Удивительно, но каждую минуту на Земле рождаются особи с неповторимым, уникальным генетическим устройством. Это обусловлено определенной наследственной изменчивостью, значение которой достаточно велико для эволюционного развития не только отдельной классификационной единицы, но и всего мира в целом. Давайте разберемся, что представляет собой наследственная изменчивость, каким законам она подчиняется и как влияет на филогенез.
Определение
Примерами наследственной изменчивости могут служить определенные комбинации генетического материала родителей или различного рода мутационные процессы в период формирования зиготы. В большинстве своем уникальность генотипа различных организмов обуславливается расхождением генов в случайном порядке в процессе мейоза.
Ненаследственная изменчивость
Стоит отметить, что помимо наследственной изменчивости ненаследственная тоже играет большую роль в онтогенезе организма. Она формируется под воздействием окружающей среды, образа жизни и иных факторов не связанных с изменением генотипа. Именно в этом и заключается основное отличие наследственной и ненаследственной изменчивости.
Формы мутаций
Примером наследственной изменчивости, помимо независимого движения хромосом в процессе развития зародыша, также могут являться и определенного рода мутации, возникающие в результате тех или иных факторов. Давайте рассмотрим каждую из форм в отдельности.
Комбинативная
Комбинативная изменчивость - это один из основных рычагов эволюции определенного вида. Она носит постоянный характер и встречается повсеместно. Именно благодаря данному виду изменчивости, существует такое явление, как уникальность каждой особи внутри вида.
Комбинативная изменчивость возможна благодаря таким явлениям, как:
- независимое расхождение элементарных генетических структур - хромосом, в процессе мейотического деления клетки;
- слияние гамет случайным образом в процессе непосредственного оплодотворения;
- обмен генетическим материалом в процессе такого явления, как кроссинговер.
Таким образом, комбинативная изменчивость является главной функциональной единицей, обеспечивающей уникальность генетического аппарата каждой особи в отдельности.
Мутационная
Мутационная изменчивость также является неотъемлемой частью процессов наследственной. Изменения могут принимать вид полезной уникальной особенности развивающейся особи, а могут быть настолько незначительными, что не выявляются вовсе и являются нейтральными по отношению к организму.
Но зачастую мутации носят негативный характер и проявляются в виде каких-либо отклонений, нарушений нормального функционирования организма, болезней. Опасность негативных изменений заключается в том, что закрепившись в генотипе, они могут предаваться по наследству.
Также мутации бывают разной локализации. По этому признаку их подразделяют на соматические и генеративные. Они затрагивают разные уровни генетического аппарата, что классифицирует их как хромосомные, генные или геномные.
Примеры
Примеры наследственной изменчивости очень разнообразны и часто встречаются в повседневной жизни. Одним из самых элементарных проявлений данного типа изменчивости является то, что ребенок некоторыми признаками может быть сильно похож на родителей. Например, унаследовать темные волосы матери и черты лица отца. Это пример комбинативной изменчивости. Но стоит учитывать то, что даже при сильной схожести потомство не будет точной копией родителей, как в фенотипическом так и, тем более, в генотипическом плане.
Еще одним примером наследственной изменчивости может служить такое явление, как шестипалость, что является следствием непредвиденной мутации. Или такое неприятное заболевание, как фенилкетонурия, которое проявляется в виде нарушения аминокислотного обмена.
Гомологические ряды
Одним из ученых, который активно занимался изучением такого явления, как наследственная изменчивость, был Н. И. Вавилов.
Он рассматривал так называемые гомологические ряды наследственной изменчивости, которые представляли собой некоторые аналоги в биологии гомологических рядов органических соединений.
Зная определенные закономерности, можно вычислить особенности наследования у видов, которые обладают этими рядами. На этой основе был сформирован один из основных законов, трактующих закономерности наследования, который называется - закон гомологических рядов наследственной изменчивости. В настоящий момент данный закон активно используется в генетике.
Закон наследственной изменчивости
Данный закон, сформулированный на теории о гомологичных рядах, звучит так: роды и виды, которые имеют схожий генетический аппарат, отличаются рядами изменчивости по определенным параметрам. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что зная некоторые формы в пределах одного определенного вида, можно предугадывать нахождение таких же форм у похожих видов.
Н. И. Вавилов подкреплял закон гомологических рядов наследственной изменчивости определенной формулой для расчета.
Следствия закона
Данный закон, сформулированный Н. И. Вавиловым, во многом способствует трактованию особенностей эволюции организмов.
Так, например, на его основе, можно сделать вывод, что у видов, схожих своим генетическим аппаратом, и имеющих общее происхождение, могут возникать примерно одинаковые мутационные процессы. Кроме того, ученые, в результате многолетних исследований, установили, что даже у таких больших классификационных единиц, как классы, может наблюдаться так называемый параллелизм, основанный на наличии гомологических рядов.
Также стоит отметить, что подобного рода явления характерны не только для высших классов живых организмов, но для простейших.
Наследственные заболевания
Однако, как уже говорилось выше, не всегда наследственная изменчивость несет положительный эффект для конкретной особи и ее потомков. Например, различного рода мутации или нестандартное поведение генов в процессе зачатия и развития зародыша могут повлечь за собой отклонения в развитии особи различной степени сложности. Рассмотрим некоторые виды генетических заболеваний.
Итак, наследственные заболевания можно подразделить на:
- Хромосомные. Данные отклонения возникают в результате тех или иных изменений хромосом. Это может быть как изменение количества, так и самой структуры. Синдром Дауна считается самым распространенным заболеванием данной группы. Дети, страдающие этим синдромом, отличаются по степени его тяжести, но при правильной коррекционной и медицинской помощи, в дальнейшем могут быть вполне социализированы и самостоятельны.
- Геномные. Мутации данного типа, затрагивающие весь геном полностью, случаются реже и почти всегда приводят к летальному исходу у животных и человека в частности. Примером такого заболевания может служить синдром Шерешевского-Тернера. Люди с данным синдромом, помимо многих других признаков отличаются плохим психическим здоровьем и слабовыраженными или стертыми половыми признаками.
- Моногенные. В основе данных заболеваний лежит мутация в одном определенном гене. Она может быть как доминантной, так и рецессивной. Некоторые мутации сцеплены с полом, некоторые - с аутосомой.
Наследственная изменчивость в эволюции
Изменчивость - это основное и очень важное свойство живых организмов претерпевать изменения в процессе филогенеза. Без такой особенности, которая позволяет сохранять уникальность генетического материала и подстраиваться под особенности той или иной окружающей среды, организмы любой организации были бы обречены на гибель.
Благодаря наследственной изменчивости, существует такой немаловажный фактор эволюции, как естественный отбор. Именно из-за того, что каждая особь уникальна по своим генотипическим и фенотипическим свойствам, в природе регулируется численность, но в тоже время сохраняется возможность избежать полного исчезновения той или иной классификационной единицы.
Значение наследственной изменчивости неоценимо для эволюционного процесса. Ведь именно эта важнейшая особенность организмов любой сложности и классификации позволяет существовать такому явлению, как видовое разнообразие. Также огромное значение наследственная изменчивость имеет и для выживаемости вида. Постоянно варьирующиеся особенности окружающей среды вынуждают организмы приспосабливаться к имеющимся условиям. Без того или иного отражения в генотипе, это было бы невозможно и привело к вымиранию вида.
