"Общая биология. Среднее профессиональное образование", В. М. Константинов, А. Г. Резанов, Е. О.Фадеева; под ред. В.М.Константинова
Изменчивость — способность организмов приобретать различия. Она объясняет, почему особи одного вида не完全 одинаковы, и создаёт разнообразие, необходимое для естественного отбора и селекции. Различия могут возникать из-за среды, изменений генетического материала или новых сочетаний родительских генов. Поэтому важно выяснить, меняется ли генотип, передаётся ли признак потомству и какие пределы проявления задаёт норма реакции.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Изменчивость — способность организмов приобретать различия и отличаться от родителей и друг от друга. Она объясняет разнообразие особей даже внутри одного вида. Благодаря этому в популяции могут появляться варианты, по-разному подходящие к условиям среды.
Модификационная изменчивость — ненаследственные изменения признаков под влиянием условий среды. Например, освещённость может влиять на рост растения. Генотип при этом не меняется, поэтому важно отличать перемену проявления признака от перемены наследственной информации.
Норма реакции — пределы, в которых один и тот же генотип может формировать признак в разных условиях среды. Например, у растения определённый генотип может обеспечивать листья разного размера при разном освещении. Это понятие помогает определить, какие изменения вызваны средой и возможны без изменения генов.
Мутационная изменчивость — наследственные изменения генотипа, возникающие вследствие мутаций. Мутация может затронуть ген или хромосому. Понятие нужно, чтобы отличать новые изменения генетического материала от временных изменений проявления признака.
Различия между организмами возникают как из-за наследственных причин, так и под действием среды. Наследственные причины связаны с генетической информацией, полученной от родителей, а среда влияет на то, как эта информация проявляется. Поэтому одинаково выглядящее различие не всегда имеет одну и ту же причину. Чтобы разобраться, нужно спросить, изменился ли генотип, а не только заметить разницу во внешнем виде.
Один и тот же генотип может давать разные значения признака, потому что развитие организма зависит не только от генов, но и от условий. Например, на рост растения влияют доступ света и воды. Возможные проявления при этом не бесконечны: их ограничивает норма реакции, то есть диапазон, доступный данному генотипу. Модификации обычно не передаются потомству, поскольку наследственная информация не изменилась.
У многих количественных признаков можно наблюдать непрерывный ряд значений: например, листья различаются по длине не только на несколько заданных типов, но и на множество промежуточных величин. Средние варианты часто встречаются чаще крайних, поскольку для большинства организмов складываются обычные условия развития, а сочетания причин, ведущие к очень малым или очень большим значениям, встречаются реже. Поэтому при подсчёте признаков часто получают распределение с большим числом значений около середины. Такой ряд сам по себе не доказывает, что признак наследственный: на него могут влиять условия среды.
Мутационная изменчивость связана с изменениями генов или хромосом, то есть затрагивает генотип. Мутации возникают случайно по отношению к потребностям организма: они не появляются потому, что особи специально нужно приспособиться. Их последствия неодинаковы: мутация может быть вредной, нейтральной или полезной, а некоторые изменения не заметны по внешним признакам. Если изменение попало в клетки, от которых образуются потомки, оно может наследоваться.
Комбинативная изменчивость появляется при половом размножении, когда потомок получает гены от двух родителей. Во время образования гамет и последующего оплодотворения родительские варианты генов соединяются в новых сочетаниях. Поэтому дети могут отличаться друг от друга и от родителей, даже если новых мутаций не возникло. Это наследственные различия, но причина здесь — перекомбинация уже имеющихся вариантов генов, а не изменение самого генетического материала.
| Признак сравнения | Модификационная | Мутационная | Комбинативная |
|---|---|---|---|
| Причина возникновения | Условия среды | Изменение генов или хромосом | Новые сочетания родительских генов |
| Изменяется ли генотип | Нет | Да | Меняется сочетание генов, но не обязательно сами гены |
| Наследуется ли изменение | Обычно нет | Может наследоваться, если затронуты клетки, дающие начало потомству | Наследственные сочетания передаются потомству |
| Характер проявления признака | Ограничен нормой реакции, часто непрерывен | Может быть заметным или скрытым; последствия различны | Разнообразные сочетания имеющихся признаков |
| Пример | Различный размер листьев при разном освещении | Наследуемое изменение признака из-за мутации | Новое сочетание родительских признаков у потомка |
Пользуйтесь таблицей, начиная с причины различия, а затем проверяйте, что произошло с генотипом. Для вывода о наследовании одного внешнего сходства недостаточно: важно установить, какое изменение возникло. Комбинативная изменчивость наследственна, хотя новые сочетания образуются из уже имеющихся генов.
У двух растений одного вида листья выросли разного размера при различном освещении. Нужно определить вероятную форму изменчивости и выяснить, изменился ли генотип. Различие связано с фактором среды, поэтому сначала следует проверить, объясняет ли условие перемену проявления признака. Сам факт, что листья неодинаковы, ещё не говорит о мутации.
Ответ: вероятна модификационная изменчивость; под влиянием освещения изменилось проявление признака, а не генотип. Такая особенность обычно не наследуется как приобретённое изменение.
В выборке длина листьев составляет 4, 5, 6, 7 и 8 см, причём чаще встречаются листья длиной 6 см. Нужно объяснить, почему среднее значение преобладает, и определить, что показывает норма реакции. Перечисленные значения образуют ряд от меньшего к большему. Наибольшая частота у середины ряда, но это не означает, что каждый лист обязан иметь такую длину.
Ответ: преобладание значения 6 см соответствует частому появлению средних вариантов. Ряд показывает наблюдаемый диапазон длины, а норма реакции — пределы, в которых признак может изменяться у одного генотипа.
У потомков обнаружены новые сочетания признаков, а у одного потомка — наследуемое изменение, отсутствовавшее у родителей. Нужно разделить две причины различий, не называя любое новшество мутацией. Новое сочетание знакомых признаков может появиться при половом размножении. Отдельное наследуемое изменение требует объяснения, связанного с генетическим материалом.
Ответ: новые сочетания признаков объясняются комбинативной изменчивостью, а возникшее наследуемое изменение — мутационной. Для подтверждения причины конкретного изменения нужны данные о генах или хромосомах; одного описания внешнего признака недостаточно.
Ошибка: считать любое приобретённое изменение наследственным. Её допускают, потому что видимое отличие легко принять за изменение генов. Но модификация меняет проявление признака под действием среды, а генотип обычно остаётся прежним. Проверьте себя вопросом: есть ли сведения об изменении наследственного материала?
Ошибка: путать норму реакции с конкретным значением признака. Например, число или размер, измеренный у одного организма, — это отдельное проявление, а не весь диапазон. Путаница возникает из-за того, что оба понятия описывают один признак. Для проверки найдите границы возможных проявлений генотипа в разных условиях.
Ошибка: считать мутации всегда вредными или заметными. Так думают, потому что часто обсуждают мутации, приводящие к заболеваниям или заметным особенностям. На деле их последствия различны, а некоторые изменения внешне не проявляются. Спросите, есть ли данные о последствиях и можно ли вообще увидеть изменение по фенотипу.
Ошибка: называть комбинативную изменчивость мутационной. Новая комбинация может выглядеть как появление нового признака, хотя она складывается из уже имеющихся генов. Различайте источник новизны: перекомбинация или изменение генетического материала. Если новых сочетались родительские варианты, это комбинативная изменчивость, а не мутация.
Для понимания изменчивости нужно знать, что такое ген, генотип, фенотип и наследование признаков. Генотип — совокупность генетической информации организма, а фенотип — проявившиеся признаки, которые складываются под влиянием генотипа и среды. Связь с размножением и мейозом помогает объяснить, как при образовании гамет и оплодотворении возникают новые сочетания генов. Представления об изменчивости понадобятся при изучении естественного отбора, эволюции и селекции: разнообразие организмов даёт материал для отбора.
Почему организмы с одинаковым генотипом могут выглядеть по-разному?
Условия среды влияют на то, как проявляются признаки: например, освещение может повлиять на размер листьев. Генотип при этом остаётся прежним, а различия ограничены нормой реакции.
Что показывает норма реакции признака?
Она показывает диапазон значений, которые может принимать признак у организмов с одним генотипом в разных условиях. Ширина диапазона зависит от признака.
Можно ли передать потомству изменения, возникшие под влиянием среды?
Обычно нельзя: модификации меняют проявление признака, а не генотип. Потомству передаются изменения генетического материала, а не приобретённые таким образом особенности.
Чем мутационная изменчивость отличается от комбинативной?
При мутационной изменчивости возникают изменения генов или хромосом. При комбинативной меняются сочетания уже имеющихся родительских генов, а сами гены не обязательно изменяются.
Почему средние варианты признака часто встречаются чаще крайних?
В выборке многие организмы оказываются близки к обычным условиям развития, а крайние значения возникают реже. Поэтому частоты значений часто образуют ряд с максимумом около середины, хотя конкретное распределение зависит от признака и условий.
2.2. Закономерности изменчивости
