Зависимость проявления генов от условий внешней среды (фенотипическая) изменчивость

Зависимость проявления генов от условий внешней среды

(фенотипическая) изменчивость

На проявление гена значительное влияние оказывают другие гены, т.е. выражение гена в виде признака зависит от генотипической среды.

На развитие признака влияют и регуляторные системы организма, в первую очередь эндокринная система. Такие признаки у петухов, как яркое оперение, большой гребень, характер пения и тембр голоса, обусловлены действием мужского полового гормона. Введение же петухам женских половых гормонов включает гены, обусловливающие синтез в печени белков, входящих в состав желтка яйцеклетки. В норме эти гены «работают» только у кур. Следовательно, внутренняя среда организма также оказывает сильное влияние на проявление генов в форме признака.

Рис. 84. Фенотипическое изменение окраски шерсти гималайского кролика под влиянием различных температур. А — кролик, выращенный при обычной температуре (20°С); Б — кролик, у которого на спине выбрита часть шерсти и кожа охлаждается под специальной повязкой; В — кролик с пигментированной шерстью на участке тела, который подвергался охлаждению

Каждый организм развивается и обитает в определенных внешних условиях, испытывая на себе действие факторов внешней среды — колебаний температуры, освещенности, влажности, количества и качества пищи, а также вступает во взаимоотношения с другими организмами. Все эти факторы могут изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т.е. их фенотип.

Если у гималайского кролика на спине выщипать белую шерсть и наложить холод, на этом месте вырастет черная шерсть (рис. 84). Если черную шерсть удалить и наложить теплую повязку, вырастет белая шерсть. При выращивании гималайского кролика при температуре 30 °С вся шерсть у него будет белая. У потомства двух таких белых кроликов, выращенного в нормальных условиях, будет обычное распределение пигмента.

Таким образом, изменения признаков, вызванные действием факторов внешней среды, не наследуются.

Отметим еще одну особенность изменчивости, вызванной факторами внешней среды. Листья одного и того же растения стрелолиста (рис. 85) или водяного лютика (рис. 86) имеют разную форму в зависимости от того, находятся они в воде или в воздушной среде. У всех стрелолистов в воде будут длинные тонкие листья, а у всех лютиков — изрезанные. Точно так же под действием ультрафиолетовых лучей у всех людей, если они не альбиносы, возникает загар — накопление в коже гранул пигмента меланина, хотя и не в одинаковой степени. Таком образом, на действие определенного фактора внешней среды каждый вид организмов реагирует специфически и реакция (в форме изменения признака) оказывается сходной у всех особей данного вида. Это обстоятельство позволило Ч. Дарвину назвать ненаследственную изменчивость  групповой или определенной. 

Вместе с тем изменчивость признака под влиянием условий внешней среды не беспредельна. Степень варьирования признака, или, другими словами, пределы изменчивости, называют нормой реакции модификационной.

Рис. 85. Стрелолист образует разные по форме листья при развитии растения

на суше (1) и в воде (2 и 3)

Рис. 86. Различная форма надводных и подводных листьев у водяного лютика

Широта нормы реакции обусловлена генотипом и зависит от важности признака в жизнедеятельности организма — в конечном счете от естественного отбора.

Узкая норма реакции свойственна таким признакам, как размеры сердца или головного мозга. В то же время количество жира в организме изменяется в широких пределах. Мало варьирует строение цветка у растений, опыляемых насекомыми, и очень сильно изменчивы размеры листьев.

Таким образом, модификационная изменчивость характеризуется следующими основными свойствами:

1) ненаследуемостью;

2) групповым характером изменерий;

3) соотнесением изменений действию определенного фактора среды;

4) обусловленностью пределов изменчивости генотипом (это означает, что хотя направленность изменений одинакова, степень изменений у разных организмов различна).

Вопросы

1.       Приведите примеры влияния среды на проявление признака.

2.       Приведите примеры, доказывающие ненаследуемость изменений признака, вызванных действием условий внешней среды.

3.       Почему ненаследственная изменчивость называется групповой или определенной?

4.       Что такое норма реакции?

5.       Укажите свойства модификаций.

6.       Сравните свойства мутаций и модификаций.