Лекция по общей биологии

Лекция № 17 Тема: Модификационная изменчивость. Основные   термины   и   понятия:  изменчивость,   формы   изменчивости, наследственная   и   не   наследственная,   модификация,  вариационный   ряд   и вариационная кривая.  План лекции:   1.Изменчивость и ее формы. 2.Модификационная изменчивость и ее свойства. 3.Статистические закономерности модификационной изменчивости. Вариационный ряд и вариационная кривая. Содержание лекции: 1. Изменчивость и ее формы. Изменчивость ­ способность организмов приобретать новые признаки, которые   являются   причиной   различий   между   особями   в   пределах   вида.   Изменчивость как свойство живого противоположна наследственности.   организмы   могут   приспосабливаться   к Благодаря   изменчивости, изменяющимся условиям среды обитания.  Источниками изменчивости могут быть комбинации и рекомбинации генетического материала, изменения структуры гена или хромосом, влияние условий среды.  В зависимости от природы изменчивости различают две основные ее формы: наследственную и не наследственную.  Первая из них связана с изменением генотипа, вторая ­ фенотипа. Не наследственную   Ч.   Дарвин   называл   определенной,   а   наследственную изменчивость ­ неопределенной. Наследственная и не наследственная изменчивость обеспечивают все разнообразие   индивидуальных   различий   организмов.   Роль   каждой   из   форм изменчивости в эволюции органического мира у каждого разная.  Наследственная изменчивость  является   элементарным   фактором эволюции,   который   поставляет   ареал   для   естественного   и   искусственного  подразделяется   на  комбинативную   и отбора.  Она,   в   свою   очередь, мутационную. изменчивость   возникает   вследствие перекомбинации   наследственного   материала   (генов   и   хромосом)   во   время гаметогенеза и полового размножения. Мутационная изменчивость возникает в результате изменения структуры наследственного материала.  Комбинативная Не   наследственная   изменчивость   обеспечивает   приспособление организмов к условиям изменяющейся среды. 2.Модификацийна изменчивость и ее свойства. Модификационная изменчивость (или фенотипическая) ­ это форма не наследственной изменчивости, которая связана с изменениями фенотипа вследствие   влияния   условий   существования   и   не   связана   с   изменениями генотипа.   Модификационная   изменчивость   встречается   у   всех   организмов, независимо   от   способов   размножения,   видовой   принадлежности   и разнообразия   условий   существования.   Модификационные   изменения признаков не наследуются, но их норма реакции, т.е. диапазон изменчивости, является   наследственной   и   определяется   генотипом.   Модификационная изменчивость, как правило, имеет целесообразный  характер, соответствует условиям существования и является приспособительной.  Модификациями  называют фенотипические изменения, возникающие под влиянием условий среды. Их возникновение связано с тем, что условия среды   влияют   на   ферментативные   реакции,   происходящие   в   организме   и определенным   образом,  изменяют   их   ход.  Этим,  в  частности,  объясняется появление разного цвета цветков примулы и откладывания пигмента в шерсти гималайских кроликов.  Примером изменчивости признаков под действием факторов внешней среды является разная форма листьев у стрелолиста: погруженные в воду листья имеют лентовидную форму, листья, плавающие на поверхности воды, — округлую, а находящиеся в воздушной среде, — стреловидную Примерами   модификационной   изменчивости   у   человека   могут   быть усиление пигментации под влиянием ультрафиолетового облучения, развитие мышечной и костной систем в результате физических нагрузок и т.п.. Общими свойствами модификационной изменчивости являются: 1 )   универсальность   ­  встречается   у   всех   организмов,   независимо от способов размножения, видовой принадлежности и разнообразия условий существования;   т.е.   всегда соответствует факторам,   которые 2)   определенность   ­ ее вызывают  (например,   у   всех   особей   растения   стрелолиста, погруженных   в   воду,   образуются   длинные   и   тонкие   листья,   а   у растущих на суше ­ стреловидные) 3)   массовый   характер   ­  определенное   влияние   может   вызывать появление   подобных   модификаций   во   всех   генетически   сходных особей; 4)   не   наследуются  (например,   у   бесхвостых   мышей,   которым отрезали хвосты, всегда рождались хвостатые мышата) 5)   временность   ­  модификации   могут   исчезать   в   течение   жизни особи, если прекращается  действие фактора, который  их вызывает (например, загар человека полностью исчезает зимой); 6)   модификационные   изменения,   возникающие   преимущественно на ранних этапах онтогенеза, могут сохраняться в течение всей жизни особи, но не наследуются (например, у родителей, которые переболели на рахит, рождаются нормальные дети); 7)направленность­модификации,   направленные   на   приспособление организмов   к   изменениям   действия   тех   или   иных   факторов окружающей   среды   (например,   загар   защищает   человека   от вредного   воздействия   солнечного   облучения,   замена   шерсти млекопитающих на густую при осенней линьке способствует защите от низких температур); 8)  приспособительный   характер  ­   большинство   модификаций   являются полезными приспособленными реакциями организмов (например, в ответ на облучение солнечным светом кожа человека темнеет).              Модификационная   изменчивость   играет   исключительную   роль   в жизни  организмов,   обеспечивая   обычно   их   приспособленность   к меняющимся   условиям   среды.   Однако   под   влиянием   физических   и химических факторов, с которыми организм не встречается в природе (или встречается в значительно меньших дозах, или не приходилось встречаться его   предкам)   возникают   модификации,   не   имеющие   приспособленного значения.   Такие   модификации   называют  морфозами.   Например,   если затенить стебель картофеля, клубни будут возникать не в почве, а над почвой; добавление в пищу личинкам дрозофил солей серебра ведет к желтой окраске тела   и  ворсинок;  следствием   действия   алкоголя   в  период  эмбрионального развития   является   алкогольный   синдром   плода   (умственная   отсталость, косоглазие, пороки сердца, карликовость, микроцефалия и др.). 3.Статистическ    и  е   закономерности модификационной изменчивости  .     Модификационная   изменчивость   подчиняется   определенным статистическим   закономерностям.   Для   определения   этих   закономерностей следует   проанализировать   поведение   признака   при   определенной совокупности   наблюдений,   которая   называется  выборкой.   Выборка   может включать от 10 до 1000 наблюдений. На основании данных выборки строят ряд изменчивости признака, или вариационный ряд. Вариацийнный   ряд    ­последовательность   численных   показателей проявлений   определенного   признака   (вариант),   расположенных   в порядке их возрастания или убывания. Особенности вариационного ряда можно изобразить графически, в виде вариационной кривой. Пример: Число зерен в одном колосе Варианта­ V Частота встречаемости­ p Количество   колосьев пшеницы 1 4 2 1 5 7 17 32 1 6 2 2 18 24 19 20 8 5 Вариационная   кривая    это   графическое   выражение   количественных   показателей   изменчивости   определенного   признака, которое   иллюстрирует   как   размах   этой   изменчивости,   так   и   частоту встречаемости отдельных вариант.  ­      Для   характеристики   изменчивости   признака   вычисляют   ее   среднюю величину (М) по формуле:  М =  где М ­ средняя величина признака, V­варианта, р ­ сотая варианты, n ­ общее количество вариант.  (v • p) / n,  Σ    При   исследовании   признаков   чаще   всего   проявляется   ряд   статистических закономерностей: ­  Любой признак может изменяться лишь в определенных пределах. Гены   определяют   не   готовые   проявления   признаков,   а   норму   реакции признака,   есть   определенные   пределы,   в   которых   они   зависят   от интенсивности   воздействия   факторов   среды.   Например,   у   комнатного растения   первоцвета   китайского   при   температуре   15­20°С   цветы красные, а при 30­35 ° С ­ белые. ­  Различные   признаки   имеют   разный   размах   нормы   реакции. Норма реакции ­ пределы модификационной изменчивости признака, которые   определяются   генотипом.  Для   изучения   нормы   реакции используют   генетически   однородный   материал,   который   помещают   в разные   условия   внешней   среды   (клоны,   чистые   линии,   однояйцевые близнецы).   Границы   нормы   реакции   обусловлены   генотипом,   но фенотипическими   проявлениями   в   пределах   нормы   реакции   может изменяться под влиянием условий среды. Норма реакции для различных признаков   может   быть  однозначной  (например,   группы   крови,   цвет глаз), узкой (жирность молока у коров), широкой (количество молока у коров).   Для   изучения   нормы   реакции   признаков   и   выявления закономерностей их проявления применяются математические  методы, а   наука   называется  биометрией.   Определение   нормы   реакции   играет большую   роль   в   растениеводстве   (для   получения   высоких   урожаев)   и животноводстве   и   для   повышения   производительности),   в   медицине (для   разработки   критериев   нормальных   показателей   у   здорового человека). ­  Большинство   организмов   имеют   величину   признака   среднюю   или близкую   к   средней.   Это   объясняется   тем,   что   сочетание   только благоприятных  или только неблагоприятных условий случается  редко. Организмов с большими отклонениями признаков от средних величин в природе очень мало. ­ На размах модификационной изменчивости влияют внешние и внутренние   условия.  Чем   однородные   внешние   условия   развития данных   особей,   тем   меньше   проявляется   модификационная изменчивость.   На   фенотипические   проявления   гена   значительное влияние   оказывают   другие   гены   (например,   рост   человека определяется   несколькими   парами   полимерных   генов).   На   развитие признака влияют и регуляторные системы организма (например, яркая окраска перьев у петухов обусловлено действием мужского полового гормона, а введение ему женских гормонов подавляет развитие этого признака). Как   правило,   количественные   признаки   (высота   растений, урожайность,   размер   листьев,   удойность   коров,   яйценоскость   кур) имеют   более   широкую   норму   реакции,   то   есть   могут   изменяться   в широких пределах, чем качественные признаки (цвет шерсти, жирность молока, строение цветка, группа крови). Знание нормы реакции имеет большое значение для практики сельского хозяйства.   Возникновение   модификаций   в   основном   связано   с   тем,   что условия   окружающей   среды   влияют   на   активность   ферментов,   а значит,   могут   в   определенной   мере   изменять   интенсивность   и   ход протекания процессов обмена веществ в организме Значение   модификационной   изменчивости. Модификационная изменчивость   обеспечивает   сравнительно   быстрое   формирование   в ходе онтогенеза приспособлений организма к изменяющимся условиям внешней   среды,   способствуя   тем   самым   выживанию   особей. Следовательно,   модификации   являются   важнейшим   фактором нормального протекания индивидуального развития живого организма. Знание   закономерностей   модификационной   изменчивости   имеет большое   практическое   значение,   так   как   позволяет   предвидеть   и заранее   планировать   многие   показатели.   В   частности,   создание оптимальных условий для реализации генотипа дает возможность добиться высокой продуктивности животных и растений. Контроль знаний и умений: Дать ответы на вопросы: 1. Что такое взаимодействие генов? 2.Какие цитологические механизмы положены в основу внеядерной  наследственности? 3.Как значение взаимодействие генов имеет для практической деятельности  человека? 4.Как значение внеядерная наследственность имеет для практической  деятельности человека? Домашнее   задание:  выучить   термины,   пересказ   конспекта   Лек.   №   17, проработать Л.1. стр. 180­186.