Наследственность и изменчивость

     Введение

     Наследственность  и изменчивость относятся к основным свойствам живой материи.

     Бесконечное разнообразие видов растений, животных и микроорганизмов поддерживается тем, что каждый вид сохраняет  в ряду поколений характерные  для него черты: на холодном Севере и в жарких странах корова всегда рождает теленка, курица выводит  цыплят, а пшеница воспроизводит  пшеницу. При этом живые существа индивидуальны: все люди разные, все  кошки чем-то отличаются друг от друга, и даже колоски пшеницы, если присмотреться  к ним повнимательнее, имеют свои особенности. Два эти важнейшие  свойства живых существ – быть похожими на своих родителей и  отличаться от них – и составляют суть понятий «наследственность» и  «изменчивость».

     Наследственностью называется свойство организмов повторять  в ряде поколений сходные признаки и обеспечивать специфический характер индивидуального развития в определенных условиях среды. Благодаря наследственности родители и потомки имеют сходный  тип биосинтеза, определяющий сходство в химическом составе тканей, характере  обмена веществ, физиологических отправлениях, морфологических признаках и  других особенностях. Вследствие этого  каждый вид организма воспроизводит  себя из поколения в поколение.

     Изменчивость - это явление, противоположное наследственности. Изменчивость заключается в изменении  наследственных задатков, а также  в вариабельности их проявлений в  процессе развития организмов при взаимодействии с внешней средой.

     Наследственность  и изменчивость тесно связаны  с эволюцией. В процессе филогенеза органического мира эти два противоположных  свойства находятся в неразрывном  диалектическом единстве. Новые свойства организма появляются только благодаря  изменчивости, но она лишь тогда  может играть роль в эволюции, когда появившиеся изменения сохраняются в последующих поколениях, то есть наследуются. 

     История вопроса

     Фактически  вся история биологии есть история  изучения изменчивости. Древнегреческие  натурфилософы попытались осмыслить  многообразие живых организмов. Платон: изменчивость — следствие неточности копирования идеи. Фалес, Анаксимандр, Анаксимен: многообразие — следствие  многообразных превращений материи. Гераклит: "Все течет, все изменяется" вследствие борьбы внутренних противоречий.

     Изменчивость  есть фундаментальное свойство живых  организмов. Она лежит в основе развития живой природы.

     ^{Также, начиная с Гиппократа, Аристотеля и других учёных античности, развитие биологии в значительной мере было связано с попытками найти ответы на вопросы о материальном носителе наследственных задатков, о механизмах их образования и передачи и, главное, о способах раскрытия, реализации наследственных задатков в те или иные признаки и свойства организма.}

     ^{Несмотря  на издревле существовавший интерес к проблеме сходства и отличий  между «родителями» и «детьми» у всех живых существ, наука  о наследственности и изменчивости –  генетика – сравнительно молода. Она родилась в нач. 20 в., когда  были переоткрыты  и стали широко известными сформулированные Г. Менделем закономерности наследования. К этому  времени уже были в главных чертах выяснены цитологические, или клеточные, основы наследственности: установлены  механизмы митоза, мейоза и оплодотворения, изучено поведение  хромосом в этих процессах, выдвинута и затем  подтверждена ядерная  гипотеза наследственности, связавшая наследование признаков с клеточным  ядром.}

     ^{Сразу после переоткрытия законов Менделя  был сделан следующий  шаг в познании наследственности –  менделевские «наследственные  факторы» были помещены в хромосомы. Так, перейдя на более  глубокий (субклеточный) уровень, начала формироваться  хромосомная теория наследственности.}

     ^{Наконец, в 1950—1960-х гг. были раскрыты химические, или молекулярные, основы наследственности. «Веществом наследственности»  оказались сложные  биополимеры –  нуклеиновые кислоты (ДНК  и РНК).}

     Гены  – это определенные фрагменты  ДНК; они организованы в хромосомы, находящиеся в ядре клетки. Каждый вид растений или животных имеет  определенное число хромосом. У диплоидных организмов число хромосом парное, две хромосомы каждой пары называются гомологичными. Скажем, человек имеет 23 пары хромосом, при этом один гомолог  каждой хромосомы получен от матери, а другой – от отца. Имеются и  внеядерные гены (в митохондриях, а  у растений – еще и в хлоропластах).

     ^{Раскрытие пространственной структуры  ДНК позволило  объяснить, как гены (участки  ДНК) осуществляют свою функцию по хранению, воспроизведению  и реализации наследственности.}

       В зависимости от объекта исследования  классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека  и другие; в зависимости от  используемых методов других  дисциплин — молекулярную генетику, экологическую генетику и другие. Идеи и методы генетики играют  важную роль в медицине, сельском  хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии. 

     ^{Наследственность  и изменчивость в  теории Дарвина}

     ^{Теория  Дарвина строится на придании принципиального  значения таким давно  известным до него фактам, как наследственность и изменчивость.}

     ^{Ч.Дарвин в своей работе «Происхождение видов  путем естественного  отбора, вышедшей в 1859 году, раскрыл главные движущие силы эволюции растений и животных - это изменчивость, наследственность и отбор.}

     Естествоиспытатель  полагал, что под действием среды  возникают две формы изменчивости — определенная и неопределенная. При определенных изменениях под  влиянием среды все или почти  все особи изменяются сходным  образом. Неопределенная изменчивость носит индивидуальный характер; изменения, хотя порой и небольшие, происходят в самых различных направлениях. При неопределенной изменчивости установить зависимость характера изменений  от воздействия условий среды  практически невозможно.

       ^{Изменчивостью называют  общее свойство  организмов приобретать  новые признаки - различия между  особями в пределах  вида. Изменчивы все  признаки организмов: внешнего и внутреннего  строения, физиологические,  поведения, повадок  и др. В потомстве  одной пары животных  невозможно встретить  совершенно одинаковых  особей. В стаде  овец одной породы  каждое животное  отличается еле  уловимыми особенностями:  размерами тела, длиной  ног, головы, окраской, длиной и плотностью  завитка шерсти, голосом,  повадками.} 

     ^{Дарвин  совершенно правильно  различал 2 формы  изменчивости: ненаследственную и наследственную.}

     ^{Дарвин  считал, что изменчивость контролируется многочисленными  и сложными законами.}

     ^{Он  выделял такие  причины:}

     ^{- Прямое и определенное действие изменчивых условий существования.}

     ^{- "Влияние усиленных упражнений или неупражнение органов".}

     ^{- Корреляция.}

     ^{Несмотря  на неполноту и  неточность указанных  причин, учение Дарвина  об изменчивости имеет  большое значение.}

     Эволюция  по Дарвину — это превращение  изменчивости среди особей в изменчивость групп в пространстве и во времени. Дарвин посвятил изменчивости три главы "Происхождения видов".

     ^{Оценивая  учения Дарвина о  формах изменчивости, нужно отметить, что  он предвосхитил ту классификацию, которая  создана на основе современной генетики.} 

     Наследственность  –

     одно из важнейших свойств живых организмов.

     Насле́дственность — способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря этой способности  все живые существа (растения, грибы, или бактерии) сохраняют в своих  потомках характерные черты вида. Такая преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей  их генетической информации. Носителями наследственной информации у организмов являются гены.

     Благодаря наследственности обеспечивается материальная и функциональная преемственность  в непрерывном ряде поколений. Внешним  проявлением наследственности есть структурное и фенотипическое сходство родителей и потомков и всех особей, связанных родством. Сходство между  родителями и детьми не ограничивается тем, что они имеют одинаковые видоспецифичные признаки. Часто  дети похожи на родителей мельчайшими  индивидуальными особенностями. Это  связано с тем, что наследственность есть сложный длительный процесс  воплощения генетической программы  в процессе онтогенеза в признаки организма. По своей сути наследственность есть "повторение в последовательных поколениях одинаковых форм обмена". Обмен веществ контролируется ферментами, а их структура и структура  белков контролируется нуклеиновыми кислотами. Потомки получают программу обмена в форме молекул ДНК. На этой основе они воспроизводят специфические  признаки и свойства. То есть наследственность обусловливается генотипом.

     Однако  результаты новейших исследований указывают на то, что наследственная информация передается не только через гены. Жизненный опыт тоже переходит к потомкам, причем не в единичных случаях, а постоянно. Подобные явления выявлены и у простейших организмов, и у растений, и у животных. Иногда целые цепочки поколений наследуют черту, которая стала следствием прижизненных изменений их предка. Например, заболевания сердца и диабет могут быть следствиями недоедания отца или деда.

     Ева Яблонка и Галь Рац из Тель-авивского  университета выявили многочисленные случаи наследований, инициированных не генами, а событиями жизни индивида. Этот механизм называется в науке  эпигенетическим и выходит за рамки дарвиновской теории. Его суть в том, что человек становится следствием не только исходных генов, но и образа жизни, мыслей и желаний  своих предков, а также сам  влияет на потомство в результате взаимодействия с внешней средой. Однако полностью это еще не доказано.

     ^{Изменчивость}

     ^{Ненаследственная  изменчивость. Модификации}

     Термин  изменчивость имеет два смысла: изменчивость — как состояние, как различие между особями и их группами; изменчивость - как процесс, процесс возникновения  различий между организмами одного вида Выделение индивидуальной изменчивости как главной сущности живого есть главное отличие современной  эволюционной мысли от типологической доктрины прошлых лет.

     Ненаследственная  изменчивость возникает в процессе индивидуального развития организмов под влиянием конкретных условий  среды, вызывающих у всех особей одного вида сходные изменения, поэтому  Дарвин эту изменчивость назвал определенной. Однако степень таких изменений  у отдельных индивидуумов может  быть различной. Например, у травяных лягушек низкие температуры вызывают темную окраску, но интенсивность ее у разных особей различна. Дарвин считал модификации не существенными для эволюции, так как они, как правило, не наследуются.

     Ненаследственные  изменения не связаны с изменениями  генов и хромосом, не передаются по наследству, возникают под влиянием факторов внешней среды, исчезают со временем.

     Модификациями называют изменения фенотипа, вызванные  влиянием окружающей среды и не связанные  с изменениями генотипа.

     В целом современное понятие «адаптивные  модификации» соответствует понятию  «определенной изменчивости», которое  ввел в науку Чарльз Дарвин.

     Модификационной изменчивости подвержены как количественные, так и качественные признаки. Возникновение  модификаций связано с тем, что  такие важнейшие факторы среды, как свет, тепло, влага, химический состав и структура почвы, воздух, воздействуют на активность ферментов и в известной  мере изменяют ход биохимических  реакций, протекающих в развивающемся  организме. Этим, в частности, объясняется  появление различной окраски  цветков у примулы и шерсти у гималайских кроликов.