4.3.Понятие о генотипе и фенотипе, наследственности и изменчивости

Само название "организменный уровень" свидетельствует о том, что мы имеем дело с пространственным проявлением живой материи в виде совокупности каких-то его признаков. В 1909 г. Вильгельм Иогансен сформулировал важные для биологии и непосредственно генетики понятия о генотипе и фенотипе. Фенотип – это совокупность внешних, наблюдаемых морфологических и физиологических признаков организма. Генотип – это наследуемая генетическая организация. В процессе индивидуального роста и развития (онтогенеза), например, от семени до взрослого растения фенотип организма может изменяться, генотип же остается неизменным. Фенотип представляет собой результат сложных взаимодействий между различными генами и между генами и окружающей средой. Никакие две особи не обладают абсолютно тождественными фенотипами, хотя и могут быть одинаковыми в отношении отдельных признаков. Фенотипическое сходство по данному признаку – это еще не доказательство идентичности по данному гену. Например, желтые горошины могут иметь растения гороха, гомозиготные по аллели "желтизны", так и гетерозиготы – носители и "желтой", и "зеленой" аллели. Одинаковые генотипы также не всегда дают сходные фенотипы. Свидетельство этому – заметные различия однояйцовых (моногамных) близнецов. Прямые доказательства влияния среды на фенотип можно получить экспериментально, выращивая потомство, вегетативно размножаемое из одного растения, в разных условиях, например, в горах и на равнине. Таким образом, генотип определяет возможный спектр фенотипов в различных условиях и в ряду поколений. Фенотипическое разнообразие данного генотипа называют нормой его реакции.

Существование жизни во времени обеспечивается сменой поколений живых систем: клеток, организмов, популяций, видов и т. д. Смена поколений происходит в следствие способности живых систем к самовоспроизведению. Сохранение жизни в меняющихся условиях возможно благодаря эволюции живых форм, в процессе которой они приобретают адаптивные изменения. Непрерывность существования и историческое развитие живой природы обусловлено двумя ее фундаментальными свойствами – наследственностью и изменчивостью.

Наследственность и изменчивость проявляются на всех уровнях организации жизни. На клеточном и онтогенетическом уровнях под наследственностью понимается свойство клеток или организмов в процессе самовоспроизведения передавать новому поколению способность к определенному типу обмена веществ, а также особенности индивидуального развития, в ходе которого у них формируются общие признаки и свойства данного типа клеток и вида организмов, а также некоторые признаки родителей. На популяционно-видовом уровне наследственность проявляется в поддержании постоянного соотношения различных генетических форм в ряду поколений организмов данной популяции (вида). На биоценотическом уровне продолжительное существование биоценоза обеспечивается сохранением определенных соотношений видов, образующих биоценоз. Свойство живых систем приобретать изменения и существовать в различных вариантах называется изменчивостью. У отдельных клеток и организмов изменчивость затрагивает их индивидуальное развитие, на популяционно-видовом уровне это свойство проявляется в генетических различиях между отдельными популяциями вида, что лежит в основе видообразования. В появлении новых видов и новых межвидовых пропорций проявляется изменчивость в биоценозах. Нами изложено в этом разделе общепринятое представление о генотипе и фенотипе клетки и целых многоклеточных организмах. Но сама изменчивость организмов различных видов, биохимические и биофизические механизм работы генетических программ свидетельствуют о том, что клетка эволюционно выполняет функцию не только хранителя генетической программы, но и координатора его работы как в филогенезе так и онтогенезе. Суть координации в информационных и термодинамических процессах обмена веществом и энергией и осуществляется очень тонко, как нам представляется, на основе эпигенетических процессов в клетке.