Въпросите в екологията, еволюционната теория, популационната биология и други науки често включват концепцията за променливост (както определена, така и неопределена). Това е крайъгълният камък за разбирането на произхода на видовете, тяхната способност да се адаптират към променящите се условия на околната среда. Тези принципи са в основата на съвременното развъждане и молекулярна биология. Нека се опитаме да разберем какво означават тези понятия.
Видове променливост
Тези понятия се наричат още ненаследствена и наследствена променливост. Каква е разликата между определена и неопределена променливост? Първият се появява в група индивиди като отговор на външни фактори. Тя се регулира от стойността на нормата на реакцията. Като пример можем да си припомним зимния сън на мечка, плътността на козината на кучето, дължината на стъблото на глухарче. Ако промените условията на околната среда, тези знаци може да не се появят. Така че, ако изкуствено създадете изобилие от храна и топла температура през цялата година, тогава мечката няма да спи през зимата. Куче, което живее на закрито през зимата, ще има много по-малко подкосъм от кучето на верижния двор. С постоянно косене на трева, глухарчеще расте с по-къса дължина на стъблото, което ще му позволи да образува дръжка и да избегне рязане. Разбира се, такива черти не са генетично наследени.
Наследствената вариабилност възниква като спонтанни мутации в рамките на група индивиди и се наследява през поколенията. Въпреки това, не всички мутации са полезни. Повечето от тях стават безполезни или вредни. Само някои промени ще бъдат подкрепени от естествения подбор. Това свойство е в основата на еволюцията, тъй като позволява на организма да се адаптира към промените в околната среда, да придобие качества, които допринасят за оцеляването. Нека се спрем на този тип по-подробно.
История на изследването на несигурната променливост
При споменаване на факторите, влияещи върху произхода на видовете, не може да не се спомене и авторът на едноименната книга и теорията на еволюцията Чарлз Дарвин. Разбира се, в момента тази теория е финализирана и се нарича синтетична. Въпреки това, описанието на основните концепции и принципа останаха непроменени.
Според Дарвин, неопределената променливост – е "безкрайно разнообразни второстепенни характеристики, които отличават индивидите от един и същи вид и които не могат да бъдат обяснени с наследство от един от техните родители или от повече далечни предци." Той също така говори за прякото и косвено влияние на условията на съществуване върху формирането на жив организъм, за съотношението на знаците. В същото време концепцията за ген все още не е съществувала и причините за появата на даннихарактеристиките не бяха ясни за този учен. Вече е известно, че наследяването е генетично по природа и мутации се появяват в ДНК през цялото време.
Как работи този механизъм?
Репликацията на ДНК постоянно получава грешки. Обикновено те трябва да бъдат отстранени от имунната система или системата на клетъчната апоптоза (програмирана смърт). В случай на повреда на тези системи, тази клетка може да оцелее и да създаде свои копия. Ако организмът е едноклетъчен или промените са засегнали половите клетки, този дефект ще се наследи и ще се предаде на други поколения. Това създава разнообразие в популацията и гарантира оцеляването на вида и еволюцията като цяло.
Видове мутации
- ген. Влияе върху структурата на ДНК на нуклеотидно ниво. Те се изразяват в загуба, заместване на който и да е нуклеотид (човешки заболявания като фенилкетонурия, сърповидно-клетъчна анемия могат да бъдат цитирани като пример).
- Генеративно. Влияе върху гените на зародишните клетки. Наследено от поколения.
- Соматично. Мутации на неполови клетки. Те не се унаследяват при животни, но се унаследяват в растенията, когато се размножават по вегетативен метод (in vitro клетъчна култура).
- Геномичен. Свързано с промяна в броя на хромозомите в ядрото. Те могат да се проявят като увеличение на една или повече хромозоми (при хората болестта на Даун е свързана с допълнителна хромозома) и като умножение на техния брой (показателни са полиплоидни растения: повечето съвременни сортове пшеница са октоплоидни, тоест имат осем набори от хромозоми).
- Хромозомни.
Значение
- Видът не винаги живее в едни и същи условия. В случай на промяна в условията на живот, понякога рязка, например поради природно бедствие, преселване на друг континент и т.н., цялото население може да бъде обект на изчезване. Но някои организми може да имат мутации, които са били безполезни до този момент, но сега са необходими за оцеляване. Това означава, че само тези индивиди ще оцелеят и ще дадат потомство с тези черти. Пример може да бъде постоянната битка между бактерии и антибиотици. Разработените антибактериални средства са доста ефективни за определено време, докато се размножат потомството на микроорганизми с гени за резистентност към този вид медикаменти. Това принуждава фармацевтичната индустрия да създава нови продукти и несъзнателно да стимулира бактериите да се развиват допълнително.
- Стойност в избора. Именно този тип вариации Чарлз Дарвин смята за основа за изкуствен подбор. Мутациите, които се появяват първоначално, независимо от факторите на околната среда, могат да бъдат ценни за хората. Така, например, едроплодните плодове на домати не са полезни за самото растение - клоните няма да издържат теглото си без подпори и жартиери. Но селекцията на тази основа ни позволи да получим по-продуктивни сортове.
Определение: какво е неопределена променливост в биологията
Обобщавайки горното, ние обобщаваме какво означава това понятие в науката. Неопределената променливост в биологията е понятие, синоним намутации. Той има наследствен характер (за разлика от определен), докато незначителни промени в генома в първото поколение се натрупват и засилват в следващите. Този тип вариабилност се свързва и с промени в факторите на околната среда, но не под формата на адаптации, а косвено. Така той помага да се адаптира не към конкретен организъм, а към таксона като цяло.
Примери за несигурна променливост
По-рано в статията бяха обсъдени конкретни примери за мутации, които помагат за адаптиране към околната среда. Помислете за няколко широки вида на такава променливост в природата:
- Защитен цвят. Среща се при много животни. В процеса на естествен подбор индивидите с по-незабележимо оцветяване в околния пейзаж са по-малко податливи на атаки от хищници и следователно могат да произведат повече потомство. Тази функция е фиксирана в поколения. В същото време, когато условията на околната среда се променят (например, когато популацията се премести в друго местообитание), цветът, поддържан от селекцията, може да се промени.
- Сигнално оцветяване. В резултат на промените в генома някои насекоми са придобили ярки цветове, които предупреждават хищниците за отровни жлези. Неотровните насекоми също могат да бъдат оцветени по този начин, за да се предпазят от изяждане. Това явление се нарича мимикрия.
- Форма на тялото. Косвеното влияние на околната среда подпомага индивидите, чиято форма на тялото е най-приспособена към нея. И така, торпедообразната форма, която помага при плуване, е характерна за водните организми. Подобно е при делфините, тюлените, пингвините, рибите, плувните бръмбари. Естествено, тази форма при тези животни се развива независимо. Просто в процеса на еволюция онези индивиди, които са били най-добре приспособени към плуване, са оцелели и са родили.
- Механизми за защита. Например, иглите на таралеж, дикобраз - модифицирана линия на косата. Индивиди, които поради спонтанна мутация са получили по-плътни четина, което може да причини неудобство на хищник, са получили предимство при размножаването. В следващите поколения очевидно селекцията поддържа остротата на козината - тази характеристика се засилва.
Обобщаване
Този тип променливост не гарантира оцеляването на организма, но осигурява оцеляването на вида в постоянно променящи се условия на околната среда. Неограничената променливост е необходима за хората като инструмент за размножаване. Той допринася за естествения и изкуствен произход на новите таксони. Ето защо несигурната променливост е в основата на еволюцията.
