Изменчивостью в биологии называют не что иное, как свойства организмов приобретать новые признаки, которые отличались бы от их предков, а также отдельных состояний родительских организмов по сравнению с потомками во время периода развития индивидуального организма. Многообразие признаков среди представителей одного и того же вида также называют изменчивостью.
Виды изменчивости
Различают следующие типы изменчивости:
- Ненаследственную и наследственную. Другими словами, модификационную и генетическую.
- Индивидуальную, которая заключается в разности между отдельно взятыми особями, и групповую. Последняя заключается в изменениях между целыми группами особей. Это могут быть, к примеру, популяции животных одного вида. Следует понимать, что групповая изменчивость есть производная индивидуальной и также является свойством живых организмов приобретать новые признаки.
- Различают ненаправленную и направленную изменчивость.
- Количественную и качественную.
Благодаря свойствам организмов приобретать новые признаки происходит возникновение принципиально новых состояний, что служит предпосылкой к последующему видообразованию и эволюции биосферы в целом. Изменчивость изучает такая наука, как генетика. Но прежде чем перейти к разбору изменчивости в генетических терминах, давайте для более полного понимания картины повторим, что представляет собой биологическая жизнь как явление.
Свойства живых организмов
В организм попадают вещества из внешней среды, обеспечивающие процессы жизнедеятельности этого организма. Благодаря питанию в эту биологическую систему попадают питательные элементы и вода, дыхание обеспечивает поступление кислорода. Организм перерабатывает эти вещества, часть усваивает, а часть выводит наружу, то есть происходит процесс выделения. Таким образом, между организмом и средой происходит обмен веществ. Поступление с пищей питательных веществ обеспечивает рост и развитие, все эти процессы вместе необходимы для обеспечения очень важного свойства организма - способности к размножению.
Любая смена условий со стороны окружающей среды сразу же вызывает соответствующие реакции организма. Это является одним из репрезентативных показателей существования свойств организмов приобретать новые признаки. Основные свойства живых организмов, а именно питание, обмен веществ, рост, дыхание, выделение, размножение, развитие, раздражительность, являются факторами существования биологической единицы.
Рост живых организмов
Ростом в биологии называют укрупнение размера организма с увеличением его массы. Растения могут находиться в состоянии роста почти всю свою жизнь. Он сопровождается увеличением размеров и образованием новых вегетативных органов. Такой рост называется неограниченным.
Рост животных также сопровождается увеличением размеров - пропорционально увеличиваются все органы, образующие тело животного. Но новые органы не образуются. Свойство организмов приобретать новые признаки позволяет росту многочисленных животных продолжаться лишь определенный период жизни, то есть быть ограниченным. Организмы в течение жизни не только растут, но еще и развиваются, изменяют свой вид, приобретают новые качества. Развитием называются необратимые закономерные изменения, происходящие в организме живых существ с момента его зарождения до конца жизни. Новое качество, которое появляется у растений и животных при развитии, - это способность к размножению.
Развитие живых организмов
Развитие, в процессе которого новый организм от рождения подобен взрослому животному, называют прямым. Такое развитие характерно для большинства рыб, птиц, млекопитающих. У некоторых животных развитие происходит с удивительными превращениями. Например, у бабочек из яиц вылупляются личинки - гусеницы, которые через некоторое время образуют куколку. На стадии куколки происходят сложные процессы преобразования, и уже из нее выходит новая бабочка. Такое развитие называют косвенным, или развитием с преобразованиями. Косвенное развитие характерно для бабочек, жуков, лягушек.
Изменчивость в генетике
Генетикой называют науку о закономерностях наследственности и изменчивости. Наследственностью в генетике называют общее свойство всех живых организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. В свою очередь, изменчивость - это способность организмов приобретать новые признаки и свойства, различные между особями в пределах вида. Сложно обсуждать генетические понятия, не зная, что такое ген. Поэтому давайте усвоим, что ген - участок ДНК, последовательность нуклеотидов которой несет всю закодированную информацию, необходимую для последующего синтеза РНК и полипептидов. Ген является также элементарной единицей наследственности.
Аллелями называют разные варианты отдельно взятого гена. Они возникают друг над другом в результате мутаций. Содержатся в одинаковых локусах (участках) гомологичных хромосом.
Гомозиготой называют биологический организм, который в своих клетках в гомологичных хромосомах содержит аллели данного гена только одного типа.
Гетерозиготой можно называть организм, у которого клетки в гомологичных хромосомах содержат разные аллели отдельного гена.
Генотипом в генетике называют общую совокупность генов в биологическом организме. Фенотип, в свою очередь, - это совокупность таких свойств организма, которые являются результатом взаимодействия генотипа и внешней среды.
Роль изменчивости в эволюции
Фенотип каждого конкретного живого существа является следствием взаимодействия генотипа этого организма с условиями, которые предоставляет внешняя среда. Внушительная часть вариации в фенотипах популяции вызвана различием между генотипами ее особей. Синтетическая теория эволюции определяет эволюцию как изменение этой генетической вариации. Частота аллелей в генофонде флуктуирует, в результате чего этот аллель становится более или менее распространен в сравнении с иными формами такого гена. Общее свойство всех организмов приобретать новые признаки возникает отчасти потому, что эволюционные силы действуют таким образом, что изменяют частоту аллелей. Вариация исчезает тогда, когда частота аллеля достигает стационарного состояния.
Возникновение вариации происходит за счет мутаций генетического материала, миграций среди популяций и перетасовки генов, что происходит как результат полового размножения. Вы уже усвоили, что свойство организмов приобретать новые признаки называется изменчивостью, но также важно знать, что она может возникать вследствие взаимообмена генов среди представителей не одного вида, например с помощью переноса генов горизонтальным способом у бактерий и гибридизации у растений. Несмотря на постоянную смену частот аллелей за счет этих процессов, большинство геномов почти идентичны у всех особей одного вида. Однако даже сравнительно малые изменения в генотипе могут привести к драматическим изменениям в фенотипе. К примеру, отличие человеческого генома и генома шимпанзе составляет всего-навсего пять процентов всей ДНК-цепочки.
