"Общая биология. Среднее профессиональное образование", В. М. Константинов, А. Г. Резанов, Е. О.Фадеева; под ред. В.М.Константинова
Модификационная изменчивость — это изменение признаков организма под влиянием освещённости, питания, температуры и других условий среды. Генотип при этом обычно сохраняется, поэтому такие изменения, как правило, не передаются потомству. Пределы возможных изменений задаёт норма реакции. Изучать модификации помогают вариационный ряд и вариационная кривая: они показывают, какие значения признака встречаются в группе и насколько часто.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Модификационная изменчивость — изменения признаков организма под влиянием условий среды, не сопровождающиеся изменением генотипа. Например, при разном освещении у растений могут отличаться размеры листьев. Этот термин помогает отделить изменения внешнего проявления признака от изменений наследственного материала.
Норма реакции — пределы, в которых признак может изменяться у организмов с данным генотипом под влиянием условий среды. Один генотип допускает не любое значение признака, а только определённый диапазон. Понятие нужно, чтобы понимать границы приспособительных изменений.
Вариационный ряд — упорядоченный перечень значений изменяющегося признака с указанием частоты каждого значения. Сначала значения располагают от меньшего к большему, затем подсчитывают, сколько раз встречается каждое из них. Такой ряд позволяет увидеть наиболее распространённый вариант признака.
Вариационная кривая — графическое изображение частоты встречаемости разных значений признака в выборке. По горизонтали обычно откладывают значения признака, а по вертикали — их частоту. Кривая делает распределение вариантов наглядным и помогает сравнивать группы организмов.
Условия среды влияют на работу клеток и обмен веществ, поэтому меняется проявление признаков. При достаточном освещении растение может образовывать больше органических веществ, а при недостатке света его листья часто становятся крупнее и тоньше. Питание влияет на рост и массу, температура — на скорость обмена веществ и развития. Следовательно, один и тот же генотип способен проявляться по-разному в разных условиях.
При модификации изменяется фенотип — совокупность наблюдаемых признаков организма, но последовательность ДНК обычно не меняется. Когда организм оказывается в других условиях, признак может измениться снова или вернуться к обычному проявлению. Половые клетки при этом не получают нового наследственного варианта. Поэтому приобретённая под влиянием среды особенность обычно не передаётся потомкам.
Возможности изменения ограничены нормой реакции, которую задаёт генотип. Например, масса тела заметно зависит от питания, а группа крови не меняется из-за рациона или температуры. Значит, разные признаки имеют разную ширину нормы реакции: у одних она широкая, у других узкая. Среда выбирает конкретное проявление из доступного генотипу диапазона, но не создаёт произвольный признак.
Модификации имеют биологическое значение, потому что помогают организму функционировать в меняющихся условиях. Растение, изменяющее размер листьев при разной освещённости, может эффективнее использовать доступный свет. Однако такая полезная особенность сама по себе не становится наследственным изменением и не увеличивает генетическое разнообразие популяции. Наследственное значение имеют изменения генотипа, а модификации дают организму преимущество здесь и сейчас.
Чтобы изучить изменчивость, у группы организмов измеряют один признак и записывают результаты. Полученные значения упорядочивают в вариационный ряд, рядом указывают частоту каждого значения, а затем строят вариационную кривую. Обычно средние значения встречаются чаще крайних: большинство организмов развивается в относительно обычных условиях, а сильные отклонения возникают реже. Поэтому график часто имеет подъём около середины и снижение к краям.
| Признак сравнения | Модификационная изменчивость | Наследственная изменчивость |
|---|---|---|
| Причина возникновения | Воздействие условий среды | Изменение генотипа: мутации или новые сочетания генов |
| Изменение генотипа | Обычно отсутствует | Происходит или возникают новые сочетания генов |
| Передача потомству | Как правило, не передаётся | Может передаваться при наследовании изменённого генотипа |
| Пределы изменения признака | Ограничены нормой реакции | Зависят от характера генетического изменения и его сочетания с условиями среды |
| Значение для организма и популяции | Помогает приспособиться, но не создаёт наследственного разнообразия | Создаёт материал для естественного отбора и эволюции |
Пользоваться таблицей нужно по строкам: сначала определяют причину изменения, затем проверяют, затронут ли генотип и может ли признак передаваться потомству. Если различие обнаружено только по внешнему виду, делать вывод о наследственной природе ещё нельзя. Необходимо учитывать условия, в которых развивались организмы.
Задача 1. У двух растений одного вида листья выросли разного размера: одно росло на свету, другое — в тени. Нужно определить причину различия и выяснить, изменился ли генотип.
Ответ: различие, вероятнее всего, вызвано разной освещённостью и является модификацией. Генотип растений обычно не изменился.
Задача 2. Длины листьев в группе таковы: 4 см — у 2 растений, 5 см — у 5, 6 см — у 8, 7 см — у 4, 8 см — у 1. Требуется составить вариационный ряд и найти наиболее частое значение.
Ответ: вариационный ряд: 4 см — 2, 5 см — 5, 6 см — 8, 7 см — 4, 8 см — 1. Наиболее частое значение, или мода ряда, — 6 см.
Задача 3. В первой группе длина листьев изменялась от 4 до 8 см, во второй — от 3 до 10 см. Нужно сравнить размах изменчивости и решить, можно ли по этим данным установить различия генотипов.
Ответ: во второй группе размах изменчивости больше. По этим данным нельзя утверждать, что генотипы групп различаются, поскольку различия фенотипа могли возникнуть из-за условий среды.
Считать модификацию наследственным изменением. Ошибка возникает потому, что признак действительно становится другим, но изменение фенотипа не означает изменения генотипа. Проверьте, есть ли сведения об изменении ДНК или о передаче признака потомкам.
Полагать, что любой признак изменяется безгранично. Так думают, если сосредотачиваются только на влиянии среды и забывают о генотипе. Проверка проста: определите норму реакции и выясните, входит ли наблюдаемое значение в допустимый диапазон.
Считать, что одинаковые генотипы всегда дают одинаковый фенотип. Это неверно, поскольку среда влияет на развитие организма и проявление признаков. Сравните условия жизни: различия освещённости, питания или температуры могут объяснить неодинаковый фенотип.
Путать вариационный ряд с вариационной кривой. Вариационный ряд записывают словами или числами, а вариационную кривую изображают графически. Проверьте форму результата: упорядоченные значения и частоты — это ряд, точки или линия распределения — кривая.
Для понимания темы нужно различать генотип и фенотип: генотип задаёт возможности организма, а фенотип формируется при взаимодействии наследственности и среды. Также важно знать роль наследственности и условий жизни в развитии признаков.
Модификационная изменчивость связана с наследственной изменчивостью, потому что их сравнение помогает понять материал эволюции. Эти знания нужны при изучении естественного отбора и приспособленности: среда вызывает модификации, а отбор закрепляет наследственные варианты, если они повышают выживание и размножение.
Почему модификационная изменчивость не считается наследственной?
При модификационной изменчивости меняется проявление признака, то есть фенотип, а генотип обычно остаётся прежним. Поэтому изменение, возникшее под влиянием среды, как правило, не передаётся потомству.
Может ли среда изменить норму реакции организма?
Норма реакции определяется генотипом, поэтому обычное влияние среды не изменяет её границы. Среда вызывает изменения признака только в пределах этой нормы.
Передаются ли потомству приобретённые изменения признаков?
Модификационные изменения обычно не передаются потомству, поскольку не затрагивают генотип. Однако потомки унаследуют генотип, который определяет возможный диапазон их реакции на условия среды.
Чем вариационный ряд отличается от вариационной кривой?
Вариационный ряд — это упорядоченный список значений признака и частоты их встречаемости. Вариационная кривая представляет те же данные в виде графика.
Почему средние значения признака обычно встречаются чаще крайних?
Большинство организмов развивается в условиях, близких к обычным, поэтому их признаки чаще имеют средние значения. Крайние варианты возникают реже, поскольку требуют более необычного сочетания условий.
Модификационная, или ненаследственная, изменчивость
