Изменчивость присуща всем живым организмам. Даже у особей одного вида и с одинаковым набором генов наблюдается вариация различных признаков. Что же определяет границы этих колебаний и как их проанализировать?
Сущность вариационной кривой
Вариационная кривая - это графическое отображение частоты встречаемости каждого варианта какого-либо признака. Она позволяет наглядно оценить степень изменчивости данного признака и определить его среднее значение.
Для построения вариационной кривой необходим ряд последовательных шагов:
- Сбор данных по изучаемому признаку для выбранной совокупности особей
- Расположение всех значений признака в порядке возрастания или убывания - это вариационный ряд и вариационная кривая
- Подсчет частоты встречаемости каждого варианта
- Построение графика с значениями признака по оси X и частотами по оси Y
Интерпретация вариационной кривой:
- Центральная часть графика - среднее значение признака
- Края графика - минимальное и максимальное значения, то есть границы изменчивости
- Чем выше точка на графике, тем чаще встречается данный вариант
Варьирование количественных признаков
К количественным относятся признаки, которые можно измерить и выразить численно. Например, рост человека, масса плодов растения, продуктивность животного.
Проявление количественных признаков в большой степени зависит от условий окружающей среды. Это продемонстрировал в своих опытах датский ученый В. Иоганнсен, изучавший массу семян гороха.
Различия в массе семян у растений с одинаковым генотипом были вызваны воздействием таких факторов, как глубина заделки семян, влажность почвы, неравномерное распределение питательных веществ.
Для количественных признаков характерна непрерывная изменчивость. Графически это выражается в плавных контурах вариационной кривой без резких скачков.
| Варианта признака | Частота |
| 12 мм | 5 |
| 13 мм | 12 |
| 14 мм | 20 |
В таблице приведен условный пример вариационного ряда и вариационной кривой для количественного признака - длины семян. Видно плавное изменение частот от варианты к варианте.
Норма реакции и ее виды
Модификационная изменчивость это изменение характеристик организма под влиянием условий среды. Совокупность всех возможных для данного генотипа модификаций называется нормой реакции. Она бывает узкой и широкой.
Примеры:
- Узкая норма реакции - рост человека
- Широкая норма реакции - масса тела человека, урожайность культурных растений
Широкая норма реакции повышает приспособляемость организмов к меняющимся внешним факторам.
Именно норма реакции, а не сам признак, передается по наследству. Вариационная кривая наглядно демонстрирует границы нормы реакции данного генотипа.
Изменчивость качественных признаков
К качественным относятся признаки, которые нельзя измерить количественно, а можно разделить на определенные категории. Например, форма и окраска семян, вкус плодов, текстура листьев.
Качественные признаки могут проявлять как дискретный, так и непрерывный тип изменчивости.
- Дискретная изменчивость - четкое разграничение вариант (например, красные или белые цветки)
- Непрерывная изменчивость - плавные переходы между вариантами (например, оттенки цветка от белого до алого)
Для качественных признаков также строятся вариационные ряды и кривые. График при дискретной изменчивости будет иметь резкие скачки.
Значение анализа изменчивости
Изучение закономерностей изменчивости признаков и построение вариационных кривых имеет большой практический интерес.
В генетике и селекции это позволяет:
- Выявлять мутации и отбирать ценные формы
- Прогнозировать проявление нужных признаков
- Подбирать оптимальные условия выращивания
Благодаря открытому Н.И. Вавиловым закону гомологических рядов, зная характер изменчивости признака у одного вида, можно прогнозировать этот показатель и для других близкородственных видов.
Правила построения вариационного ряда
Для корректного анализа изменчивости необходимо грамотно подойти к сбору исходных данных и построению вариационной кривой.
- Выбрать достаточно большую и однородную выборку
- Точно определить изучаемый признак и методику его оценки
- Расположить все значения признака в возрастающем или убывающем порядке
- Подсчитать частоту встречаемости каждого варианта
- Построить график с осями X и Y
При соблюдении этих правил анализ изменчивости даст объективную картину!
Применение вариационных кривых на практике
Давайте рассмотрим применение вариационных кривых на примере селекции растений.
Например, селекционер подбирает условия выращивания нового сорта пшеницы. Он знает, что по вариационной кривой этот сорт имеет широкую норму реакции на уровень минерального питания.
Значит, изменяя дозы внесения удобрений, можно существенно влиять на такой признак как урожайность. Это позволит выбрать оптимальный вариант для максимизации урожая.
Факторы, влияющие на изменчивость
На варьирование признаков влияет целый ряд факторов как внутренних, так и внешних.
- Генотип. Определяет границы нормы реакции.
- Условия среды. Температура, влажность, освещенность и другие параметры.
- Взаимодействие генов между собой (эпистаз).
- Влияние генов других особей (например, пчелиной матки на пчел в улье).
Сложность заключается в том, что все эти факторы действуют не изолированно, а комплексно и зачастую предсказать конечный результат не так просто.
Возрастные изменения организмов
В процессе индивидуального развития организма его признаки претерпевают определенную динамику.
К примеру, при построении вариационного ряда по росту детей в возрасте от 5 до 17 лет, мы получим совершенно иную картину, нежели при анализе взрослых особей.
Роль мутаций
Мутации - это внезапные изменения в ДНК организмов. Они приводят к появлению новых вариантов генов и признаков.
Мутации расширяют норму реакции, создавая предпосылку к формированию новых видов в процессе эволюции.
Проблемы интерпретации данных
При анализе вариационных рядов и построении кривых следует учитывать возможные ошибки и ложные выводы.
К примеру, небольшой размер выборки может дать скошенный или усеченный график. А наличие скрытых, неучтенных факторов, наоборот привести к неоправданному расширению нормы реакции.
Перспективы применения
Дальнейшее изучение нормы реакции открывает большие возможности для управления свойствами живых организмов, будь то сельскохозяйственные растения, домашние животные или даже человек.
