2.Незмінність і мінливість живих систем при розмноженні

2.1.Мітоз як основа нестатевого розмноження

Поділ клітини, якому передує подвоєння молекул ДНК, нази­вається мітозом. За мітозу нові клітини, утворені поділом, за структурою й функціями подібні як до материнської клітини, так і до самих себе.

Мітоз лежить в основі нестатевого розмноження, коли для продовження роду злиття двох клітин не відбувається. Так поводяться всі одноклітинні організми. Нестате­вим шляхом можуть розмножуватися й рослини.

У багатоклітинних організмів мітоз забезпечує збільшення кіль­кості клітин і пов'язаний із цим процес росту, а в зрілих організмах — оновлення клітин. Тіло живої істоти — сому — складають утворені шляхом мітозу клітини, які називають соматичними. Через мітоз у клітинах одного типу, шо утворюють тканину, відбувається рівномірний розподіл інформації про те, якою має бути ця ткани­на й як вона повинна функціонувати.

Отже, за мітозу зростає кількість клітин, але якісних змін не відбувається. Мітоз — основа стабільності, незмінності живої системи.

2.2. Мейоз як основа статевого розмноження

Мітоз забезпечує незмінність живої системи. Чи могло б на Землі так буйно розквітнути життя, якби його «зміст» ніколи не оновлювався? Чи могло б воно заповнити всі екологічні ніші, завоювати не лише простір, а й час?

Різноманітність живого світу — результат того, шо, крім міто­тичного механізму розмноження, в природі сформувався такий, шо дає шанс пристосуватися до змін у довкіллі. Тим-то в переважної більшості організмів є спеціалізовані клітини, які між собою зливаються. Під час цього процесу відбувається «пе­ретасовування» записаних у ДНК «креслень та інструкцій», завдяки чому з'являється новий їх набір.

Розмноження, за якого відбувається змішування генетичного матеріалу, внаслідок чого нащадки відрізняються від батьків, нази­вається статевим розмноженням. Клітини, які зливаються при статевому розмноженні, назива­ються статевими клітинами (гаметами).

Коли б гамети просто зливалися, то кількість хромосом зростала б від покоління до покоління, й зрештою вони б не вмістилися в клітині. Тим-то в статевих клітинах ядро ділиться в кілька етапів. Поділ клітин, за якого кількість хромосом зменшується вдвоє, називається мейозом, або редукційним поділом. Механізми мейозу, що дають можливість комбінативної мінливості: незалежне розходження хромосом, кросинговер.

Отже, статеві клітини містять одинарний (гаплоїдний) набір хромосом, а соматичні — подвійний (диплоїдний). На клітинному рівні статеве розмноження можна уявити як чергування циклів: гаплоїдна фаза—життя гамет—диплоїдна фаза (утворення зиготи, з якої розвивається новий організм)—мейоз. При цьому роз­падаються старі комбінації «інструкцій та креслень» і створюються нові.

Отже, і за мітозу, й за мейозу в клітині відбуваються маніпуляції з ДНК: в першому випадку без якісних змін, у другому — якісні зміни будуть.

3. Гомеостаз живої системи в історичному вимірі

3.1. Спадковість

Спадковість — це здатність передавати нащадкам особливості поведінки, будови та розвитку. Успадковується не загальний тип організму, а окремі його ознаки. Во­ни то щезають, то з'являються в поколіннях, а отже, вони нікуди не діваються, бо мають матеріальні носії.

Матрицею для гена кожного наступного покоління є ген попереднього.

Ген — ділянка молекули ДНК, яка визначає структу­ру певної білкової молекули, а відтак — конкретну ознаку організму, є неподільною одиницею спадковості. А визначає ген конкретну ознаку організму тому, шо несе інформацію про те, в якому порядку повинні вибудовуватись аміно­кислоти в тому чи іншому білку. Немає інформації — і білка не бу­де, отже, якась ознака в організмі не проявиться.

Сукупність генів, які несуть інформацію про те, яким має бути весь організм, називається генотипом, а сукупність зовнішньо виявле­них інформаційних ознак організму — фенотипом. Фенотип — це ознаки конкретної особини, які є «продуктом» взаємодії геноти­пу з оточенням у ході розвитку особини.

Азбука життя містить чотири знаки — чотири нуклеотидні основи. А все розмаїття білків — це поєднання різних комбінацій 20 амінокислот. Природа закодувала пе­рехід від послідовності основ у нуклеїновій кислоті до послідовності амінокислот у білку. Генетична інформація записана словами з трьох літер (кодони), а зміст цих слів полягає в здатності кодувати білок.

Кожний ко­дон відповідає тільки за одну амінокислоту, але одна й та сама амінокислота може бути закодована кількома кодонами: тим-то кодонів більше, ніж амінокислот. Чим частіше трапляється амінокислота в білках, тим більше «дублерів» заготувала для її складових природа: щось станеться з одним кодоном, тоді інший включиться в роботу, а білок, не­обхідний для функціонування клітини, буде.

Передавання будь-якої інформації, зокрема й спадкової. — це завжди ризик помилки. В кожному організмі є ціла система ферментів, які вирізають пошкоджені ділянки ДНК, не допускаючи, шоб помилка вийшла на фенотип. Та попри постійну роботу надійних захисних систем помилок у передаванні інформації уникнути неможливо. Наука вважає, що насамперед завдяки помил­кам у передаванні інформації від покоління до покоління розвинув­ся такий розмаїтий світ, саме через них діє закон генетичної різноманітності життя.

Якщо кожна клітина містить інформацію про весь організм, то чому все буває тільки там, де й належить відповідно до загального плану? Тут генам недостатньо «знати», як треба будувати білок, — тут потрібно й «уміти змовчати». А «мовчать» вони через те, що в кожній тканині діє система регуляції проявів генної активності. І вона «вимикає» всі гени, крім тих, які мають працювати саме в цій клітині, шоб у ній реалізувалося тільки те, шо повинне реалізу­ватися відповідно до загального плану. Тут ми стикаємося з властивістю живої системи — впізнаванням. Це внутрішня регуляція генів, але приблизно так само здійснюється й зовнішня.

Взимку наша шкіра бліда, а влітку — вкривається засмагою: це сонячні промені пробуджують ген, який регулює вироблення тем­ного пігменту меланіну, щоб він захищав внутрішні органи від домірної сонячної радіації. Тут сповна виявляється ще одна властивість, притаманна живій системі: здатність до зворотного зв'язку. Механізм, че­рез який вона здійснюється: довкілля дало сигнал —по­чинає працювати ген, який раніше був «не при ділі».

Отже, спадковість - здатність організмів передавати свої ознаки й особливості розвитку потомству. Завдяки цій здатності всі живі істоти зберігають у своїх нащадках характерні риси виду. Така наступність спадкових властивостей забезпечується передачею генетичної інформації.