Учебник Биология - ВУНМЦ 2000
Глава 4. ОРГАНИЗМЕННЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО
4.10. ИЗМЕНЧИВОСТЬ
Изменчивость - способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Изменчивость отражает взаимосвязь организмов с внешней средой. Различают ненаследственную и наследственную изменчивость.
4.10.1. Ненаследственная изменчивость
Ненаследственная изменчивость связана с изменением фенотипа и не затрагивает генотип. Любое изменение фенотипа организма - результат взаимодействия генотипа с условиями внешней среды:
генотип → фенотип
↑
внешняя среда
Фенотипические изменения, вызываемые известными факторами внешней среды, называют модификациями. Модификационная изменчивость отличается следующими особенностями:
✵ массовым характером изменений, затрагивающих большинство особей в популяции;
✵ адекватностью изменений воздействиям среды;
✵ кратковременностью большинства модификаций;
✵ модификации не наследуются.
Предел модификационной изменчивости, обусловленный генотипом, называют нормой реакции. Изменений самого генотипа не возникает. Модификации не передаются следующему поколению и исчезают после того, как прекратилось действие фактора, вызывающего их.
Факторы внешней среды (свет, температура, влажность) оказывают влияние на функцию генов и развитие организма (рис. 168, 169).
Рис. 168. Фенотипическое изменение окраски шерсти гималайского кролика под влиянием различных температур.
А - кролик, выращенный при обычной температуре (20 °С), Б - кролик, у которого на спине выбрита часть шерсти и кожа охлаждается под специальной повязкой, В - кролик с пигментированной шерстью на участке тела, который подвергался охлаждению.
Рис. 169. Стрелолист образует разные по форме листья при развитии растения на суше (1) и в воде (2 и 3).
Например, цветок примулы имеет в комнатных условиях (18-20 °С) красную окраску цветов. Если увеличить влажность и повысить температуру до 30-35 °С, то действие генов, отвечающих за окраску, подавляется и цветы будут белыми. Если растение вернуть в прежние нормальные условия (18-20 °С), то примула будет иметь красные цветы. Семена, собранные от белых и красных растений, дадут потомство в зависимости от условий среды.
Количество эритроцитов в 1 мм3 увеличивается почти вдвое у альпинистов, поднимающихся на высоту 4 тыс. метров, но когда они возвращаются в долину, число эритроцитов становится нормальным. Это связано с влиянием концентрации кислорода в воздухе, его дефицита в высокогорной местности.
Наследуется не признак, а тип биохимической реакции на условия внешней среды.
Возникновение модификации связано с воздействием условий среды на ферментативные реакции, протекающие в организме.
Ген → и-РНК → синтез белка → биохимическая реакция → признак
↑
условия среды
Признаки формируются под действием условий среды. Признаки бывают пластичными и непластичными. Степень выраженности пластичных признаков зависит от внешней среды. Для них характерна широкая норма реакции. Это количественные признаки (масса тела, окраска цветов). Количественные признаки можно измерить и построить вариационный ряд (рис. 170). Методы вариационной статистики позволяют изучить особенности изменчивости частей тела, органов и т.д.
Рис. 170. Изменчивость. А - рисунок надкрыльев божьей коровки, Б - размеры листьев лавровишни (цифрами обозначены размеры в мм).
Непластические признаки остаются практически неизменными при любых условиях среды. Они характеризуются узкой нормой реакции (например, группы крови, окраска глаз).
Большинство модификаций имеет приспособительное значение для адаптации организма к изменяющимся условиям среды.
Многие модификации, особенно те, которые вызваны физическими или химическими факторами, например, мутагенами, резко изменяют фенотип особи, вызывая уродства. Такие модификации называют морфозами.
Возможны модификации, приводящие к появлению фенотипа, напоминающего то или иное аллельное состояние гена, т.е. возникают фенокопии. Возникающее под влиянием среды изменение генотипа как бы копирует тот фенотип, который определен генотипом. Например, катаракта в одних случаях вызвана специфическим геном, а в других - проявляется в результате действия на хрусталик каких-то факторов среды (действие ионизирующего излучения) - фенокопия. Фенокопии по наследству не передаются.