§ 25. Изменчивость

Определения и обозначения

Изменчивость — способность организмов приобретать различия в признаках. Благодаря ей особи одного вида не полностью одинаковы по внешнему виду, строению и свойствам. Изменчивость создаёт разнообразие организмов и даёт материал для естественного отбора.

Модификационная изменчивость — изменения признаков под влиянием условий среды без изменения генотипа. Например, освещение может повлиять на размер листьев, но наследственная информация растения останется прежней. Это понятие помогает отличить временное или ненаследуемое изменение от изменения генов.

Норма реакции — пределы, в которых признак может изменяться под влиянием среды при данном генотипе. Генотип определяет возможный диапазон, а среда влияет на конкретное проявление признака внутри него. Норма реакции нужна, чтобы понимать, почему один признак меняется широко, а другой почти не меняется.

Наследственная изменчивость — изменения, связанные с изменением генотипа и способные передаваться потомкам. К ней относят комбинативную и мутационную изменчивость. Она важна потому, что может закрепляться в поколениях и приводить к появлению новых наследственных различий.

Как это устроено

Различия между организмами одного вида возникают из-за совместного действия наследственности и среды. Генотип задаёт особенности организма, но условия жизни влияют на то, как эти особенности проявятся. Поэтому у организмов с разными генотипами различия могут быть наследственными, а у организмов с похожим генотипом — результатом разных условий.

При модификационной изменчивости среда изменяет не генетическую программу, а её проявление. Например, при хорошем освещении растение может образовать более крупные листья, потому что получает больше энергии для фотосинтеза. Когда воздействие среды прекращается или меняется, признак может измениться снова, а потомкам сам результат обычно не передаётся.

Возможные изменения признака не бесконечны: их ограничивает норма реакции. Она определяется генотипом, поэтому разные генотипы могут иметь разные пределы одного и того же признака. Широкая норма реакции означает сильную зависимость от среды, а узкая — относительную устойчивость признака.

Комбинативная изменчивость появляется без возникновения новых генов, когда уже имеющиеся гены складываются в новые сочетания. Во время образования половых клеток наследственный материал распределяется по-разному, а при оплодотворении объединяются генетические наборы двух родителей. Поэтому дети одной пары могут отличаться друг от друга и сочетать признаки родителей в разных вариантах.

Мутационная изменчивость связана с изменениями генетического материала. Мутация может затронуть отдельный ген, участок хромосомы или число и строение хромосом. Если изменение возникло в клетках, участвующих в размножении, оно способно передаться потомкам и стать источником новых наследственных признаков.

Основные формы изменчивости и их особенности

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите причину появления признака, а затем выясните, изменился ли генотип. Если изменилось только проявление признака под действием среды, это модификационная изменчивость. Новое сочетание родительских генов указывает на комбинативную форму, а изменение ДНК или хромосом — на мутационную.

Разбор задач

Задача 1

У двух растений одного вида листья различаются по размеру из-за разного освещения. Нужно определить форму изменчивости и выяснить, изменился ли генотип. Причина различия прямо указана в условии — это воздействие фактора среды.

1. Сравниваем причину изменения с признаками форм изменчивости: освещение относится к условиям среды.
2. Определяем форму: изменение размера листьев является модификационной изменчивостью.
3. Проверяем генотип: среда изменила проявление признака, но не генетическую информацию растения.

Ответ: это модификационная изменчивость; генотип растений не изменился, поэтому различие в размере листьев обычно не наследуется.

Задача 2

У потомства одной пары животных встречаются разные сочетания признаков родителей. Требуется назвать форму изменчивости и указать момент появления новых сочетаний генов. Различия объясняются не прямым воздействием среды, а перераспределением наследственного материала.

1. Устанавливаем, что признаки уже были у родителей, но у потомков объединились по-разному.
2. Называем форму: это комбинативная изменчивость.
3. Указываем этапы: новые сочетания возникают при образовании половых клеток и окончательно объединяются при оплодотворении.

Ответ: комбинативная изменчивость; новые сочетания генов возникают во время образования половых клеток и оплодотворения.

Задача 3

В популяции обнаружено наследуемое изменение признака, связанное с изменением участка ДНК. Нужно определить форму изменчивости и сравнить её с модификационной. Условие содержит два признака мутации: изменение генетического материала и возможность передачи потомкам.

1. Находим причину: изменился участок ДНК, значит, изменён генетический материал.
2. Определяем форму: это мутационная изменчивость.
3. Сравниваем с модификацией: мутация затрагивает генотип и может наследоваться, а модификация обычно меняет только фенотип под влиянием среды.

Ответ: мутационная изменчивость. В отличие от модификационной, она связана с изменением генотипа и при возникновении в клетках размножения способна передаваться потомкам.

Типичные ошибки

Ошибка: считать любое приобретённое при жизни изменение наследственным. Так думают, потому что признак действительно появляется у организма, но приобретённая модификация не меняет генотип. Проверка: спросите, изменился ли генетический материал и может ли изменение перейти к потомкам.

Ошибка: путать норму реакции с конкретным значением признака. Норма реакции — не рост или масса конкретного человека, а возможный диапазон проявлений при данном генотипе. Проверка: ищите в формулировке именно пределы, а не один результат.

Ошибка: считать, что среда при любой модификации изменяет генотип. Условия среды обычно влияют на работу генов и фенотип, то есть проявившийся признак. Проверка: если сказано только о воздействии света, питания или температуры, не называйте изменение мутацией без указания на изменение ДНК.

Ошибка: смешивать комбинативную и мутационную изменчивость. Комбинативная даёт новые сочетания уже имеющихся генов, а мутационная изменяет генетический материал. Проверка: выясните, появились ли новые комбинации или изменился сам ген, участок либо структура хромосомы.

Связь с другими темами

Для понимания изменчивости нужны знания о гене, генотипе, фенотипе и передаче наследственных признаков. Генотип хранит наследственную информацию, а фенотип показывает результат её проявления во взаимодействии со средой. Поэтому тема изменчивости продолжает изучение наследственности и генетики.

Эти понятия используются при объяснении естественного отбора и эволюции. Наследственные различия могут сохраняться в поколениях, а отбор повышает вероятность их распространения. Модификации помогают организму приспосабливаться в течение жизни, но обычно не становятся материалом для наследственной эволюции.

Что запомнить

• Изменчивость проявляется в различиях признаков организмов.
• Модификационная изменчивость вызвана условиями среды.
• Модификации обычно не меняют генотип и не наследуются.
• Норма реакции определяется генотипом и ограничивает возможные изменения признака.
• Комбинативная изменчивость связана с новыми сочетаниями генов.
• Мутационная изменчивость возникает при изменениях генетического материала.