Наследственная и ненаследственная изменчивость

  • Почему организмы одного вида различаются?
  • Что такое мутации и как они возникают?
  • Как формируются признаки организма?

Различия организмов обусловлены изменчивостью

Мы знаем, что потомство похоже на своих родителей, это значит, что потомки унаследовали от родителей свойственные данному виду признаки. Несмотря на сходство особей одного вида, размножающегося половым путем, при внимательном рассмотрении между ними можно обнаружить различия. Так, например, люди отличаются друг от друга ростом, полнотой, чертами лица, тембром голоса, кожными узорами на пальцах, группой крови и многими другими признаками.

Причиной различий является изменчивость – способность организма изменяться. Изменчивость можно разделить на два типа: наследственную и ненаследственную, или мутационную. Наследственные изменения передаются от родителей потомкам, так как затрагивают гены или хромосомы. Ненаследственные изменения потомкам не передаются (даже если есть у обоих родителей), так как не затрагивают гены или хромосомы.

Рекомбинация генов и хромосом вызывает мутацию

Потомство организмов, размножающихся половым путем, отличается от родителей и друг от друга разными признаками. Большую часть этих различий (наследственной изменчивости) вызывает рекомбинация родительских генов и хромосом. Таким образом, каждый потомок получает от родителей уникальную комбинацию генов. Рекомбинация происходит:

  • в ходе формирования половых клеток между парными хромосомами происходит обмен генами, поэтому каждая половая клетка обладает уникальным набором аллелей;
  • во время оплодотворения, при слиянии женских и мужских половых клеток, имеющиеся в них аллели сочетаются друг с другом в разных комбинациях: потомок получает половину хромосом от матери и половину от отца.

В результате изменчивости одними признаками дети могут походить на мать, другими – на отца и никогда не бывают точной копией родителей. То, что дети различаются между собой, обеспечивает им преимущества в меняющихся условиях жизни и помогает выжить.

В результате рекомбинации генов и хромосом детеныши в одном выводке отличаются друг от друга

Что такое мутация?

Иногда в семье проявляется новое наследственное изменение (наследственная изменчивость): рождается потомок, обладающий каким-то новым признаком, которого в роду не было. Это может быть обусловлено изменениями в строении генов или хромосом, либо изменением числа хромосом. Такие изменения наследственной генетической информации называются мутациями. Мутации, возникающие в половых клетках, передаются по наследству, а мутации, возникающие в соматических клетках, – нет. Мутации представляют собой первичную наследственную изменчивость, которая служит основой для других видов изменчивости.

Нормальная (слева) и мутантная (справа) мышь

Подумай!

  • Почему не все мутации передаются по наследству?

Что такое мутагены?

Мутации возникают либо под действием внешних факторов, либо самопроизвольно. Факторы, вызывающие мутации, называются мутагенами. Их можно разделить на три основные группы: биологические (вредные для организма вещества), химические (различные химикаты) и физические (в основном излучения).

Самые сильные биологические мутагены – токсины плесневых грибов. Из химических мутагенов опасен асбест, которые ранее использовался в производстве шифера и изоляционных материалов. Наиболее сильное физическое мутагенное действие оказывает радиоактивное излучение.

Мутации возникают либо под действием мутагенов, либо самопроизвольно

Влияние мутаций на организм

Большинство мутаций вредны, реже случаются смертельные мутации. Чаще всего случаются мутации, которые оказывают на организм слабое неблагоприятное воздействие. Полезные мутации могут дать организму преимущество перед другими. Например, возникновение устойчивости бактерий к антибиотикам или сохранение у взрослых людей способности к расщеплению в пищеварительном тракте молочного сахара.

Приложение. Влияние мутаций может быть различным

Разные мутации в генах влияют на признаки организма по-разному: существующий признак может либо усилиться, ослабеть, полностью исчезнуть либо вместо старого признака возникнуть новый. Все виды изменений не могут вызывать мутаций, так как часть из них смертельна для организма, и часть генов не мутируют вообще.

Почему не все мутантные признаки проявляются?

Мутации могут проявляться через формирование определенных признаков организма либо оставаться в скрытом состоянии. Возникший в результате мутации доминантный аллель проявляется в соответствующем признаке организма. Если же образовавшийся в результате мутации аллель рецессивный по отношению ко второму аллелю этого же гена, мутантный признак не проявляется. У каждого человека есть мутантные аллели, которые не проявляют себя внешне, так как их действие подавляется доминантными аллелями соответствующих генов.

Многие признаки определяются несколькими генами, и если мутация происходит в одном гене, то признак существенно не изменяется.

Поскольку большинство мутаций вредны, организмы пытаются избавиться от них или уменьшить их негативное воздействие. Для этого у организмов есть защитные системы, которые ищут и устраняют ошибки в структуре ДНК. С возрастом эффективность этих систем уменьшается и в наследственном коде появляется все больше случайных ошибок. Это одна из причин более частого возникновения мутантных опухолей у пожилых людей.

Мутации могут проявляться через изменение в окраске организма
Мутации могут проявляться через изменение в окраске организма
  • очень полезные
  • полезные
  • никакие
  • вредоносные
  • смертельные

Подумай!

  • Обсудите, что произойдет с организмом, если
    1. все мутации проявляются в качестве признака
    2. мутаций вообще нет

От чего зависят признаки организма?

Признаки организма формируются под влиянием как наследственной информации, полученной от родителей, так и окружающей среды, например, от климата, питания, условий и образа жизни. Формирование некоторых признаков зависит только от генов, например, пол человека или группа крови. Эти признаки на протяжении жизни не изменяются.

Много признаков организма формируются под влиянием как генов, так и окружающей среды. Например, рост человека. В организме могут присутствовать все гены, обеспечивающие нормальный рост, но если в период роста человек не получает достаточно пищи, он будет невысоким.

В течение жизни организма признаки могут изменяться от условий окружающей среды. Одни признаки с возрастом изменяются существенно, например, масса тела и мышечная сила, другие – незначительно, например, цвет глаз или толщина волос.

Насколько большим вырастет животное зависит и от генов, и от объема и состава пищи

На формирование признака оказывает влияние не только наличие определенного фактора, но также сила и продолжительность его действия. Например, чем больше ультрафиолетовых лучей попадет на кожу, тем больше синтезируется в ней пигмента меланина, тем темнее она становится. В зимние месяцы, с уменьшением солнечного излучения, загорелая кожа вновь становится белой. Постоянная тренировка мышц повышает их силу и выносливость, а прекращение тренировок приводит к ослаблению мышц. Таким образом подобные изменения не всегда остаются постоянными.

Приобретенные в течение жизни признаки возникают в ходе приспособления организма к условиям окружающей среды.

Изменчивость, которая связана с условиями окружающей среды, и не наследуется называется ненаследственной изменчивостью.

Приложение. Наследственность или воспитание?

Человек может обладать наследственными музыкальными способностями, но хорошим музыкантом он станет лишь в том случае, если будет постоянно упражняться. Музыкальные способности в определенной степени разрабатываются, особенно в юном возрасте. Педагоги по музыке утверждают, что каждого человека можно научить петь и играть на музыкальных инструментах, но лучшего результата достигнут те, у кого имеются врожденные способности. Перед выбором профессии молодой человек должен точно знать, какие у него имеются способности, интересы и характер. В этом ему может помочь консультант по карьере.

Всемирно известный молодой китайский пианист Ланг Ланг начал заниматься музыкой с трех лет, а в пять уже выиграл первый конкурс пианистов

Изменчивость можно исследовать на близнецах

Влияние различных видов изменчивости на формирование признаков можно выявить путем сравнения близнецов. Изучение близнецов помогает генетикам понять, какова роль наследственности и среды в развитии тех или иных признаков.

Близнецы могут быть однояйцовыми и разнояйцовыми. Различия между разнояйцовыми близнецами обусловлены как наследственностью, так и средой, тогда как наследственность однояйцовых близнецов идентична, и все различия между ними обусловлены влиянием среды.

Подумай!

  • Почему наибольший интерес для ученых представляют однояйцовые близнецы?

Однояйцовые близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки в результате разделения зачатка на ранней стадии развития. Из каждой части зачатка развивается самостоятельный организм.

Однояйцовые близнецы всегда одного пола, обладают одинаковой наследственностью и внешне почти неразличимы.

Зародыши однояйцовых близнецов развиваются из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом

Зародыши разнояйцовых близнецов развиваются из разных яйцеклеток, каждая из которых оплодотворена своим сперматозоидом.

Разнояйцовые близнецы могут быть одного или разного пола. Они всегда обладают разной наследственностью и сходны между собой не более, чем обычные дети одних родителей

Зародыши разнояйцовых близнецов развиваются из разных яйцеклеток, каждая из которых оплодотворена своим сперматозоидом

Вопросы и задания

С какими мутагенами мы сталкиваемся в повседневной жизни?

Назовите признаки, которые изменились в течение вашей жизни.

Какие факторы воздействуют на формирование признаков организма?

  • очень полезное
  • полезное
  • никакое
  • вредоносное
  • смертельное

Основные понятия

  • изменчивость – способность организма изменяться
  • наследственная изменчивость – изменчивость, которая передается от родителей потомкам
  • ненаследственная изменчивость – изменчивость, которая связана с условиями окружающей среды, и не наследуется
  • мутация – изменение наследственной генетической информации
  • мутаген – физический, химический или биологический фактор, вызывающий мутацию
Өтінемін күте тұрыңыз