Вопросы по биологии / Модификационная изменчивость, её роль в эволюции. Мутационная изменчивость. Типы мутаций. Индуцированные мутации, их роль в выведении новых пород животных и сортов растений

Ненаследственная, или модификационная, изменчивость представляет собой разнообразие фенотипов, формирующихся под влиянием окружающей среды, в то время как генотип особи остаётся неизменным. 

По наследству модификационые признаки не передаются. 

Каждый организм развивается и обитает в определённых внешних условиях, испытывая на себе колебания освещённости, температуры, влажности, количества и качества пищи и других факторов. Например, под влиянием ультрафиолетового излучения у людей, если они не альбиносы, появляется загар, то есть происходит накопление в клетках кожи пигмента меланина.

Для разных групп признаков характерна большая или меньшая зависимость от внешних условий. Так, группа крови у человека зависит целиком от генотипа, а рост хоть и определён генотипически, находится в большой зависимости от условий среды (питание). 

Норма реакции – это степень изменяемости признака в зависимости от условий окружающей среды в пределах, заданных генотипом. 

Норма реакции, как и сам признак, определяется генетически, она позволяет организмам приспосабливаться к меняющимся условиям среды.

Мутации – скачкообразные изменения генетического материала, структуры генов или хромосом.

Мутации разделяются на соматические, или вегетативные, возникающие в неполовых клетках, и генеративные – возникающие в половых клетках. 

Соматические мутации могут влиять на развитие организма и формирование его фенотипа, но по наследству не передаются. 

Генеративные мутации передаются по наследству и проявляются не у самой особи, а у её потомков.

Благодаря постоянному мутационному процессу в половых клетках возникают различные варианты генов, составляющие резерв наследственной изменчивости.

По локализации в клетке различают цитоплазматические (пёстролистность из-за изменения хлоропластов) и ядерные (затрагивающие ДНК хромосом) мутации.

Ядерные мутации передаются потомкам как от отца, так и от матери, в то время как цитоплазматические – только через яйцеклетку.

По характеру проявления мутации разделяются на доминантные, проявляющиеся как в гомо-, так и в гетерозиготном состоянии, и рецессивные, проявляющиеся только у гомозиготных потомков.

Поскольку большая часть мутаций при своём проявлении оказывает вредное или губительное влияние на развитие организма, в ряду поколений сохраняются обычно рецессивные мутации.

По уровню возникновения мутации подразделяются на следующие группы.

Генные – связанные с изменением структуры генов.

Известно два основных механизма генных мутаций: замена (транзиции и трансверсии) нуклеотидов (пример – серповидно-клеточная анемия) и изменение их числа – выпадение или добавление (инсерции) отдельных нуклеотидов в цепи ДНК. 

Хромосомные – структурные изменения хромосом. 

Среди них выделяют: делеции – утрату участков хромосом; дупликации – удвоение участков; инверсии – поворот фрагмента хромосомы на 180°; транслокации – обмен участками между негомологичными хромосомами; транспозиции – перемещения небольшого участка внутри хромосомы.

Геномные – изменение числа хромосом. 

Выделяют: автополиплоидию – кратное увеличение числа хромосом в клетке (3n; 4n; 6n – в результате нарушения цитокинеза или разрушения веретена деления); аллополиплоидию – кратное увеличение числа хромосом у межвидовых гибридов (например, ржи и пшеницы); анауплоидию – некратное изменение числа хромосом, выпадение или добавление одной или нескольких хромосом. 

Примером анауплоидии у человека является синдром Дауна, выражающийся в умственной отсталости и пониженном физическом развитии и связанный с трисомией по 21-й паре хромосом.

По причине возникновения мутации подразделяются на самопроизвольные (спонтанные) и индуцированные – вызваные определённым внешним воздействием.

Мутагенными факторами могут быть ультрафиолетовое, рентгеновское и радиационное излучения, различные химические вещества. 

Человек использует возможность индуцировать мутации для повышения генетического разнообразия организмов при выведении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. 

Так, используя аллополиплоидию, удалось создать межвидовой гибрид ржи и пшеницы, а также редьки и капусты. 

Полиплоидные растения характеризуются высокой урожайностью и выносливостью.

Мутационная теория создана Гуго де Фризом в 1901–1903 годах. 

Она утверждает, что из двух категорий изменчивости – непрерывной и дискретной – только последняя передаётся по наследству. 

Мутации – качественные изменения, не образующие непрерывного ряда вокруг средней величины. Это ненаправленные изменения, которые могут быть полезными, вредными и нейтральными. Мутации могут повторяться.