В чем заключается эволюционная роль комбинативной изменчивости кратко

Обновлено: 30.06.2024

В основе комбинативной изменчивости лежат три процесса:

· обмен участками гомологичных хромосом (кроссинговер);

· независимое расхождение гомологичных хромосом при образовании половых клеток;

· случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Комбинативная изменчивость подчиняется законам наследования. Примером может служить наследование групп крови. Так, у родителей со второй и третьей группами могут родиться дети, имеющие любую из четырёх групп крови.

Комбинативная изменчивость выполняет в популяции также функцию механизма распространения мутаций. Так в популяциях человека происходит распространение некоторых болезней, обусловленных мутациями, например гемофилии.

Комбинативная изменчивость обеспечивает генотипическое и фенотипическое разнообразие организмов в популяции. Гены сохраняются, но возникают всё новые их комбинации, и генотип каждого организма оказывается уникальным. Частоты аллелей при этом не изменяются, но многообразие фенотипов служит материалом для естественного отбора.

Комбинативная изменчивость имеет колоссальное значение для эволюционных процессов:

Она постоянно изменяет признаки.

При взаимодействии неаллельных генов создает новые признаки.

Повышает жизнеспособность потомства.

Снижает и нейтрализует вредное действие мутаций.

Мутационная изменчивость. Классификация мутаций.

Мутации являются важнейшим механизмом эволюции. Благодаря им возможно значительное внутривидовое генетическое разнообразие, а также выведение новых, более стойких, крупных, плодовитых форм растений и животных в селекции

Мутации — скачкообразные устойчивые внезапные изменения генетического материала, передающиеся по наследству.и.

Свойства мутаций:

· не имеют направленного характера, их нельзя предсказать;

· могут быть полезными или вредными для организма;

· сходные мутации могут возникать неоднократно.

Классификация мутаций

- по изменению генотипа:

- по изменению фенотипа:

г) летальные и т.д.

- по отношению к генеративному пути:

- по поведению мутации в гетерозиготе:

- по локализации в клетке:

- по причинам возникновения:

Соматические мутации – мутации в соматических клетках, передающиеся только потомкам этих клеток, т.е. не выходят за пределы данного организма. Например, могут стать причиной появления злокачественных новообразований (в основе лежит повреждение ДНК).

Генеративные мутации – мутации в наследственном материале гамет, которые становится достоянием следующего поколения, если такие гаметы участвуют в оплодотворении. Например, синдром Дауна, обусловленный трисомией по 21-й хромосоме.

Геномный вид мутагенеза приводит к изменению хромосомного набора благодаря нарушениям его числа. Здесь выделяется два типа:

Анеуплоидия — увеличение или уменьшение числа хромосом в генотипе. Происходит это во время расхождения гомологов в мейозе (или хроматид в митозе) и характеризуется плохой выживаемостью особи. Если одна из пар гомологичных хромосом не разошлась вовремя, то появляются гаметы с меньшим или большим числом хромосом, и после оплодотворения образуется зигота с нестандартным набором. У человека таким характерным примером может быть трисомия — появление одной лишней хромосомы (Синдром Дауна).

Полиплоидия тоже меняет численный набор, но в больших масштабах — кратно всему набору. Если обычный набор хромосом в зиготе 2n, то при полиплоидии может быть 3n, 4n и далее. Происходит это при полном нерасхождении гомологов во время мейоза и распространено у микроорганизмов и растений. Часто с помощью мутагенов в сельскохозяйственной деятельности полиплоидию вызывают искусственно. Такая мутация обеспечивает большую надёжность системы генов, что приводит к плодовитости растения и повышенной жизнеспособности. Среди животных такой тип мутагенеза встречается очень редко, чаще всего у амфибий.

Хромосомные болезни - это обширная группа наследственных патологических состояний, причиной которых являются изменения количества хромосом или нарушение их структуры. Такие мутации заметны даже под обычным световым микроскопом. Есть несколько путей таких изменений:

Делеция — происходит во время утери части хромосомы, как правило, в центре.

Дупликация — множественное повторение генов в определённом участке хромосомы.

Инверсия — поворот части вокруг своей оси на 180°. Такое изменение приводит к нарушению порядка считывания генов — оно происходит в обратную сторону.

Транслокация — изменение местоположения конкретного кусочка хромосомы в её пределах. Один из вариантов — обмен участками между негомологами или вхождение одного участка в другую хромосому без обмена.

Изменчивость, обусловленная рекомбинацией (различными сочетаниями) аллельных генов, называется комбинативной.

Одним из примеров комбинаторной изменчивости является наследование группы крови. Например, если один из родителей имеет IV (AB), а второй I (O) группу крови, то у их потомства может быть только II (A0) или III (BO) группа крови. Данное изменение группы крови у детей, отличное от групп крови родителей как раз и обусловлено различными сочетаниями аллельных генов.

Какую роль играет в эволюции

Комбинативная изменчивость играет огромную роль в эволюционном развитии. Она обеспечивает для естественного отбора и селекции достаточное разнообразие генетического материала. Благодаря этому, данный вид изменчивости позволяет создавать новые формы животных и растений, как в дикой природе, так и в процессе хозяйственной жизни человека.

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

Комбинативная изменчивость не только способствует появлению большого разнообразия генотипов и делает эволюционный процесс разнообразнее. При этом у новых особей улучшаются возможности приспособления к условиям внешней среды. Этот адаптивный механизм направлен на обеспечение выживаемости вида.

Внутри популяции фенотипическое и генотипическое разнообразие организмов обеспечивается также за счет комбинативной изменчивости. У особей сохраняется генотип, но появляются новые комбинации генов. Это приводит к тому, что каждая особь обладает индивидуальным, то есть присущим только ей генотипом.

При негативных генетических сочетаниях комбинативная изменчивость может стать и неблагоприятных фактором, снижающим приспособляемость организма к окружающей среде.

Что является источником комбинативной изменчивости

Комбинативная изменчивость организмов связана с образующимися в ходе полового размножения новыми сочетаниями генов, а также с рекомбинацией, наблюдаемой при кроссинговере. Она наблюдается и у организмов, размножающихся вегетативным путем. Например, для бактерий характерны:

Трансдукция — перенос молекул ДНК из одной клетки в другую при помощи фагов или вирусов.
Конъюгация — перенос бактериальной хромосомы или плазмид, происходящий в процессе непосредственного контакта двух бактериальных клеток.
Трансформация — способность бактерии поглощать ДНК из окружающей среды.

Основными источниками комбинативной изменчивости являются:

Случайное слияние гамет в процессе оплодотворения.
Рекомбинация или произвольное расхождение бивалентов (гомологичных хромосом) при кроссинговере.
Независимое расхождение при мейозе гомологичных хромосом.

Понятие закономерности у организмов

Комбинаторная изменчивость не связана с химическими изменениями молекул ДНК, являющихся носителями наследственной информации. Она не сопровождается появлением новых генов и поэтому у потомства проявляются признаки предков, но в разных сочетаниях.

Комбинация генетического материала у эукариот происходит несколькими способами. Во время профазы I деления мейоза гомологичные хромосомы обмениваются участками. Это приводит к образованию рекомбинантных хромосом с иными сочетаниями аллелей. Для того, чтобы выражение признака изменилось, необходимо чтобы при кроссинговере произошел обмен различными аллелями. Если же они будут одинаковые, то, несмотря на обмен, признак не изменится и останется точно таким же, как и у родительских особей.

В анафазе I деления мейоза хромосомы начинают в случайном порядке расходиться в дочерние клетки. Поэтому каждая гамета имеется свой собственный наследственный код, отличный от кода других гамет.

При оплодотворении происходит слияние гамет в случайном, непредсказуемом порядке. Это также способствует появлению у потомства признаков, отсутствующих у их родителей, но имеющихся у других предков.

У доядерных организмов, то есть прокариот, половое размножение в привычном понимании отсутствует. Однако комбинативная изменчивость характерна и для них. При некоторых обстоятельствах безъядерные клетки способны обмениваться наследственной информацией — цитоплазматической ДНК или ДНК нуклеоида. Таким образом, процесс рекомбинации относится и к прокариотам, приводя к проявлению у них комбинативной изменчивости.

В растительном мире в целом господствует перекрестное опыление. У животных соответственно также господствует не самооплодотворение, а размножение при участии дух полов. Таким образом, фактически при господстве скрещивания неизбежно образование генетических комбинаций. Уже отсюда становится ясной огромная роль комбинаций в комбинативной изменчивости. В целом причины комбинативной изменчивости следующие:

- кроссинговер (обмен гомологичными участками хроматид гомологичных хромосом в профазе мейоза);

- независимое распределение родительских хромосом в мейозе;

-случайное объединение гамет при оплодотворении;

- все виды скрещивания.

Любая новая мутация возникает и распространяется в популяции всегда только в гетерозиготном состоянии, то есть в весьма ослабленном выражении. В этом случае даже многие летальные мутации мало сказываются на общей жизнеспособности организма. Так как при скрещивании с нормальными особями они передаются половине потомства вновь в гетерозиготном состоянии, то такие мутации свободно размножаются и при половом воспроизведении распространяются в популяции.

Поэтому сплошь и рядом наблюдается, что относительный вредный эффект мутаций при таком комбинировании их с другими качествами снижается или нейтрализуется. Если же гетерозигота не обладает сниженной жизнеспособностью в данных условиях, то она будет свободно распространяться до тех пор, пока не начнутся боле частые скрещивания между гетерозиготами и не появятся гомозиготы с характерными для них мутантными признаками. Однако в любой природной популяции распространяется не одна мутация, а очень и очень многие. При половом размножении все они комбинируются самим различным образом. При комбинировании мутаций наблюдается не простое суммирование признаков, а интеграция новых качеств. В результате комбинирования возможны не только нейтрализация неблагоприятных выражений разных мутаций, но и возникновение совершенно новых физиологических и морфологических свойств организма, которые в данных условиях существования получает значение положительного приобретения.

Расчеты показывают, что число возможных комбинаций, которые могут дать 2 скрещивающиеся особи, описывается в общей форме формулой

[ r(r+1)/2]n, где n – число локусов, а r –число алле-лей.

Это значит, что комбинирование делает потомство более многооб-разным как генетически, так и фенотипически. К тому же комбинирование стимулирует новые проявления наследственной изменчивости, которую мы называем комбинативной.

Таким образом, значение комбинативной изменчивости заключается в следующем:

1) стимулирует возникновение новых наследственных изменений;

2) повышает генотипическое и фенотипическое многообразие потомства;

3) повышает жизнеспособность потомства;

4) нейтрализует вредное влияние мутаций.

По всем этим причинам комбинации с включенными в них через скрещивание мутациями становятся фактическим неисчерпаемым непосредственным материалом для эволюции, за счет которого и развертывается внутривидовой эволюционный процесс.

Популяция – элементарная единица эволюции. Определение популяции и ее основные экологические характеристики.

Если рассуждать логически, исходя из сущности эволюционного процесса, элементарная единица эволюции должна удовлетворять следующим требованиям:

1) она должна реально и конкретно существовать в природных условиях;

2) она должна быть как таковая далее не подразделима, элементарна, то есть выступать во времени и пространстве как некое единство;

3) она должна быть как таковая способна во времени, то есть наследственно изменяться в ряду большого числа биологических поколений.

Неравномерность распределения особей вида в пределах ареала ведет к тому, что вся совокупность особей каждого вида в природных условиях подразделяется на ряд отдельных более или менее сильно изолированных друг от друга совокупностей особей, обычно именуемых популяциями (populus - население). Термин впервые ввел Иогансен для различения группы гетерозиготных особей от группы гомозиготных.

Иными словами, популяция может эволюировать как автономная единица, постепенно обосабливаясь от всей остальной массы вида, и в то же время по ряду признаков как единое целое могут эволюировать и системы популяций (подвиды, виды). Но элементарной эволюционной единицей является только популяция - сообщество особей одного вида, занимающих определенную территорию и связанных друг с другом родственными узами.

Каждая популяция в отличие от отдельной особи, семьи, стада, стаи, обладает собственной эволюционной судьбой в том смысле, что на протяжении жизни большого числа поколений она может существовать без какой-либо взаимосвязи с другими частями вида, изменяться, приспосабливаться к специфическим условиям, даже вступать в конкурентные отношения с другими популяциями того же вида или исчезать в процессе эволюции. Вид, как целое, тоже обладает собственной эволюционной судьбой, но поскольку он оказывается сложной системой, подразделяемой на меньшие единицы – популяции, то и роль элементарной эволюционной единицы отводится не ему, а популяции, отвечающей всем требованиям элементарным эволюционным структурам или единицам

Популяция – территориальная совокупность свободноскрещиваю-щихся особей одного вида, объединенная панмиксией и на протяжении достаточно длительного времени (не менее продолжительности жизни нескольких поколений) отделена той или иной степенью давления изоляции от подобных совокупностей особей.

Это определение не идеально и подходит фактически только для организмов, размножающихся половым путем. Определение же популяции, которое охватывает все группы организмов, кроме вирусов, следующее:

Популяция – это минимальная самовоспроизводящаяся группа осо-бей одного вида, на протяжении эволюционно длительного времени населяющая определенное пространство, образующая самостоятельную генетическую систему и формирующая собственную экологическую нишу (Яблоков, Юсуфов,1989).

Приведенные определения касаются в основном двуполых, пере-крестно оплодотворяющихся форм. Но и у других организмов существуют совокупности индивидов, аналогичные популяциям. Поэтому выделяют панмиктические популяции и клональные. У клональных популяций репродуктивная устойчивость обеспечивается делением индивида на дочерние особи с образованием зачастую слитных колоний.

Основные экологические характеристики популяций. Основными экологическими характеристиками популяции являются величина занимаемого пространства (ареал), численность особей, возрастная и половая структура, а также популяционная динамика.

Численность особей в популяции. Численность особей в популяции обеспечивает возможность скрещивания. В связи с размером ареала популяций численность популяций может значительно изменяться (от нескольких десятков до миллионов особей). Показателем, объединяющим величину ареала и численности, является плотность, выражающаяся обычно количеством особей на единицу площади или объема. Плотность обеспечивает панмиксию.

С вопросом о численности популяций связана проблема минимальной численности. В каждом конкретном случае минимальная численность популяции оказывается специфической для разных видов. Но во всех случаях минимальная численность популяции должна обеспечивать свободное, исключающее близкородственное, скрещивание и быть таковой, чтобы при любых колебаниях численности популяции часть особей популяции оставалась в живых, то есть превышать коэффициент сокращения.

Возрастной состав популяции. Для каждого вида, а иногда и для каждой популяции внутри вида характерны свои отношения возрастных групп. На эти соотношения влияют общая продолжительность жизни, время достижения половой зрелости, интенсивность размножения. Возрастная структура популяции может быть весьма простой, например, у бурозубки обыкновенной, или весьма сложной, например, в популяции дуба. Но во всех случаях возрастная структура популяции носит конкретный приспособительный характер.

Половая структура популяции. Как известно, генетический механизм определения пола обеспечивает расщепления потомства по полу в отношении 1:1. В силу неодинаковой жизнеспособности мужского и женского организма это первичное соотношение порой уже заметно отличается от вторичного (характерного при родах у млекопитающих) и, тем более заметно отличается от третичного – характерного для взрослых особей.

Комбинативная изменчивость подчиняется законам наследования. Примером может служить наследование групп крови. Так, у родителей со второй ( A ) и третьей ( B ) группами могут родиться дети, имеющие любую из четырёх групп крови.

Читайте также: