Основные формы изменчивости
Различают две основные формы изменчивости организмов — модификационную и мутационную.
Модификационной называют изменчивость, которая возникает у организмов при их росте и развитии в разных условиях среды и которая не связана с различиями генотипа. Так, при разном кормлении поросята от одной чистопородной свиноматки будут значительно отличаться друг от друга по живой массе. Растения, выращенные из чистосортных семян пшеницы, неодинаковы по своей продуктивности в зависимости от условий агротехники, климатических факторов, места произрастания и т.д. В этих и многочисленных аналогичных случаях одинаковые генотипы могут реализоваться в достаточно различных фенотипах. В этой связи в генетике возникло понятие — норма реакции: генотип определяет не готовый признак, а способность давать тот или иной фенотип при тех или иных условиях среды. Таким образом, норма реакции фиксирует возможные границы модификационной изменчивости для того или иного признака.
Для разных свойств и признаков границы, определяемые нормой реакции, неодинаковы. К числу признаков, испытывающих значительные модификационные изменения в связи с изменением условий, относятся такие, как семенная продуктивность злаков, величина удоя у крупного рогатого скота, живая масса животных, число, размеры листьев многих растений и т. д. В то же время есть признаки, мало варьирующие при изменении условий. У животных к ним относятся масть, наличие или отсутствие рогов и ряд других; у растений — окраска цветков и плодов, остистость и опушенность колоса и др.
Управление модификационной изменчивостью при помощи агротехнических и зоотехнических мероприятий — важное условие повышения продуктивности сельскохозяйственных растений и животных.
Мутационнойназывается изменчивость самого генотипа, не связанная со скрещиваниями. Мутации могут быть двух типов: хромосомные, когда изменяется набор или структура хромосом, и генные, когда происходит изменение гена.
Среди хромосомных мутаций наибольшее практическое значение имеет полиплоидия — кратное увеличение всего набора хромосом. Полиплоидия распространена главным образом среди растений. Так, если в клетках растений вместо диплоидного набора хромосом будет удвоенный — тетраплоидный набор (2n Х 2 = 4n), то по целому ряду свойств такие полиплоидные растения будут выгодно отличаться от диплоидных. Как правило, это более мощные растения. У них крупнее цветки, плоды и семена, в запасающих органах (стеблях, клубнях) накапливается больше питательных веществ. Особенно перспективна полиплоидия для растений, у которых используются вегетативные части, так как количество семян у многих полиплоидов меньше, чем у исходных диплоидных форм. Искусственное получение полиплоидов основано на применении ряда химических веществ, которые нарушают нормальный ход деления клетки. В этом случае хромосомы ядра удваиваются (как в обычном митозе), но разделения цитоплазмы не происходит. В результате возникает клетка с удвоенным числом хромосом. Такая клетка и может стать началом будущего полиплоидного растения. Изменения, характеризующие полиплоидов, стойко передаются по наследству при вегетативном размножении, а при определенных условиях — и при половом размножении.
Генные мутации — важнейший источник наследственной изменчивости организмов. По современным представлениям, ген — участок молекулы ДНК, в котором запрограммирован синтез одной молекулы белка. Если в этом участке молекулы ДНК один или несколько нуклеотидов окажутся замещенными на другие нуклеотиды, то это может привести к синтезу другого белка. Тем самым будет изменен, а часто и нарушен обмен веществ в клетке, что может сказаться на процессах роста и развития организма. Так, мутационные изменения в гене (в структуре участка молекулы ДНК) могут стать причиной изменения у организма того или иного свойства или признака. А так как мутировавший ген воспроизводит себя в ряду поколений и дальше, то генные мутации оказываются наследственными.
В естественных условиях мутации одного и того же гена очень редки. Но так как число генов в одном генотипе огромно, то и суммарное количество мутаций в пределах одного вида весьма значительно. Только большая часть их может находиться в скрытом, рецессивном состоянии. Искусственно частоту мутаций можно намного увеличить. Достигается это путем различных химических, радиационных и температурных воздействий на организм (или его половые клетки, споры, семена). Такие воздействия прежде всего сказываются на обмене веществ в клетке, а затем и на процессе саморепродукции ДНК. Возникает несколько измененная в какой-то части молекула ДНК — происходит генная мутация.
К настоящему времени у разных растений и животных получено и описано очень большое количество генных мутаций. Многие из них, необратимо нарушая обмен веществ и энергии
в клетке, приводят к тем или иным повреждениям организма, а то и к его гибели. Другие же мутации, напротив, дают фе-нотипическое проявление, полезное для организма в естественных условиях или ценное с хозяйственной точки зрения. Через естественный отбор в природе и через искусственный отбор в селекции вредные мутации отбрасываются, а полезные сохраняются и накапливаются.
Кроме мутаций, важный источник наследственной изменчивости — скрещивания. Благодаря скрещиванию могут появляться признаки, которых не было у исходных форм. Примером может служить розовая окраска цветков у ночной красавицы, возникшая при скрещивании красноцветковых растений с бело-цветковыми. Кроме того, скрещивание часто позволяет в одном организме соединить признаки, которыми обладают разные породы и сорта.
БИЛЕТ 55