Чем образуется скрытый резерв изменчивости кратко

Обновлено: 05.07.2024

Изменчивость — способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря изменчивости, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания.

Различают две основные формы изменчивости: наследственная и ненаследственная.

Наследственная, или генотипическая, изменчивость — изменения признаков организма, обусловленные изменением генотипа. Она, в свою очередь, подразделяется на комбинативную и мутационную. Комбинативная изменчивость возникает вследствие перекомбинации наследственного материала (генов и хромосом) во время гаметогенеза и полового размножения. Мутационная изменчивость возникает в результате изменения структуры наследственного материала.

Ненаследственная, или фенотипическая, или модификационная, изменчивость — изменения признаков организма, не обусловленные изменением генотипа.

Мутации

Мутации — это стойкие внезапно возникшие изменения структуры наследственного материала на различных уровнях его организации, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Мутации возникают внезапно, скачкообразно, без всяких переходов.
Мутации наследственны, т.е. стойко передаются из поколения в поколение.
Мутации не образуют непрерывных рядов, не группируются вокруг среднего типа (как при модификационной изменчивости), они являются качественными изменениями.
Мутации ненаправленны — мутировать может любой локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков в любом направлении.
Одни и те же мутации могут возникать повторно.
Мутации индивидуальны, то есть возникают у отдельных особей.

Процесс возникновения мутаций называют мутагенезом, а факторы среды, вызывающие появление мутаций, — мутагенами.

По типу клеток, в которых мутации произошли, различают: генеративные и соматические мутации.

Генеративные мутации возникают в половых клетках, не влияют на признаки данного организма, проявляются только в следующем поколении.

Соматические мутации возникают в соматических клетках, проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении. Сохранить соматические мутации можно только путем бесполого размножения (прежде всего вегетативного).

По адаптивному значению выделяют: полезные, вредные (летальные, полулетальные) и нейтральные мутации. Полезные — повышают жизнеспособность, летальные — вызывают гибель, полулетальные — снижают жизнеспособность, нейтральные — не влияют на жизнеспособность особей. Следует отметить, что одна и та же мутация в одних условиях может быть полезной, а в других — вредной.

В зависимости от того, выявлен ли мутаген, вызвавший данную мутацию, или нет, различают индуцированные и спонтанные мутации. Обычно спонтанные мутации возникают естественным путем, индуцированные — вызываются искусственно.

В зависимости от уровня наследственного материала, на котором произошла мутация, выделяют: генные, хромосомные и геномные мутации.

Генные мутации

Генные мутации — изменения структуры генов. Поскольку ген представляет собой участок молекулы ДНК, то генная мутация представляет собой изменения в нуклеотидном составе этого участка. Генные мутации могут происходить в результате: 1) замены одного или нескольких нуклеотидов на другие; 2) вставки нуклеотидов; 3) потери нуклеотидов; 4) удвоения нуклеотидов; 5) изменения порядка чередования нуклеотидов. Эти мутации приводят к изменению аминокислотного состава полипептидной цепи и, следовательно, к изменению функциональной активности белковой молекулы. Благодаря генным мутациям возникают множественные аллели одного и того же гена.

Заболевания, причиной которых являются генные мутации, называются генными (фенилкетонурия, серповидноклеточная анемия, гемофилия и т.д.). Наследование генных болезней подчиняется законам Менделя.

Хромосомные мутации

Это изменения структуры хромосом. Перестройки могут осуществляться как в пределах одной хромосомы — внутрихромосомные мутации (делеция, инверсия, дупликация, инсерция), так и между хромосомами — межхромосомные мутации (транслокация).

Делеция — утрата участка хромосомы (2); инверсия — поворот участка хромосомы на 180° (4, 5); дупликация — удвоение одного и того же участка хромосомы (3); инсерция — перестановка участка (6).

Хромосомные мутации: 1 — парахромосом; 2 — делеция; 3 — дупликация; 4, 5 — инверсия; 6 — инсерция.

Транслокация — перенос участка одной хромосомы или целой хромосомы на другую хромосому.

Геномные мутации

Геномной мутацией называется изменение числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения нормального хода митоза или мейоза.

Гаплоидия — уменьшение числа полных гаплоидных наборов хромосом.

Полиплоидия — увеличение числа полных гаплоидных наборов хромосом: триплоиды (3n), тетраплоиды (4n) и т.д.

Гетероплоидия (анеуплоидия) — некратное увеличение или уменьшение числа хромосом. Чаще всего наблюдается уменьшение или увеличение числа хромосом на одну (реже две и более).

Наиболее вероятной причиной гетероплоидии является нерасхождение какой-либо пары гомологичных хромосом во время мейоза у кого-то из родителей. В этом случае одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая — на одну больше. Слияние таких гамет с нормальной гаплоидной гаметой при оплодотворении приводит к образованию зиготы с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для данного вида: нулесомия (2n - 2), моносомия (2n - 1), трисомия (2n + 1), тетрасомия (2n + 2) и т.д.

На генетических схемах, приведенных ниже, показано, что рождение ребенка с синдромом Клайнфельтера или синдромом Тернера-Шерешевского можно объяснить нерасхождением половых хромосом во время анафазы 1 мейоза у матери или у отца.

1) Нерасхождение половых хромосом во время мейоза у матери

Р	♀46, XX		×	♂46, XY
Типы гамет	24, XX 24, 0		23, X 23, Y
F	47, XXX трисомия по Х-хромосоме	47, XXY синдром Клайнфельтера	45, X0 синдром Тернера- Шерешевского	45, Y0 гибель зиготы

2) Нерасхождение половых хромосом во время мейоза у отца

Р	♀46, XX	×	♂46, XY
Типы гамет	23, X	24, XY 22, 0
F	47, XXY синдром Клайнфельтера	45, X0 синдром Тернера- Шерешевского

Заболевания, причиной которых являются геномные мутации, также относятся к категории хромосомных. Их наследование не подчиняется законам Менделя. Кроме вышеназванных синдромов Клайнфельтера или Тернера-Шерешевского, к таким болезням относятся синдромы Дауна (47, +21), Эдвардса (+18), Патау (47, +15).

Полиплодия характерна для растений. Получение полиплоидов широко используется в селекции растений.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова

Этот закон можно проиллюстрировать на примере семейства Мятликовые, к которому относятся пшеница, рожь, ячмень, овес, просо и т.д. Так, черная окраска зерновки обнаружена у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и других растений, удлиненная форма зерновки — у всех изученных видов семейства. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости позволил самому Н.И. Вавилову найти ряд форм ржи, ранее не известных, опираясь на наличие этих признаков у пшеницы. К ним относятся: остистые и безостые колосья, зерновки красной, белой, черной и фиолетовой окраски, мучнистое и стекловидное зерно и т.д.

Наследственное варьирование признаков *			Рожь	Пшеница	Ячмень	Овес	Просо	Сорго	Кукуруза	Рис	Пырей
Зерно	Окраска	Черная	+	+	+	—	—	+	+	+	+
	Окраска	Фиолетовая	+	+	+	—	—	+	+	+	—
	Форма	Округлая	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	Форма	Удлиненная	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Биол. признаки	Образ жизни	Озимые	+	+	+	+	+
Биол. признаки	Образ жизни	Яровые	+	+	+	+	+	+	+	+

Открытый Н.И. Вавиловым закон справедлив не только для растений, но и для животных. Так, альбинизм встречается не только в разных группах млекопитающих, но и птиц, и других животных. Короткопалость наблюдается у человека, крупного рогатого скота, овец, собак, птиц, отсутствие перьев — у птиц, чешуи — у рыб, шерсти — у млекопитающих и т.д.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости имеет большое значение для селекции, поскольку позволяет предугадать наличие форм, не обнаруженных у данного вида, но характерного для близкородственных видов. Причем искомая форма может быть обнаружена в дикой природе или получена путем искусственного мутагенеза.

Искусственное получение мутаций

В природе постоянно идет спонтанный мутагенез, но спонтанные мутации — достаточно редкое явление, например, у дрозофилы мутация белых глаз образуется с частотой 1:100 000 гамет.

Факторы, воздействие которых на организм приводит к появлению мутаций, называются мутагенами. Обычно мутагены подразделяют на три группы. Для искусственного получения мутаций используются физические и химические мутагены.

Название группы мутагенов	Примеры
Физические	Рентгеновские лучи, гамма лучи, ультрафиолетовое излучение, высокие и низкие температуры и др.
Химические	Соли тяжелых металлов, алкалоиды, чужеродные ДНК и РНК, аналоги азотистых оснований нуклеиновых кислот, мн. алкилирующие соединения и др.
Биологические	Вирусы, бактерии

Индуцированный мутагенез имеет большое значение, поскольку дает возможность создания ценного исходного материала для селекции, а также раскрывает пути создания средств защиты человека от действия мутагенных факторов.

Модификационная изменчивость

Модификационная изменчивость — это изменения признаков организмов, не обусловленные изменениями генотипа и возникающие под влиянием факторов внешней среды. Среда обитания играет большую роль в формировании признаков организмов. Каждый организм развивается и обитает в определенной среде, испытывая на себе действие ее факторов, способных изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т.е. их фенотип.

Примером изменчивости признаков под действием факторов внешней среды является разная форма листьев у стрелолиста: погруженные в воду листья имеют лентовидную форму, листья, плавающие на поверхности воды, — округлую, а находящиеся в воздушной среде, — стреловидную. Под действием ультрафиолетовых лучей у людей (если они не альбиносы) появляется загар в результате накопления в коже меланина, причем у разных людей интенсивность окраски кожи различна.

Модификационная изменчивость характеризуется следующими основными свойствами: 1) ненаследуемость; 2) групповой характер изменений (особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, приобретают сходные признаки); 3) соответствие изменений действию фактора среды; 4) зависимость пределов изменчивости от генотипа.

Несмотря на то, что под влиянием условий внешней среды признаки могут изменяться, эта изменчивость не беспредельна. Это объясняется тем, что генотип определяет конкретные границы, в пределах которых может происходить изменение признака. Степень варьирования признака, или пределы модификационной изменчивости, называют нормой реакции. Норма реакции выражается в совокупности фенотипов организмов, формирующихся на основе определенного генотипа под влиянием различных факторов среды. Как правило, количественные признаки (высота растений, урожайность, размер листьев, удойность коров, яйценоскость кур) имеют более широкую норму реакции, то есть могут изменяться в широких пределах, чем качественные признаки (цвет шерсти, жирность молока, строение цветка, группа крови). Знание нормы реакции имеет большое значение для практики сельского хозяйства.

Модификационная изменчивость многих признаков растений, животных и человека подчиняется общим закономерностям. Эти закономерности выявляются на основании анализа проявления признака у группы особей (n). Степень выраженности изучаемого признака у членов выборочной совокупности различна. Каждое конкретное значение изучаемого признака называют вариантой и обозначают буквой v. Частота встречаемости отдельных вариант обозначается буквой p. При изучении изменчивости признака в выборочной совокупности составляется вариационный ряд, в котором особи располагаются по возрастанию показателя изучаемого признака.

Например, если взять 100 колосьев пшеницы (n = 100), подсчитать число колосков в колосе (v) и число колосьев с данным количеством колосков, то вариационный ряд будет выглядеть следующим образом.

Варианта (v)	14	15	16	17	18	19	20
Частота встречаемости (p)	2	7	22	32	24	8	5

Вариационная кривая

На основании вариационного ряда строится вариационная кривая — графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты.

Среднее значение признака подсчитывается по формуле:

где М — средняя величина признака; ∑(v·p) — сумма произведений вариант на их частоту встречаемости; n — количество вариант.

В данном примере среднее значение признака (числа колосков в колосе) равно 17,13.

Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет большое практическое значение, поскольку позволяет предвидеть и заранее планировать степень выраженности многих признаков организмов в зависимости от условий внешней среды.

Приоритет в исследовании генетических процессов в популяции принадлежит выдающемуся русскому ученому С. С. Четвертикову.

2. Ответьте, в чем заключается эволюционная роль мутаций.
Мутационный процесс – источник резерва наследственной изменчивости популяций. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создает основу для действия естественного отбора.

3. Наблюдения за природными популяциями показывают, что большинство организмов гетерозиготно по многим генам. Дайте объяснение этого феномена.
Большинство организмов гетерозиготно по многим генам, то есть в их клетках парные хромосомы несут разные формы одного и того же гена. Чаще всего такие организмы лучше приспособлены к среде, чем гомозиготные.

4. Объясните причину (причины) различий в генетической структуре популяций одного вида.
Генетические различия между популяциями существуют потому, что часто они обитают в отличающихся условиях обитания. Направленное изменение частоты генов обусловлено действием естественного отбора. Кроме того, даже если популяции расположены близко друг от друга, в популяциях происходят процессы, приводящие к ненаправленному, случайному изменению частоты генов, то есть генетической структуры.

5. Приведите определение генофонда популяции (вида).
Генофонд популяции — это совокупность всех генов популяции.

6. Напишите, что такое резерв наследственной изменчивости и каково его биологическое значение.
Резерв наследственной изменчивости – это мутационный процесс.
Его биологическое значение – мутации создают основу для генетического разнообразия популяций, что в дальнейшем может образовать новые виды. То есть мутации могут привести к видообразованию.

8. Выберите из нижеприведённых вариантов правильный ответ на вопрос и подчеркните его.
Какой (какие) из нижеперечисленных факторов является (являются) фактором-поставщиком (факторами-поставщиками) генетической неоднородности популяции?
Ответ: изоляция, мутационный процесс, естественный отбор, волны численности, миграция.

9. Закончите предложение.
Эволюционным фактором, усиливающим и закрепляющим генетические различия между популяциями, является изоляция.

10. Приведите определение микроэволюции.
Микроэволюция – это изменения популяций в ходе естественного отбора, ведущие к видообразованию.

Генетика и эволюционная теория. Генетика популяций

Современные генетические данные позволяют по-новому и более глубоко понять теорию Ч.Дарвина. Становится ясным, что в основе его формулировки неопределенной изменчивости, которая, по мнению Дарвина, играет важную роль в предоставлении материала для естественного отбора, могут, как потом выяснили, лежать мутационные процессы. Именно мутации дают первичный материал для эволюции.

Основной формой существования вида являются популяции.

Знание генетических процессов, происходящих в популяциях, необходимо для изучения начальных этапов эволюции.

У животных плотность популяции и ее динамика регулируются не только спонтанными поведенческими и физиологическими механизмами, но и путем перестройки ее генетической структуры. В настоящее время интенсивно развивается особое направление генетики, называемое генетикой популяций.

Генетика популяций имеет большое значение для современной микроэволюционной теории.

В основе генетической изменчивости популяций находятся закономерности наследования признаков (собственно наследуется не признак, а код наследственной информации, определяющий норму реакции генотипа).

Ученый экспериментально доказал эффективность действия отбора в природных популяциях и одновременно с этим показал неэффективность действия отбора в чистых линиях (в гомозиготном потомстве, получаемом от одной самооплодотворяющейся особи).

Природные популяции представляют собой гетерогенные смеси генотипов.

Волны жизни могут быть сезонными (периодическими), генетически обусловленными и несезонными (результат воздействия на популяцию различных факторов среды). Эволюционное значение волн жизни заключается в том, что этот процесс может приводить к случайным изменениям концентрации различных мутаций и генотипов в популяции.

Популяционные волны могут оказывать влияние на направленность и интенсивность естественного отбора. При низкой численности популяции волны жизни, приводящие к резким колебаниям численности особей, представляют собой определенную опасность.

Исследования С.С.Четверикова и его последователей показали, что в природных популяциях растений и животных, при всей их относительной фенотипической однородности, они насыщены разнообразными рецессивными мутациями.

Мутированные хромосомы постепенно распространяются в пределах популяции. Фенотипически мутации проявляются только в случае гомозиготности. Как раз в условиях повышенной концентрации мутаций вероятность скрещивания особей, несущих рецессивные аллели, значительно возрастает. Это приводит к проявлению мутаций в фенотипе, и они попадают под прямой контроль естественного отбора.

При отсутствии давления внешних факторов и соблюдении принципа панмиксии (свободное, не близкородственное скрещивание) частоты генотипов в популяции сохраняются неизменными, находясь в определенном равновесии в соответствии с законом Харди—Вайнберга (1908).

Закон установлен независимо друг от друга английским математиком Годфри Харди и немецким генетиком Вильгельмом Вайнбергом. Закон описывает распределение частот генотипических классов в панмиксической популяции при различиях в одной паре аллелей.

Можно представить, что в популяции число форм, гомозиготных по аллелям АА и аа, одинаково. При панмиксии при образовании зигот возможны следующие комбинации:

Это же соотношение сохранится во всех последующих поколениях.

При частоте аллеля А, равной р, и частоте аллеля а, равной q, частоты трех генотипических классов

Закон Харди — Вайнберга — один из фундаментальных законов популяционнои генетики, выражающий проявление менделевских закономерностей наследования на популяционном уровне.

Закон характеризует состояние популяции при относительном постоянстве внешних факторов.

Контрольные вопросы:

1) Какие виды изменчивости вы знаете?

2) Дайте определение наследственной изменчивости

3) Дайте определение модификационной изменчивости

4) Что такое мутации?

Как они возникают?

5) Перечислите основные положения теории мутирования

Выполнил студент Золотёнкова А.А.

Проверил доктор биологических наук Комин Сергей Владимирович.

— Основы генетики

— Разновидности мутаций.

Мутации – основной материал для эволюции.

— Изучение генетических основ эволюции.

— Проблемы теории эволюции. Системы Аристотеля, Линнея, Ламарка.

— Эволюция по Ч. Дарвину.

— Популяция – элементарная единица эволюции.

— Общая схема микроэволюции. Макроэволюция.

— Синтетическая теория эволюции.

— Используемая литература.

Основы генетики.

Генетика – наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими.

В её основу легли закономерности, установленные чешским ученым Грегором Менделем (1822-1884) при скрещивании различных сортов гороха.

Наследственность – это неотъемлемое свойство всех живых существ сохранять и передавать в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития.

Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе задатков, ответственных за формирование свойств и признаков организма. Благодаря ней некоторые виды оставались почти неизменны на протяжении сотен миллионов лет, воспроизводя за это время огромное количество поколений.

В тоже время в природе существуют различия между особями разных видов, так и одного и того же вида, сорта, породы и т.д.

Это свидетельствует о том, что наследственность неразрывно связана с изменчивостью.

Изменчивость — способность организмов в процессе онтогенеза приобретать новые признаки и терять старые. Изменчивость выражается в том, что в любом поколении отдельные особи чем-то отличаются и друг от друга, и от своих родителей. Причиной этого является взаимодействие 2х факторов: наследственной информации, полученной от родителей, и конкретных условий внешней среды, в которых произошло индивидуальное развитие каждой особи.

Наследственность обеспечивает сохранение признаков и свойств организмов на протяжении многих поколений, а изменчивость обуславливает формирование новых признаков в результате изменения генетической информации или условий внешней среды.

Ген – функционально не делимая единица наследственного материала, определяющая проявление отдельного элементарного признака или свойства организма.

Совокупность генов в диплойдном наборе хромосом называется генотипом .

Совокупность внешних и внутренних признаков организмов называется фенотипом.

Разновидности мутаций.

Мутации — материал эволюции.

Мутация — редкие, случайно возникающие стойкие изменения генотипа, затрагивающие весь геном (совокупность генов), целые хромосомы или их части. Конечный эффект мутации — изменение свойств белков. Мутационная изменчивость играет роль главного поставщика наследственных изменений.

Именно она является первичным материалом всех эволюционных преобразований.

Принята распространенная классификация мутаций на Соматические и половые, последние делятся на три вида: Генные, Хромосомные, Геномные.

Генные мутации – наиболее частые.

Они затрагивают изменения в структуре и порядке генов. Их делят на синонимичные (замена триплета, без замены аминокислоты), несинонимичные (мутации в несинонемичных триплетах с последующей заменой аминокислоты и изменением структуры белка: 99% — летальны, 0, 01% — материал для эволюции), нонсенс (замена триплета на начало, конец или стоп сигнал 99% — летальны, 0, 01% — материал для эволюции).

Мутации отдельных генов происходят редко, все они, как правило, случайны.

Хромосомные мутации — также играют важную эволюционную роль. Они связаны с изменением части или участка хромосом. Прежде всего, необходимо указать на удвоение генов в одной хромосоме, т. к. именно благодаря этому в процессе эволюции накапливается генетический материал. Нарастание сложности организации живого в ходе исторического развития в значительной степени опиралось на увеличение количества генетического материала.

Геномные мутации — приводят к кратному изменению всего генома.

Частный случай полиплоидия — кратное увеличение числа хромосом у растений. У животных встречается крайне редко. Она характеризуется более крупными размерами и мощным ростом. Существует и другая классификация мутаций на аутосомные и мутации в половых хромосомах.

Первые часто смертельны для организма (болезнь Дауна, синдром кошачьего крика).

В естественных условиях они появляются под влиянием факторов внешней и внутренней среды. К ним относятся химические факторы (компоненты табака, формальдегиды, кофеин, пищевые консерванты и т.д.), физические факторы (ионизирующее излучение), биологические факторы (вирусы).

Одна из наиболее важных задач современной генетики является получение направленных мутаций, для достижения управления наследственностью.

Изучение генетических основ эволюции.

В 1904 г. К. Пирсон обосновал так называемый закон стабилизирующего скрещивания, согласно которому в условиях свободного скрещивания при любом исходном соотношении численности гомозиготных и гетерозиготных родительских форм в результате первого же скрещивания внутри сообщества устанавливается состояние равновесия.

В 1908 г. английский математик Г. Харди пришел к выводу, что в неограниченно больших популяциях при наличии свободного скрещивания, при отсутствии давления мутаций, миграция и отбор относительная численность гомозиготных (как доминантных, так и рецессивных) и гетерозиготных особей будет сохранятся постоянной при условии равенства произведения числа гомозиготных (как доминантных, так и рецессивных) особей квадрату половины числа гетерозиготных форм.

Эти закономерности длительное время не были признаны биологами-эволюционистами.

Лишь в 1926 г. С.С. Четвериковым была опубликована большая работа, привлекшая внимание к общебиологическому значению выкладок Пирсона и Харди. Четвериков подробно рассмотрел биолого-генетические основы эволюции и заложил основы новой научной дисциплины — популяционной генетики.

Дальнейшее развитие популяционной генетики связано с работами С. Райта, Р. Фишера, Н.П.Дубининым и др.

Четвериков и его ученики Н.К. Беляев, С.М. Гершензон. П.Ф. Рокицкий и Д.Д. Ромашов впервые осуществили экспериментально-генетический анализ природных популяций дрозофилы, полностью подтвердивший их насыщенность рецессивными мутациями. Было также установлено, что сохранение и распространение мутаций в популяции определяется генетико-автоматическими процессами.

Таким образом, генетико-автоматические процессы ускоряют эволюцию новых мутаций за счет сокращения ранних этапов размножения вновь возникших мутаций.

Детальное изучение генетических структур природных популяций и скорости распространения мутаций в природе превратилось сейчас в область биологии, активно разрабатываемую на основе математических методов.

Проблемы теории эволюции. Системы Аристотеля, Линнея, Ламарка.

Теория эволюции занимает особое место в изучении истории жизни.

Она является фундаментом для всего естествознания. Применительно к живым организмам эволюцию можно определить, как постепенное развитие сложных организмов из присутствующих более простых с течением времени.

Во всех органических телах он различал две стороны: материю, обладающую различными возможностями и форму – душу. Аристотель различал три вида души: растительная, присущая растениям; чувствующая, свойственная животным и разумная, которой наделён только человек.

Большой вклад в создание системы взглядов о теории эволюции внес Карл Линней (1707-1778). Он предложил систему: класс, отряд, род, вид. Под последним он понимал группу организмов, происходящих от общих предков и дающих при скрещивании плодовитое потомство.

1. Допишите предложение.

2. Ответьте, в чем заключается эволюционная роль мутаций.

Мутационный процесс – источник резерва наследственной изменчивости популяций.

Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создает основу для действия естественного отбора.

3. Наблюдения за природными популяциями показывают, что большинство организмов гетерозиготно по многим генам. Дайте объяснение этого феномена.

Большинство организмов гетерозиготно по многим генам, то есть в их клетках парные хромосомы несут разные формы одного и того же гена. Чаще всего такие организмы лучше приспособлены к среде, чем гомозиготные.

Объясните причину (причины) различий в генетической структуре популяций одного вида.

Генетические различия между популяциями существуют потому, что часто они обитают в отличающихся условиях обитания.

Направленное изменение частоты генов обусловлено действием естественного отбора. Кроме того, даже если популяции расположены близко друг от друга, в популяциях происходят процессы, приводящие к ненаправленному, случайному изменению частоты генов, то есть генетической структуры.

Приведите определение генофонда популяции (вида).

Генофонд популяции — это совокупность всех генов популяции.

6. Напишите, что такое резерв наследственной изменчивости и каково его биологическое значение.

Резерв наследственной изменчивости – это мутационный процесс.

Его биологическое значение – мутации создают основу для генетического разнообразия популяций, что в дальнейшем может образовать новые виды.

То есть мутации могут привести к видообразованию.

В некоторых необычных условиях мутации помогают выжить и дают преимущество перед другими особями. Например, у некоторых видов насекомых наблюдается мутация, при которой не развиваются крылья. В обычных условиях это приносит вред, но на островах и горных перевалах, где дуют сильные ветры, отсутствие крыльев позволяет насекомым нормально существовать.

8. Выберите из нижеприведённых вариантов правильный ответ на вопрос и подчеркните его.

Какой (какие) из нижеперечисленных факторов является (являются) фактором-поставщиком (факторами-поставщиками) генетической неоднородности популяции?

Ответ: изоляция, мутационный процесс, естественный отбор, волны численности, миграция.

Эволюционным фактором, усиливающим и закрепляющим генетические различия между популяциями, является изоляция.

Приведите определение микроэволюции.

Микроэволюция – это изменения популяций в ходе естественного отбора, ведущие к видообразованию.

Ускоренная подготовка к ЕГЭ с репетиторами Учи.Дома. Записывайтесь на бесплатное занятие!

-->

Задания Д19 № 13816

Значение рецессивных мутаций в эволюционном процессе состоит в том, что они

Мутации — элементарный эволюционный материал, а процесс возникновения мутаций, мутационный процесс, — постоянно действующий элементарный эволюционный фактор, увеличивающий генетическую гетерогенность популяции вследствие сохранения рецессивных мутаций в гетерозиготах.

Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования. Большинство мутаций являются вредными. Обезвреживание мутаций происходит путем перевода их в гетерозиготное состояние в результате полового процесса. Но многие мутации в гетерозиготном состоянии повышают относительную жизнеспособность особей.

Проявляются всегда у организмов в первом поколении — доминантные мутации;

Стр. 46. Вопросы для повторения и задания.

1. Назовите основные факторы эволюции.

Согласно синтетической теории эволюции, элементарное эволюционное явление, с которого начинается видообразование, заключается в изменении генетического состава (генетической конституции, или генофонда) популяции. События и процессы, способствующие преодолению генетической инертности популяций и приводящие к изменению их генофондов, называют элементарными эвлолюцонными факторами. Основными факторами (силами) эволюции являются:

1. Факторы, вызывающие изменения в генофонде популяции. К ним относятся наследственная изменчивость, поставляющая в популяцию новый генетический материал, и популяционные волны, изоляция, формирующие различия между генофондами различных популяций

2. Фактор, позволяющий популяции развиваться самостоятельно относительно других популяций либо разделяющий исходную популяцию на две или более новых. Таким фактором является изоляция.

3. Фактор, направляющий эволюционный процесс и обеспечивающий закрепление в популяции определенных адаптации и изменений организмов. Таким фактором служит естественный отбор.

2. Какой фактор обеспечивает возникновение нового генетического материала в популяции?

Фактором, обеспечивающим возникновение принципиально нового генетического материала, является мутационная изменчивость.

В благоприятных условиях существования небольшие различия между особями одного вида не очень заметны и не играют существенной роли. Однако в неблагоприятных условиях даже небольшие наследственные изменения могут оказаться решающими и определить, какие особи популяции погибнут, а какие – выживут. Наследственная изменчивость дает материал для эволюционного процесса.

Мутации происходят с определенной частотой у всех организмов, населяющих нашу планету. Место мутации (ген и хромосома) случайно, поэтому мутации способны затронуть любые признаки и свойства особи, в том числе влияющие на жизнеспособность, размножение, поведение. В ряду поколений сохраняется подавляющее большинство мутаций, начиная с тех, которые возникли у самых давних предков. В результате набор мутаций в двух популяциях одного вида оказывается очень сходным. С другой стороны, будут присутствовать и разные мутации. Их количество – показатель того, насколько давно две популяции оказались изолированными друг от друга.

Таким образом, мутационный процесс – источник резерва наследственной изменчивости популяций. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создает основу для действия естественного отбора.

3. Будет ли действовать отбор на носителей рецессивных мутаций?

Как правило, носители рецессивных мутаций (гетерозиготные организмы) заметно не отличаются по свойствам от гомозиготных доминантных организмов. Более того, в гетерозиготном состоянии многие мутации повышают жизнеспособность особей. Поэтому отбор на таких особей обычно не действует. По истечении определенного времени в популяции может накопиться достаточно большое число рецессивных аллелей, т.е. увеличится доля гетерозиготных организмов. Это приведет к повышению вероятности их встречи и, как следствие, к рождению (в 25% случаях) рецессивных гомозигот. Следует также иметь в виду, что в природе мутации встречаются и комбинациях друг с другом. Некоторые комбинации вследствие взаимодействия генов могут быть положительными для особи, повышая ее жизнеспособность. Вот на них и может начать действовать естественный отбор.

4. Приведите пример, иллюстрирующий изменение значимости мутации при изменении условий среды.

Мутации, вредные в одних условиях, могут повышать жизнеспособность особи в других условиях среды. Мутации, вредные в одних условиях, могут повышать жизнеспособность. особи в других условиях среды. Например, мутантные особи бескрылых насекомых или с плохо развитыми крыльями имеют преимущество на океанических островах и горных перевалах, где дуют сильные ветры. По сходным причинам произошло образование таких ныне истребленных человеком видов, как дронт и бескрылая гагарка.

В качестве примера можно привести мутацию у насекомых, обеспечивающую устойчивость к какому-либо пестициду. В течение долгого времени эта мутация будет нейтральной, а ее встречаемость в популяции низкой. Но после того, как данный пестицид начнут использовать для борьбы с насекомыми, мутация станет полезной, поскольку обеспечит выживание особей в изменившихся условиях. Благодаря действию отбора доля данной мутации в генофонде популяции резко возрастет – тем быстрее, чем жестче идет отбор, т. е. чем больший процент особей гибнет в каждом поколении от действия пестицида. Понятно, что подобные события проявятся гораздо ярче, если мутация устойчивости к пестициду носит доминантный характер.

5. Способен ли мутационный процесс оказывать направляющее влияние на процесс эволюции и почему? Аргументируйте свой ответ.

Мутационный процесс – явление случайное, неспецифическое. Мутации возникают ненаправленно, не имеют приспособительного значения, т. е. обуславливают неопределенную наследственную изменчивость (по Ч. Дарвину). С равной вероятностью мутации могут привести к изменениям в любых системах органов. Таким образом, мутационный процесс сам по себе не способен оказывать направляющее действие на ход эволюции.

6. Что такое дрейф генов?

7. Какой фактор приводит к прекращению обмена генетической информацией между популяциями? Каково его эволюционное значение?

Прекращению обмена генетической информацией способствует изоляция – ограничение или прекращение скрещиваний особей, принадлежащих к разным популяциям. Изоляция бывает пространственная и экологическая.

Изоляция в процессе видообразования взаимодействует с другими элементарными эволюционными факторами. Она усиливает генотипические различия, создаваемые мутационным процессом и генетической комбинаторикой. Возникающие благодаря изоляции внутривидовые группировки отличаются по генетическому составу и испытывают неодинаковое давление отбора. Эволюционное значение изоляции заключается в том, что она закрепляет, усиливает генетические различия между популяциями и создает предпосылки для дальнейшего преобразования этих популяций в отдельные виды.

Подумайте и выполните.

1. Объясните, почему дрейф генов играет особо важную роль в эволюции малочисленных групп организмов.

Дрейф генов – случайное ненаправленое изменение частоты генов популяции.

Он наблюдается в малочисленных популяциях, где вероятность случайности велика. эти случайности определяют дальнейшую судьбу генофонда малой популяции.

Также дрейф генов может привести как к исчезновению популяции (особенно малой) так и способствовать большей приспособленности к среде обитания.

Мутация и селестия наследственные изменения генетического материала называют мутации по характеру проявления не могут быть доминантными и рецессивными это очень важно для существования вида его популяции мутации оказывает как правило вредными. Поскольку вносят вооружения только сбалансированной системе биохимических превращений, перестраивает физический аппарат обладателей вредных поминальных мутаций, сразу же появляется гомо и гетерозиготном организм начал заказываются нежизнеспособный и погибают на самых ранних этапах онтогенеза результате мутации и наследственные болезни человека.

3. Могут ли доминантные мутации образовывать скрытый резерв наследственной изменчивости? Объясните свою точку зрения.

Формировать резерв наследственной изменчивости — это изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений. Иногда это крупные изменения, например коротконогость, отсутствие рогов у домашнего скота, отсутствие пигмента (альбинизм) или оперения. В результате таких изменений возникли также карликовый рост душистого горошка, красная береза, растения, дающие махровые цветки, но чаше это мелкие, едва заметные уклонения от нормы. Мутации, образующиеся в результате замены одного или нескольких нуклеотидов в пределах одного гена и приводящие к изменению строения белков, называются генными. Один ген может мутировать неоднократно. Так возникает серия аллельных генов.

4. Казалось бы, в природной популяции должен закрепляться аллель, дающий своему носителю наибольшее преимущество в борьбе за существование. Однако в реальных природных популяциях часто одновременно встречают разные аллели одного и того же гена. Объясните, чем это вызвано.

Скрещивание организмов носит случайный характер, влияние мутаций.

5. Как вы думаете, почему генофонд летней популяции насекомых часто отличается от генофонда популяции, существовавшей год назад?

Если небольшая часть популяции животных или растений поселяется на новом месте, генофонд вновь образованной популяции будет неизбежно меньше генофонда родительской популяции. В силу случайных причин частоты аллелей в новой популяции могут не совпадать с таковыми у исходной. Гены, до того редко встречающиеся, могут быстро распространяться (вследствие полового размножения) среди особей новой популяции. А ранее широко распространенные гены могут отсутствовать, если их не было в генотипах основателей нового поселения.

Читайте также: