erbliche Variabilität. Erbliche Variabilität: Merkmale und Bedeutung

4. DIE ROLLE DER ERBLICHEN VARIABILITÄT IN DER EVOLUTION VON ARTEN UND IHREN FORMEN

In Darwins Evolutionstheorie ist die Voraussetzung für die Evolution die erbliche Variabilität, und die treibenden Kräfte der Evolution sind der Kampf ums Dasein und die natürliche Selektion. Bei der Erstellung der Evolutionstheorie greift Ch. Darwin immer wieder auf Ergebnisse der Zuchtpraxis zurück. Er zeigte, dass die Vielfalt der Sorten und Rassen auf Variabilität beruht. Variabilität ist der Prozess der Entstehung von Unterschieden zwischen Nachkommen und Vorfahren, die die Vielfalt der Individuen innerhalb einer Sorte oder Rasse bestimmen. Darwin glaubte, dass die Ursachen der Variabilität in der Auswirkung von Faktoren auf Organismen liegen Außenumgebung(direkt und indirekt) sowie die Natur der Organismen selbst (da jeder von ihnen spezifisch auf den Einfluss der äußeren Umgebung reagiert). Variabilität dient als Grundlage für die Bildung neuer Merkmale in der Struktur und den Funktionen von Organismen, und die Vererbung verstärkt diese Merkmale. Darwin identifizierte bei der Analyse der Formen der Variabilität drei davon: eindeutig, unbestimmt und korrelativ.

Eine bestimmte oder Gruppenvariabilität ist eine Variabilität, die unter dem Einfluss eines Umweltfaktors auftritt, der auf alle Individuen einer Sorte oder Rasse gleichermaßen einwirkt und sich in eine bestimmte Richtung ändert. Beispiele für eine solche Variabilität sind eine Zunahme des Körpergewichts bei Tierindividuen bei guter Ernährung, eine Veränderung des Haaransatzes unter Klimaeinfluss usw. Eine gewisse Variabilität ist massiv, erstreckt sich über die gesamte Generation und äußert sich bei jedem Individuum auf ähnliche Weise. Es ist nicht erblich, das heißt, bei den Nachkommen der veränderten Gruppe werden die von den Eltern erworbenen Merkmale unter anderen Bedingungen nicht vererbt.

Unbestimmte oder individuelle Variabilität manifestiert sich spezifisch in jedem Einzelnen, d.h. einzigartig, individuell in der Natur. Es ist mit Unterschieden zwischen Individuen derselben Sorte oder Rasse unter ähnlichen Bedingungen verbunden. Diese Form der Variabilität ist unbestimmt, d. h. ein Merkmal kann sich unter gleichen Bedingungen in verschiedene Richtungen ändern. Beispielsweise erscheinen bei einer Pflanzenart Exemplare mit unterschiedlichen Blütenfarben, unterschiedlicher Farbintensität der Blütenblätter usw. Der Grund für dieses Phänomen war Darwin unbekannt. Unsichere Variabilität hat erblicher Charakter, d. h. stabil an die Nachkommen weitergegeben. Darin liegt seine Bedeutung für die Evolution.

Bei der korrelativen oder korrelativen Variabilität führt eine Veränderung in einem Organ zu Veränderungen in anderen Organen. Beispielsweise haben Hunde mit einem schlecht entwickelten Fell meist unterentwickelte Zähne, Tauben mit gefiederten Beinen haben Schwimmhäute zwischen den Fingern, Tauben mit einem langen Schnabel meist lange Beine, weiße Katzen mit blaue Augen normalerweise taub usw. Aus den Faktoren der korrelativen Variabilität zieht Darwin eine wichtige Schlussfolgerung: Eine Person, die ein Merkmal der Struktur auswählt, wird fast „wahrscheinlich unbeabsichtigt andere Körperteile auf der Grundlage der mysteriösen Korrelationsgesetze verändern.“

Nachdem Darwin die Formen der Variabilität bestimmt hatte, kam er zu dem Schluss, dass nur erbliche Veränderungen für den Evolutionsprozess wichtig sind, da nur sie sich von Generation zu Generation ansammeln können. Nach Darwin sind dies die Hauptfaktoren der Evolution kulturelle Formen- Hierbei handelt es sich um eine vom Menschen hervorgerufene erbliche Variabilität und Selektion (Darwin bezeichnete eine solche Selektion als künstlich). Variabilität ist eine notwendige Voraussetzung für die künstliche Selektion, sie entscheidet jedoch nicht über die Bildung neuer Rassen und Sorten.

ABSCHLUSS

Damit entwickelte Darwin zum ersten Mal in der Geschichte der Biologie die Evolutionstheorie. Dies war von großer methodischer Bedeutung und ermöglichte es, nicht nur die Idee der organischen Evolution für Zeitgenossen klar und überzeugend zu begründen, sondern auch die Gültigkeit der Evolutionstheorie selbst zu überprüfen. Dies war die entscheidende Phase einer der größten konzeptionellen Revolutionen in der Naturwissenschaft. Das Wichtigste an dieser Revolution war die Ablösung des theologischen Evolutionsgedankens als Konzept der ursprünglichen Zweckmäßigkeit durch ein Modell natürliche Auslese. Trotz heftiger Kritik erlangte Darwins Theorie aufgrund des Konzepts schnell Anerkennung historische Entwicklung Die lebendige Natur sei besser als die Idee der Unveränderlichkeit der Arten, erklärten die beobachteten Tatsachen. Um seine Theorie zu untermauern, stützte sich Darwin im Gegensatz zu seinen Vorgängern auf eine riesige Menge an Fakten, die ihm aus verschiedenen Bereichen zur Verfügung standen. Die Hervorhebung biotischer Beziehungen und ihrer bevölkerungsevolutionären Interpretation war die wichtigste Neuerung in Darwins Evolutionskonzept und lässt den Schluss zu, dass Darwin sein eigenes Konzept des Kampfes ums Dasein geschaffen hat, das sich grundlegend von den Vorstellungen seiner Vorgänger, der Darwin-Doktrin, unterschied Evolution organische Welt war die erste vom naturhistorischen Materialismus in den Tiefen der Naturwissenschaft geschaffene Entwicklungstheorie, die erste Anwendung des Entwicklungsprinzips auf ein eigenständiges Gebiet der Naturwissenschaften. Dies ist die allgemeine wissenschaftliche Bedeutung des Darwinismus.

Das Verdienst Darwins und das, was er entdeckte Antriebskräfte organische Evolution. Weitere Entwicklung Die Biologie vertiefte und ergänzte seine Ideen, die als Grundlage des modernen Darwinismus dienten. In allen biologischen Disziplinen nimmt heute die historische Forschungsmethode, die das Studium ermöglicht, den Spitzenplatz ein konkrete Wege Evolution der Organismen und dringen tief in das Wesen biologischer Phänomene ein. Die Evolutionstheorie von Charles Darwin hat in der modernen Synthesetheorie breite Anwendung gefunden, wo der einzige leitende Faktor in der Evolution die natürliche Selektion ist, deren Material Mutation ist. Historische Analyse Darwins Theorie wirft unweigerlich neue methodische Probleme der Wissenschaft auf, die Gegenstand einer besonderen Untersuchung werden können. Die Lösung dieser Probleme erfordert eine Erweiterung des Wissensgebiets und damit auch eine wissenschaftlicher Fortschritt in vielen Bereichen: sowohl in der Biologie, der Medizin als auch in der Psychologie, auf die die Evolutionstheorie von Charles Darwin nicht weniger Einfluss hatte als auf die Naturwissenschaften.

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Einige Partikel wurden von den Eltern auf die Nachkommen übertragen. Jetzt nennen wir diese Partikel Gene. Die Idee der korpuskulären Vererbung ist von großer Bedeutung für das Verständnis der Funktionsweise der natürlichen Selektion in Populationen. Man kann sich Evolution als Veränderungen einer beliebigen Eigenschaft einer bestimmten Population im Laufe der Zeit vorstellen. In einem gewissen allgemeinen philosophischen Sinne ist dies das Wesen der Evolution. ...

Sie würden danach streben, unter sich ändernden Bedingungen erhalten zu bleiben, und die natürliche Auslese hätte den vollen Spielraum für ihre verbessernde Wirkung. 1. NATÜRLICHE SELEKTION ALS ELEMENTÄRER EVOLUTIONSFAKTOR Ich nannte die Erhaltung günstiger individueller Unterschiede und Veränderungen und die Zerstörung schädlicher natürlicher Selektion oder das Überleben des Stärkeren Ch. Darwin im modernen Sinne ...

Erhaltung und Anhäufung kleiner erblicher Veränderungen, die sich jeweils positiv auf das zu erhaltende Lebewesen auswirken. Umstände, die die Bildung neuer Formen durch natürliche Selektion begünstigen. Große Variabilität und individuelle Unterschiede sind natürlich ein günstiger Umstand. Eine große Anzahl von Personen erhöht die Chancen, in ... aufzutreten.

Und deshalb spielen sie eine wichtigere Rolle in der Evolution. Von grundlegender Bedeutung ist die Tatsache, dass diese Mutationen zufällig, also nicht gerichtet, sind. 3. Das zentrale Dogma und das Weismann-Prinzip werden akzeptiert. 4. Die Evolution erfolgt durch Veränderung der Häufigkeit von Genen. 5. Diese Veränderungen können als Folge von Mutationen, dem Eintritt von Genen in die Population und ihrem Ausfluss aus ihr, zufälliger Drift und ... auftreten.

Variabilität bezeichnet die gemeinsame Eigenschaft aller lebenden Organismen, Unterschiede zwischen Individuen derselben Art zu erwerben.

Ch. Darwin hob Folgendes hervor Hauptarten der Variabilität: definitiv (Gruppe, nicht erblich, Modifikation), unbestimmt (individuell, erblich, mutationsbedingt) und kombiniert. Zur erblichen Variabilität zählen solche Veränderungen der Eigenschaften von Lebewesen, die mit Veränderungen (also Mutationen) einhergehen und von Generation zu Generation weitergegeben werden. Die Übertragung des Materials von den Eltern auf die Nachkommen muss sehr genau erfolgen, sonst kann die Art nicht erhalten werden. Manchmal jedoch quantitativ oder qualitative Veränderungen in der DNA und Tochterzellen werden im Vergleich zu den Elterngenen verzerrt. Solche Fehler im Erbgut werden weitergegeben nächste Generation und werden Mutationen genannt. Ein Organismus, der durch Mutationen neue Eigenschaften erhalten hat, wird Mutant genannt. Manchmal sind diese Veränderungen phänotypisch deutlich sichtbar, zum Beispiel das Fehlen von Pigmenten in Haut und Haaren – Albinismus. Meistens sind Mutationen jedoch rezessiv und treten nur dann im Phänotyp auf, wenn sie im homozygoten Zustand vorliegen. Das Vorliegen erblicher Veränderungen war bekannt. All dies ergibt sich aus der Lehre von den erblichen Veränderungen. Erbliche Variabilität ist eine notwendige Voraussetzung für natürliche und. Allerdings gab es zur Zeit Darwins noch keine experimentellen Daten zur Vererbung und die Vererbungsgesetze waren unbekannt. Dies machte es unmöglich, strikt zwischen verschiedenen Formen der Variabilität zu unterscheiden.

Mutationstheorie wurde im frühen 20. Jahrhundert vom niederländischen Zytologen Hugo de Vries entwickelt. haben eine Reihe von Eigenschaften:

Mutationen treten plötzlich auf und jeder Teil des Genotyps kann mutieren.
Mutationen sind häufiger rezessiv und seltener dominant.
Mutationen können für den Organismus schädlich, neutral oder vorteilhaft sein.
Mutationen werden von Generation zu Generation weitergegeben.
Mutationen können sowohl unter dem Einfluss äußerer als auch innerer Einflüsse stattfinden.

Mutationen werden in verschiedene Typen unterteilt:

Punktmutationen (Genmutationen). sind Veränderungen einzelner Gene. Dies kann passieren, wenn ein oder mehrere Nukleotidpaare in einem DNA-Molekül ersetzt, weggelassen oder eingefügt werden.
Chromosomenmutationen sind Veränderungen in Teilen eines Chromosoms oder ganzen Chromosomen. Solche Mutationen können als Folge von Deletion auftreten – dem Verlust eines Teils des Chromosoms, Duplikation – Verdoppelung eines Teils des Chromosoms, Inversion – Drehung eines Teils des Chromosoms um 1800, Translokation – Abreißen eines Teils des Chromosoms und dessen Verschiebung an eine neue Position, zum Beispiel durch die Verbindung mit einem anderen Chromosom.
Mutationen bestehen darin, die Anzahl der Chromosomen im haploiden Satz zu verändern. Dies kann durch den Verlust eines Chromosoms aus dem Genotyp oder umgekehrt durch eine Erhöhung der Anzahl der Kopien eines beliebigen Chromosoms im haploiden Satz von eins auf zwei oder mehr auftreten. besonderer Fall genomische Mutationen – Polyploidie – eine Zunahme der Chromosomenzahl um einen Faktor. Das Konzept der Mutationen wurde vom niederländischen Botaniker de Vries in die Wissenschaft eingeführt. Bei einer Espenpflanze (Primelpflanze) beobachtete er das Auftreten scharfer, krampfhafter Abweichungen von typische Form, und diese Abweichungen waren erblich. Weitere Studien an verschiedenen Objekten – Pflanzen, Tieren, Mikroorganismen – zeigten, dass das Phänomen der Mutationsvariabilität für alle Organismen charakteristisch ist.
Chromosomen sind die materielle Grundlage des Genotyps. Mutationen sind Veränderungen, die in Chromosomen unter dem Einfluss äußerer Faktoren oder auftreten. Unter Mutationsvariabilität versteht man neu auftretende Veränderungen im Genotyp, während es sich bei Kombinationen um neue Kombinationen von Elterngenen in der Zygote handelt. Mutationen beeinflussen verschiedene Aspekte der Struktur und Funktionen des Körpers. Beispielsweise kommt es bei Drosophila zu mutationsbedingten Veränderungen in der Form der Flügel (bis zu ihrem vollständigen Verschwinden), der Körperfarbe, der Entwicklung von Borsten am Körper, der Form der Augen, ihrer Farbe (rot, gelb, weiß, kirschrot) usw sowie viele physiologische Zeichen (Lebensdauer, Fruchtbarkeit) bekannt.

Sie verlaufen in unterschiedliche Richtungen und stellen an sich keine adaptiven, wohltuenden Veränderungen für den Körper dar.

Viele auftretende Mutationen sind für den Organismus ungünstig und können sogar zu seinem Tod führen. Die meisten dieser Mutationen sind rezessiv.

Die meisten Mutanten haben eine verminderte Lebensfähigkeit und werden durch natürliche Selektion ausgesondert. Evolution oder neue Rassen und Sorten erfordern jene seltenen Individuen, die günstige oder neutrale Mutationen aufweisen. Die Bedeutung von Mutationen liegt darin, dass sie erbliche Veränderungen hervorrufen, die das Material für die natürliche Selektion in der Natur sind. Mutationen sind auch für Individuen mit neuen, für den Menschen wertvollen Eigenschaften notwendig. Künstliche mutagene Faktoren werden häufig verwendet, um neue Tierrassen, Pflanzensorten und Mikroorganismenstämme zu erhalten.

Kombinationsvariabilität gilt auch für erbliche Formen Variabilität. Es ist auf die Neuordnung von Genen während der Verschmelzung von Gameten und der Bildung einer Zygote zurückzuführen, d. h. während des sexuellen Prozesses.

Unter Variation versteht man in der Biologie das Auftreten individueller Unterschiede zwischen Individuen derselben Art. Aufgrund der Variabilität wird die Population heterogen und die Art hat bessere Chancen, sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen.

In einer Wissenschaft wie der Biologie gehen Vererbung und Variation Hand in Hand. Es gibt zwei Arten von Variabilität:

• Nicht erblich (Modifikation, phänotypisch).
• Erblich (mutationsbedingt, genotypisch).

Nicht erbliche Variabilität

Unter Modifikationsvariabilität versteht man in der Biologie die Fähigkeit eines einzelnen lebenden Organismus (Phänotyp), sich innerhalb seines Genotyps an Umweltfaktoren anzupassen. Aufgrund dieser Eigenschaft passen sich Individuen an Veränderungen des Klimas und anderer Lebensbedingungen an. liegt den Anpassungsprozessen in jedem Organismus zugrunde. Bei ausgezüchteten Tieren steigt also mit der Verbesserung der Haftbedingungen die Produktivität: Milchleistung, Eierproduktion usw. Und die Tiere, die in die Bergregionen gebracht werden, sind zu klein und haben eine gut entwickelte Unterwolle. Umweltfaktoren ändern sich und verursachen Variabilität. Beispiele für diesen Prozess finden Sie leicht in Alltagsleben: Die menschliche Haut wird unter dem Einfluss ultravioletter Strahlen dunkel, durch körperliche Anstrengung entwickeln sich Muskeln, Pflanzen, die an schattigen Orten und im Licht wachsen, haben unterschiedliche Blattformen und Hasen ändern im Winter und Sommer ihre Fellfarbe.

Für nicht erbliche Variabilität zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

• Gruppencharakter von Veränderungen;
• nicht an Nachkommen vererbt;
• Veränderung des Merkmals innerhalb des Genotyps;
• das Verhältnis des Änderungsgrades zur Intensität der Auswirkung eines externen Faktors.

erbliche Variabilität

In der Biologie ist erbliche oder genotypische Variabilität der Prozess, durch den sich das Genom eines Organismus verändert. Dank ihr erhält das Individuum Merkmale, die für seine Art bisher ungewöhnlich waren. Laut Darwin ist die genotypische Variation der Hauptmotor der Evolution. Es gibt folgende Arten erblicher Variabilität:

• mutationsbedingt;
• kombinativ.

Tritt als Folge des Genaustauschs während der sexuellen Fortpflanzung auf. Gleichzeitig werden die Merkmale der Eltern über mehrere Generationen hinweg auf unterschiedliche Weise kombiniert, was die Vielfalt der Organismen in der Population erhöht. Die kombinative Variabilität folgt den Regeln der Mendelschen Vererbung.

Ein Beispiel für eine solche Variabilität ist Inzucht und Auskreuzung (nah verwandte und nicht verwandte Kreuzungen). Wenn die Merkmale eines einzelnen Erzeugers in der Tierrasse verankert werden sollen, kommt Inzucht zum Einsatz. Dadurch wird der Nachwuchs einheitlicher und verstärkt die Qualitäten des Liniengründers. Inzucht führt zur Manifestation rezessiver Gene und kann zur Degeneration der Linie führen. Um die Lebensfähigkeit der Nachkommen zu erhöhen, wird Auskreuzung eingesetzt – nicht verwandte Kreuzungen. Gleichzeitig nimmt die Heterozygotie der Nachkommen zu, die Diversität innerhalb der Population nimmt zu und damit auch die Widerstandsfähigkeit des Einzelnen gegenüber den schädlichen Auswirkungen von Umweltfaktoren.

Mutationen wiederum werden unterteilt in:

• genomisch;
• chromosomal;
• genetisch;
• zytoplasmatisch.

Veränderungen, die Geschlechtszellen betreffen, werden vererbt. Mutationen können auf die Nachkommen übertragen werden, wenn sich das Individuum vegetativ vermehrt (Pflanzen, Pilze). Mutationen können nützlich, neutral oder schädlich sein.

Genomische Mutationen

Es gibt zwei Arten von Variationen in der Biologie durch genomische Mutationen:

• Polyploidie – eine Mutation, die häufig bei Pflanzen vorkommt. Es wird durch eine mehrfache Zunahme der Gesamtzahl der Chromosomen im Zellkern verursacht und entsteht im Prozess der Verletzung ihrer Divergenz zu den Polen der Zelle während der Teilung. Polyploide Hybriden werden häufig verwendet Landwirtschaft- Im Pflanzenbau gibt es mehr als 500 Polyploide (Zwiebel, Buchweizen, Zuckerrübe, Rettich, Minze, Weintraube und andere).
• Unter Aneuploidie versteht man eine Zunahme oder Abnahme der Chromosomenzahl einzelner Paare. Diese Art von Mutation ist durch eine geringe Lebensfähigkeit des Individuums gekennzeichnet. Eine beim Menschen weit verbreitete Mutation – eine im 21. Paar – verursacht das Down-Syndrom.

Chromosomenmutationen

Variabilität in der Biologie tritt übrigens auf, wenn sich die Struktur der Chromosomen selbst ändert: Verlust des Endabschnitts, Wiederholung eines Gensatzes, Rotation eines einzelnen Fragments, Übertragung eines Chromosomenabschnitts an eine andere Stelle oder auf ein anderes Chromosom. Solche Mutationen treten häufig unter dem Einfluss von Strahlung und chemischer Umweltverschmutzung auf.

Genmutationen

Ein erheblicher Teil dieser Mutationen erscheint äußerlich nicht, da es sich um ein rezessives Merkmal handelt. Genmutationen werden durch eine Veränderung der Abfolge von Nukleotiden – einzelnen Genen – verursacht und führen zur Entstehung von Proteinmolekülen mit neuen Eigenschaften.

Genmutationen beim Menschen verursachen die Manifestation einiger Erbkrankheiten – Sichelzellenanämie, Hämophilie.

Zytoplasmatische Mutationen

Zytoplasmatische Mutationen sind mit Veränderungen in der Struktur des Zellzytoplasmas verbunden, das DNA-Moleküle enthält. Dies sind Mitochondrien und Plastiden. Solche Mutationen werden über die mütterliche Linie übertragen, da die Zygote das gesamte Zytoplasma aus der mütterlichen Eizelle erhält. Ein Beispiel für eine zytoplasmatische Mutation, die zu Variabilität in der Biologie geführt hat, ist die Fiederung von Pflanzen, die durch Veränderungen in Chloroplasten verursacht wird.

Alle Mutationen haben die folgenden Eigenschaften:

• Sie erscheinen plötzlich.
• Durch Erbschaft weitergegeben.
• Sie haben keine Richtung. Mutationen können sowohl einem unbedeutenden Bereich als auch einem Vitalzeichen unterliegen.
• Kommt bei Individuen vor, das heißt individuell.
• Mutationen können in ihrer Ausprägung rezessiv oder dominant sein.
• Die gleiche Mutation kann wiederholt werden.

Jede Mutation wird durch bestimmte Ursachen verursacht. In den meisten Fällen kann es nicht genau bestimmt werden. Unter experimentellen Bedingungen wird zur Erzielung von Mutationen ein gezielter Faktor der äußeren Umgebung genutzt – Strahlenexposition und dergleichen.

Vererbung und Variabilität gehören zu den bestimmenden Faktoren in der Entwicklung der organischen Welt.

Vererbung- Dies ist die Eigenschaft lebender Organismen, die Merkmale ihrer Struktur und Entwicklung zu bewahren und an die Nachkommen weiterzugeben. Aufgrund der Vererbung von Generation zu Generation bleiben die Merkmale einer Art, Sorte, Rasse oder Sorte erhalten. Die Kommunikation zwischen den Generationen erfolgt bei der Fortpflanzung durch haploide oder diploide Zellen (siehe Abschnitte „Botanik“ und „Zoologie“).

Von den Zellorganellen kommt den Chromosomen, die zur Selbstverdopplung und Bildung des gesamten für die Art charakteristischen Merkmalskomplexes fähig sind, die führende Rolle bei der Vererbung zu (siehe Kapitel „Zelle“). Die Zellen jedes Organismus enthalten Zehntausende von Genen. Ihre Gesamtheit, die für ein Individuum einer Art charakteristisch ist, wird als Genotyp bezeichnet.

Variabilität ist das Gegenteil von Vererbung, ist aber untrennbar mit dieser verbunden. Es drückt sich in der Fähigkeit von Organismen aus, sich zu verändern. Aufgrund der Variabilität einzelner Individuen ist die Population heterogen. Darwin unterschied zwei Haupttypen der Variabilität.

Nicht erbliche Variabilität(siehe zu Modifikationen im Kapitel „Grundlagen der Genetik und Selektion“) kommt es im Prozess der individuellen Entwicklung von Organismen unter dem Einfluss spezifischer Umweltbedingungen zu ähnlichen Veränderungen bei allen Individuen derselben Art, daher nannte Darwin diese Variabilität eindeutig. Das Ausmaß solcher Veränderungen kann jedoch bei einzelnen Personen unterschiedlich sein. Zum Beispiel Grasfrösche niedrige Temperaturen verursachen eine dunkle Farbe, deren Intensität jedoch bei verschiedenen Personen unterschiedlich ist. Darwin hielt Modifikationen für unwesentlich für die Evolution, da sie im Allgemeinen nicht vererbt werden.

erbliche Variabilität(siehe zu Mutationen im Kapitel „Grundlagen der Genetik und Selektion“) ist mit einer Veränderung des Genotyps eines Individuums verbunden, sodass die daraus resultierenden Veränderungen vererbt werden. In der Natur treten Mutationen bei einzelnen Individuen unter dem Einfluss zufälliger äußerer Einflüsse auf interne Faktoren. Ihre Natur ist schwer vorherzusagen, daher Darwin diese Variabilität. genannt unsicher. Mutationen können geringfügig oder schwerwiegend sein und Auswirkungen haben verschiedene Zeichen und Eigenschaften. Beispielsweise verändern sich bei Drosophila unter dem Einfluss von Röntgenstrahlen Flügel, Borsten, Augen- und Körperfarbe, Fruchtbarkeit usw. Mutationen können für den Organismus nützlich, schädlich oder gleichgültig sein.

Die erbliche Variante ist kombinatorische Variabilität. Sie kommt bei freien Kreuzungen in Populationen oder bei künstlicher Hybridisierung vor. Infolgedessen werden Individuen mit neuen Kombinationen von Merkmalen und Eigenschaften geboren, die bei den Eltern fehlten (siehe über Dihybridkreuzung, Neubildungen während der Kreuzung, Chromosomenkreuzung im Kapitel „Grundlagen der Genetik und Selektion“). Relative Variabilität auch erblich; sie drückt sich darin aus, dass eine Veränderung in einem Organ abhängige Veränderungen in anderen hervorruft (zur Mehrfachwirkung eines Gens siehe Kapitel „Grundlagen der Genetik und Selektion“). Erbsen mit violetten Blüten haben beispielsweise immer den gleichen Farbton der Blattstiele und Blattadern. Bei Watvögeln sind lange Gliedmaßen und ein Hals immer von einem langen Schnabel und einer langen Zunge begleitet. Darwin hielt die erbliche Variabilität für besonders wichtig für die Evolution, da sie als Material für die natürliche und künstliche Selektion bei der Bildung neuer Populationen, Arten, Sorten, Rassen und Stämme dient.

Aus der Geschichte

Die Vorstellung, dass Lebewesen durch Vererbung und Variabilität gekennzeichnet sind, entwickelte sich bereits in der Antike. Es wurde festgestellt, dass bei der Fortpflanzung von Organismen von Generation zu Generation ein Komplex von Zeichen und Eigenschaften übertragen wird, die einer bestimmten Art innewohnen (Manifestation der Vererbung). Es ist jedoch ebenso offensichtlich, dass es einige Unterschiede zwischen Individuen derselben Art gibt (Variabilitätsmanifestation).

Das Wissen über das Vorhandensein dieser Eigenschaften wurde bei der Entwicklung neuer Sorten von Kulturpflanzen und Haustierrassen genutzt. Seit jeher wird in der Landwirtschaft die Hybridisierung eingesetzt, also die Kreuzung von Organismen, die sich in irgendeiner Weise voneinander unterscheiden. Allerdings vorher Ende des 19. Jahrhunderts V. Solche Arbeiten wurden durch Versuch und Irrtum durchgeführt, da die Mechanismen, die der Manifestation solcher Eigenschaften von Organismen zugrunde liegen, nicht bekannt waren und die diesbezüglichen Hypothesen rein spekulativ waren.

Im Jahr 1866 wurde die Arbeit von Gregor Mendel, einem tschechischen Forscher, „Experimente an Pflanzenhybriden“ veröffentlicht. Es beschrieb die Muster der Vererbung von Merkmalen in den Pflanzengenerationen mehrerer Arten, die G. Mendel als Ergebnis zahlreicher und sorgfältig durchgeführter Experimente identifizierte. Seine Forschung erregte jedoch nicht die Aufmerksamkeit seiner Zeitgenossen, die die Neuheit und Tiefe der Ideen nicht würdigten, die das allgemeine Niveau der biologischen Wissenschaften dieser Zeit übertrafen. Erst im Jahr 1900, nach der erneuten und unabhängigen Entdeckung der Gesetze von G. Mendel durch drei Forscher (G. de Vries in Holland, K. Korrens in Deutschland und E. Cermak in Österreich), begann die Entwicklung einer neuen biologischen Wissenschaft – der Genetik, die untersucht Muster der Vererbung und Variabilität. Gregor Mendel gilt zu Recht als Begründer dieser jungen, sich aber sehr schnell entwickelnden Wissenschaft.

Vererbung von Organismen

Als Vererbung von Organismen bezeichnet man die gemeinsame Eigenschaft aller Organismen, Strukturmerkmale und Funktionen zu bewahren und von den Vorfahren an die Nachkommen weiterzugeben.

Die Beziehung zwischen Eltern und Nachkommen in Organismen erfolgt hauptsächlich durch Fortpflanzung. Nachkommen sind immer wie Eltern und Vorfahren, aber sie sind keine exakte Kopie.

Jeder weiß, dass aus einer Eichel eine Eiche wächst und aus Eiern Kuckucksküken schlüpfen. Aus den Samen von Kulturpflanzen einer bestimmten Sorte wachsen Pflanzen derselben Sorte. Bei Haustieren behalten Nachkommen derselben Rasse ihre Eigenschaften.

Warum sehen Nachkommen wie ihre Eltern aus? Zu Darwins Zeiten waren die Ursachen der Vererbung kaum bekannt. Mittlerweile ist bekannt, dass die materielle Grundlage der Vererbung die auf den Chromosomen befindlichen Gene sind. Ein Gen ist ein Abschnitt eines Moleküls organische Substanz DNA, unter deren Einfluss Zeichen gebildet werden. In den Zellen von Organismen verschiedene Typen enthält Einheiten und Dutzende von Chromosomen und Hunderttausende von Genen.

Chromosomen mit darin befindlichen Genen kommen sowohl in Keimzellen als auch in Körperzellen vor. Bei der sexuellen Fortpflanzung kommt es zur Verschmelzung männlicher und weiblicher Gameten. In den Zellen des Embryos werden männliche und weibliche Chromosomen kombiniert, daher erfolgt ihre Bildung unter dem Einfluss der Gene sowohl des mütterlichen als auch des väterlichen Organismus. Die Entwicklung einiger Merkmale wird stärker von den Genen des mütterlichen Organismus beeinflusst, andere – vom väterlichen Organismus, und mütterliche und väterliche Gene haben einen gleichen Einfluss auf die dritten Merkmale. Daher ähnelt der Nachwuchs in mancher Hinsicht dem Organismus der Mutter, in anderen – dem des Vaters, in der dritten – vereint er die Merkmale von Vater und Mutter, hat also einen Zwischencharakter.

Die Variabilität von Organismen

Als Variabilität von Organismen bezeichnet man die allgemeine Eigenschaft von Organismen, neue Merkmale – Unterschiede zwischen Individuen innerhalb einer Art – zu erwerben.

Alle Anzeichen von Organismen sind veränderlich: Merkmale äußerer und Interne Struktur, Physiologie, Verhalten usw. Bei den Nachkommen eines Tierpaares oder bei Pflanzen, die aus den Samen einer Frucht gewachsen sind, ist es unmöglich, völlig identische Individuen zu treffen. In einer Schafherde derselben Rasse unterscheidet sich jedes Tier in subtilen Merkmalen: Körpergröße, Beinlänge, Kopf, Farbe, Länge und Dichte der Wolllocken, Stimme, Gewohnheiten. Die Anzahl der Randblüten in den Blütenständen der Goldrute (Gruppe der Korbblütler) liegt zwischen 5 und 8. Die Anzahl der Blütenblätter der Eichen-Anemone (Familie der Hahnenfußgewächse) beträgt 6 und manchmal 7 und 8. Pflanzen derselben Art oder Sorten unterscheiden sich etwas voneinander in Bezug auf Blüte, Reife der Früchte, Grad der Trockenresistenz usw. Aufgrund der Variabilität der Individuen ist die Population heterogen.

Darwin unterschied zwei Hauptformen der Variabilität – nicht erblich und erblich.

Nicht erbliche oder modifizierende Variabilität

Es ist seit langem bekannt, dass sich alle Individuen einer bestimmten Rasse, Sorte oder Art unter dem Einfluss einer bestimmten Ursache in eine Richtung verändern. Kulturpflanzensorten verlieren ohne die Bedingungen, unter denen sie vom Menschen gezüchtet wurden, ihre Qualitäten. Beispielsweise bildet Weißkohl beim Anbau in heißen Ländern keinen Kopf. Es ist bekannt, dass Pflanzen bei guter Düngung, Bewässerung und Beleuchtung üppig wachsen und Früchte tragen. Pferderassen, die in die Berge oder auf Inseln gebracht werden, wo das Futter nicht nahrhaft ist, verkümmern mit der Zeit. Die Produktivität von Outbred-Tieren unter Bedingungen verbesserter Haltung und Pflege steigt. Alle diese Veränderungen sind nicht erblich, und wenn Pflanzen oder Tiere in ihre ursprünglichen Existenzbedingungen überführt werden, kehren die Zeichen wieder zu ihren ursprünglichen Bedingungen zurück.

Die Ursachen der nichterblichen oder modifizierenden Variabilität von Organismen waren zur Zeit Darwins kaum bekannt. Bisher wurde herausgefunden, dass die Entstehung eines Organismus sowohl unter dem Einfluss von Genen als auch unter dem Einfluss von Umweltbedingungen erfolgt. Diese Zustände sind die Ursache für nicht erbliche Veränderungen, Veränderungen und Variabilität. Sie können Wachstum und Entwicklung beschleunigen oder verlangsamen und die Farbe von Blüten in Pflanzen verändern, aber die Gene ändern sich nicht. Aufgrund der nicht erblichen Variabilität sind Individuen von Populationen an veränderte Umweltbedingungen angepasst.

erbliche Variabilität

Neben der Modifikation gibt es eine weitere Form der Variabilität – die erbliche Variabilität von Organismen, die Chromosomen oder Gene, also die materiellen Grundlagen der Vererbung, beeinflusst. Erbliche Veränderungen waren Darwin wohlbekannt, er wies ihnen eine große Rolle in der Evolution zu.

Die Ursachen der erblichen Variation waren zu Darwins Zeiten ebenfalls wenig erforscht. Mittlerweile ist bekannt, dass erbliche Veränderungen auf Veränderungen in den Genen oder der Bildung neuer Kombinationen davon bei den Nachkommen zurückzuführen sind. Eine Art erblicher Variabilität – Mutationen – ist also auf eine Veränderung der Gene zurückzuführen; eine andere Art – kombinative Variabilität – wird durch eine neue Kombination von Genen bei den Nachkommen verursacht; die dritte – korrelative Variabilität – hängt mit der Tatsache zusammen, dass dasselbe Gen nicht die Bildung eines, sondern zweier oder mehrerer Merkmale beeinflusst. Die Grundlage aller Arten erblicher Variabilität ist somit eine Veränderung eines Gens oder einer Reihe von Genen.

Mutationen können geringfügig sein und eine Vielzahl morphologischer und physiologischer Merkmale des Organismus beeinflussen, beispielsweise bei Tieren – Größe, Farbe, Fruchtbarkeit, Milchigkeit usw. Manchmal äußern sich Mutationen in schwerwiegenderen Veränderungen. Solche Veränderungen wurden verwendet, um Fettschwanz-, Merino- und Astrachan-Schafrassen, Frotteesorten vieler Zierpflanzen sowie Bäume mit weinenden und Pyramidenkronen zu schaffen. Bekannte erbliche Veränderungen bei Erdbeeren mit einfachen eiförmigen Blättern, Schöllkraut mit eingeschnittenen Blättern.

Mutationen können durch vielfältige Einflüsse entstehen. Die Quelle der kombinativen Variabilität in Populationen ist Kreuzung. Einzelne Individuen derselben Population unterscheiden sich im Genotyp etwas voneinander. Durch freie Kreuzung entstehen neue Genkombinationen.

Erbliche Veränderungen, die aufgrund zufälliger Ursachen in einer Population aufgetreten sind, breiten sich durch freie Kreuzung allmählich unter den Individuen aus und die Population wird mit ihnen gesättigt. Diese erblichen Veränderungen an sich können nicht zur Entstehung einer neuen Population, geschweige denn einer neuen Art führen, sie sind es aber notwendiges Material zur Selektion, eine Voraussetzung für evolutionären Wandel.

Sogar Darwin bemerkte die korrelative Natur der erblichen Variabilität. Beispielsweise gehen die langen Gliedmaßen von Tieren fast immer mit einem verlängerten Hals einher; haarlose Hunde haben unterentwickelte Zähne; Tauben mit gefiederten Beinen haben Schwimmhäute zwischen den Zehen. Bei Tafelrübensorten verändert sich die Farbe der Hackfrucht, der Blattstiele und der Blattunterseite koordiniert. Das Löwenmäulchen mit hellen Blütenkronen hat einen grünen Stiel und Blätter; mit dunkler Krone – Stängel und Blätter sind dunkel. Daher sollte man bei der Auswahl eines gewünschten Merkmals die Möglichkeit berücksichtigen, dass bei den Nachkommen andere, manchmal unerwünschte, relativ damit verbundene Merkmale auftreten.

Vererbung und Variabilität sind unterschiedliche Eigenschaften von Organismen, die die Ähnlichkeit und Unähnlichkeit der Nachkommen mit ihren Eltern und weiter entfernten Vorfahren bestimmen. Vererbung drückt die Stabilität organischer Formen über mehrere Generationen und Variabilität aus – ihre Fähigkeit zur Transformation.

Darwin betonte wiederholt die Notwendigkeit einer tiefgreifenden Entwicklung der Gesetze der Variabilität und Vererbung. Später wurden sie Gegenstand genetischer Studien.