تغییرپذیریتماس گرفت اموال عمومیهمه موجودات زنده بین افراد یک گونه تفاوت دارند.

چارلز داروین موارد زیر را شناسایی کرد انواع اصلی تنوع: معین (گروهی، غیر ارثی، تعدیل)، نامعین (فردی، موروثی، دگرشی) و ترکیبی. به تنوع ارثیشامل چنین تغییراتی در ویژگی های موجودات زنده است که با تغییرات (یعنی جهش) همراه است و از نسلی به نسل دیگر منتقل می شود. انتقال مواد از والدین به فرزندان باید بسیار دقیق انجام شود، در غیر این صورت گونه ها نمی توانند زنده بمانند. با این حال، گاهی اوقات تغییرات کمی یا کیفی در DNA رخ می دهد و سلول های دختر ژن های تحریف شده را در مقایسه با ژن های والدین دریافت می کنند. چنین خطاهایی در مواد ارثی به نسل بعدی منتقل می شود و جهش نامیده می شود. ارگانیسمی که در اثر جهش خواص جدیدی به دست آورده باشد، جهش یافته نامیده می شود. گاهی اوقات این تغییرات از نظر فنوتیپی به وضوح قابل مشاهده است، به عنوان مثال، عدم وجود رنگدانه در پوست و مو - آلبینیسم. اما اغلب جهش ها مغلوب هستند و تنها زمانی در فنوتیپ ظاهر می شوند که در حالت هموزیگوت باشند. وجود تغییرات ارثی شناخته شده بود. همه اینها از دکترین تغییرات ارثی ناشی می شود. تنوع ارثی پیش نیاز طبیعی و ... با این حال، در زمان داروین هنوز هیچ داده تجربی در مورد وراثت وجود نداشت و قوانین وراثت شناخته شده نبود. این امکان تمایز دقیق بین اشکال مختلف تنوع را فراهم نمی کرد.

نظریه جهشدر آغاز قرن بیستم توسط سیتولوژیست هلندی Hugo de Vries توسعه یافت. دارای تعدادی ویژگی:

جهش ها به طور ناگهانی رخ می دهند و هر بخشی از ژنوتیپ می تواند جهش یابد.
جهش ها اغلب مغلوب و کمتر غالب هستند.
جهش ها می توانند برای بدن مضر، خنثی یا مفید باشند.
جهش ها از نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند.
جهش می تواند تحت تأثیر هر دو تأثیر خارجی و داخلی رخ دهد.

جهش ها به چند نوع تقسیم می شوند:

جهش های نقطه ای (ژنی).نشان دهنده تغییرات در ژن های فردی است. این می تواند زمانی اتفاق بیفتد که یک یا چند جفت نوکلئوتید جایگزین شوند، رها شوند یا در یک مولکول DNA قرار داده شوند.
جهش های کروموزومیتغییرات در قسمت هایی از یک کروموزوم یا کل کروموزوم است. چنین جهش هایی می تواند در نتیجه حذف - از بین رفتن بخشی از یک کروموزوم، تکرار - دو برابر شدن هر قسمت از کروموزوم، وارونگی - تبدیل بخشی از کروموزوم تا سال 1800، جابجایی - پاره شدن بخشی از کروموزوم و انتقال آن به یک موقعیت جدید، برای مثال، پیوستن به کروموزوم دیگر.
جهش هاشامل تغییر تعداد کروموزوم ها در مجموعه هاپلوئید است. این می تواند به دلیل از بین رفتن یک کروموزوم از ژنوتیپ، یا برعکس، افزایش تعداد نسخه های هر کروموزوم در مجموعه هاپلوئید از یک به دو یا بیشتر رخ دهد. مورد خاصجهش های ژنومی - پلی پلوئیدی - افزایش چند برابری در تعداد کروموزوم ها. مفهوم جهش توسط گیاه شناس هلندی دی وریس وارد علم شد. در گیاه گل پامچال (شب پامچال)، او انحرافات شدید و ناگهانی را از شکل معمولی مشاهده کرد و معلوم شد که این انحرافات ارثی است. مطالعات بیشتر بر روی اشیاء مختلف - گیاهان، حیوانات، میکروارگانیسم ها نشان داد که این پدیده تنوع جهشیمشخصه همه موجودات
اساس مادی ژنوتیپ کروموزوم است. جهش ها تغییراتی هستند که تحت تأثیر عوامل خارجی یا خارجی در کروموزوم ها رخ می دهند. تنوع جهشی تغییراتی است که به تازگی در ژنوتیپ ظاهر می شود، در حالی که ترکیبات ترکیبات جدیدی از ژن های والدین در زیگوت هستند. جهش ها بر جنبه های مختلف ساختار و عملکرد بدن تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در مگس سرکه تغییرات جهشی شناخته شده ای در شکل بال ها (تا ناپدید شدن کامل آنها)، رنگ بدن، ایجاد موهای زائد روی بدن، شکل چشم، رنگ آنها (قرمز، زرد، سفید، گیلاسی) وجود دارد. و همچنین بسیاری علائم فیزیولوژیکی(امید به زندگی، باروری).

آنها در جهات مختلف رخ می دهند و به خودی خود تغییرات انطباقی و مفیدی برای بدن نیستند.

بسیاری از جهش هایی که اتفاق می افتد برای بدن نامطلوب هستند و حتی می توانند باعث مرگ آن شوند. اکثر این جهش ها مغلوب هستند.

بیشتر جهش‌یافته‌ها قابلیت زنده‌مانی کمتری دارند و در این فرآیند حذف می‌شوند انتخاب طبیعی. برای تکامل نژادها و واریته های جدید، به آن دسته از افراد نادری نیاز است که جهش های مطلوب یا خنثی دارند. اهمیت جهش ها در این است که تغییرات ارثی ایجاد می کنند که ماده ای برای انتخاب طبیعی در طبیعت است. جهش‌ها همچنین برای افرادی که دارای ویژگی‌های جدیدی هستند که برای انسان ارزشمند هستند ضروری است. عوامل جهش زا مصنوعی به طور گسترده ای برای به دست آوردن نژادهای جدید حیوانات، گونه های گیاهی و گونه هایی از میکروارگانیسم ها استفاده می شود.

تنوع ترکیبیهمچنین به اشکال ارثی تنوع اشاره دارد. این به دلیل بازآرایی ژن ها در طول فرآیند همجوشی گامت و تشکیل یک زیگوت ایجاد می شود. در طول رابطه جنسی

تغییرپذیری فرآیندی است که منعکس کننده رابطه یک موجود زنده با محیط خود است.

از دیدگاه ژنتیکی، تنوع نتیجه واکنش ژنوتیپ در فرآیند رشد فردی ارگانیسم به شرایط است. محیط خارجی.

تنوع موجوداتیکی از عوامل اصلی تکامل است. به عنوان منبعی برای انتخاب مصنوعی و طبیعی عمل می کند.

زیست شناسان بین تنوع ارثی و غیر ارثی تفاوت قائل می شوند. تنوع ارثی شامل چنین تغییراتی در خصوصیات یک ارگانیسم است که توسط ژنوتیپ تعیین می شود و در طی چندین نسل باقی می ماند. به تغییرپذیری غیر ارثی که داروین آن را قطعی نامید و اکنون به آن می گویند تغییریا تغییرپذیری فنوتیپی، به تغییرات در خصوصیات یک موجود زنده اشاره دارد. در طول تولید مثل جنسی حفظ نمی شود.

تنوع ارثینشان دهنده تغییر در ژنوتیپ است، تنوع غیر ارثی- تغییر در فنوتیپ ارگانیسم.

در طول زندگی فردی یک موجود زنده، تحت تأثیر عوامل محیطی، دو نوع تغییر می تواند در آن رخ دهد: در یک مورد، عملکرد و عملکرد ژن ها در فرآیند شکل گیری شخصیت تغییر می کند، در دیگری، خود ژنوتیپ تغییر می کند. .

ما با تغییرات ارثی که از ترکیب ژن ها و برهمکنش های آنها ناشی می شود آشنا شدیم. ترکیب ژن ها بر اساس دو فرآیند انجام می شود: 1) توزیع مستقل کروموزوم ها در میوز و ترکیب تصادفی آنها در طول لقاح. 2) تلاقی کروموزوم و نوترکیبی ژن. معمولاً تنوع ارثی ناشی از ترکیب و نوترکیب ژن ها نامیده می شود تنوع ترکیبی. با این نوع تنوع، خود ژن ها تغییر نمی کنند، اما ترکیب آنها و ماهیت برهمکنش در سیستم ژنوتیپ تغییر می کند. با این حال این نوعتنوع ارثی باید به عنوان یک پدیده ثانویه در نظر گرفته شود و تغییر جهش در ژن باید اولیه در نظر گرفته شود.

منبع انتخاب طبیعی تغییرات ارثی است - هم جهش ژنی و هم ترکیب مجدد آنها.

تغییرپذیری اصلاح نقش محدودی در تکامل ارگانیک ایفا می کند. بنابراین، اگر شاخه های رویشی را از همان گیاه، مثلاً توت فرنگی، بگیرید و در آن پرورش دهید شرایط مختلفرطوبت، دما، نور، در خاک های مختلف، سپس با وجود ژنوتیپ یکسان، آنها متفاوت خواهند بود. عمل عوامل مختلف افراطی می تواند باعث ایجاد تفاوت حتی بیشتر در آنها شود. با این حال، بذرهایی که از چنین گیاهانی جمع‌آوری می‌شوند و در شرایط یکسان کاشته می‌شوند، فرزندانی از همان نوع تولید می‌کنند، اگر نه در نسل اول، در نسل‌های بعدی. تغییرات در خصوصیات یک موجود زنده ناشی از عمل عوامل محیطی در انتوژنز با مرگ ارگانیسم از بین می رود.

در عین حال، توانایی چنین تغییراتی که با محدودیت های هنجار واکنش ژنوتیپ ارگانیسم محدود شده است، اهمیت تکاملی مهمی دارد. همانطور که A.P. Vladimirsky در دهه 20 نشان داد، V.S. Kirpichnikov و I.I. ، که ممکن است این تصور را از ادغام ارثی تغییرات ایجاد کند.

تغییرات جهشی لزوماً با سازماندهی مجدد ساختارهای تولید مثل سلول های زایایی و جسمی همراه است. تفاوت اساسی بین جهش ها و تغییرات در این است که جهش ها را می توان با دقت در طی یک سری طولانی از نسل های سلولی، بدون توجه به شرایط محیطی که در آن انتوژنز انجام می شود، بازتولید کرد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که وقوع جهش با تغییرات در ساختارهای منحصر به فرد سلول - کروموزوم همراه است.

بحث طولانی در زیست شناسی در مورد نقش تغییرپذیری در تکامل در ارتباط با مشکل وراثت شخصیت های به اصطلاح اکتسابی وجود داشت که توسط جی لامارک در سال 1809 مطرح شد که تا حدی توسط چارلز داروین پذیرفته شد و هنوز توسط تعدادی از زیست شناسان پشتیبانی می شود. . اما اکثریت قریب به اتفاق دانشمندان، فرمول بندی این مشکل را غیرعلمی می دانستند. در عین حال، باید گفت که این ایده که تغییرات ارثی در بدن به اندازه کافی در اثر یک عامل محیطی ایجاد می شود کاملاً پوچ است. جهش در جهات مختلف رخ می دهد. آنها نمی توانند برای خود ارگانیسم سازگار باشند، زیرا در سلول های منفرد ایجاد می شوند

و اثر آنها فقط در اولاد محقق می شود. این عامل نیست که باعث جهش شده است، بلکه فقط انتخاب است که دانش تطبیقی ​​جهش را ارزیابی می کند. از آنجایی که جهت و سرعت تکامل توسط انتخاب طبیعی تعیین می شود، و دومی توسط بسیاری از عوامل محیط داخلی و خارجی کنترل می شود، تصور نادرستی در مورد مصلحت اولیه و کافی تنوع ارثی ایجاد می شود.

انتخاب بر اساس جهش‌های منفرد، سیستم‌هایی از ژنوتیپ‌ها را «ساخت» می‌سازد که الزامات شرایط عملکرد دائمی را که گونه در آن وجود دارد برآورده می‌کند.

عبارت " جهش"اولین بار توسط G. de Vries در اثر کلاسیک خود "تئوری جهش" (1901-1903) پیشنهاد شد. او جهش را پدیده اسپاسمودیک و تغییرات ناپیوسته در یک صفت ارثی نامید. مفاد اصلی نظریه دو وری هنوز اهمیت خود را از دست نداده اند، بنابراین باید در اینجا آورده شوند:

1. جهش به طور ناگهانی و بدون هیچ گونه انتقالی رخ می دهد.
2. اشکال جدید کاملاً ثابت هستند، یعنی پایدار.
3. جهش ها، بر خلاف تغییرات غیر ارثی (نوسانات)، تشکیل نمی شوند ردیف های پیوسته، حول میانگین نوع (حالت) گروه بندی نمی شوند. جهش ها تغییرات کیفی هستند.
4. جهش ها به جهات مختلفی می روند، آنها می توانند مفید و مضر باشند.
5. تشخیص جهش به تعداد افراد مورد تجزیه و تحلیل برای تشخیص جهش بستگی دارد.
6. همان جهش ها می توانند به طور مکرر رخ دهند.

با این حال، G. de Vries با تقابل نظریه جهش ها با نظریه انتخاب طبیعی، یک اشتباه اساسی مرتکب شد. او به اشتباه معتقد بود که جهش ها می توانند فوراً باعث ایجاد گونه های جدید سازگار با محیط خارجی، بدون مشارکت انتخاب شوند. در واقع، جهش ها تنها منبع تغییرات ارثی هستند که به عنوان ماده ای برای انتخاب عمل می کنند. همانطور که بعدا خواهیم دید، جهش ژن تنها با انتخاب در سیستم ژنوتیپ ارزیابی می شود. اشتباه G. de Vries تا حدودی به این دلیل است که جهش هایی که او در گل مغربی (Oenothera Lamarciana) مطالعه کرد، متعاقباً نتیجه تقسیم یک هیبرید پیچیده بود.

اما نمی توان از آینده نگری علمی که G. de Vries در مورد تدوین مفاد اصلی انجام داد، تحسین کرد. نظریه جهشو پیامدهای آن برای انتخاب در سال 1901، او نوشت: «...جهش، خود جهش، باید به یک موضوع مطالعه تبدیل شود. و اگر ما موفق شویم قوانین جهش را روشن کنیم، آنگاه نه تنها دیدگاه ما نسبت به خویشاوندی متقابل موجودات زنده بسیار عمیق تر خواهد شد، بلکه به جرات امیدواریم که تسلط بر تغییرپذیری و همچنین تغییر استادان پرورش دهنده ممکن شود. و تنوع البته ما به تدریج با تسلط بر جهش های فردی به این امر خواهیم رسید و این نیز مزایای زیادی برای فعالیت های کشاورزی و باغبانی به همراه خواهد داشت. بسیاری از چیزهایی که اکنون دست نیافتنی به نظر می رسد در اختیار ما خواهد بود اگر ما موفق به درک قوانینی شویم که جهش گونه ها بر اساس آنها است. بدیهی است که در اینجا حوزه وسیعی از کار مداوم با اهمیت بالا هم برای علم و هم برای عمل در انتظار ما است. این یک منطقه امیدوارکننده برای کنترل جهش است." همانطور که در ادامه خواهیم دید، علوم طبیعی مدرندر آستانه درک مکانیسم جهش ژن قرار دارد.

نظریه جهش‌ها تنها پس از کشف قوانین مندل و الگوهای پیوند ژنی و ترکیب مجدد آنها در نتیجه تلاقی که در آزمایش‌های مکتب مورگان تثبیت شد، توسعه یافت. تنها از زمان ایجاد گسست ارثی کروموزوم ها، نظریه جهش ها مبنایی برای تحقیقات علمی پیدا کرده است.

اگرچه در حال حاضر مسئله ماهیت ژن به طور کامل روشن نشده است، با این وجود تعدادی از الگوهای کلی جهش ژنی به طور محکم ثابت شده است.

جهش های ژنی در همه طبقات و انواع جانوران، گیاهان عالی و پایین تر، موجودات چند سلولی و تک سلولی، باکتری ها و ویروس ها رخ می دهد. تغییرپذیری جهشی به عنوان فرآیندی از تغییرات ناگهانی کیفی برای همه اشکال ارگانیک جهانی است.

فرآیند جهش کاملا معمولی به خود به خودی و القایی تقسیم می شود. در مواردی که جهش تحت تأثیر معمولی ایجاد می شود عوامل طبیعیمحیط خارجی و یا در نتیجه تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در خود بدن، به عنوان جهش خود به خودی طبقه بندی می شوند. جهش های ناشی از تأثیرات خاص ( تابش یونیزه کننده, مواد شیمیایی، شرایط شدید و غیره) نامیده می شوند القاء شده. هیچ تفاوت اساسی بین جهش های خود به خودی و القایی وجود ندارد، اما مطالعه جهش دومی، زیست شناسان را به تسلط بر تنوع ارثی و کشف رمز و راز ژن سوق می دهد.

تنوع در زیست شناسی ظهور است تفاوتهای فردیبین افراد یک گونه به لطف تنوع، جمعیت ناهمگن می شود و گونه شانس بیشتری برای انطباق با شرایط متغیر دارد. محیط.

در علمی مانند زیست شناسی، وراثت و تنوع دست به دست هم می دهند. دو نوع تنوع وجود دارد:

• غیر ارثی (تغییر یافته، فنوتیپی).
• ارثی (جهش، ژنوتیپی).

تنوع غیر ارثی

تغییرپذیری اصلاح‌کننده در زیست‌شناسی، توانایی یک موجود زنده (فنوتیپ) برای سازگاری با عوامل محیطی درون ژنوتیپ خود است. به لطف این ویژگی، افراد با تغییرات آب و هوا و سایر شرایط زندگی سازگار می شوند. زمینه ساز فرآیندهای سازگاری است که در هر موجود زنده ای رخ می دهد. بنابراین، در حیوانات خارج از نژاد، با بهبود شرایط مسکن، بهره وری افزایش می یابد: تولید شیر، تولید تخم و غیره. و حیوانات به مناطق کوهستانیقد کوتاه و با پوشش زیرین رشد یافته است. تغییر در عوامل محیطی باعث تنوع می شود. نمونه هایی از این فرآیند را می توان به راحتی در زندگی روزمره یافت: در نتیجه پوست انسان تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش تیره می شود. فعالیت بدنیماهیچه ها رشد می کنند، گیاهانی که در مناطق سایه دار و در نور رشد می کنند اشکال مختلفبرگ ها و خرگوش ها در زمستان و تابستان رنگ پوشش خود را تغییر می دهند.

ویژگی های زیر مشخصه تنوع غیر ارثی است:

• ماهیت گروهی تغییرات؛
• به فرزندان به ارث نمی رسد.
• تغییر در یک صفت در یک ژنوتیپ؛
• نسبت درجه تغییر به شدت تأثیر عامل خارجی.

تنوع ارثی

تنوع ارثی یا ژنوتیپی در زیست شناسی فرآیندی است که طی آن ژنوم یک موجود زنده تغییر می کند. به لطف آن، فرد ویژگی هایی را به دست می آورد که قبلاً برای گونه هایش غیرمعمول بود. طبق نظر داروین، تنوع ژنوتیپی عامل اصلی تکامل است. تمیز دادن انواع زیرتنوع ارثی:

• جهشی؛
• ترکیبی

در نتیجه تبادل ژن در طی تولید مثل جنسی رخ می دهد. در عین حال، ویژگی های والدین در تعدادی از نسل ها به طور متفاوتی ترکیب می شود و تنوع موجودات را در جمعیت افزایش می دهد. تنوع ترکیبی از قوانین وراثت مندلی پیروی می کند.

نمونه ای از این تنوع، همخونی و همخونی (تقاطع نزدیک به هم و غیر مرتبط) است. هنگامی که صفات یک تولید کننده فردی بخواهد در یک نژاد حیوانی تثبیت شود، از همخونی استفاده می شود. بنابراین، فرزندان یکنواخت تر می شوند و ویژگی های بنیانگذار خط را تقویت می کنند. همخونی منجر به بروز ژن های مغلوب می شود و می تواند منجر به انحطاط لاین شود. برای افزایش زنده ماندن فرزندان، از زادآوری استفاده می شود - تقاطع غیر مرتبط. در عین حال، هتروزیگوسیتی فرزندان افزایش می یابد و تنوع درون جمعیت افزایش می یابد و در نتیجه مقاومت افراد در برابر اثرات نامطلوب عوامل محیطی افزایش می یابد.

جهش ها به نوبه خود به موارد زیر تقسیم می شوند:

• ژنومیک؛
• کروموزومی؛
• ژنتیکی؛
• سیتوپلاسمی

تغییراتی که بر سلول‌های زاینده تأثیر می‌گذارند، ارثی هستند. اگر فرد به صورت رویشی (گیاهان، قارچ ها) تولید مثل کند، جهش ها می توانند به فرزندان منتقل شوند. جهش ها می توانند مفید، خنثی یا مضر باشند.

جهش های ژنومی

تنوع در زیست شناسی از طریق جهش های ژنومی می تواند دو نوع باشد:

• پلی پلوئیدی یک جهش رایج در گیاهان است. این بیماری در اثر افزایش چند برابری تعداد کل کروموزوم‌های هسته ایجاد می‌شود و در فرآیند برهم زدن واگرایی آنها به قطب‌های سلول در طول تقسیم ایجاد می‌شود. هیبریدهای پلی پلوئید به طور گسترده ای استفاده می شوند کشاورزی- در تولید محصولات زراعی بیش از 500 پلی پلوئید (پیاز، گندم سیاه، چغندر قند، تربچه، نعناع، ​​انگور و غیره) وجود دارد.
• آنئوپلوئیدی افزایش یا کاهش تعداد کروموزوم ها در جفت های منفرد است. این نوع جهش با زنده ماندن پایین فرد مشخص می شود. یک جهش گسترده در انسان - یکی از جفت 21 باعث سندرم داون می شود.

جهش های کروموزومی

تنوع در زیست شناسی زمانی ظاهر می شود که ساختار خود کروموزوم ها تغییر کند: از دست دادن یک بخش انتهایی، تکرار مجموعه ای از ژن ها، چرخش یک قطعه جداگانه، انتقال یک بخش کروموزوم به مکان دیگر یا به کروموزوم دیگر. چنین جهش هایی اغلب تحت تأثیر تشعشعات و آلودگی های شیمیایی محیط رخ می دهد.

جهش های ژنی

بخش قابل توجهی از چنین جهش‌هایی در خارج ظاهر نمی‌شوند، زیرا یک صفت مغلوب هستند. جهش های ژنی در اثر تغییر در توالی نوکلئوتیدها - ژن های منفرد - ایجاد می شود و منجر به ظهور مولکول های پروتئین با خواص جدید می شود.

جهش های ژنی در انسان باعث بروز برخی از بیماری های ارثی - کم خونی سلول داسی شکل، هموفیلی می شود.

جهش های سیتوپلاسمی

جهش های سیتوپلاسمی با تغییرات در ساختار سیتوپلاسم سلولی حاوی مولکول های DNA همراه است. اینها میتوکندری و پلاستیدها هستند. چنین جهش هایی از طریق خط مادر منتقل می شوند، زیرا زیگوت تمام سیتوپلاسم را از تخم مادر دریافت می کند. نمونه ای از جهش سیتوپلاسمی که باعث تنوع در زیست شناسی می شود، پینه بودن در گیاهان است که به دلیل تغییرات در کلروپلاست ها ایجاد می شود.

همه جهش ها دارای ویژگی های زیر هستند:

• ناگهان ظاهر می شوند.
• از طریق ارث منتقل شده است.
• هیچ جهتی ندارند هم یک ناحیه کوچک و هم یک علامت حیاتی ممکن است دچار جهش شوند.
• در افراد رخ می دهند، یعنی فردی هستند.
• جهش ها می توانند مغلوب یا غالب در تظاهرات خود باشند.
• همین جهش را می توان تکرار کرد.

هر جهش به دلایل خاصی ایجاد می شود. در بیشتر موارد، تعیین دقیق آن ممکن نیست. در شرایط تجربی، برای به دست آوردن جهش، از یک عامل هدایت شده تأثیر محیطی استفاده می شود - قرار گرفتن در معرض تابش و موارد مشابه.

سخنرانی

موضوع:وراثت و تنوع

طرح سخنرانی:

وراثت

تغییرپذیری

1. تنوع ارثی

   تنوع غیر ارثی

1. وراثت

توسعه دنیای ارگانیک، تا حد زیادی به عواملی مانند وراثت و تنوع بستگی دارد.وراثت ویژگی کلی همه موجودات را برای ذخیره و انتقال خصوصیات آنها به فرزندان می نامند. به لطف وراثت، ویژگی های خاص هر گونه بیولوژیکی از نسلی به نسل دیگر حفظ می شود.

ارتباط بین والدین و فرزندان در موجودات عمدتاً از طریق تولید مثل اتفاق می افتد. اگرچه فرزندان شبیه والدین و اجداد خود هستند، اما آنها کپی دقیق آنها نیستند. مکانیسم وراثت مدتهاست که بشریت را مورد توجه قرار داده است. در سال 1866م جی. مندل اظهار داشت که ویژگی های موجودات توسط واحدهای ارثی تعیین می شود که او آنها را "عناصر" نامید. بعداً شروع به فراخوانی کردندعوامل ارثی و در نهایتژن ها . ژن ها روی کروموزوم ها قرار دارند و از نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند.

با وجود این واقعیت که در حال حاضر اطلاعات زیادی در مورد کروموزوم ها و ساختار DNA وجود دارد تعریف دقیقژن هنوز مشکل است. در نتیجه مطالعه ماهیت یک ژن، می توان آن را به عنوان واحد نوترکیبی، جهش و عملکرد تعریف کرد.ژن یک عامل وراثت، یک واحد عملکردی غیرقابل تقسیم از ماده ژنتیکی به شکل بخشی از یک مولکول است. اسید نوکلئیک(DNA یا RNA).این یک ساختار پروتئینی خاص، مولکول‌های t-RNA یا r-RNA را رمزگذاری می‌کند، یا با مواد فعال بیولوژیکی (مثلا آنزیم‌ها) تعامل دارد. یک ژن یک واحد عملکردی یکپارچه است و هرگونه نقض ساختار آن اطلاعات رمزگذاری شده در آن را تغییر می دهد یا منجر به از دست رفتن آن می شود.

در نتیجه وراثت، یک موجود زنده مجموعه ای از ژن ها را از والدین خود دریافت می کند که معمولاً به آن ها می گویندژنوتیپ . ژنوم یوکاریوت‌ها پیچیده‌تر از پروکاریوت‌ها است، زیرا دارای مقدار بیشتری DNA هسته‌ای، ژن‌های ساختاری و تنظیم‌کننده است. علاوه بر مواد ارثی واقع در هسته، نیز وجود داردوراثت سیتوپلاسمی ، یافرا هسته ای . این در توانایی ساختارهای سیتوپلاسمی خاص برای ذخیره و انتقال بخشی از اطلاعات ارثی والدین به فرزندان است. اگرچه نقش اصلی در وراثت بیشتر صفات یک موجود زنده متعلق به ژن های هسته ای است، نقش توارث سیتوپلاسمی نیز قابل توجه است. با دو نوع ژنتیکی مرتبط استپدیده ها:

وراثت صفاتی که رمزگذاری شده اندژن های خارج هسته ای واقع در اندامک های خاصی (میتوکندری، پلاستیدها)؛

تجلی در فرزندان صفات از پیش تعیین شده توسط ژن های هسته ای، که شکل گیری آنها تحت تأثیرسیتوپلاسم تخمک .

وجود ژن‌هایی در اندامک‌ها (میتوکندری، پلاستیدها) که قابلیت تکثیر خود را دارند در آغاز قرن بیستم شناخته شد. ضمن مطالعه پلاستیدهای سبز و بی رنگ در برخی از گیاهان گلدار با رنگ های برگ موزاییکی. ژن‌های خارج هسته‌ای که با ژن‌های هسته‌ای در تعامل هستند، بر شکل‌گیری این صفت تأثیر می‌گذارند. به عنوان مثال، وراثت سیتوپلاسمی مرتبط با ژن های پلاستید، بر ویژگی هایی مانند تنوع در گیاهان (بگونیا، اسنپدراگون و غیره) تأثیر می گذارد. و این صفت از طریق خط مادری منتقل می شود.

دلیل تنوع رنگدانه از دست دادن توانایی برخی از پلاستیدها برای تشکیل رنگدانه کلروفیل است. پس از تقسیم سلولی با پلاستیدهای بی رنگ، لکه های سفید رنگی در برگ ها ظاهر می شود که متناوب با مناطق سبز رنگ می شوند. انتقال این صفت از طریق خط مادری با این واقعیت توضیح داده می شود که در طول تشکیل گامت ها، پلاستیدها به تخمک ها می رسند و نه اسپرم. هنگامی که پلاستیدهای جدید تشکیل می شوند، پلاستیدهای سبز رنگ سبز و پلاستیدهای بی رنگ باعث ایجاد پلاستیدهای بی رنگ می شوند. در طی تقسیم سلولی، پلاستیدها به طور تصادفی توزیع می شوند و در نتیجه سلول هایی با پلاستیدهای بی رنگ، سبز یا هر دو به وجود می آیند..

پدیده توارث سیتوپلاسمی مرتبط با ژن های میتوکندری را می توان در مخمر مشاهده کرد. در این میکروارگانیسم‌ها، ژن‌هایی در میتوکندری یافت شد که فقدان یا وجود آنزیم‌های تنفسی و همچنین مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌های خاص را تعیین می‌کنند. با استفاده از مثال حلزون حوضچه می توان تأثیر ژن های هسته ای ارگانیسم مادر را از طریق سیتوپلاسم تخم در تشکیل ویژگی ها ردیابی کرد. این یکی داره نرم تنان آب شیرینفرم هایی با جهت های مختلف پیچش پوسته وجود دارد - چپ یا راست. آللی که پیچش پوسته به سمت راست را تعیین می کند بر آلل چپ دست غالب است، اما این ویژگی توسط ژن های فرد مادر تعیین می شود. به عنوان مثال، افراد هموزیگوت برای یک ژن مغلوب (چپ دست) ممکن است یک پوسته راست دست داشته باشند اگر ارگانیسم مادری یک آلل غالب داشته باشد.

2. تغییرپذیری

تغییرپذیریکل مجموعه ای از تفاوت ها در یک یا آن ویژگی بین موجوداتی که متعلق به یک جمعیت یا گونه هستند را نام ببرید. دو شکل اصلی تغییرپذیری وجود دارد:ارثیوغیر ارثی.

2.1. تنوع ارثی

ارثی تغییرپذیری تغییرپذیری است که از والدین به فرزندان منتقل می شود، یعنی. به ارث برده. این تنوع با تغییرات مواد ژنتیکی ناشی از جهش همراه است. به همین دلیل است که تنوع ارثی نیز نامیده می شودژنوتیپی , ژنتیکی یاجهشی .

جهش تغییر در کروموزوم ها است که تحت تأثیر عوامل محیطی رخ می دهد. مفهوم جهش توسط گیاه شناس هلندی هوگو فریز وارد علم شد. او نیز فرموله کردنظریه جهش ، تعدادی از مفاد آن متعلق به گیاه شناس مشهور روسی S.I. کورژینسکی.

مفاد اساسی نظریه جهش مدرن :

جهش ها به طور ناگهانی، به صورت اسپاسم و به شکل علائم مجزا ظاهر می شوند.

جهش ها از بین نمی روند و از نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند.

جهش ها به روش های مختلف خود را نشان می دهند و می توانند غالب یا مغلوب، مفید یا مضر باشند، از نظر قدرت تأثیرشان بر بدن متفاوت باشند، تغییرات جزئی در عملکرد بدن ایجاد کنند یا بر علائم حیاتی تأثیر بگذارند و کشنده باشند.

احتمال تشخیص جهش به تعداد افراد مورد بررسی بستگی دارد.

جهش می تواند به طور مکرر رخ دهد.

جهش می تواند در اثر تأثیر عوامل فیزیکی یا شیمیایی قوی بر روی بدن ایجاد شود، اما ظاهر یک جهش خاص به نوع عامل مربوط نیست.

جهش ها همیشه خود به خود، مستقل از یکدیگر هستند و جهت گیری گروهی ندارند. هر بخشی از کروموزوم می تواند جهش پیدا کند.

تغییرپذیری جهشی، بر خلاف اصلاح، منبع مهمی از تحولات تکاملی است. به لطف تنوع ژنتیکی، موجوداتی با خواص و ویژگی های جدید شکل می گیرند، حفظ می شوند سطح بالاو تنوع فنوتیپی

بسته به ماهیت تأثیر بر زنده ماندن موجودات، آنها متمایز می شوندمرگبار , کشنده وخنثی جهش ها. کشنده، به عنوان یک قاعده، مستلزم مرگ ارگانیسم ها حتی قبل از تولد یا قبل از شروع بلوغ جنسی است. کشنده - کاهش زنده ماندن، منجر به مرگ برخی (از 10 تا 50٪). جهش های خنثی در شرایط زندگی عادی برای موجودات زنده تأثیری بر حیات آنها ندارد. و در برخی موارد، چنین جهش‌هایی حتی می‌توانند مفید باشند، مخصوصاً زمانی که شرایط زندگی ارگانیسم تغییر می‌کند.

بر اساس ماهیت تغییرات ارثی در ماده ژنتیکی، سه نوع جهش ژنی، کروموزومی و ژنومی تشخیص داده می شود.

ژنتیکی ( نقطه ) جهش ها – تغییرات کیفی در ژن های فردی است. این جهش ها در سطح رشته DNA اولیه رخ می دهد و منجر به اختلال در توالی اسید آمینه در پروتئین ها می شود. چنین تغییراتی می تواند عواقب منفی برای بدن داشته باشد. از این گذشته ، توالی اسید آمینه در هر پروتئین کاملاً خاص است و جایگزینی حتی یکی از آنها می تواند منجر به اختلال در ساختار فضایی پروتئین و بر این اساس عملکردها شود.

شایع ترین مورد جهش نقطه ای جایگزینی یک جفت نوکلئوتیدی از GA به GC یا بالعکس است. اگر این تغییرات در ژن های ساختاری رخ دهد، در نتیجه، به جای سه گانه AGA، ممکن است یک سه گانه AHC به ترتیب در زنجیره پلی پپتیدی به جای یک اسید آمینه با بار منفی ظاهر شود.آرژنین یک اسید آمینه بدون بار خواهد بودسرین. چنین جهشی می تواند منجر به تغییر در بار پروتئین، اختلال در ساختار آن و اگر آنزیم باشد، منجر به کاهش سرعت می شود. واکنش شیمیایی، که آن را کاتالیز می کند. در نتیجه ممکن است اختلالاتی در متابولیسم کل بدن شروع شود.

جایگزینی ها نیز می توانند خنثی باشند، به عنوان مثال، جایگزینی اسیدهای آمینه با همان خواص. توقف جهش کدون یا جهش از دست دادن یا وارد کردن یکی از نوکلئوتیدها منجر به عواقب بسیار منفی می شود. در نتیجه، بخشی یا تمام توالی سه قلوها تغییر می کند، که به نقض جدی ساختار اسید آمینه پروتئین کمک می کند و این تقریباً همیشه با عملکرد طبیعی بدن ناسازگار است.

جهش های کروموزومی - جهش های مرتبط با دگرگونی های قابل مشاهده کروموزوم ها. این می تواند حرکت یک قسمت از یک کروموزوم به قسمت دیگر، چرخش قسمتی از کروموزوم به میزان 180 درجه، قرار دادن قسمت های اضافی کروموزوم یا برعکس، از دست دادن برخی از بخش ها باشد. در بیشتر موارد، بازآرایی های کروموزومی بدون عواقب برای بدن اتفاق نمی افتد. اغلب آنها در مراحل اولیه رشد جنین منجر به مرگ می شوند. اگر تغییرات کروموزومی بر ژن هایی که مسئول هستند تأثیر نگذارد توابع مهممعمولاً منجر به اختلالات میوز و در نتیجه ناباروری فرد می شوند. با این حال، جهش های کروموزومی کاملاً خنثی نیز وجود دارد(پلی‌مورفیسم‌های کروموزومی).

جهش های ژنومی با تغییرات در تعداد کروموزوم ها مرتبط است. آنها به دلیل نقض فاحش میوز ایجاد می شوند. یکی از انواع جهش کروموزومی استآنیوپلوئیدی- افزایش کروموزوم های همولوگ توسط یک یا چند یا برعکس، کمبود، اغلب یک کروموزوم. به طور معمول در حیوانات، چنین اختلالاتی با عملکرد طبیعی بدن ناسازگار است و منجر به مرگ در مراحل اولیه یا اختلالات رشدی متعدد می شود. یک بیماری ارثی انسانی، به اصطلاح سندرم داون، به دلیل ظهور کروموزوم سوم اضافی در جفت 21 ایجاد می شود. و ظهور کروموزوم سوم در جفت پانزدهم باعث ناهنجاری ارثی انسانی دیگر - پلی داکتیلی - ظهور انگشت ششم در اندام ها می شود.

جهش های ژنومی مرتبط با افزایش چند برابری در تعداد کروموزوم ها نامیده می شوندپلی پلوئیدی (از یونانیچند پلتیا تعداد زیاد). اگر تعداد مجموعه های کروموزوم یک عدد افزایش یابد، تریپلوئید، اگر دو عدد، تتراپلوئید و غیره است. بیشترین افزایش در تعداد مجموعه های کروموزوم موجود در موجودات، آنهایی است که دارای مجموعه کروموزوم ده برابری هستند.

پلی پلوئیدی به افزایش اندازه بدن کمک می کند، فرآیندهای حیاتی را تسریع می کند و می تواند باعث اختلال در روند تولید مثل شود. این امر به ویژه برای اشکال پلی پلوئیدی با مجموعه ای از کروموزوم های جفت نشده، که می توانند تنها از طریق پارتنوژنز یا به صورت رویشی تکثیر شوند، صادق است.

پلی پلوئیدی در طبیعت بسیار رایج است. در بیشتر موارد، آن را با اشکال پاروپلوئید (تترا یا اکتوپلوئید) نشان می دهد که در آنها میوز به طور طبیعی رخ می دهد. گونه های پلی پلوئید زیادی در بین گیاهان و در بین حیوانات بسیار کمتر است. اغلب آنها در بین بی مهرگان (سخت پوستان، نرم تنان، کرم ها) یافت می شوند. در بین مهره داران پلی پلوئید وجود دارد. به عنوان مثال، در ماهی ها، حتی خانواده های کامل (ماهیان خاویاری) و راسته ها (ماهی قزل آلا) وجود دارد که گونه های آنها منحصراً پلی پلوئید هستند. پولیپویدها در دوزیستان و خزندگان کمتر اتفاق می‌افتند و در پرندگان و پستانداران چنین افرادی می‌میرند. مراحل اولیهتوسعه.

جهش های جسمی - جهش هایی که فقط در سلول های جسمی فردی رخ می دهد. در ارگانیسم هایی که از طریق جنسی تولید مثل می کنند (بیشتر حیوانات)، چنین جهش هایی ارثی نیستند. این موضوع در گیاهان متفاوت است - تکثیر رویشی به شما امکان می دهد تغییرات ایجاد شده را حفظ کنید و آن را ارثی کنید.

اغلب جهش‌هایی که در بدن رخ می‌دهند معمولاً مغلوب هستند و نوع وحشی آن (به اصطلاح فنوتیپ رایج مشخصه افراد ساکن در شرایط طبیعی) - غالب. مثلا،آلبینیسم(از لاتآلبوس– سفید) یک صفت مغلوب است که در حالت هموزیگوت (aa) به صورت عدم وجود رنگدانه در پوست، مو و عنبیه چشم ظاهر می شود. همانطور که مشخص شد، آنزیم تیروزیناز که تشکیل رنگدانه ملانین را کاتالیز می کند، در افراد آلبینو عمل نمی کند. افراد هتروزیگوت(Aa) رنگ وحشی دارند.

جهش های غالب نیز در حالت هتروزیگوت ظاهر می شوند، اما بسیار کمتر از جهش های مغلوب رخ می دهند. پیامد چنین جهش هایی، به عنوان مثال، اکثر موارد ظهور حیوانات ملانیستی است که در آن، بر خلاف افراد غیر جهش یافته، ملانین زیادی سنتز می شود. معمولاً چنین موجوداتی رنگ تیره تری دارند.

یکی بیشتر عامل مهمتنوع ژنتیکی استنوترکیبی (از لاتدوباره– پیشوندی که نشان دهنده یک عمل تکراری وترکیب کردن،- اتصال) - توزیع مجدد مواد ژنتیکی در فرزندان. دلایل اصلی نوترکیبی ژن عبارتند از:

ترکیب گامت ها از والدین مختلف در مورد تلاقی تصادفی در حیوانات و گرده افشانی متقابل در گیاهان;

توزیع مستقل کروموزوم ها پس از اولین تقسیم میوز;

کراس اور مبادله بخش هایی از کروموزوم های همولوگ در طول کونژوگه در متافاز است.میوز I.

در نتیجه تولیدمثل جنسی، نوترکیبی منجر به تشکیل فرزندانی با طیف گسترده ای از ترکیبات ژنوتیپی می شود. در نتیجه، یافتن دو فرد از نظر ژنتیکی یکسان در یک جمعیت غیرممکن است. نوترکیبی بازی می کند نقش مهمدر تکامل موجودات از خواص آن در فرآیند پرورش انواع جدید گیاهان و نژادهای حیوانی استفاده می شود.

2.2. تنوع غیر ارثی

توسعه فنوتیپ یک موجود زنده از طریق تعامل پایه ارثی آن - ژنوتیپ - با شرایط محیطی اتفاق می افتد. نشانه های بدن در درجات مختلفتحت تأثیر عوامل مختلف محیطی متفاوت است. برخی از آنها بسیار پلاستیکی و قابل تغییر هستند، برخی دیگر کمتر قابل تغییر هستند و برخی دیگر عملاً تحت تأثیر شرایط محیطی تغییر نمی کنند. به عنوان مثال، تولید شیر گاوتا حد زیادی به شرایط بازداشت (تغذیه، مراقبت) بستگی دارد. در حالی که محتوای چربی شیر تا حد زیادی وابسته به نژاد است و تغییر آن دشوار است، اگرچه برخی از نتایج را می توان با تغییر به دست آورد جیره غذایی. یکی از ویژگی های ماندگارتر کت و شلوار است. تحت تمام شرایط ممکن، تقریباً بدون تغییر باقی می ماند.

تغییر (از لاتمدول– اندازه گیری، نوع وصورت- شکل، ظاهر)تغییرپذیری – اینها تغییراتی در خصوصیات یک ارگانیسم (فنوتیپ آن) است که در اثر تغییر شرایط محیطی ایجاد می شود و با تغییرات ژنوتیپ مرتبط نیست.با توجه به اینکه تنوع اصلاحی با تغییر در ژنوتیپ همراه نیست، ارثی نیست.

در واقع اصلاحتغییرات (اصلاحات)- اینها واکنش های موجودات زنده به تغییر در شدت عمل برخی از عوامل محیطی است. آنها برای همه ژنوتیپ های موجودات نزدیک یکسان هستند. به عنوان مثال، تمام گیاهان نوک پیکانی که در آب غوطه ور می شوند، برگ های بلند و نازکی ایجاد می کنند، در حالی که گیاهانی که در خشکی رشد می کنند، برگ های پیکانی شکل دارند. گیاهان نوک پیکان که تا حدی در آب غوطه ور هستند هر دو نوع برگ را تولید می کنند.

در پروانه های روزانه، رنگ متغیر بال بستگی به دمایی دارد که شفیره در آن رشد می کند. از شفیره هایی که زمستان گذرانی کردند، پروانه ها با رنگ قرمز آجری بیرون می آیند و از آنهایی که در تابستان تحت شرایط رشد می کنند. دماهای بالا, – زمینه سیاه بال ها. درجه شدت تغییرات مستقیماً به شدت و مدت اثر یک عامل خاص بر روی بدن بستگی دارد. بنابراین، در میگوهای کوچک آب نمک، میزان پرمویی قسمت پشتی شکم به شوری آب بستگی دارد: هر چه غلظت نمک کمتر باشد، بیشتر است.

همانطور که مطالعات متعدد نشان داده اند، در صورت توقف عمل عاملی که باعث ایجاد آنها شده است، تغییرات می توانند در طول زندگی یک فرد ناپدید شوند. به عنوان مثال، رنگ برنزه شده توسط یک فرد در تابستان به تدریج در طول دوره پاییز و زمستان ناپدید می شود. اگر گیاه نوک پیکانی از آب به خشکی پیوند زده شود، برگهای جدید دراز نیستند، بلکه شکل پیکانی خواهند داشت. تغییرات حاصل می تواند در تمام طول زندگی فرد باقی بماند، به ویژه آنهایی که در مراحل اولیه رشد فردی ایجاد شده اند. اما آنها به فرزندان منتقل نمی شوند. به عنوان مثال، انحنای استخوان‌های اندام تحتانی در نتیجه راشیتیسم در طول زندگی ادامه دارد. اما برای والدینی که در دوران کودکی از راشیتیسم رنج می بردند، اگر در طول رشد خود دریافت کنند، کودکان طبیعی به دنیا می آیند مقدار مورد نیازویتامین D. نمونه دیگری از تغییراتی که در طول زندگی ادامه دارد، تمایز لارو زنبور عسل به ملکه و کارگر است. لاروهایی که در سلول‌های بزرگ لانه زنبوری رشد می‌کنند و فقط از «ژله رویال» که توسط غدد ویژه زنبورهای کارگر تولید می‌شود تغذیه می‌کنند، به ملکه تبدیل می‌شوند. و کسانی که با نان زنبور عسل (مخلوطی از عسل و گرده) تغذیه می شوند، متعاقباً تبدیل به کارگر می شوند - زنان توسعه نیافته و ناتوان در تولید مثل. بنابراین، تمایز لارو زنبور عسل ماده به غذایی که در طول رشد خود دریافت می کنند بستگی دارد. اگر در مراحل اولیه رشد لاروها مبادله شوند، که ملکه و زنبور کارگر باید متعاقباً رشد کنند، ماهیت تغذیه و تمایز بعدی آنها بر این اساس تغییر خواهد کرد. با این حال، در مراحل بعدی توسعه این غیر ممکن می شود.

تغییرپذیری اصلاح نقش استثنایی در زندگی موجودات دارد و سازگاری آنها را با تغییرات شرایط محیطی تضمین می کند. بنابراین، تغییر شکل برگ های نوک پیکان از پیکانی به نواری (خطی) در هنگام غوطه ور شدن این گیاه در آب، آن را از آسیب جریان محافظت می کند. تغییرات در خز پستانداران در طول پوست اندازی پاییزیضخیم تر از دمای پایین محافظت می کند و از برنزه شدن فرد در برابر اثرات مضر محافظت می کند تابش خورشیدی. همه اینها دلیلی برای این باور است که چنین تغییراتی در این فرآیند ایجاد شده است توسعه تاریخیگونه‌ها به‌عنوان واکنش‌های تطبیقی ​​معینی نسبت به تغییر شرایط محیطی که موجودات زنده دائماً با آن مواجه می‌شوند. با این حال، همه اصلاحات تطبیقی ​​نیستند. به عنوان مثال، اگر قسمت پایینی ساقه سیب زمینی را سایه بزنید، غده های روی زمین شروع به تشکیل روی آن می کنند. تغییرات بدون اهمیت تطبیقی ​​زمانی به وجود می آیند که موجودات در شرایط غیرعادی قرار می گیرند که اجدادشان مجبور نبودند با آن روبرو شوند.

تغییر تغییر منوط به معین استالگوهای آماری . به طور خاص، هر مشخصه ای می تواند تنها در محدوده های خاصی متفاوت باشد. چنین محدودیت هایی تغییرپذیری اصلاح(از حداقل تا حداکثر) صفات توسط ژنوتیپ ارگانیسم از پیش تعیین شده و نامیده می شوند.هنجار واکنش . بنابراین، خاص ژن آللیتوسعه حالت خاصی از ویژگی رمزگذاری شده توسط آن را از پیش تعیین نمی کند، بلکه فقط محدودیت هایی را که در آن بسته به شدت عمل برخی از عوامل محیطی می تواند متفاوت باشد، تعیین می کند. در میان شخصیت ها، شخصیت هایی وجود دارند که حالت های مختلف آنها تقریباً به طور کامل توسط ژنوتیپ تعیین می شود (به عنوان مثال، محل چشم ها، تعداد انگشتان دست ها، گروه خونی، الگوی تهویه برگ و غیره). اما درجه تجلی حالات سایر خصوصیات (قد و وزن موجودات، اندازه صفحه پفکی و غیره) به طور قابل توجهی تحت تأثیر شرایط محیطی است. به عنوان مثال، توسعه رنگ خز برخی از حیوانات (به عنوان مثال، خرگوش ارمینی، گربه سیامی) به دما بستگی دارد. اگر در چنین حیواناتی ناحیه ای از بدن پوشیده از موهای سفید را بتراشید و روی آن یخ بمالید، در شرایط دمای پایین موهای سیاه در این ناحیه رشد می کند.

هنجار واکنش برای ویژگی های مختلف محدودیت های خاص خود را دارد. علائمی که زنده بودن ارگانیسم ها را تعیین می کنند (مثلاً موقعیت نسبی اندام های داخلی) هنجار واکنش بسیار محدودی دارند و برای علائمی که مهم نیستند اهمیت حیاتی، می تواند بسیار گسترده تر باشد (وزن بدن، قد، رنگ مو).

معمولاً یک تجلی واحد از یک صفت نامیده می شودگزینه . برای مطالعه تغییرپذیری یک صفت خاص، به عنوان مثال. گزینه، آرایشمتغیر (از لاتتنوع -تغییر دادن)ردیف – دنباله شاخص های کمیتظاهرات حالت های یک ویژگی خاص (نوعی)، که به ترتیب صعودی یا نزولی مرتب شده اند.

طول سری تغییراتدامنه تغییرپذیری اصلاح (هنجار واکنش) را نشان می دهد. توسط ژنوتیپ ارگانیسم از پیش تعیین شده است، اما به شرایط محیطی بستگی دارد: هرچه پایدارتر باشند، سری تغییرات کوتاه‌تر خواهد بود و بالعکس. اگر توزیع گزینه های فردی را در سری تغییرات دنبال کنید، متوجه خواهید شد که بیشترین تعداد آنها در قسمت میانی آن قرار دارند، یعنی. آنها مقدار متوسط ​​این ویژگی را دارند.

این توزیع با این واقعیت توضیح داده می شود که حداقل و حداکثر مقادیر رشد صفت زمانی شکل می گیرد که اکثر عوامل محیطی در یک جهت عمل می کنند: بیشترین یا کمترین مطلوب. اما بدن، به عنوان یک قاعده، تأثیرات متفاوت آنها را احساس می کند: برخی از عوامل به توسعه این صفت کمک می کنند، در حالی که برخی دیگر، برعکس، آن را مهار می کنند. به همین دلیل است که درجه رشد یک صفت خاص در اکثر افراد یک گونه به طور متوسط ​​​​است. بنابراین، اکثر مردم قد متوسطی دارند و تنها بخش کوچکی از آنها غول یا کوتوله هستند. توزیع انواع در یک سری تغییرات را می توان به صورت گرافیکی در قالب یک منحنی تغییرات نشان داد.منحنی تغییرات - این تصویر گرافیکیبسته به انواع احتمالی صفت در فراوانی وقوع.با استفاده از منحنی تغییرات، می توانید میانگین شاخص ها و هنجار واکنش یک صفت خاص را تعیین کنید.

تعمیم

تجلی فنوتیپ هر موجود زنده به وراثت و تنوع بستگی دارد. به لطف وراثت، یک فرد یک مجموعه ژنتیکی را از اشکال والدین خود دریافت می کند، بنابراین ویژگی های خاص هر گونه را حفظ می کند و تنوع این الگو را نقض می کند - به لطف تنوع، ملاقات دو فرد از نظر ژنتیکی یکسان در جهان غیرممکن است.

دو نوع تنوع وجود دارد: غیر ارثی (فنوتیپی، اصلاح شده) و ارثی (ژنوتیپی، ژنتیکی). عوامل تغییرپذیری ژنتیکی، جهش و بازترکیب مواد ژنتیکی است. بنابراین به تنوع ارثی جهشی نیز می گویند. تغییرپذیری اصلاح شده توسط واکنش بدن به عوامل محیطی ایجاد می شود. و از آنجایی که شرایط برای تشکیل هر ارگانیسم تا حد زیادی متفاوت است، افراد، حتی اگر نمایندگان همان گونه باشند، فنوتیپ منحصر به فرد خود را دارند.

وراثت و تنوع نقش مهمی در تکامل موجودات دارد. از خواص آنها در فرآیند پرورش انواع جدید گیاهان و نژادهای حیوانی نیز استفاده می شود.

سوالات برای کنترل

1. ژن از نظر بیوشیمیایی و ژنتیکی چیست؟

2. چرا وراثت و تنوع را پدیده های جایگزین می نامند؟ وراثت و تنوع را تعریف کنید.

3. وراثت سیتوپلاسمی چیست و علت آن چیست؟

4. جهش چیست؟ چه نوع جهش هایی را می شناسید؟

5. آنئوپلوئیدی و پلی پلوئیدی چیست؟

6. چرا جهش‌های مرتبط با کاهش چندگانه در مجموعه کروموزوم‌ها در مقایسه با جهش‌های ناشی از افزایش چندگانه در ژنوم، تأثیر منفی بر زنده‌مانی ارگانیسم‌ها دارد؟

7. آیا اکثر جهش ها مغلوب هستند یا غالب؟

8. تفاوت بین تغییر و تغییرپذیری جهش چیست؟

9. هنجار واکنش تغییرپذیری اصلاح چیست؟

10. آنچه شامل می شود پردازش آماریتغییر داده های تغییر؟

2 نوع تنوع ارثی وجود دارد: جهشی و ترکیبی.

اساس تغییرپذیری ترکیبی، تشکیل نوترکیبی است، یعنی. چنین پیوندهای ژنی که والدین نداشتند. از نظر فنوتیپی، این می تواند خود را نه تنها در این واقعیت نشان دهد که ویژگی های والدین در برخی از فرزندان در ترکیبات دیگر یافت می شود، بلکه همچنین در شکل گیری ویژگی های جدید در فرزندان که در والدین وجود ندارد. این زمانی اتفاق می افتد که دو یا چند ژن غیر آللی که بین والدین متفاوت است بر شکل گیری یک صفت تأثیر می گذارند.

منابع اصلی تنوع ترکیبی عبارتند از:

جداسازی مستقل کروموزوم های همولوگ در اولین تقسیم میوز.

نوترکیبی ژن، بر اساس پدیده تلاقی کروموزوم (کروموزوم های نوترکیب، یک بار در زیگوت، باعث ظاهر شدن ویژگی هایی می شوند که برای والدین معمولی نیستند).

ملاقات شانسیگامت ها در طول لقاح

تنوع جهش بر اساس جهش است - تغییرات پایدار در ژنوتیپ که بر کل کروموزوم ها، قسمت های آنها یا ژن های فردی تأثیر می گذارد.

1) انواع جهش ها با توجه به عواقب تأثیر آنها بر بدن به مفید، مضر و خنثی تقسیم می شوند.

2) با توجه به محل وقوع، جهش‌ها در صورتی می‌توانند مولد باشند که در سلول‌های زایا ایجاد شوند: آنها می‌توانند خود را در نسلی که از سلول‌های زایا ایجاد می‌شوند نشان دهند. جهش های سوماتیک در سلول های سوماتیک (غیر تولید مثلی) رخ می دهد. چنین جهش‌هایی فقط از طریق تولید مثل غیرجنسی یا رویشی به فرزندان منتقل می‌شوند.

3) بسته به اینکه چه بخشی از ژنوتیپ را تحت تأثیر قرار می دهند، جهش ها می توانند موارد زیر باشند:

ژنومیک، منجر به تغییر چندگانه در تعداد کروموزوم ها، به عنوان مثال، پلی پلوئیدی.

کروموزومی، همراه با تغییر در ساختار کروموزوم ها، افزودن یک بخش اضافی به دلیل تقاطع، چرخش یک بخش مشخص از کروموزوم ها به میزان 180 درجه، یا تغییر در تعداد کروموزوم های منفرد. به لطف بازآرایی های کروموزومی، تکامل کاریوتیپ رخ می دهد و جهش های فردی که در نتیجه چنین بازآرایی ها بوجود آمده اند ممکن است با شرایط موجود سازگارتر باشند، تکثیر شوند و گونه جدیدی را ایجاد کنند.

جهش های ژنی با تغییرات در توالی نوکلئوتیدها در یک مولکول DNA همراه است. این شایع ترین نوع جهش است.

4) با توجه به روش وقوع جهش ها به خودبخودی و القایی تقسیم می شوند.

جهش های خود به خودی به طور طبیعی تحت تأثیر عوامل محیطی جهش زا بدون دخالت انسان رخ می دهند.

جهش های القایی زمانی رخ می دهند که عوامل جهش زا به بدن هدایت شوند. جهش زاهای فیزیکی شامل انواع مختلفی از تشعشعات، کم و دمای بالا; به شیمیایی - مختلف ترکیبات شیمیایی; به موارد بیولوژیکی - ویروس ها.

بنابراین، جهش ها منبع اصلی تنوع ارثی هستند - عاملی در تکامل موجودات. به لطف جهش، آلل های جدید ظاهر می شوند (به آنها جهش یافته می گویند). با این حال، بیشتر جهش ها برای موجودات زنده مضر هستند، زیرا تناسب اندام و توانایی آنها را برای تولید فرزندان کاهش می دهند. طبیعت اشتباهات زیادی مرتکب می شود و به لطف جهش، ژنوتیپ های اصلاح شده زیادی را ایجاد می کند، اما در عین حال همیشه به طور دقیق و خودکار آن دسته از ژنوتیپ هایی را انتخاب می کند که فنوتیپ را با شرایط محیطی خاص سازگارتر می کند.

بنابراین، فرآیند جهش منبع اصلی تغییرات تکاملی است.