Наследственность и изменчивость

     Примерами модификационной изменчивости у  человека могут служить усиление пигментации кожи (загар) под влиянием ультрафиолетовых лучей, мощное развитие костно-мышечной системы в результате физических нагрузок и т. д. К модификационной  изменчивости следует отнести также  и явление физиологического гомеостаза — способности организмов противостоять  колеблющимся условиям среды путем  приспособительного реагирования. Так, у человека при пребывании на разных высотах над уровнем моря вырабатывается неодинаковое количество эритроцитов: в 1 mmj крови у людей, живущих в  местностях на уровне моря, их в два  раза меньше, чем у людей, живущих  высоко в горах.

     Примеры модификационной изменчивости: появление  загара летом, увеличение массы тела животных при хорошем кормлении  и содержании, развитие определенных групп мышц при занятиях спортом.

     Знание  закономерностей модификационной  изменчивости имеет также большое  практическое значение, так как позволяет  предвидеть и заранее планировать  максимальное использование возможностей каждого сорта растений и породы животных. В частности, создание заведомо известных оптимальных условий  для реализации генотипа обеспечивает их высокую продуктивность.

       Такой подход в равной мере  относится и к человеку. Каждый  ребенок обладает определенными  способностями, иногда даже в  нескольких областях. Задача психологов  и педагогов состоит в том,  чтобы как можно раньше найти  эту область и обеспечить максимальное  развитие ребенка в этом направлении  (наряду с общим образованием), т. е. в пределах нормы реакции  достичь максимального уровня  реализации его генотипа.

     Наследственная  изменчивость

     Наследственная  изменчивость — фактор эволюции. Появление  новых признаков у организмов и их многообразие — материал для  действия естественного отбора, сохранения особей с изменениями, соответствующими среде обитания, формирования приспособленности  организмов к изменяющимся условиям внешней среды.

     Наследственные  изменения обусловлены изменениями  генов и хромосом, передаются по наследству, различаются у особей в пределах одного вида, сохраняются  в течение всей жизни особи.

     Наследственную  изменчивость (т.е. изменчивость, передающуюся по наследству от организма к организму, от клетки к клетке) можно разделить  на комбинативную и мутационную.

       Источником комбинативной изменчивости  является мейоз. Обмен генами  между гомологичными хромосомами  в профазе I мейоза, случайная  ориентация и последующее независимое  расхождение хромосом, слияние мужской  и женской гамет в зиготу  являются причиной практически  неограниченного различий между  особями в популяции. Такая  изменчивость получила название  комбинативной; при этой форме  наследственной изменчивости происходит перетасовка имеющихся в популяции генов (аллелей), но не образование новых.

     Разнообразные сочетания генов — причина  перекомбинации (нового сочетания) родительских признаков у потомства.

     Случайное соединение генов в новых комбинациях  является источником генетического  разнообразия, но всё же не может  породить крупных изменений в  генотипе, которые приведут к образованию  нового вида. Причиной таких изменений  могут быть мутации – изменения  структуры (генные мутации) или количества ДНК (хромосомные мутации) в организме. Мутации возникают случайным  образом; на их частоту влияют продолжительность  жизни организма и внешние  условия (например, коротковолновое  излучение). Усиливают мутации и  некоторые вещества: кофеин, формальдегид, никотин, некоторые лекарственные  препараты и пищевые добавки. Изменчивость, обусловленная мутациями, получила название мутационной.

     Мутационная изменчивость — изменчивость, вызванная  действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации (реорганизация  репродуктивных структур клетки). Мутагены бывают физические (радиационное излучение), химические (гербициды) и биологические (вирусы).

     В природе мутации появляются у  единичных особей под влиянием случайных  внешних и внутренних факторов. Характер их предсказать трудно, поэтому Дарвин эту изменчивость назвал неопределенной.

     Многие  мутации заканчиваются летальным  исходом, другие не оказывают никакого влияния на организм. Некоторые мутации  приводят к усилению благоприятных  признаков, повышению генетического  разнообразия организма, что способствует изменчивости популяции и может  привести к образованию новых  видов.

     Основные  положения мутационной теории разработаны  Гуго де Фризом в 1901—1903 гг. и сводятся к следующему:

• Мутации возникают внезапно, скачкообразно, как дискретные изменения признаков.
• В отличие от ненаследственных изменений мутации представляют собой качественные изменения, которые передаются из поколения в поколение.
• Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными. Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследованных особей.
• Сходные мутации могут возникать повторно.
• Мутации ненаправленны (спонтанны), то есть мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков.

     При существенном изменении условий  существования те мутации, которые  раньше были вредными, могут оказаться  полезными. Таким образом, мутации  являются материалом для естественного  отбора. Так, мутанты-меланисты (темноокрашенные  особи) в популяциях березовой пяденицы в Англии впервые были обнаружены учеными среди типичных светлых  особей в середине XIX века. Темная окраска  возникает в результате мутации  одного гена. Бабочки проводят день на стволах и ветвях деревьев, обычно покрытых лишайниками, на фоне которых  светлая окраска является маскирующей. В результате промышленной революции, сопровождающейся загрязнением атмосферы, лишайники погибли, а светлые  стволы берез покрылись копотью. В результате к середине XX века (за 50-100 поколений) в промышленных районах  темная морфа почти полностью  вытеснила светлую. Было показано, что  главная причина преимущественного  выживания черной формы — хищничество  птиц, которые избирательно выедали  светлых бабочек в загрязненных районах.

     Виды  мутаций:

• Генные мутации – изменение строения одного гена. Это изменение в последовательности нуклеотидов: выпадение, вставка, замена и т.п. Например, замена А на Т. Причины – нарушения при удвоении (репликации) ДНК. Примеры: серповидноклеточная анемия, фенилкетонурия.
• Хромосомные мутации – изменение строения хромосом: выпадение участка, удвоение участка, поворот участка на 180 градусов, перенос участка на другую (негомологичную) хромосому и т.п. Причины – нарушения при кроссинговере. Пример: синдром кошачьего крика.
• Геномные мутации – изменение количества хромосом. Причины – нарушения при расхождении хромосом.
• Полиплоидия – кратные изменения (в несколько раз, например, 12 → 24). У животных не встречается, у растений приводит к увеличению размера.
• Анеуплоидия – изменения на одну-две хромосомы. Например, одна лишняя двадцать первая хромосома приводит к синдрому Дауна (при этом общее количество хромосом – 47).
• Цитоплазматические мутации – изменения в ДНК митохондрий и пластид. Передаются только по женской линии, т.к. митохондрии и пластиды из сперматозоидов в зиготу не попадают. Пример у растений – пестролистность.
• Соматические – мутации в соматических клетках (клетках тела; могут быть четырех вышеназванных видов). При половом размножении по наследству не передаются. Передаются при вегетативном размножении у растений, при почковании и фрагментации у кишечнополостных (у гидры).

     Пример  мутации. Телёнок с 2 головами, 6 ногами и 2 хвостами. Родился в 2003 году на ферме  в Аль-Маниар в Египте, почти сразу  умер. 
 
 

     Заключение

     Наследственность  и изменчивость живых организмов иногда противопоставляют как «консервативное» и «прогрессивное» начала. В действительности же они теснейшим образом связаны.

     Изменчивость  присуща всем живым организмам, поэтому  в природе отсутствуют особи, идентичные по всем признакам и свойствам. Термин «изменчивость» употребляется  также для обозначения способности  живых организмов отвечать морфофизиологическими  изменениями на внешние воздействия  и для характеристики преобразований форм живых организмов в процессе их эволюции.

     Четкое  представление о категориях и  формах изменчивости необходимо при  построении эволюционных схем и теорий, так как явления наследственности и изменчивости лежат в основе эволюционного процесса, а также  в практической селекции растений и  животных, при изучении ряда проблем  медицинской географии и популяционной  антропологии.

     Все существующие на Земле живые системы  возникают сейчас либо на основе живого, либо при посредстве живого. Воспроизводство  живого живым есть, прежде всего, передача одним поколением другому генного материала, который детерминирует в потомстве явление определенной морфофизиологической структуры.

     Дальнейшее  изучение наследственности и изменчивости является необходимым условием для  рассмотрения принципов функционирования и изменения окружающего нас  мира. 
 
 
 
 
 
 

     Список  используемой литературы

1. Гуляев Г. Генетика. Учебник для вузов. М., 1984
2. Медицинская энциклопедия
3. Найдыш В. Концепции современного естествознания: Учебник, М., 2008
4. Наследственность - это больше, чем гены// «Единый мир» – интернет-газета. Режим доступа: [http://kabmir.com/novosti/nasledstvennost_eto_bolshe_chem_geny.html]
5. Рузавин Г. Концепции современного естествознания: Учебник, М., 2010