2020-05-21
1220Изменчивость и методы ее изучения
Изменчивость свойственна всем живым существам. Изменчивость есть процесс, отражающий связь организма со средой. С генетической точки зрения изменчивость – это результат взаимосвязи генотипа в процессе индивидуального развития организма в условиях внешней среды. Изменчивость организмов является одним из основных факторов эволюции. Она служит источником для искусственного и естественного отборов.
Наследственная и ненаследственная изменчивость
В биологии различают наследственную и ненаследственную изменчивость. К наследственной изменчивости относят изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряде поколений. К ненаследственной изменчивости относят изменения признаков организма, не сохраняющиеся при половом размножении. Ее называют модификационной или фенотипической – по изменению фенотипа организма.
В течение индивидуальной жизни организма под влиянием факторов внешней среды могут возникнуть два вида изменений: в одном случае изменяется функционирование действия генов в онтогенезе, в процессе формирования признаков, в другом – сам генотип.
Наследственная изменчивость может возникнуть в результате комбинаций генов и их взаимодействия. Комбинация генов осуществляется на основе двух процессов:
· независимого распределения хромосом в мейозе и их случайного сочетания при оплодотворении;
· перекреста хромосом и рекомбинаций генов.
Наследственную изменчивость, обусловленную комбинацией и рекомбинацией генов, принято называть комбинативной (комбинационной) изменчивостью. При данном типе изменчивости сами гены не изменяются, изменяется их сочетание и характер взаимодействия в системе генотипа. На основании комбинативной изменчивости выведено большинство пород сельскохозяйственных животных: орловская рысистая порода лошадей, костромская порода крупного рогатого скота, тонкорунные породы овец, крупная белая порода свиней и т.д. Например, в результате скрещивания зебу с европейскими породами скота был создан австралийский молочный зебу. В новой породе сочетаются устойчивость к клещам, к жаре – как у зебу и высокая молочная продуктивность – как у европейского скота.
Коррелятивная изменчивость. Организм развивается, как единое целое, под влиянием наследственности и средовых условий. Поэтому изменение одних органов и тканей может вести к изменению других органов, тканей или функций организма. Так, недоразвитие передней доли гипофиза ведет к задержке роста и половозрелости.
В зоотехнической и ветеринарной практике изучение корреляционной изменчивости имеет большое значение. Известно, что между высокой молочностью и высокой способностью к откорму существует отрицательная корреляция. Поэтому отсутствуют породы, сочетающие высокую молочную продуктивность, как у молочных пород и мясные качества – как у мясных пород. Между устойчивостью к заболеваниям и признаками продуктивности может быть положительная или отрицательная взаимосвязь. Предрасположенность или устойчивость к определенным видам заболевания также может быть положительной или отрицательной.
Модификационная изменчивость. Эта ненаследственная стенотипическая изменчивость, возникающая под влиянием условий среды и не изменяющая генотип. Модификационная изменчивость широко распространена в природе, так как на развитие организма влияют условия внешней среды. Однояйцевые близнецы, находящиеся в разных условиях среды, различаются по своим признакам, несмотря на одинаковый генотип. У медоносной пчелы самки развиваются из оплодотворенных яиц, но в зависимости от качества пищи в личиночной стадии могут стать или рабочими пчелами или маткой. При питании маточным молочком женская особь превращается в матку.
Количественные признают (удой, живая масса, яйценоскость, настриг шерсти и т.д.) наиболее сильно подвержены влиянию среды и характеризуются большей модификационной изменчивостью. Качественные признаки (группы крови, масть и т.д.) в основном контролируются наследственностью.
Условия среды зачастую сглаживают генетические различия между животными. Тогда худшие и лучшие по генотипу особи могут иметь выравненную продуктивность или даже наоборот – худшие по генотипу могут превосходить лучших по генотипу. Поэтому в плохих условиях среды отбор по фенотипу по многим показателям малоэффективен. Недостаточный уровень кормления может привести к недоразвитию потомков не только в первом, но и в последующих поколениях. В таких случаях мы имеем дело с длительными модификациями.
Мутационная изменчивость. Мутации являются основным первоисточником наследственной изменчивости в популяциях диких видов. В результате мутаций у потомков появляются новые признаки и свойства, которых не было у предков. Постоянное появление мутаций у диких животных является основой естественного отбора для максимальной приспособленности к сложившимся условиям. Проявившаяся мутация в фенотипе подхватывается или отбрасывается естественным отбором. Различная окраска меха у норок и лисиц, полиморфизм белков и ферментов, наследственные дефекты (пупочная грыжа, врожденное отсутствие конечностей, крипторхизм и т.д.) – это все примеры мутационной изменчивости. Зачастую мутации бывают вредными и они отбрасываются естественным отбором, другие наиболее приспособленные – подхватываются естественным отбором и, тем самым, эволюция совершается естественным путем.
Мутации, являясь главным фактором эволюции в естественных условиях, возникают спонтанно. Однако они могут быть вызваны искусственно, когда на организм воздействуют специальными факторами (химическими, ионизирующим облучением), называемыми мутагенами. Животное, растение, микроорганизмы, у которых возникла мутация, называются мутантами.
Мутация – закономерное генетическое явление, характеризуемое следующими особенностями:
1. мутационные изменения обусловлены изменениями наследственных структур в половых или соматических клетках и могут наследоваться из поколения в поколение;
2. мутации возникают внезапно у отдельных особей, носят случайный, ненаправленный характер, могут быть рецессивными или доминантными;
3. мутации могут затрагивать один или несколько признаков и свойств, могут быть ценными, полезными или вредными. В сельскохозяйственной практике ценность мутации определяется ее значением для селекции. Таким способом мутация коротконогости у овец дала начало анконской породе;
4. одни и те же мутации могут возникать повторно.
Большая часть мутаций у животных обуславливает патологическое развитие органов. Вместе с тем мутации используются человеком при создании новых пород, например, создании различных пород норок, имеющих ценную окраску меха, серых каракульских овец, курчавопёрых кур и т.д.
Как отмечалось, количественные признаки измеряются, подсчитываются и выражаются цифрами, например, живая масса, настриг шерсти, яйценоскость и т.д. Качественные признаки описываются словами, например, масть белая, красная, черная, рогатость и безрогость и т.д. Если имеются два взаимоисключающих варианта, то такие качественные признаки называются альтернативными, например, здоровые или больные животные, пол животного – мужской или женский.
Соответственно делению признаков на количественные и качественные, различают количественную и качественную изменчивость. Количественная изменчивость бывает двух типов: непрерывная и прерывная (дискретная). При непрерывной изменчивости между вариантами нет резких границ и переходов, все зависит от точности измерения. Если различия между вариантами определяются целыми числами, то это будет прерывная (дискретная) изменчивость. Например, число поросят у свиноматки при рождении выражается целыми числами 9, 10, 11, 12 и т.д.
При изучении биологии, ветеринарии, зоотехнии невозможно обойтись без использования в большей или меньшей степени математики. Работа с животными требует выявления определенных закономерностей, которые обычно скрыты случайной формой своего проявления. При этом возникает необходимость определения надежности предлагаемых методов лечения животных, проявления иммунитета при вакцинации против инфекционных заболеваний, выдвижения научных рекомендаций о применении новых методов кормления, разведения, продуктивного использования животных, требуется установить достоверность результатов исследований, на основе которых дают рекомендации.
Все эти проблемы невозможно решать без математического анализа, без использования достижений современной биометрии – науки о способах применения принципов и методов теории вероятностей и математической статистики в биологии, ветеринарии, зоотехнии.
