1. Характеристика модификационной изменчивости. Генетика изучает не только наследственность, но и изменчивость организмов. Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря изменчивости, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания. Различают два типа изменчивости: наследственную, или генотипическую и ненаследственную, или фенотипическую, — изменчивость, при которой изменений генотипа не происходит. Большую роль в формировании признаков организмов играет среда его обитания. Каждый организм развивается и обитает в определенной среде, испытывая на себе действие ее факторов, способных изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т.е. их фенотип. Изменчивость организмов, возникающая под влиянием факторов внешней среды и не затрагивающая генотипа, называется модификационной. Модификационная изменчивость называется фенотипической, так как под влияние внешней среды происходит изменение фенотипа, генотип остается неизменным. Классическим примером изменчивости признаков под действием факторов внешней среды является разнолистность у стрелолиста: погруженные в воду листья имеют лентовидную форму, листья, плавающие на поверхности воды, — округлую, а находящиеся в воздушной среде, - стреловидные. Если же все растение оказывается полностью погруженным в воду, его листья только лентовидные. Под действием ультрафиолетовых лучей у людей (если они не альбиносы) возникает загар в результате накопления в коже меланина, причем у разных людей интенсивность окраски кожи различна. Если же человек лишен действия ультрафиолетовых лучей, изменение окраски кожи у него не происходит. У горностаевых кроликов детеныши рождаются светлыми, но затем нос, уши, кончики лап и хвост темнеют, на этих участках более низкая температура тела. Если побрить спину кролику и содержать его при низкой температуре – шерсть вырастет темной. Если корень одуванчика разрезать и одну половинку корня выращивать на лугу, а другую – высоко в горах, то растение, выросшее на лугу будет значительно крупнее растения, выросшего в горах. Генотип при этом не изменится. Таким образом, модификационная изменчивость носит адаптивный характер, помогает приспособиться к жизни в различных условиях среды.
Модификационная изменчивость носит групповой характер, то есть все особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, приобретают сходные признаки. Например, если сосуд с эвгленами зелеными поместить в темноту, то все они утратят зеленую окраску, если же вновь выставить на свет — все опять станут зелеными.
М одификационная изменчивость является определенной, то есть всегда соответствует факторам, которые ее вызывают. Так, ультрафиолетовые лучи изменяют окраску кожи человека (так как усиливается синтез пигмента), но не изменяют пропорций тела, а усиленные физические нагрузки влияют на степень развития мышц, а не на цвет кожи. Однако не следует забывать, что развитие любого признака определяется, прежде всего, генотипом. Вместе с тем, гены определяют возможность развития признака, а его появление и степень выраженности во многом определяется условиями среды. Так, зеленая окраска растений зависит не только от генов, контролирующих синтез хлорофилла, но и от наличия света. При отсутствии света хлорофилл не синтезируется.
Несмотря на то, что под влиянием условий внешней среды признаки могут изменяться, эта изменчивость не беспредельна. Даже в случае нормального развития признака степень его выраженности различна. Так, на поле пшеницы можно обнаружить растения с крупными колосьями (20 см и более) и очень мелкими (3-4 см). Это объясняется тем, что генотип определяет определенные границы, в пределах которых может происходить изменение признака. Степень варьирования признака, или пределы модификационной изменчивости, называют нормой реакции. Как правило, количественные признаки (урожайность, размер листьев, удойность коров, яйценоскость кур) имеют более широкую норму реакции, нежели качественные признаки (цвет шерсти, жирность молока, строение цветка, группа крови). Знание нормы реакции имеет большое значение для практики сельского хозяйства.
Модификационная изменчивость многих признаков растений, животных и человека подчиняется общим закономерностям. Эти закономерности выявляются на основании анализа проявления признака у группы особей. Каждое конкретное значение изучаемого признака называют вариантой и обозначают буквой v. Частота встречаемости отдельных вариант обозначается буквой p. При изучении изменчивости признака в выборочной совокупности составляется вариационный ряд, в котором особи располагаются по возрастанию показателя изучаемого признака. На основании вариационного ряда строится вариационная кривая — графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты (рис. 8).
Например, если взять 100 колосьев пшеницы (n) и подсчитать число колосков в колосе, то это количество будет от 14 до 20 — это численное значение вариант (v).
|
Вариационная кривая
| Варианта (v) | |||||||
| Частота встречаемости (p) |
На основании вариационного ряда строится вариационная кривая - графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты.
Среднее значение признака встречается чаще, а вариации, значительно отличающиеся от него, - реже. Это называется «нормальным распределением». Кривая на графике бывает, как правило, симметричной.
Среднее значение признака подсчитывается по формуле:
| M = | ∑(v · p), |
| n |
где М - средняя величина признака; ∑(v · p) - сумма произведений вариант на их частоту встречаемости; n - количество вариант.
В данном примере среднее значение признака (числа колосков в колосе) равно 17,18.
Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет большое практическое значение, поскольку позволяет предвидеть и заранее планировать степень выраженности многих признаков организмов в зависимости от условий внешней среды.
Итак, необходимо еще раз подчеркнуть:
1. норма реакции организма определяется генотипом;
2. различные признаки отличаются пределами изменчивости под влиянием внешних условий;
3. модификационная изменчивость в естественных условиях носит приспособительный характер.
Повторение:
1. Чем модификационная изменчивость отличается от наследственной изменчивости?
2. Что такое норма реакции? Какова она у качественных и количественных признаков?
3. В чем проявляются закономерности модификационной изменчивости?
4. Дайте определения терминам или раскройте понятия: модификационная изменчивость, наследственная изменчивость, вариационный ряд, вариационная кривая, норма реакции, варианта, количественные признаки, качественные признаки.