2.Современные представления о формах изменчивости:

А) Причины и механизм мутаций, их значение для эволюции.

Мутации – стойкие наследственные изменения, возникшие внезапно и носят скачкообразный характер.

1880 год Гюго-Де-Фриз разработал основные положения мутационной теории и предложил термин «мутации».

Мутационная теория:

1.Мутации возникают внезапно, без всяких переходов.

2.Новая форма устойчива.

3.Мутации представляют собой качественные изменения.

4.Мутации могут быть полезными и вредными.

Вероятность выявления мутации зависти от количества исследуемых особей. Одни и те же мутации могут возникать повторно.

Вавилов в 1920 разрабатывает теорию гомологических рядов в наследственной изменчивости.

Генетически близкие виды и рода (особи обладающие родством, имеющие одинаковые гены) характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида можно предвидеть нахождение аналогичных форм у других видов и родов.

Мутации:

Индивидуальные мутации – возникают под влиянием специальных воздействии.

Спонтанные мутации – возникают без воздействия человека.

Мутагенные факторы: лучистая энергия, химические соединения и другие.

Мутации по характеру изменения ядерного генетического материала

1.Генные. Изменяется структура самого гена. Нельзя обнаружить в микроскопе и другими цитогенетическими методами. Могут затрагивать любые признаки организма.

2.Геномные. Изменяется число наборов хромосом (полиплоидия- имеет огромное значение в эволюции растений, или гаплоидия), либо уменьшение или увеличение числа хромосом.

3.Хромосомные. Происходит структурное изменение хромосом.

Внеядерные мутации – мутации возникающие во внеядерных редуплицирующихся цитоплазматических структурах клетки, например пластиды. Роль их пока не изучена досконально, но можно сказать, что их значение не столь велико.

Однако мутации разных типов вызывают изменения любых наследственных признаков и свойств.

Б) Роль рекомбинации в эволюции.

рекомбинации, это явление на молекулярном уровне как у эукариотов, так и у прокариотов сводится к одному и тому же – взаимодействию гомологичных молекул ДНК, которое обеспечивается участием специальных ферментов и завершается обменом фрагментами ДНК между молекулами. Этот процесс известен под наименованием кроссинговера.

Всеобщность генетических рекомбинаций в биологическом мире указывает на то, что под понятием кроссинговера, возможно, «скрывается» интимнейшая характеристика жизни как явления. Такое заключение подкрепляется данными о том, что генетическим рекомбинациям, по-видимому, принадлежит центральная роль в обеспечении биологического прогресса, т. е., в конечном счете, самой эволюции. В связи с этим ранее мы попытались представить доводы в пользу того, что значимость генетических рекомбинаций для эволюции следует принять за аксиому.

Биологическая эволюционная аксиома утверждает, что в отсутствие генетических рекомбинаций прогрессивная эволюция органических форм, т. е. их постепенное усложнение, было бы невозможным. При этом подразумевается, что генетическая рекомбинация как явление проистекает из природы самой жизни и обеспечивает постепенное усложнение органических форм со времени возникновения жизни, включая в это понятие стадии доклеточной эволюции.

В) Модификации и морфозы, их роль в эволюционном процессе, норма реакции.

Модификационная (фенотипическая) изменчивость — изменения в организме, связанные с изменением фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в большинстве случаев, адаптивный характер. Генотип при этом не изменяется. В целом современное понятие «адаптивные модификации» соответствует понятию «определенной изменчивости», которое ввел в науку Чарльз Дарвин.

Модификации классификация.

По изменяющимся признакам организма:

морфологические изменения

физиологические и биохимические адаптации — гомеостаз (повышение уровня эритроцитов в горах и т. д.)

По размаху нормы реакции

узкая (более характерна для качественных признаков)

широкая (более характерна для количественных признаков)

По значению:

модификации (полезные для организма — проявляются как приспособительная реакция на условия окружающей среды)

морфозы (ненаследственные изменения фенотипа под влиянием экстремальных факторов окружающей среды или модификации, возникающие как выражение вновь возникших мутаций, не имеющие приспособительного характера)

фенокопии (различные ненаследственные изменения, копирующие проявление различных мутаций)— разновидность морфозов

По длительности:

есть лишь у особи или группы особей, которые подверглись влиянию окружающей среды (не наследуются)

длительные модификации — сохраняются на два-три поколения.

Практическое использование закономерностей модификационной изменчивости имеет большое значение в растениеводстве и животноводстве, так как позволяет предвидеть и заранее планировать максимальное использование возможностей каждого сорта растений и породы животных (например, индивидуальные показатели достаточного количества света для каждого растения). Создание заведомо известных оптимальных условий для реализации генотипа обеспечивает их высокую продуктивность.

Также это позволяет целесообразно использовать врожденные способности ребенка и развивать их с детства — в этом состоит задача психологов и педагогов, которые еще в школьном возрасте пытаются определить склонности детей и их способности к той или иной профессиональной деятельности, увеличивая в пределах нормы реакции уровень реализации генетически детерминированных способностей детей.

Норма реакции – пределы кодификационной изменчивости признака. У разных признаков разные нормы реакции.

Узкая норма реакции, например группа крови, не меняется.

Широкая норма реакции – молочность например, т.е все количественные признаки.

Модификации обратимы и приспосабливают только к определенным условиям среды, ненаследствены, однако способность к модификациям наследственна и вырабатывается в процессе эволюции.

Модификации обеспечивают сохранение и процветание вида.

3. Непрерывная и прерывистая изменчивость.

Изменчивость количественных признаков характеризуется отсутствием скачков, поэтому ее называют постепенной (количественной, непрерывной). Этапы количественной И. в группах особей как носителей признаков нельзя четко разграничить, т.к. такие особи связаны друг с другом множеством промежуточных форм. Количественные признаки контролируются большим числом генов, которые функционируют как единая система (так называемые полигены) и сильно варьируют под влиянием факторов окружающей среды.

Изменчивость качественных признаков (качественная, прерывистая, или альтернативная, И.), наоборот, характеризуется наличием скачков. При качественной И. особи могут быть разделены на четко разграниченные неперекрывающиеся группы по наличию или отсутствию конкретного признака. Наследование качественных признаков обычно контролируется генами одного или нескольких локусов, аллели которых обладают выраженным индивидуальным проявлением и распределяются в соответствии с законами Менделя. Для многих признаков человека характерно типичное менделевское наследование. Если принять общее число структурных генов у человека равным 100000, то тогда каждый индивид может быть гетерозиготным в среднем по 30000 генов, чем и обусловлен чрезвычайно высокий генетический полиморфизм особей в популяциях.