Изменчивость. Мутации
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Закономерности изменчивости
Изменчивость — способность организма изменять свои признаки (фенотип) в процессе индивидуального развития.
Фенотип, формирующийся в ходе онтогенеза, не определяется однозначно генотипом особи, а является результатом взаимодействия генотипа с факторами среды.
Признаки организма можно разделить на качественные и количественные.
К качественным признакам можно отнести форму, окраску, цвет. К количественным — признаки, которые поддаются измерению (высота, размер, объем).
Выделяют два основных вида изменчивости: наследственная и ненаследственная.
Ненаследственная изменчивость
Ненаследственная изменчивость (модификационная или фенотипическая) — это изменчивость, которая возникает у организмов под влиянием условий среды.
При этом формируются различные фенотипы, но генотип не затрагивается. Данный тип изменчивости носит массовый (групповой) и постепенный характер. Изменения являются приспособительными и способствуют выживанию особей в изменяющихся условиях окружающей среды. Изменяющийся под действием среды признак имеет свою норму реакции.
Норма реакции — это предел изменчивости признака, который обусловлен генотипом.
Она бывает широкой или узкой. Чем шире норма реакции, тем в больших пределах может изменяться признак (удой молока, масса животного, количество яиц в кладке).
Однако есть признаки, которые имеют однозначную норму реакции (т.е. определяются напрямую генотипом и не подвержены модификационной изменчивости), например, группа крови у человека, цвет глаз.
Наследственная изменчивость
Наследственная изменчивость затрагивает генотип и может передаваться по наследству. Она подразделяется на комбинативную и мутационную.
Комбинативная изменчивость — это появление новых сочетаний признаков вследствие перекомбинации генов, основанной на:
случайном расхождении гомологичных хромосом в мейозе;
рекомбинации генов в результате кроссинговера;
случайном сочетании гамет при оплодотворении.
Проявлением комбинативной изменчивости является появление в фенотипе особи признака, которым не обладает ни один из ее родителей.
Мутационная изменчивость — это наследственные изменения генетического материала вследствие мутаций.
Мутации — это внезапные скачкообразные изменения генотипа.
Особенности мутационной изменчивости:
Изменения затрагивают генотип организма и, как правило, наследуются.
Изменения носят скачкообразный и характер.
Изменения индивидуальны и возникают у единичных особей.
Изменения носят случайный, независимый характер.
Виды мутаций и их причины
Классифицируют мутации по различным признакам:
по влиянию на выживаемость организма: полезные, нейтральные, вредные; вредные мутации, которые приводят к смерти организма, называют летальными;
по типу клеток, в которых происходит мутация: соматические (мутация не затрагивает половые клетки и не передается по наследству), генеративные (мутации в половых клетках, наследуются);
по масштабу: генные, хромосомные, геномные.
Генные мутации — мутации отдельных генов, связанные с изменениями в структуре молекулы ДНК.
Генные мутации могут вызываться:
заменой нуклеотида в структуре гена, которые приводят к синтезу измененного белка (миссенс-мутации), появлению стоп-кодона внутри гена или превращению стоп-кодона в значащий триплет (нонсенс-мутации);
вставкой или выпадением пары нуклеотидов, что приводит к сдвигу рамки считывания гена; в этом случае функция гена полностью нарушается.
Хромосомные мутации — изменение структуры хромосом.
Делеция — потеря участка хромосомы.
Утрата (дефишенси) — вид делеции, при которой происходит утрата концевого участка хромосомы.
Инверсия — поворот участка хромосомы на 180°.
Дупликация — удвоение генов в определенном участке хромосомы.
Транслокация — перенос части хромосомы на другую негомологичную ей хромосому.
Геномные мутации — изменение числа хромосом в клетке.
Полиплоидия — кратное увеличение гаплоидного набора (3n, 4n, 5n и т.п.). Чаще встречается у растений, многие культурные растения являются полиплоидными. У животных, как правило, полиплоидия не встречается.
Анеуплоидия — изменение хромосомного набора на 1, 2 хромосомы: 2n+1, 2n-1.
Возникает при нерасхождении одной или нескольких хромосом в мейозе после конъюгации при образовании половых клеток. Встречается у растений и животных (синдром Дауна — добавочная хромосома в 21 паре, синдром Клайнфельтера — добавочная хромосома в половой паре (XXY), синдром Шерешевского-Тернера — отсутствие или дефекты Х-хромосомы (45, X0).
Факторы окружающей среды, вызывающие мутации, называются мутагенами.
По своей природе мутагены делятся на:
физические — аномально высокие/низкие температуры, различные виды ионизирующего излучения;
химические — различные вещества, приводящие к появлению мутаций (растворители и канцерогены; вещества, воздействующие на структуру ДНК, например, бромистый этидий; вещества, способные разрушать веретено деления, например, колхицин);
биологические — вирусы (например, герпесвирус).
Вредное влияние мутагенов
На генетический аппарат клетки могут оказывать негативное влияние и вредные привычки: алкоголь, наркотики, никотин.
Они, а также отдельные лекарства, могут вызывать в генетическом аппарате различные мутации, то есть действуют как мутагены.
Особенно опасны мутации, затрагивающие половые клетки, так как они способны передаваться по наследству.
Человек, изучая мутагенные факторы, выделил множество методов борьбы с ними. Например, применение в сельском хозяйстве биологических средств вместо химических, разведение хищных насекомых вместо применения инсектицидов. Да и все инсектициды и прочие химические вещества проходят многочисленные проверки и вносятся в соответствующий реестр.
Еще более многогранные и сложные проверки проходят фармакологические препараты. Создаются технологии удержания вредных веществ, а также безотходные технологии и технологии с замкнутыми циклами производства. Разрабатываются специальные методы по изъятию и обезвреживанию мутагенов. В ситуациях, когда ни то, ни другое невозможно, применяются индивидуальные средства защиты, например, специальные защитные костюмы и респираторы.
