Наследственная изменчивость

Это тип наследственной изменчивости, который характеризуется изменением генотипов особей, возникающим при половом размножении.

Какие механизмы наследственной изменчивости существуют?

Этот тип изменчивости обусловлен возникновением разных типов мутаций и их комбинаций в ряду скрещиваний. Различают следующие виды наследственной изменчивости:

• Комбинированная или базирующаяся на комбинациях генов в ходе мейоза или при оплодотворении;
• Ненаправленные изменения – это мутации.

Описание различных типов наследственной изменчивости

Генетическое разнообразие при половом размножении – это несколько процессов:

• В случае первого деления, независимое расхождение гомологичных хромосимволов в анафазе мейоза. В основе такого независимого комбинирования генов лежит базис для формирования третьего закона Менделя. Комбинирование разных признаков цвета и форм гороха является яркой иллюстрацией комбинативной изменчивости;
• При кроссинге происходит обмен гомологичными участками хромосом (или кроссинговер, происходящий во время первого деления мейоза). Кроссинговер дает несколько типов сцепления генов – источников различных генетических комбинаций аллелей. Кроссинговер может проявятся в разных процентных соотношениях.
• Сочетание гамет при оплодотворении случайное.

С помощью этих источников комбинативной изменчивости можно действовать как независимо, так и совместно с ними, реализуя «перетасовки» генов, приводящих к изменению фенотипа. При этом новые комбинации генов могут достаточно легко распадаться, передаваясь от одного поколения к другому. Одним из источников наследственного разнообразия является комбинативная изменчивость, которая представляет собой важный источник наследственного разнообразия.

При этом более стабильные изменения генома появляются в результате появления таких изменений генома, которые приводят к появлению мутаций.

Это свойство, которое связано с мутацией, является устойчивым ненаправленным изменением генома.

Мутации сохраняются долго и закрепляют в ряду поколений. Роль мутаций в эволюции достаточно большая. В некоторых случаях мутации называют «сырым эволюционном материалом». И это не имеет никакой связи с тем, что мутации носят индивидуальный характер. При изменении генотипа мутации могут изменять генотип, но при этом не приводить к изменению признаков. Такие генетические изменения возникают в течение всего онтогенического развития человека: как эмбрионального, так и постэмбрионального.

Виды мутаций:

• Нейтральные.
• Вредные.
• Полезные. С помощью этого метода можно получить изображение с разрешением в 3,2 метра.

Однако современные генетики полагают, что большинство новых генетических мутаций нейтральны, то есть никак не сказываются на адаптации организмов. Нейтральные мутации возникают на уровне межгенных участков — интронов (участков ДНК, не кодирующих белки).

Вторыми по частоте возникновения являются вредные мутации, их негативное воздействие обусловлено тем, что они затрагивают группу наследственных признаков, имеющих адаптивное свойство, полезных для приспособления к конкретным условиям проживания в рамках окружающей среды. Как правило, именно этот вариант мутации является предметом изучения в рамках комплексных исследований.

Приспособленность организма к изменениям окружающей среды повышается при минимальных мутациях. Процесс появления мутаций называют мутагенез. Ученые выделяют ряд факторов, которые приводят к появлению мутаций. А это – факторы, которые называют мутагенами. В их числе:

• В их состав входят различные химические вещества.
• Излучение, радиации и радиации.
• Зараженные вирусами;
• Излучение УФ-лучами.
• Канцерогены. С помощью этого метода можно получить изображение с разрешением в 3,2 метра.

Мутации бывают генными, хромосными и геномными. Мутации, или точечные мутации, – результат изменения нуклеотидной цепочки в молекуле ДНК в пределах одного генома. В этой группе мутаций выделяют:

• Дупликация или повторение участка генов.
• Вставка лишних нуклеотидов в геномы.
• Делеции или выпадение нескольких пара нуклеотидов.

Например, эффект от появления генных мутаций может быть весьма разнообразным. Большинство мутаций имеют нейтральный характер.

По поводу генетических мутаций, то они возникают в результате изменения числа хромосом в гене. Есть анеуплоидия и поликлональная полиплоидия.

Уменьшение или увеличение числа хромосом в генотипе – это анеуплоидия.

Гаплогруппа — кратное увеличение гаплоидных наборов хромосом человека и животных. Часто мутация вызывает наследственные заболевания. Многие мутации в геноме человека могут быть рецессивными и фенотически никак себя не проявлять, но они могут возникнуть в ряду поколений.

Наследственные заболевания могут быть связаны с полом, например, синдром Клейнфельтера – патология, которая характеризуется наличием у мальчика лишней X хромосомы (минимум одной), в результате чего нарушаются его половое созревание. Также выделяют аутосомно-рецессивно-дистрофические заболевания, такие как фенилкампония или поражение нервной системы.

Далее, среди различных видов генетической изменчивости можно выделить цитоплазматическую разновидность. Это спектр мутаций, которые затрагиваются ДНК митохондрий или плазмодиев. В качестве примера пластидных мутаций растений можно привести наличие пестрых листьев или лепестков цветов.

Спонтанные мутации встречаются гораздо реже, чем хромосомные, но имеют такое же важное значение. В случае, если клетка имеет цитоплазматическую мутацию, то орган в ней представлен в минимальном количестве. А также такой вид мутаций может возникнуть, когда мутаген оказывает специфическое действие именно на тот или иной орган.

Цитоплазматические мутации были изучены с помощью хламидомонады. У нее очень много мутаций вызывается стрептомицином. Для обработки штамма микроорганизма этим веществом были выделены особи, для которых оно абсолютно не влияет.

Наследственная изменчивость представлена в ходе эволюции несколькими формами, и каждая из этих форм несет свое уникальное значение, должна быть всесторонне исследована и эмпирически обоснована.

Роль модификации в эволюции. В конце XVIII — начале XIX веков многие биологи начали задумываться о том, что возникающая во время эволюции способность к модификационной изменчивости способна оказывать обратное влияние на ход эволюционного развития, причем характер этого воздействия может быть разным.

С другой стороны, способность к адаптивным модификациям может замедлять эволюцию. Если организм, не изменяя своего генотипа, может в течение всей жизни приспосабливаться к разным условиям существования, это может привести к ослаблению действия отбора при изменении первых.

Но в то же время эта способность может отчасти предопределять и последующие пути эволюционных преобразований. Так что для того чтобы организмам из поколения в поколение приходилось проходить одни и те же модификации геномных изменений на протяжении всей своей эволюции, это может привести к тому, что мутации, ведущие к жесткой генетически «фиксации» этих изменений, будут поддержаны отбором. В то же время может возникнуть иллюзия ламарковского «приобретения унаследованного признака». Этот эффект получил название “Эффекта Болдуина” и был описан в статье «Гены управляют поведением, а поведение – генами». «Элементы», 12.10.08).

Так же, например, какой-то навык, приобретенный животным в течение жизни в результате обучения или воспитания, может со временем приобрести наследственный инстинкт. Это новое поведение — неважно, инстинктивного или “сознания”, главное, чтобы оно воспроизводилось в течение многих поколений — создает новые векторы отбора и может привести к фиксации мутаций, “облегчающих жизнь” именно при таком поведении. В частности, развитие животноводства привело к распространению среди «животноводческих» популяций людей специфической мутации, позволяющее взрослым людям переваривать молочный сахар лактозу (ранее люди имели эту способность только в младенческом возрасте). В этот раз мы снова видим иллюзию ламарковского наследования – наши предки долго «тренировались» употреблять молоко, будучи взрослыми, и в конечном итоге «результаты тренировки» стали наследуемыми. Как оказалось, на самом деле, этот эволюционный процесс совсем другой: измененное поведение (питье молока домашних животных), привело к тому, что периодически возникающие сбои в работе механизма отключения (с целью экономии) синтеза лактазы у взрослых, перестали являться вредными и стали становиться полезными. Люди с такой мутацией лучше питаются и оставляют больше потомства. Эти мутации распространились в популяции в строгом соответствии законам популяционной генетики.