследствие тренировок, изменение признака.
Одинакова ли ширина нормы реакции у всех признаков?
Нет, она различается. Некоторые признаки заметно меняются под влиянием среды, а другие сохраняют относительную устойчивость.
§ 36. Взаимодействие генотипа и среды при формировании признака
