Широкая норма реакции группа крови
Под изменчивостью понимают способность организмов приобретать признаки и свойства отличные от родительских, характерных для данного вида. Изменчивость
является общим свойством всех живых систем и может выражаться в изменении как генотипа, так и фенотипа.
Традиционно различают ненаследственную и наследственную изменчивость.
Модификационная изменчивость
Модификационная (фенотипическая) изменчивость – изменения фенотипа организма, обусловленные влиянием факторов внешней среды. Данный вид изменчивости не
приводит к изменениям генотипа особи – все изменения касаются только фенотипа.
Напомню, что генотипом называют генетическую конституцию – совокупность генов одного организма, полученных от родителей. Фенотип (греч. phаino – обнаруживаю) –
совокупность наблюдаемых характеристик организма (любой морфологический, гистологический, биохимический, поведенческий признак).
Для модификационной изменчивости характерен групповой характер, она часто (но не всегда) служит приспособлением к условиям внешней среды. Известным примером модификационной изменчивости является изменение окраски шерсти у зайца-беляка в зависимости от сезона года.
Такое изменение окраски делает их более приспособленными, повышает выживаемость: заяц сливается с внешней средой и становится незаметен для хищников.
Однако не стоит забывать об относительности любой приспособленности: если среда резко изменится, то белый заяц на фоне темной земли станет легкой добычей для
хищников.
Еще одним примером модификационной изменчивости служит изменение окраски шерсти у гималайских кроликов. Они рождаются полностью белыми, так как их эмбриональное
развитие протекает в условиях повышенной температуры.
Однако в результате воздействия холода на разные участки их тела, шерсть начинает темнеть. В естественных условиях шерсть темная на ушах, носе, лапах и хвосте.
В эксперименте лед привязывают к спине, и через некоторое время шерсть на этом месте начинает темнеть. Это наглядно демонстрирует влияние внешней среды на проявление
признака.
Вам известно, что человек, побывавший на солнце, получает его “отпечаток” – загар. Потемнение цвета кожи в данном случае связано с активной выработкой
пигмента меланина, который защищает кожу и внутренние органы от УФ излучения.
Загар также является типичным примером модификационной изменчивости. Одни люди загорают быстро, у других этот процесс занимает гораздо больше времени
– все дело в норме реакции.
Норма реакции
Нормой реакции называют генетически (наследственно) закрепленные пределы (границы) изменчивости признака. Принято говорить, что у каждого признака существует определенная норма реакции: она может быть узкой или широкой.
Узкая норма реакции характерна для признаков, которые относятся к качественным: форма глаза, желудка, сердца, размеры головного мозга, рост.
Количественные признаки имеют широкую норму реакцию и достаточно вариабельны в течение жизни: яйценоскость кур, удойность коров, вес, размер листьев.
Итак, подведем итоги. Для фенотипической (ненаследственной, групповой, определенной) изменчивости характерно:
- Причина изменения – влияние факторов внешней среды
- Изменения признаков организма не затрагивают генотип, происходят в соматических клетках и не передаются потомкам
- Изменение признаков ограничено в пределах нормы реакции, которая определяется генотипом
- Изменчивость носит групповой характер, характерна для многих особей (к примеру, сезонная изменчивость)
Наследственная изменчивость
Наследственная изменчивость (неопределенная, индивидуальная, генотипическая) – форма изменчивости, вызванная изменениями генотипа организма,
которые могут быть связаны с мутационной или комбинативной изменчивостью.
В отличие от модификационной изменчивости, где затрагивается только фенотип (внешние проявления), генотипическая изменчивость затрагивает генотип, а
это означает, что генетические изменения затрагивают и половые клетки, которые передаются потомству. Поэтому и называется она – наследственная.
Комбинативная изменчивость
Комбинативная изменчивость возникает в результате появления у потомков новых сочетаний генов (комбинаций). Эти комбинации возникают во время
мейоза в результате хорошо вам знакомого (я надеюсь!) кроссинговера – обмена участками между гомологичными хромосомами.
Запомните, что в основе комбинативной изменчивости лежит три краеугольных момента:
- Случайная комбинация генов в ходе кроссинговера
- Независимое расхождение хромосом в мейозе
- Случайная встреча гамет при оплодотворении
Я всегда говорю ученикам, что комбинативная изменчивость – это полная неопределенность: мы не знаем, какие комбинации возникнут между генами при кроссинговере,
не знаем, какие хромосомы образуются и в какие гаметы они разойдутся, и, наконец, не знаем какие половые клетки (гаметы) встретятся при оплодотворении.
То, что мы отличаемся от своих родителей, и есть результат этих неопределенностей.
Мутационная изменчивость
Мутационная изменчивость связана с возникновением мутаций. Мутации (лат. mutatio – изменение) – внезапные, возникающие спонтанно или вызванные мутагенами
наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.
Для того, чтобы понять суть мутационной изменчивости, давайте дадим характеристику мутациям:
- Мутации – резкие спонтанные изменения генотипа
- Стойкие, передаются потомкам через половые клетки (гаметы)
- Ненаправленные. Большинство мутаций – вредные (часть из них летальные), лишь очень небольшая часть носит полезный приспособительный характер, мутации также могут быть безразличными (нейтральными) для организма
- Носят индивидуальный характер
Среди мутаций различают следующие виды:
- Генные (точечные)
- Хромосомные
- Геномные мутации
- Автополиплоидию – кратное увеличение числа наборов хромосом
- Аллополиплоидия (греч. állos — другой и polýploos — многократный) – объединение в организме хромосомных наборов от разных видов или родов
- Анеуплоидия (греч. ἀν- — отрицательная приставка + εὖ — полностью + πλόος — кратный + εἶδος — вид
Изменения при генных мутациях происходят в последовательности нуклеотидов молекулы ДНК. Может случаться такое, что один или несколько
нуклеотидов выпадают из ДНК (делеция), вставляются новые нуклеотиды, удваиваются имеющиеся нуклеотиды (дупликация).
Изменения ДНК ведут к тому, что в результате на рибосомах синтезируется белок с иной аминокислотной последовательностью. К примеру:
изначально триплет ДНК “ТАЦ” кодировал аминокислоту “Мет”, нуклеотид “Т” выпал из триплета произошла вставка нуклеотида “Г”. В результате
вместо аминокислоты “Мет” теперь синтезируется аминокислота Вал.
Новые аминокислоты могут поменять свойства белка, так что признак, за который он отвечает, будет меняться. Только что вы узнали об универсальной
схеме – изменении фенотипа в результате изменений генотипа.
В результате хромосомных мутаций происходят структурные изменения хромосом (не следует путать с кроссинговером, который происходит в норме
и подразумевает обмен участками между гомологичными хромосомами). Последствия хромосомных мутаций часто оказываются летальны.
В результате таких мутаций может происходить утрата (делеция) участка хромосомы, его удвоение (дупликация), поворот на 180° (инверсия),
перенос участка одной хромосомы на другую (транслокация), перенос участка внутри одной хромосомы (транспозиция).
Данный тип мутаций проявляется в изменении числа хромосом. Выделяют:
В результате таких мутаций количество хромосом увеличивается в кратное количество раз (2,3,4 и т.д.). В результате получаются организмы триплоиды, тетраплоиды и т.д. Иногда такие мутации вызывают искусственно, к примеру, в селекции растений. Известно, что у полиплоидов
более крупные и сочные плоды.
В селекции полиплоидию у растений вызывают добавлением специального химического вещества – колхицина, который блокирует образование
нитей веретена деления. Вследствие этого хромосомы не расходятся и остаются в одной клетке – набор хромосом увеличивается в 2 раза.
Имеет значение в процессе видообразования. Примером данной мутации может послужить отдаленная гибридизация (аутбридинг) пшеницы и
ржи. Их генотип состоит из гаплоидного набора пшеницы (n) и гаплоидного набора ржи (m). В результате такого скрещивания получают растение – тритикале. Тритикале дает отличный урожай, однако из-за геномной мутации это растение стерильно.
Также примером отдаленной гибридизации, соответственно и аллополиплоидии, является гибрид осла (самца) и лошади (самки) – мул. Это животное отличается большой выносливостью, но опять-таки бесплодное вследствие геномной мутации.
Анеуплоидия – изменение кариотипа (совокупность признаков хромосом), при котором число хромосом в клетках не кратно
гаплоидному набору (n). Таким образом, в результате анеуплоидии отсутствует одна (или несколько) хромосом, либо же хромосомы имеются в избытке (“лишние” хромосомы).
В случае отсутствия в хромосомном наборе одной хромосомы говорят о моносомии, двух хромосом – нуллисомии. Если к паре хромосом
добавляется одна лишняя, говорят о трисомии.
Наследственные болезни, в том числе связанные с геномными мутациями: синдром Шерешевского-Тёрнера, Дауна – мы более детально обсудим
в следующей статье, которая посвящена наследственным заболеваниям.
Раз уж мы затронули аутбридинг, то следует коснуться явления инбридинга и гетерозиса для их полного понимания.
Инбридинг (англ. in — в, внутри + breeding — разведение) – скрещивание близкородственных форм, в результате которого в ряду
поколений увеличивается гомозиготность. С помощью инбридинга выводят чистые линии (AA, aa, BB, bb). Однако известно, что близкородственное
скрещивание может приводить к проявлению рецессивных генов заболеваний и ослаблению потомства.
Гетерозис (греч. ἕτερος – другой + -ωσις – состояние) – явление увеличения жизнеспособности гибридов, вследствие унаследования ими различных
вариантов аллельных генов от своих разнородных родителей. Увеличение жизнеспособности связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Закономерности изменчивости.
Изменчивость признаков. Норма реакции
Ключевые слова конспекта: изменчивость: прерывистая (дискретная), непрерывная; признаки: качественные, количественные; варианта; вариационный ряд; вариационная кривая: вариационная кривая нормального распределения; предел изменчивости признака; норма реакции.
Раздел ЕГЭ: 3.6. Закономерности изменчивости… Норма реакции… Значение изменчивости в жизни организмов и в эволюции
Организм наряду с наследственностью обладает изменчивостью. Изменчивость — это способность организма изменять свои признаки, она зависит от генотипа и воздействия окружающей среды. Изменчивость есть результат взаимодействия генотипа со средой. Способность организма изменяться под воздействием окружающей среды обеспечивает его приспособление к условиям существования.
Существуют две формы изменчивости: дискретная (прерывистая) и непрерывная. При дискретной изменчивости различия между особями резко выражены, при непрерывной имеется вариационный ряд, отражающий предел изменчивости признака — норму реакции.
Различают два вида изменчивости: ненаследственную (модификационную) и наследственную.
Модификационная, или фенотипическая, изменчивость носит адаптивный характер и не наследуется.
Наследственная изменчивость затрагивает генотип. Наследственные изменения имеют случайный характер. Выделяют два вида наследственной, или генотипической, изменчивости: комбинативную и мутационную. Комбинативная изменчивость возникает в результате комбинации генов и хромосом в процессе мейоза, а также случайного сочетания гамет при оплодотворении. Мутации происходят из-за нарушения структуры ДНК, отдельных хромосом и всего генома, что приводит к изменению генотипа. Мутации чаще вредны, так как снижают адаптивные свойства организма. Однако именно мутации создают резерв наследственной изменчивости, накапливаясь у гетерозигот. Выявлена закономерность в проявлении мутаций у близкородственных видов организмов. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, установленный Н. И. Вавиловым, имеет большое значение в селекционной работе при выведении новых сортов культурных растений и пород домашних животных.
Качественные и количественные признаки
При одном и том же генотипе могут формироваться разные фенотипы. Фенотип есть результат взаимодействия генотипа с факторами среды. На одном дереве листья (цветки, плоды) отличаются друг от друга. Под влиянием внешних факторов фенотип может изменяться.
Качественные признаки: форма и окраска семян у гороха посевного
Все признаки организмов разделяют на качественные и количественные. Форма плодов или семян, окраска цветков, шерсти животных — это качественные признаки, по которым особи резко отличаются друг от друга.
Если признаки поддаются измерению (высота стебля, размеры листьев, надои молока, яйценоскость) — это количественные признаки.
Количественный признак — размеры листьев у лавровишни
Жёлтая и зелёная окраска, гладкая и морщинистая форма семян гороха — примеры качественных признаков. По таким признакам особи легко различаются, так как между ними нет промежуточных форм. Изменчивость признаков в этом случае носит скачкообразный, прерывистый характер. Изменчивость признаков, при которой можно чётко выделить определённые группы особей, называют прерывистой или дискретной.
В другом случае, при наследовании, например, массы семян или высоты стебля, наблюдаются различия в степени интенсивности развития признака.
В данном случае строгое деление на группы невозможно, и признак требует какой-то количественной оценки. Один из примеров количественного изменения признака — величина листьев у одного растения, например лавровишни. Изменчивость, при которой у отдельных особей отсутствуют чёткие границы между признаками, называют непрерывной.
Прерывистую и непрерывную изменчивость могут иметь как количественные, так и качественные признаки. Например, количественный признак — плодовитость свиней — относится к прерывистому виду изменчивости, так как позволяет сгруппировать свиноматок по количеству поросят: 5, 7, 8, 10 и т. д. Но при исследовании такого количественного признака, как масса новорождённых поросят, мы встречаемся с непрерывной изменчивостью.
Такие качественные признаки, как окраска и форма семян гороха посевного, цветков душистого горошка, ночной красавицы, являются примерами прерывистой изменчивости, а другие — цвет волос и кожи у человека, окраска зёрен пшеницы при скрещивании белозёрного сорта с краснозёрным — пример непрерывной изменчивости.
Определение характера изменчивости количественных признаков
Количественные признаки поддаются определённому описанию. Если измерить величину семян тыквы одного сорта растения или даже одной особи, то окажется, что они имеют разную длину. То же самое можно наблюдать, если измерить высоту стеблей различных особей одного сорта гороха посевного. Следовательно, для характеристики количественных признаков особи или сорта (величины и массы семян, длины стебля) необходимо произвести измерения и определить их среднюю величину.
В качестве примера определим среднюю величину семян тыквы одного сорта. Измерим длину (в мм) 50 произвольно взятых семян:
Расположим числа, отображающие последовательное изменение признака, в порядке его увеличения: от самого малого значения до самого большого. Каждое число в ряду представляет собой варианту. Если расположить все значения длины семян в порядке их возрастания, то получится вариационный ряд.
Вариационный ряд длины семян тыквы: 8, 9, 9, 10, 10, 10, 10, 11, 11, 11, 11, 11, 12, 12, 12, 12, 12, 12, 13, 13, 13, 13, 13, 13, 13, 14, 14, 14, 14, 14, 14, 14, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 16, 16, 16, 16, 16, 17, 17, 17, 17, 18, 18, 19.
Вариационный ряд — это ряд изменчивости признака, который образован отдельными значениями вариант, расположенных в порядке увеличения или уменьшения выраженности признака.
Для установления предела изменчивости признака определим частоту встречаемости каждой варианты. Подсчитаем количество семян, имеющих одинаковую длину. Для удобства составим Таблицу, где первый ряд чисел отображает величину изменения признака, а второй — соответствует частоте встречаемости изменений (количество семян каждой длины).
Таблица. Изменение признака и частота его встречаемости
На основании полученных результатов построим график. Для этого по оси абсцисс отложим значения отдельных вариант (длину семян), по оси ординат — числа, соответствующие частоте встречаемости каждой варианты (признака). Соединив точки на графике, получим вариационную кривую, которая является графическим выражением характера изменчивости признака; она отражает размах вариаций и частоту встречаемости вариант.
Вариационная кривая, отражающая распределение семян тыквы по их величине
Из графика видно, что варианты со средним значением встречаются чаще, а варианты с двумя крайними значениями — реже. Они являются отклонениями от нормы — средней величины, причём чем сильнее отклонение, тем меньше частота встречаемости варианты. Для объективной характеристики изменчивости признака определяется его среднее значение по формуле 
где М — средняя величина; ∑ — знак суммирования; υ — значение варианты; p — частота встречаемости этой варианты; n — общее число вариант ряда.
Определим среднее значение величины семян тыквы по формуле. Средней величине признака на графике соответствует самая высокая точка.
Полигон распределения семян фасоли по величине (I) и массе (II) (по В. Иоганнсену)
Эта закономерность касается не только рассмотренного примера, но и других количественных признаков. Датский учёный Вильгельм Иоганнсен, изучая варьирование массы семян в чистой линии фасоли, установил изменчивость этого признака и построил вариационную кривую. Так как в чистой линии фасоли все семена имели одинаковый генотип, то различия в их массе были связаны с влиянием внешних факторов: глубины заделки семян в почву, различий в количестве влаги и структуре почвы, распределения в почве минеральных веществ. На рисунке видно, как комбинация благоприятных и неблагоприятных факторов оказывает определённое воздействие на формирование семян, их величину и массу.
Норма реакции
Предел вариации любого признака у особей с одинаковой наследственностью графически представляет собой вариационную кривую нормального распределения, имеющую форму колокола. Для получения достоверных результатов число исследуемых вариант должно быть достаточно большим. В этом случае кривая нормального распределения имеет плавный, постепенно повышающийся и постепенно понижающийся характер.
Вариационная кривая нормального распределения
В биологии по характеру вариационной кривой судят о степени изменчивости признака. Две крайние точки графика означают предел изменчивости признака, его верхнюю и нижнюю границы. Весь полигон распределения соответствует норме реакции признака. Норма реакции — это предел изменчивости признака, который обусловлен данным генотипом. Центральная часть графика — это средняя величина признака.
Изучив по графику характер изменчивости признака, можно сделать вывод, что наследуется не признак, а норма реакции. Она бывает широкой или узкой. Чем шире диапазон, тем шире норма реакции, т. е. различные признаки могут изменяться в большем или меньшем диапазоне. Широкой нормой реакции обладают такие признаки, как масса тела и цвет волос у человека, масса тела и надои молока у коров и т. д. Узкая норма реакции характерна для таких признаков, как рост человека, жирность молока у коров, длина шерсти у овец. Эти признаки в меньшей степени зависят от внешних условий.
Чем шире норма реакций, тем пластичнее признак, тем более он адаптирован к условиям среды. Это увеличивает вероятность выживания вида в изменяющихся условиях. Однако есть признаки, которые остаются неизменными независимо от среды, например группа крови у человека.
Значение изменчивости в жизни организмов и в эволюции
Это конспект для 10-11 классов по теме «Закономерности изменчивости. Норма реакции». Выберите дальнейшее действие:
- Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии