Фенотипическая изменчивость, ее разновидности и значение. Норма реакции. Адаптивный характер модификаций. Фенокопии

 

Реферат

На тему: «Фенотипическая изменчивость, ее разновидности и значение. Норма реакции. Адаптивный характер модификаций. Фенокопии»

 

План:

1) Введение;

2) Фенотипическая изменчивость, ее разновидности и значение;

3) Норма реакции;

4) Адаптивный характер модификаций;

5) Фенокопии;

6) Вывод

 

1) Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук и особый интерес к ней определяются тем, что она изучает основные свойства организмов, а именно наследственность и изменчивость.

Изменчивости подвержены любые особенности организма, будь то морфологические, физиологические или биохимические признаки. Она может затрагивать как количественные (метрические) признаки (например, число пальцев, позвонков, массу и размеры тела), так и качественные (например, цвет глаз, окраску кожных покровов).

2)Изменчивость – это всеобщее свойство живых систем, связанное с изменениями фенотипа и генотипа, возникающими под влиянием внешней среды или в результате изменений наследственного материала. Различают ненаследственную и наследственную изменчивость.

Ненаследственная, или групповая (определенная) или модификационная изменчивость – это изменения фенотипа под влиянием условий внешней среды. Модификационная изменчивость не затрагивает генотип особей. Генотип, оставаясь неизменным, определяет пределы, в которых может изменяться фенотип.

На фенотипические проявления признака влияет совокупное взаимодействие генов и условий внешней среды. Модификационные изменения не наследуются, но не обязательно носят групповой характер и не всегда проявляются у всех особей вида, находящихся в одинаковых условиях среды. Модификации обеспечивают приспособленность особи к этим условиям.

Фенотипическая изменчивость — изменение фенотипа без изменения генотипа; является ненаследственной формой изменчивости.

Виды фенотипической изменчивости:
-сезонная фенотипическая изменчивость: изменения фенотипа, связанные с сезонными явлениями в природе (изменение окраски у зайцев и белок появление брачного оперения птиц и т.п.);
-возрастная фенотипическая изменчивость: возрастные изменения организма (поседение волос у человека, изменение формы и размера рогов у косули и т.п.);

-модификационная изменчивость — изменение фенотипа, вызванное влиянием окружающей среды и не связанное с изменением генотипа; носит адаптивный характер.

Примером модификационной изменчивости является образование разных типов листьев у водных и околоводных растений. Например, у стрелолиста под водой образуются длинные лентовидные листья. Когда растение достигает поверхности воды (в результате роста или обмеления водоёма) начинают образовываться плавающие листья, имеющие длинный черешок и расположенную на поверхности воды овальную пластинку. При дальнейшем росте или высыхании водоёма образуются воздушные листья, пластинки которых имеют форму наконечника стрелы. На этом этапе происходит цветение растения.

Модификационной изменчивости подвержены как количественные, так и качественные признаки. Возникновение модификаций связано с тем, что такие важнейшие факторы среды, как свет, тепло, влага, химический состав и структура почвы, воздух, воздействуют на активность ферментов и в известной мере изменяют ход биохимических реакций, протекающих в развивающемся организме. Этим, в частности, объясняется появление различной окраски цветков у примулы и шерсти у гималайских кроликов

В природе это явление можно наблюдать при сезонных линьках: зимняя шерсть как правило светлее летней.

Примерами модификационной изменчивости у человека могут служить усиление пигментации кожи (загар) под влиянием ультрафиолетовых лучей, мощное развитие костно-мышечной системы в результате физических нагрузок и т. д.

К модификационной изменчивости следует отнести также и явление физиологического гомеостаза — способности организмов противостоять колеблющимся условиям среды путем приспособительного реагирования.

Значение. Образование модификационных изменений имеет приспособительное значение в жизни организма.

Например, кожа, темнея при загаре, ограничивает проникновение ультрафиолетовых лучей внутрь тела, что позволяет дольше находиться на солнце без отрицательных последствий.

В сельском хозяйстве, зная норму реакции для каждой породы, можно добиваться оптимальных показателей продуктивности.

 

3) Так как фенотипическое проявление наследственной информации может модифицироваться условиями среды, в генотипе организма запрограммировано не конкретное значение отдельных его характеристик, а лишь возможность их формирования в определенных пределах, называемых нормой реакции. Норма реакции представляет собой пределы модификационной изменчивости признака, допустимой при данном генотипе. Некоторые признаки характеризуются широкой нормой реакции. Как правило, это количественные признаки, контролируемые полигенами (масса тела, жирность молока, пигментация кожи), другие свойства характеризуются узкой нормой реакции и слабо или почти не модифицируются в разных условиях (цвет глаз, группа крови).

 Так, например, такие признаки, как группа крови, цвет глаз не изменяются. Форма глаза млекопитающих изменяется незначительно и обладает узкой нормой реакции. Удойность коров может варьировать в довольно широких пределах в зависимости от условий содержания породы.

Широкую норму реакции могут иметь и другие количественные признаки – рост, размеры листьев, количество зерен в початке и т.д. Чем шире норма реакции, тем больше возможностей у особи приспособиться к условиям окружающей среды. Вот почему особей со средней выраженностью признака больше, чем особей с крайними его выражениями

4) Благодаря влиянию факторов среды на формирование фенотипа даже генетически идентичные организмы в различных условиях развития и существования в большей или меньшей степени различаются по своим признакам. Фенотипические изменения, возникающие на основе одного и того же генотипа в разных условиях его реализации, называют модификациями.

Конкретные варианты состояния фенотипа при модификационной изменчивости называют модификациями.

Примером модификаций могут служить изменения содержания жира в молоке животных или массы тела в зависимости от их питания, изменения количества эритроцитов в крови, в зависимости от парциального давления кислорода в воздухе, изменения темпа роста растений при разной освещенности и содержании минеральных веществ в почве.

Наибольший интерес представляют адаптивные модификации - полезные для организма ненаследуемые изменения, способствующие его выживанию в изменившихся условиях.

В отличие от мутаций (редких, единичных и случайных событий), адаптивные модификации направлены и в то же время зачастую обратимы, предсказуемы и часто характерны для больших групп организмов. Основой существования модификаций является то, что фенотип -это результат взаимодействия генотипа и внешних условий.

Поэтому изменение внешних условий может вызывать изменения фенотипа, не сопровождаемые изменениями генотипа. Механизм возникновения модификаций заключается в том, что условия среды воздействуют на ферментативные реакции (метаболические процессы), протекающие в развивающемся организме, и в известной мере изменяют их течение, а, следовательно, и результат - состояние формировавшегося на их основе признака.

Адаптивными бывают только те модификации, которые вызываются обычными изменениями природных условий, с которыми многократно «сталкивались» предки особей данного вида на протяжении его прошлой эволюционной истории.

5) Фенокопии – это изменения фенотипа, которые похожи на мутации и формируются под влиянием неблагоприятных условий среды. В медицинской практике фенокопиями называются наследственные болезни. Частой причиной возникновения фенокопий называют действие на беременных тератогенов, имеющих различную природу. Они нарушают процесс развития плода без затрагивания генотипа.

 Таким образом при действии определенных факторов среды, которые копируют проявление мутации у данного организма, возникают фенокопии. В данном случае факторы среды (агенты) называются неспецифическими и нарушающими процесс индивидуального развития особи. Под термином «генотип» понимается не механический набор генов, действующих независимо, а единая система генетических элементов, которая функционирует в конкретных условиях среды.

К основным причинам фенокопий относят: кислородное голодание плода; заболевания матери во время беременности; психические отклонения беременных; эндокринные заболевания беременных женщин; недостатки в питании беременной женщины, прием лекарств и антибиотиков. Механизмы генетических изменений, их соотношение с фенокопиями К генетическим механизмам подавления аллелей относят эпистаз. Его характеризуют как тип взаимодействия генов, при котором аллели одного гена подавляют аллели другого.

Эпистаз может быть доминантным и рецессивным. Если проводить длительное скрещивание, то во втором поколении у гибридов при доминантном эпистазе соотношение меняется на 12:3:1, при рецессивном эпистазе на 9:3:4. Понимание механизма эпистаза кроется в анализе биохимических процессов

. При многоэтапном процессе биосинтеза продукта, участвующего в процессе формирования анализируемого признака, ген, который включается в работу раньше приобретает способность эпистатировать «поздний» ген. В основе формирования фенокопий лежат и другие типы взаимодействий. Примером можно назвать полимерию или явление, при котором степень развития признака обусловлена влиянием ряда генов, имеющих сходное действие или полигенов. По типу полимерии у животных наследуются скорость биохимических реакций, роста, увеличения массы тела.

 Полимерия может быть некумулятивной, когда для полного проявления признака достаточно наличия доминантного аллея, а также кумулятивную, когда степень выраженности признака зависит от количества доминантных аллелей или полимерных генов. Кроме того, фактором, способствующим возникновению наследственных заболеваний, является способность генетического материала к внезапным изменениям. Они могут быть естественными или вызываться искусственным способом, а также происходить на уровне конкретной пары нуклеотидов ДНК и на хромосомном уровне.

В соответствии с этим изменения признаков варьируют от очень слабых, внешне практически не выявляемых, до крайне резких, приводящих к сильным изменениям организма, вплоть до уродства и гибели (летальные мутации). Следует отметить тот факт, что фенокопии только копируют мутации или вышеописанные изменения.

6) Модификационная изменчивость обусловлена влиянием только внешних условий и не связана с изменением генотипа. Диапазон, в пределах которого один и тот же генотип способен обусловить развитие различных фенотипов, называется нормой реакции. Механизм возникновения модификаций заключается в том, что условия среды воздействуют на ферментативные реакции (метаболические процессы), протекающие в развивающемся организме, и в известной мере изменяют их течение, а, следовательно, и результат — состояние формировавшегося на их основе признака.