Тема 28. Генетика и эволюция

Генетика (греч. genos – происхождение) – наука, изучающая законы наследственности и изменчивости организмов и методы управления этими процессами. Основы генетики заложены Г.Менделем (1822-1884).

Популяционная генетика – раздел генетики, изучающий генетическое строение и динамику генетического состава популяций.

Генеалогический метод – метод генетики, с помощью которого выявляется характер наследования того или иного признака в ряде поколений.

Онтогенез – процесс развития индивидуального организма, который определяется его генотипом и условиями среды; совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований организма от его зарождения до конца жизни.

Наследственность – способность живых организмов способность живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение. Благодаря Н. сохраняется генетическая однородность особоей одного вида, обеспечивается непрерывная преемственность признаков, свойств и особенностей развития в ряду поколений.

Ген – материальный носитель наследственности; элементарная единица наследственности, отвечающая за формирование какого-либо признака организма; представляет участок молекулы ДНК. В генах организма фиксируются его признаки и свойства, передающиеся по наследству; один ген отвечает за один признак. Свойствами генов являются: а) дискретность (ген можно выделить из хромосомы и определить его структуру; замена гена приводит к появлению нового признака; при скрещивании происходит независимое комбинирование генов); б) непрерывность (признаки родительских особей при скрещивании не уничтожаются); в) относительная стабильность генов в ряду поколений, что определяет относительную стабильность признаков и свойств организмов одного вида; в) способность гена изменяться (мутировать), что служит основой изменчивости организмов, дающей материал для естественного отбора; г) линейность (гены расположены в хромосомах в линейном порядке).

Генотип – совокупность всех генов одного организма, локализованных в его хромосомах; наследственная основа организма, составленная совокупностью: генов (геномом), неядерных (цитоплазматических) носителей и пластидных носителей (плазмоном).

Фенотип – совокупность всех внешних и внутренних признаков и свойств организма, сформировавшихся на базе генотипа в процессе его индивидуального развития (онтогенеза). Ф. – это вариант нормы реакции организма на действие внешних условий. При относительно одинаковых генотипах в определенных пределах возможны многие варианты фенотипов.

Генофонд – совокупность генов, которые имеются у особей полуляции, группы популяций или вида, в пределах которых они характеризуются определенной частотой встречаемости; Г. является видовым, а не индивидуальным признаком.

Геном – совокупность генов, содержащихся в гаплоидном наборе хромосом клетки; совокупность наследственных признаков, локализованных в ядре клетки. В геноме каждый ген представлен одним геном из аллели.

Кариотип – хромосомный набор, совокупность признаков хромосом (их число, размеры, форма и детали микроскопического строения) в клетках тела организма того или иного вида. К. – одна из важнейших генетических характеристик вида, т.к. каждый вид имеет свой К., отличающийся от К. близких видов.

Аллель – одно из возможных структурных состояний гена; кодирующий признак, маскируемый у гетерозиготных диплоидных особей и проявляющийся только у особей, несущих рецессивный аллель в гомозиготном состоянии.

Аллельные гены (греч. "аллеон" – взаимно) – разные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологических хромосом; определяют альтернативные варианты развития одного и того же признака. Нормальные диплоидные соматические клетки содержат два аллеля одного гена, а гаплоидные гаметы – лишь по одному аллелю каждого гена.

Гомозиготный организм – организм, генотип которого содержит одинаковые аллели одного гена; гомозиготная особь в потомстве не дает расщепления.

Гетерозиготный организм – организм, генотип которого содержит разные аллели одного гена; гетерозиготная особь в потомстве дает расщепление.

Рецессивный аллель – аллель, кодирующий признак, который проявляется только у особей, несущих этот аллель в гомозиготном состоянии. РА влияет на фенотип, только если генотип гомозиготен: когда генотип содержит два рецессивных аллеля, обусловливающих данный признак, тогда признак, обусловленный этими аллелями, будет выражен в фенотипе. У гетерозиготных диплоидных особей РА замаскирован.

Доминантный аллель – один из двух разных аллелей в клетке, который обуславливает развитие фенотипического признака у гетерозиготного организма; ДА более или менее подавляет действие другого (рецессивного) аллеля; в результате у потомства развивается признак, контролируемый ДА.

Изменчивость – неотъемлемое свойство живого; свойство организмов приобретать новые признаки под влиянием внешней среды или в результате хромосомных перестроек, что определяет различия между особями в пределах вида. Вследствие И. признаков и свойств даже в потомстве одной пары родителей почти никогда не встречается одинаковых особей. Изменчивость является основой для естественного отбора и эволюции организмов, создавая как новые варианты признаков, так и бесчисленное множество комбинаций прежде существовавших и новых признаков живых организмов. Различают ненаследственную (модификационную) и наследственную (комбинативную) изменчивость.

Модификационная (ненаследственная) изменчивость – изменчивость, выражающаяся в изменениях фенотипа под влиянием условий внешней среды, которая не затрагивает генотип и не наследуется; МИ носит групповой характер, т.к. может проявляться у группы особей одного вида, находящихся в одинаковых условиях среды и однотипно к ним адаптирующихся.

Наследственная (генотипическая) изменчивость – изменчивость, возникающая в результате изменения генотипа, появления новых генетических комбинаций; она носит необратимый и индивидуальный характер, передается по наследству, является материалом для естественного отбора. НИ подразделяется на комбинативную и мутационную.

Комбинативная изменчивость – вид генотипической (наследственной) изменчивости, связанной с получением новых комбинаций генов, имеющихся в генотипе; сами гены при этом не изменяются, но возникают их новые сочетания, что приводит к появлению организмов с другим генотипом и, следовательно, фенотипом (именно поэтому, к примеру, дети похожи на своих родителей, но не являются их точной копией).

Мутационная изменчивость – вид генотипической (наследственной) изменчивости, связанный с устойчивыми изменениями генетического материала, передающихся по наследству. Мутации связаны с изменением генотипа, случайны, ненаправлены, происходят внезапно, скачкообразно, носят неоднократный характер и передаются по наследству. Мутация возникает вследствие изменения структуры генов (генная М.), хромосомы (хромосомная М.) или генома клетки (геномная М.) и служит единственным источником генетического разнообразия. Факторы, способные вызывать мутации – мутагены, которые могут быть физическими (различные виды излучений, высокие или низкие температуры), химическими (некоторые лекарства и др.) и биологическими (вирусы, бактерии). По значимости для организма мутации подразделяются на отрицательные — летальные (несовместимые с жизнью), полулетальные (снижающие жизнеспособность организма), нейтральные и положительные (повышающие приспособляемость и жизнестойкость организма). Положительные мутации встречаются крайне редко, но именно они лежат в основе прогрессивной эволюции.