Влияние среды на развитие признаков

Фенотип каждого организма формируется под влиянием гено­типа и условий среды. Генотип определяет норму реакции организма — границы изменчивости выражения признака под влиянием из­меняющихся условий окружающей среды. Те различия, которые зависят только от условий среды, называются модификациями. Роль генотипа и определенных факторов среды в образовании разных признаков организма может быть очень различной. Есть такие признаки, которые в основном обусловлены генотипом. К ним относятся качественные признаки, такие как группы крови, форма ушей у свиней, окраска тела и др. В то же время на формирование целого ряда признаков, особенно хозяйственно полезных (удой, содержание жира и белка в молоке, живая масса и др.), во многом влияют условия внешней среды.

Иногда под воздействием определенных факторов могут изме­няться и устойчивые признаки. Так, у кроликов, гомозиготных по рецессивному гену горностаевой окраски, имеющих белую окраску туловища и черные уши, хвост, конец морды и концы лапок, рисунок окраски можно изменить под влиянием темпера­туры. Н. А. Ильин выбривал у горностаевых кроликов участки белых и черных волос и создавал условия пониженной или по­вышенной температуры. В зависимости от температуры на вы­бритых участках тела отрастали белые или черные волосы. Для каждой части тела был установлен порог раздражения — темпера­тура, выше которой развивалась белая шерсть, а ниже — черная. Так, на боку кролика при температуре ниже 2 °С вырастала черная шерсть, на ухе при температуре выше 30 °С — белая шерсть и т. д. Таким образом, наследуется не рисунок кролика, а способность или неспособность в зависимости от температуры образовывать пигмент в волосе. При изменении условий среды иногда признак изменяется так же, как и под влиянием действия генов, но возникшие особенности не являются наследственны­ми. Такие изменения называют фенокопиями. Например, у кур врожденный дефект бесхвостости наследуется, но в некоторых случаях обусловливается влиянием внешней среды в период на­сиживания.

Среда особенно влияет на развитие хозяйственно полезных признаков сельскохозяйственных животных. Неблагоприятные условия кормления и содержания в первую очередь влияют на высокопродуктивных животных.

В таблице 27 приведены данные по удою дочерей и внучек трех быков-производителей симментальской породы.

27. Продуктивность коров — дочерей и внучек разных быков-производителей в зависимости от условий кормления и выращивания (по О. А. Ивановой)

Как видим, у коров, выращенных в посредственных условиях и лактировавших при умеренном кормлении, между потомками разных быков имеются незначительные различия. При обильном кормлении у потомков Цезаря удой оказался меньше по сравне­нию с потомками Наследника на 449 кг и по сравнению с по­томками Биса на 504 кг. Еще значительнее была разница в удое потомков, выращенных и лактировавших при обильном кормле­нии. В этом случае потомки Биса превзошли по удою дочерей Цезаря на 722 кг и дочерей Наследника на 462 кг. При улучше­нии кормления потомство Цезаря повысило удой на 2059 кг, Наследника — на 2302, а Биса — на 2803 кг. Это показывает, что реакция на улучшение условий среды у потомства разных быков была различной. Из приведенного примера видно, что среда может сгладить наследственные различия между животными, в результате чего лучшие и худшие по генотипу особи по продук­тивности оказываются одинаковыми. Правильно отобрать наибо­лее ценных по генотипу животных можно только при оптималь­ных условиях среды.

Имеются наблюдения эмбриологов, говорящие о том, что рез­кое изменение среды в определенные периоды эмбрионального развития организма может привести к гибели плода. Такие пе­риоды называют критическими. Критические периоды обнаруже­ны в онтогенезе рыб, птиц, млекопитающих и человека. Они выявляются после поздней бластулы и предшествуют основным процессам морфогенеза. У человека первый критический период относится к 1-й — началу 2-й недели после зачатия, второй — к 3—5-й недели развития, когда происходит закладка отдельных органов эмбриона человека. Третий критический период наблю­дается между 8-й и 11-й неделями, когда формируется плацента. В критические периоды наблюдается чувствительность эмбриона к недостаточному снабжению кислородом и питательными веще­ствами, ионизирующей радиации, перегреванию, охлаждению, лекарственным и ядовитым веществам, попадающим в кровь плода через плаценту. Указанные факторы могут вызвать замед­ление и остановку развития, появление уродств, высокую смерт­ность зародышей.

У кур критические периоды приходятся на 2—3-й день инку­бации, когда начинает формироваться система кровообращения; на 8—9-й день развития, когда начинается резко выраженная дифференцировка характерных для птиц органов и тканей; на 19-й день инкубации, когда снова усиливаются процессы диффе-ренцировки и начинает изменяться тип дыхания. В критический период эмбрионы птиц особенно чувствительны к изменению режима инкубации: температуры и влажности воздуха, а также аэрации яиц.

Предполагают, что у крупного рогатого скота также существу­ют критические периоды и первый период приходится на первые три дня развития зиготы. В критические периоды происходит, очевидно, смена матриц белкового синтеза и в связи с этим ослабление физиологических процессов.

При изучении соотношения среды и наследственности боль­шой интерес представляют особи человека и животных, совер­шенно идентичные по генотипу, — однояйцовые близнецы. У них генотипы тождественны, и они принадлежат к одному полу. Близнецов широко используют для выяснения вопроса о влия­нии различных факторов среды и наследственности на формиро­вание признаков организма. Изучая близнецов, можно получить данные о том, в какой степени среда может модифицировать проявление патологических симптомов определенной болезни.

Контрольные вопросы. 1. В чем заключается центровая теория гена? 2. Что такое ген, что вы знаете о строении гена? 3. Как проявляется влияние генов на развитие признаков? 4. Что понимается под дифференциальной активностью генов на разных этапах онтогенеза? 5. Что вы знаете о взаимодействии ядра и цитоплазмы в развитии? 6. Как происходит регуляция синтеза и РНК и белка в клетке? 7. Как влияет среда на развитие признаков? 8. Что вы знаете о критичес­ких периодах в развитии?