Ненаследственная (модификационная) изменчивость.
Этот вид изменчивости представляет собой процесс появления новых признаков под влиянием факторов внешней среды, не затрагивающих генотип. Все признаки живого организма определяются комбинацией генов, составляющих генотип этого организма. Однако гены постоянно испытывают воздействия со стороны внешней среды. Например, если путём вегетативного размножения получить несколько кустов крыжовника (смородины и т.д.) из одного «родительского» куста, то генотипы новых кустов будут абсолютно одинаковы, однако фенотипы их обязательно будут отличаться (по числу и размеру листьев, длине стеблей и т.д.). Эти отличия будут вызваны воздействием факторов внешней среды: влажности, освещённости, качества почвы и др.
Такие изменения признаков организма, которые не затрагивают его гены и не могут передаваться по наследству следующим поколениям, называются модификационными, а этот вид изменчивости – модификационной. Чаще всего модификациям подвержены количественные признаки – рост, вес, плодовитость и т.д.
Примером, доказывающим воздействие внешней среды на развитие признаков является растение стрелолист. У одной особи стрелолиста бывают три вида листьев, в зависимости от того, где лист развивается: под водой, на поверхности воды или на воздухе. Эти различия в форме листьев определяются степенью их освещённости, а набор генов в клетках каждого листа одинаков.
Другой пример: под влиянием температуры окружающей среды изменяется окраска шерсти гималайского кролика. Эмбрион, развиваясь в утробе матери, находится в условиях повышенной температуры, которая разрушает фермент, необходимый для окраски шерсти, поэтому кролики рождаются совершенно белыми. Вскоре после рождения отдельные выступающие части тела (нос, кончики ушей и хвоста) начинают темнеть, потому что там температура ниже, и фермент не разрушается.
В сходных условиях среды у генетически близких организмов модификационная изменчивость имеет групповой характер, например в летний период у большинства людей под влиянием УФ-лучей в коже откладывается защитный пигмент – меланин, люди загорают.
Проявления модификационной изменчивости для каждого признака ограничены нормой реакции. Норма реакции – это пределы, в которых возможно изменение признака у данного генотипа. Норма реакции обусловлена генетически и наследуется (в отличие от самой модификационной изменчивости), и её границы различны для разных признаков и у отдельных индивидов. Изменчивость признака может быть очень большой, но она не может выходить за пределы нормы реакции. У одних организмов норма реакции очень широкая (например, настриг шерсти с овец, молочность коров), а другие признаки характеризуются узкой нормой реакции (окрас шерсти у кроликов).
Из вышесказанного следует важный вывод: наследуется не сам признак, а способность проявлять этот признак в определённых условиях, т. е. наследуется норма реакции организма на внешние условия.
Основные характеристики модификационной изменчивости:
- модификационные изменения не передаются потомкам;
- модификационные изменения возникают у многих особей вида и зависят от воздействия окружающей среды;
- модификационные изменения возможны только в пределах нормы реакции, т. е. в конечном счёте они определяются генотипом.
- большинство модификаций имеют приспособительное значение – они способствуют адаптации, т. е. приспособлению организма (в пределах нормы реакции) к существованию в изменяющихся условиях.
Наследственная (генотипическая) изменчивость.
Этот вид изменчивости связан с изменениями генотипа, и признаки, приобретённые вследствие этих изменений, передаются по наследству следующим поколениям. Существует две формы наследственной изменчивости: комбинативная и мутационная.
Комбинативная изменчивость заключается в появлении новых признаков в результате образования новых комбинаций родительских генов у потомков. В основе комбинативной изменчивости лежит половой процесс, в результате которого возникает огромный набор разнообразных генотипов.
Причины комбинативной изменчивости:
1) Независимое расхождение гомологичных хромосом в первом мейотическом делении (в клетках каждого человека содержится 23 материнских и 23 отцовских хромосомы; при образовании гамет, в каждую из них попадут лишь 23 хромосомы, и сколько из них будет от отца, а сколько от матери – дело случая);
2) Случайная встреча гамет при оплодотворении;
3) Обмен участками гомологичных хромосом в профазе первого мейоза – кроссинговер (приводит к неожиданным комбинациям признаков, которых не было ни у отцовского, ни у материнского организма).
Все три процесса, лежащие в основе комбинативной изменчивости, действуют независимо друг от друга, создавая огромное разнообразие всевозможных генотипов.
В процессе комбинативной изменчивости структура генов и хромосом не изменяется, однако новые сочетания генов (аллелей) приводят к образованию новых генотипов и, следовательно, к появлению потомков с новыми фенотипами (пример: у родителей с I и IV группами крови родятся дети либо со II, либо с III группой крови).
Мутационная изменчивость выражается в появлении изменений в наследственном материале (т. е. в ДНК) – мутаций. Мутация – это отдельное изменение в генотипе. Мутационная изменчивость возникает в результате нарушений в строении отдельных генов, целых хромосом или числа хромосом. Мутации появляются редко, но приводят к внезапным скачкообразным изменениям признаков, передающихся из поколения в поколение.
Согласно современным представлениям мутации – это внезапные естественные или искусственно вызванные наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных фенотипических признаков и свойств организма. Мутации имеют ненаправленный, т. е. случайный, характер и являются важнейшим источником наследственных изменений, без которых невозможна эволюция организмов.