Назовите причины наследственной изменчивости биология 9 класс ответы кратко

Обновлено: 02.07.2024

Изменчивость – это умение организмов получать свойства и признаки, отличные от характерных для данного вида. Процесс является основой для эволюции и выживания живых существ. Изменчивость, которая происходит на уровне генотипа, то есть сохраняется в половых клетках и передается следующим поколениям, называется наследственной.

Наследственная (неопределенная, генотипическая, индивидуальная) изменчивость помогает особи приобретать ранее не свойственные ее виду признаки. Существует два основных типа наследственной изменчивости, комбинативная и мутационная.

Основные причины

Наследственная изменчивость проявляется на уровне генотипа, поэтому не может быть управляемой и не имеет закономерности. Она является результатом либо перекомбинации генов родителей среди их потомства, либо продуктом мутаций, которые вносят изменения в генетический материал. Основные причины наследственной изменчивости включают в себя:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Независимое расхождение хромосом в процессе мейоза.
Независимая встреча гамет при оплодотворении.
Рекомбинация генов.
Внезапные изменения в генетическом материале ядра.
Изменение структуры хромосом или их количества.

Виды изменчивости

Изменчивость может быть генотипической и фенотипической. Генотипическая форма является случайной и передается по наследству, изменения могут происходить в ходе комбинирования генов родителей или в результате мутации.

Фенотипическая (ненаследственная) изменчивость формируется под влиянием окружающей среды, образа жизни и других факторов, не связанных с изменением генотипа. В качестве примеров ненаследственной изменчивости можно привести появление лишнего веса у животных с малоподвижным образом жизни, изменение пигментации кожи у человека под воздействием солнечных лучей, деформацию растений при наличии преград на пути их роста.

Комбинативная изменчивость

Один из ключевых аспектов эволюции определенного вида и способность к выживанию. Она постоянна и встречается повсюду. Благодаря этому типу изменчивости существует такое явление, как уникальность каждой особи внутри вида. Комбинативная изменчивость возможна благодаря таким явлениям, как:

независимое расхождение хромосом в ходе деления клеток в мейозе;
слияние гамет случайным образом в процессе прямого оплодотворения;
обмен генетическим материалом в процессе скрещивания.

Основа комбинативной изменчивости – половой процесс, в ходе него появляются разнообразные генотипы. В организме существуют тысячи, десятки тысяч, генов, а во время оплодотворения скрещиваются гены обоих родителей. В результате появляется уникальная комбинация генов.

Источниками комбинативной изменчивости являются рекомбинация хромосом в процессе мейоза, случайное сочетание гамет во время оплодотворения, или кроссинговер (обмен участками гомологичных хромосом при конъюгации во время мейоза). Эти источники приводят к перемешиванию генов, а не к изменению самих генов. В результате появляются организмы с новым генотипом. Новый состав генетического материала легко распадается при переходе в следующее поколение, поэтому обычно в результате комбинативной изменчивости не возникают новые виды. Однако эта изменчивость служит причиной потомственного разнообразия, которое присуще живым организмам.

Таким образом, комбинативная изменчивость имеет основополагающее значение в создании уникального генетического набора каждой особи.

Мутационная изменчивость

Важная и неотъемлемая составляющая наследственного процесса. Может проявляться в виде уникальных полезных особенностей организма, может быть нейтральна и незаметна, может быть вредна и опасна. Для начала разберемся, что такое мутация.

Мутация – это внезапное и устойчивое изменение в генетическом материале, которое сохраняется в ряде поколений. Благодаря мутациям возможна эволюция. Мутации могут возникнуть на любом этапе развития организма, чем раньше они появляются – тем сильнее их влияние.

Мутационная изменчивость — возникновение изменений в молекулах ДНК. Мутации могут проявляться как в отдельных молекулах ДНК, так и в их количестве в организме.

Разновидности мутаций, характеристики

Существует классификация мутаций по месту их происхождения:

Хромосомные – трансформация строения хромосом из-за нарушений при кроссинговере: перенос или выпадение участка, поворот или удвоение. Самым распространенным заболеванием этой группы считается Синдром Дауна.
Геномные – изменение количества хромосом из-за нарушений при расхождении. Встречается анеуплоидия, изменение на несколько хромосом, и полиплоидия, кратное изменение количества хромосом (может быть только у растений). Мутации этого типа почти всегда приводят к смерти организма.
Генные – изменение последовательности нуклеотидов в одном гене из-за нарушений на этапе удвоения ДНК. Может происходить замена, вставка, выпадение нуклеотида. Затрагиваемый ген может быть как доминантным, так и рецессивным.
Цитоплазматические – изменения митохондрий и пластид в ДНК. Митохондрии и пластиды из сперматозоидов не попадают в зиготу, поэтому данный тип мутации передается только по женской линии.
Соматические – мутации в клетках тела, не передаются по наследству при половом размножении.

Также мутации разделяют по типу влияния на приспособленность организма – нейтральные, вредные, полезные.

Если мутация не действует на жизнеспособность организма (группа крови, цвет глаз), то она считается нейтральной. По нейтральным мутациям можно отследить, насколько долго эволюционировал вид. Даже если вид очень хорошо приспособлен к своему окружению, он все равно будет продолжать трансформироваться через нейтральную мутацию. Это показывает также, что организм никогда не бывает идеально адаптирован к среде обитания. Важно понимать, что при изменении условий нейтральные мутации могут стать негативными или положительными.

Понятие полезности и вредности мутаций относительно, поскольку зависит от условий среды. К полезным мутациям относят те изменения, которые помогают организму выжить. У людей это может быть иммунитет к разнообразным заболеваниям, более прочные кости, четырехроматическое зрение, терпимость к холоду, отсутствие ощущения боли (которое в определенных условиях может иметь и негативный характер).

Что меняется в процессе наследственной изменчивости, примеры

Все эти формы изменений наследственности являются основой эволюционного развития. Проявление наследственных свойств связано с ответственными за них генами, их взаимодействием с генотипом и с влиянием окружающей среды.

Примеры наследственной изменчивости зачастую встречаются в повседневной жизни. Самым элементарным примером можно назвать то, что ребенок может быть похож чертами на обоих родителей. Это относится к комбинативной изменчивости. Потомство никогда не сможет быть точной копией своих родителей. К мутационной изменчивости относится, например, синдром Дауна.

В животном мире в качестве примеров наследственной изменчивости можно назвать существование животных-альбиносов, появление потомства с разным окрасом от одних и тех же родителей, одомашнивание пород. У растений наследственная изменчивость проявляется в формировании новых окрасов, в выработке ядов или сильных запахов для отпугивания хищников.

Изменчивость является главным и очень важным качеством живых организмов видоизменяться в ходе филогенеза. Без такой особенности, позволяющей сохранить уникальность генетического материала и адаптироваться к особенностям конкретной среды, организмы любого вида были бы обречены на гибель.

Изменчивость — общее свойство всех организмов. Изменчивость, которая появляется в связи с изменением генетического материала, называется наследственной, или генотипической. Причиной наследственной изменчивости обычно служат новые комбинации аллелей, образующиеся в процессе мейоза, при оплодотворении или мутации. Поэтому наследственную (генотипическую) изменчивость подразделяют на два вида: комбинативную и мутационную. В обоих случаях происходят изменения в генотипе, что может приводить к появлению новых наследуемых признаков.

2. Поясните роль генотипической изменчивости в живой природе.

Генотипическая изменчивость присуща всем живым организмам. Она является основным источником генетического разнообразия особей внутри вида, чем обусловливает эволюцию видов в природе и отбор лучших форм в селекции.

3. В каждой строчке три термина определенным образом взаимосвязаны. Дайте их общую характеристику и определите четвертый термин, не имеющий к ним отношения.

а) Ген, изменчивость, генотип, наследственность. (Наследственность - это способность организмов передавать свои признаки по наследству. Наследственная информация храниться в генах, совокупность которых представляет собой генотип. Таким образом лишнее слово – изменчивость).

б) Фенотип, признак, ген, мутация. (Фенотип – это совокупность внешних и внутренних признаков организма, которые определяются генами. Таким образом, лишний термин – мутация.)

в) Комбинативная изменчивость, мутаген, мутация, генотипическая изменчивость. (Мутация – это изменение в генотипе организма, вызванное воздействием мутагена. Лишний термин – комбинативная изменчивость, так как она представляет собой результат новых комбинаций аллелей, которые зависят от поведения хромосом в мейозе и при оплодотворении, а не от воздействия мутагенов.)

Одно из важнейших свойств живых организмов — способность изменять признаки в зависимости от условий окружающей среды.

Благодаря изменчивости популяции становятся генетически разнородными, и у вида появляется больше шансов приспособиться к изменению внешних условий.

ненаследственная (фенотипическая);
наследственная (генотипическая).

Ненаследственная (фенотипическая) изменчивость — это способность живого организма (фенотипа) подстраиваться под факторы внешней среды в пределах своего генотипа.

Фенотипическая изменчивость способствует приспособлению организмов к изменению условий внешней среды. Так, у домашних животных при улучшении условий содержания увеличивается продуктивность: надои и жирность молока, яйценоскость и др. Зайцы меняют окрас шерсти зимой и летом, а растения одуванчика, выросшие на бедной и плодородной почве, различаются размерами, числом листьев и соцветий.

Примеры фенотипической изменчивости можно наблюдать в повседневной жизни: кожа человека под воздействием ультрафиолетовых лучей становится тёмной; в результате физических нагрузок развиваются мышцы.

Благодаря генотипической изменчивости особь может приобретать признаки, ранее не свойственные её виду. По Дарвину, генотипическая изменчивость является основным двигателем эволюции.

Примером мутационной наследственности может служить появление животных-альбиносов, растений с изменённой формой листьев или необычной окраской лепестков. Так, иногда встречаются растения одуванчика с белой или оранжевой окраской цветков в соцветии.

У человека мутационной изменчивостью обусловлены альбинизм, фенилкетонурия, полидактилия (шестипалость), синдром Дауна и т. д.

Комбинативная изменчивость — возникновение у особей различий, обусловленных новым сочетанием родительских генов.

Возникает при половом размножении. При этом признаки родительских особей случайным образом комбинируются в ряду поколений, повышая разнообразие организмов в популяции.

В результате действия разных форм изменчивости каждая природная популяция характеризуется высокой степень генетической разнородности и благодаря этому способна приспосабливаться к постоянно изменяющейся среде обитания.

Наследственная изменчивость делает возможной эволюцию живых организмов. Изменения в генах чаще возникают при половом размножении чем при бесполом. Дело в том, что бесполое размножение является по своей сути самовоспроизведением организма. ДНК родителя и потомства идентично и очень редко могут возникать мутации у потомства. При половом размножении потомство получает уникальное ДНК в ходе смешения генетической информации родителей. Мутации возникают чаще. Также, полезные приспособления передаются чаще.

Под изменчивостью понимают способность организмов приобретать признаки и свойства, отличные от родительских, характерных для данного вида. Изменчивость является общим свойством всех живых систем и может выражаться в изменении как генотипа, так и фенотипа.

Традиционно различают ненаследственную и наследственную изменчивость.

Модификационная изменчивость

Модификационная (фенотипическая) изменчивость - изменения фенотипа организма, обусловленные влиянием факторов внешней среды. Данный вид изменчивости не приводит к изменениям генотипа особи - все изменения касаются только фенотипа.

Напомню, что генотипом называют генетическую конституцию - совокупность генов одного организма, полученных от родителей. Фенотип (греч. phаino - обнаруживаю) - совокупность наблюдаемых характеристик организма (любой морфологический, гистологический, биохимический, поведенческий признак).

Для модификационной изменчивости характерен групповой характер, она часто (но не всегда) служит приспособлением к условиям внешней среды. Известным примером модификационной изменчивости является изменение окраски шерсти у зайца-беляка в зависимости от сезона года.

Такое изменение окраски делает их более приспособленными, повышает выживаемость: заяц сливается с внешней средой и становится незаметен для хищников.

Однако не стоит забывать об относительности любой приспособленности: если среда резко изменится, то белый заяц на фоне темной земли станет легкой добычей для хищников.

Еще одним примером модификационной изменчивости служит изменение окраски шерсти у гималайских кроликов. Они рождаются полностью белыми, так как их эмбриональное развитие протекает в условиях повышенной температуры.

Однако в результате воздействия холода на разные участки их тела, шерсть начинает темнеть. В естественных условиях шерсть темная на ушах, носе, лапах и хвосте.

В эксперименте лед привязывают к спине, и через некоторое время шерсть на этом месте начинает темнеть. Это наглядно демонстрирует влияние внешней среды на проявление признака.

Вам известно, что человек, побывавший на солнце, получает его "отпечаток" - загар. Потемнение цвета кожи в данном случае связано с активной выработкой пигмента меланина, который защищает кожу и внутренние органы от УФ излучения.

Загар также является типичным примером модификационной изменчивости. Одни люди загорают быстро, у других этот процесс занимает гораздо больше времени - все дело в норме реакции.

Норма реакции

Нормой реакции называют генетически (наследственно) закрепленные пределы (границы) изменчивости признака. Принято говорить, что у каждого признака существует определенная норма реакции: она может быть узкой или широкой.

Узкая норма реакции характерна для признаков, которые относятся к качественным: форма глаза, желудка, сердца, размеры головного мозга, рост.

Количественные признаки имеют широкую норму реакцию и достаточно вариабельны в течение жизни: яйценоскость кур, удойность коров, вес, размер листьев.

Причина изменения - влияние факторов внешней среды
Изменения признаков организма не затрагивают генотип, происходят в соматических клетках и не передаются потомкам
Изменение признаков ограничено в пределах нормы реакции, которая определяется генотипом
Изменчивость носит групповой характер, характерна для многих особей (к примеру, сезонная изменчивость)

Наследственная изменчивость

Наследственная изменчивость (неопределенная, индивидуальная, генотипическая) - форма изменчивости, вызванная изменениями генотипа организма, которые могут быть связаны с мутационной или комбинативной изменчивостью.

В отличие от модификационной изменчивости, где затрагивается только фенотип (внешние проявления), генотипическая изменчивость затрагивает генотип, а это означает, что генетические изменения затрагивают и половые клетки, которые передаются потомству. Поэтому и называется она - наследственная.

Комбинативная изменчивость

Комбинативная изменчивость возникает в результате появления у потомков новых сочетаний генов (комбинаций). Эти комбинации возникают во время мейоза в результате хорошо вам знакомого (я надеюсь!) кроссинговера - обмена участками между гомологичными хромосомами.

Случайная комбинация генов в ходе кроссинговера
Независимое расхождение хромосом в мейозе
Случайная встреча гамет при оплодотворении

Я всегда говорю ученикам, что комбинативная изменчивость - это полная неопределенность: мы не знаем, какие комбинации возникнут между генами при кроссинговере, не знаем, какие хромосомы образуются и в какие гаметы они разойдутся, и, наконец, не знаем какие половые клетки (гаметы) встретятся при оплодотворении.

То, что мы отличаемся от своих родителей, и есть результат этих неопределенностей.

Мутационная изменчивость

Мутационная изменчивость связана с возникновением мутаций. Мутации (лат. mutatio - изменение) - внезапные, возникающие спонтанно или вызванные мутагенами наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Мутации - резкие спонтанные изменения генотипа
Стойкие, передаются потомкам через половые клетки (гаметы)
Ненаправленные. Большинство мутаций - вредные (часть из них летальные), лишь очень небольшая часть носит полезный приспособительный характер, мутации также могут быть безразличными (нейтральными) для организма
Носят индивидуальный характер

Изменения при генных мутациях происходят в последовательности нуклеотидов молекулы ДНК. Может случаться такое, что один или несколько нуклеотидов выпадают из ДНК (делеция), вставляются новые нуклеотиды, удваиваются имеющиеся нуклеотиды (дупликация).

Изменения ДНК ведут к тому, что в результате на рибосомах синтезируется белок с иной аминокислотной последовательностью. К примеру: изначально триплет ДНК "ТАЦ" кодировал аминокислоту "Мет", нуклеотид "Т" выпал из триплета произошла вставка нуклеотида "Г". В результате вместо аминокислоты "Мет" теперь синтезируется аминокислота Вал.

Новые аминокислоты могут поменять свойства белка, так что признак, за который он отвечает, будет меняться. Только что вы узнали об универсальной схеме - изменении фенотипа в результате изменений генотипа.

В результате хромосомных мутаций происходят структурные изменения хромосом (не следует путать с кроссинговером, который происходит в норме и подразумевает обмен участками между гомологичными хромосомами). Последствия хромосомных мутаций часто оказываются летальны.

В результате таких мутаций может происходить утрата (делеция) участка хромосомы, его удвоение (дупликация), поворот на 180° (инверсия), перенос участка одной хромосомы на другую (транслокация), перенос участка внутри одной хромосомы (транспозиция).

В результате таких мутаций количество хромосом увеличивается в кратное количество раз (2,3,4 и т.д.). В результате получаются организмы триплоиды, тетраплоиды и т.д. Иногда такие мутации вызывают искусственно, к примеру, в селекции растений. Известно, что у полиплоидов более крупные и сочные плоды.

В селекции полиплоидию у растений вызывают добавлением специального химического вещества - колхицина, который блокирует образование нитей веретена деления. Вследствие этого хромосомы не расходятся и остаются в одной клетке - набор хромосом увеличивается в 2 раза.

Имеет значение в процессе видообразования. Примером данной мутации может послужить отдаленная гибридизация (аутбридинг) пшеницы и ржи. Их генотип состоит из гаплоидного набора пшеницы (n) и гаплоидного набора ржи (m).

В результате такого скрещивания в 1875 году в Шотландии был получен первый искусственный стерильный гибрид - тритикале. Тритикале дает отличный урожай, в дальнейшем путем полиплоидии стерильность данного гибрида была преодолена.

Также примером отдаленной гибридизации, соответственно и аллополиплоидии, является гибрид осла (самца) и лошади (самки) - мул. Это животное отличается большой выносливостью, но опять-таки бесплодное вследствие геномной мутации.

Анеуплоидия - изменение кариотипа (совокупность признаков хромосом), при котором число хромосом в клетках не кратно гаплоидному набору (n). Таким образом, в результате анеуплоидии отсутствует одна (или несколько) хромосом, либо же хромосомы имеются в избытке ("лишние" хромосомы).

В случае отсутствия в хромосомном наборе одной хромосомы говорят о моносомии, двух хромосом - нуллисомии. Если к паре хромосом добавляется одна лишняя, говорят о трисомии.

Наследственные болезни, в том числе связанные с геномными мутациями: синдром Шерешевского-Тёрнера, Дауна - мы более детально обсудим в следующей статье, которая посвящена наследственным заболеваниям.

Раз уж мы затронули аутбридинг, то следует коснуться явления инбридинга и гетерозиса для их полного понимания.

Инбридинг (англ. in — в, внутри + breeding — разведение) - скрещивание близкородственных форм, в результате которого в ряду поколений увеличивается гомозиготность. С помощью инбридинга выводят чистые линии (AA, aa, BB, bb). Однако известно, что близкородственное скрещивание может приводить к проявлению рецессивных генов заболеваний и ослаблению потомства.

Гетерозис (греч. ἕτερος - другой + -ωσις - состояние) - явление увеличения жизнеспособности гибридов, вследствие унаследования ими различных вариантов аллельных генов от своих разнородных родителей. Увеличение жизнеспособности связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: