nasljedna varijabilnost. Nasljedna varijabilnost: obilježja i značaj

4. ULOGA NASLJEDNE VARIJABILNOSTI U EVOLUCIJI VRSTA I NJEZINIH OBLIKA

U Darwinovoj evolucijskoj teoriji preduvjet evolucije je nasljedna varijabilnost, a pokretačke snage evolucije su borba za opstanak i prirodna selekcija. Prilikom stvaranja evolucijske teorije Ch.Darwin se više puta poziva na rezultate uzgojne prakse. Pokazao je da se raznolikost sorata i pasmina temelji na varijabilnosti. Varijabilnost je proces nastanka razlika u potomcima u odnosu na pretke, koje određuju različitost jedinki unutar sorte ili pasmine. Darwin je vjerovao da su uzroci varijabilnosti utjecaj čimbenika na organizam vanjsko okruženje(izravni i neizravni), kao i priroda samih organizama (budući da svaki od njih posebno reagira na utjecaj vanjske sredine). Varijabilnost služi kao osnova za nastanak novih značajki u građi i funkcijama organizama, a nasljeđe pojačava te osobine.Darwin je, analizirajući oblike varijabilnosti, među njima izdvojio tri: određenu, neodređenu i korelativnu.

Određena, odnosno grupna, varijabilnost je varijabilnost koja nastaje pod utjecajem nekog okolišnog čimbenika koji jednako djeluje na sve jedinke sorte ili pasmine i mijenja se u određenom smjeru. Primjeri takve varijabilnosti su povećanje tjelesne težine kod jedinki životinje uz dobru hranidbu, promjena dlake pod utjecajem klime i dr. Određena varijabilnost je velika, obuhvaća cijelu generaciju i izražena je kod svake jedinke na sličan način. Nije nasljedno, odnosno kod potomaka modificirane skupine, pod drugim uvjetima, ne nasljeđuju se osobine koje su stekli roditelji.

Neodređena, ili individualna, varijabilnost manifestira se specifično kod svakog pojedinca, tj. jedinstven, individualne prirode. Povezan je s razlikama u jedinkama iste sorte ili pasmine u sličnim uvjetima. Ovaj oblik varijabilnosti je neodređen, tj. osobina se pod istim uvjetima može mijenjati u različitim smjerovima. Na primjer, kod jedne vrste biljaka pojavljuju se primjerci s različitim bojama cvjetova, različitim intenzitetom boje latica itd. Razlog za ovu pojavu Darwin nije znao. Neizvjesna varijabilnost ima nasljedni karakter, tj. stabilno se prenosi na potomstvo. To je njegova važnost za evoluciju.

Uz korelativnu, ili korelativnu, varijabilnost, promjena u bilo kojem organu uzrokuje promjene u drugim organima. Na primjer, psi sa slabo razvijenom dlakom obično imaju nerazvijene zube, golubovi s pernatim nogama imaju prepreke između prstiju, golubovi s dugim kljunom obično duge noge, bijele mačke sa plave oči obično gluh, itd. Iz čimbenika korelativne varijabilnosti Darwin izvlači važan zaključak: osoba će, odabirom bilo koje značajke strukture, gotovo "vjerojatno nenamjerno promijeniti druge dijelove tijela na temelju tajanstvenih zakona korelacije."

Utvrdivši oblike varijabilnosti, Darwin je došao do zaključka da su za evolucijski proces važne samo nasljedne promjene, jer se samo one mogu akumulirati iz generacije u generaciju. Prema Darwinu, glavni čimbenici evolucije kulturni oblici- to je nasljedna varijabilnost i selekcija koju proizvodi čovjek (Darwin je takvu selekciju nazvao umjetnom). Varijabilnost je nužan preduvjet za umjetnu selekciju, ali ona ne određuje stvaranje novih pasmina i sorti.

ZAKLJUČAK

Tako je Darwin prvi put u povijesti biologije izgradio teoriju evolucije. To je bilo od velikog metodološkog značaja i omogućilo je ne samo da se za suvremenike jasno i uvjerljivo potkrijepi ideja organske evolucije, već i da se provjeri valjanost same teorije evolucije. Bila je to odlučujuća faza jedne od najvećih konceptualnih revolucija u prirodnoj znanosti. Najvažnija stvar u ovoj revoluciji bila je zamjena teološke ideje evolucije kao koncepta izvorne svrhovitosti modelom prirodni odabir. Unatoč žestokim kritikama, Darwinova teorija brzo je dobila priznanje zahvaljujući činjenici da koncept povijesni razvojžive prirode bolje od ideje o nepromjenjivosti vrsta, objasnio uočene činjenice. Da bi potkrijepio svoju teoriju, Darwin se, za razliku od svojih prethodnika, oslanjao na golemu količinu njemu dostupnih činjenica iz raznih područja. Isticanje biotičkih odnosa i njihovo populacijsko-evolucijsko tumačenje bila je najvažnija inovacija Darwinova koncepta evolucije i daje za pravo zaključiti da je Darwin stvorio vlastiti koncept borbe za opstanak, bitno drugačiji od ideja svojih prethodnika Darwinove doktrine o evoluciji. evolucija organski svijet bila je prva teorija razvoja koju je stvorio "prirodnopovijesni materijalizam u dubinama prirodnih znanosti, prva primjena načela razvoja na samostalno područje prirodnih znanosti". To je opći znanstveni značaj darvinizma.

Zasluga Darwina i što je otvorio pokretačke snage organska evolucija. Daljnji razvoj biologija je produbila i dopunila njegove ideje, koje su poslužile kao osnova modernog darvinizma. U svim biološkim disciplinama danas vodeće mjesto zauzima povijesna metoda istraživanja, koja omogućuje proučavanje konkretne načine evoluciju organizama i duboko prodrijeti u bit bioloških pojava. Evolucijska teorija Charlesa Darwina našla je široku primjenu u modernoj sintetičkoj teoriji, gdje je jedini vodeći čimbenik evolucije prirodna selekcija, čiji je materijal mutacija. Povijesna analiza Darwinova teorija neizbježno rađa nove metodološke probleme znanosti, koji mogu postati predmetom posebnog proučavanja. Rješavanje ovih problema podrazumijeva širenje polja znanja, a samim tim i znanstveni napredak u mnogim područjima: kako u biologiji, medicini, tako iu psihologiji, na koje evolucijska teorija Charlesa Darwina nije imala manji utjecaj nego na prirodne znanosti.

Popis korištene literature

1. Alekseev V.A. Osnove darvinizma (povijesni i teorijski uvod). - M., 1964.

2. Velisov E.A. Charles Darwin. Život, djelovanje i djela utemeljitelja evolucijskog nauka. - M., 1959.

3. Danilova V.S., Kozhevnikov N.N. Osnovni pojmovi prirodnih znanosti. – M.: Aspect Press, 2000. – 256 str.

4. Dvoryansky F.A. Darvinizam. - M.: MGU, 1964. - 234 str.

5. Lemeza N.A., Kamlyuk L.V., Lisov N.D. Priručnik za kandidate na sveučilištima. – M.: Rolf, Iris-press, 1998. – 496 str.

6. Mamontov S.G. Biologija: vodič za kandidate za sveučilišta. -M .: Viša škola, 1992. - 245 str.

7. Ružavin G.I. Pojmovi suvremene prirodne znanosti: kolegij predavanja. - M.: Projekt, 2002. - 336 str.

8. Sadokhin A.P. Pojmovi moderne prirodne znanosti. - M., 2005.

9. Slopov E.F. Pojmovi moderne prirodne znanosti. – M.: Vlados, 1999. – 232 str.

10. Smygina S.I. Pojmovi moderne prirodne znanosti. - Rostov n / D., 1997.

Neke su čestice prešle s roditelja na potomke. Sada te čestice nazivamo genima. Ideja o korpuskularnom naslijeđu od velike je važnosti za razumijevanje načina na koji prirodna selekcija djeluje u populacijama. Evolucija se može smatrati promjenama u bilo kojem svojstvu određene populacije tijekom vremena. U određenom općem filozofskom smislu, to je bit evolucije. ...

Nastojali bi se očuvati u promjenjivim uvjetima, a prirodna selekcija imala bi puni prostor za svoje poboljšanje djelovanja. 1. PRIRODNA SELEKCIJA KAO ELEMENTARNI EVOLUCIONIRNI ČIMBENIC Očuvanje povoljnih individualnih razlika i promjena i uništavanje štetnih nazvao sam prirodnom selekcijom ili opstankom najjačih Ch.Darwin U modernom smislu ...

Očuvanje i akumulacija malih nasljednih promjena, od kojih je svaka korisna za biće koje se spašava. Okolnosti koje pogoduju stvaranju novih oblika prirodnom selekcijom. Velika varijabilnost, naravno, i individualne razlike očito će biti povoljna okolnost. Veliki broj pojedinaca povećava šanse za pojavu u...

I tako igraju važniju ulogu u evoluciji. Od temeljne je važnosti činjenica da su te mutacije nasumične, drugim riječima, nisu usmjerene. 3. Središnja dogma i Weismannovo načelo su prihvaćeni. 4. Evolucija se provodi promjenom frekvencija gena. 5. Ove promjene mogu nastati kao posljedica mutacija, ulaska gena u populaciju i njihovog odljeva iz nje, nasumičnog drifta i ...

varijabilnost naziva zajedničko svojstvo svih živih organizama da stječu razlike između jedinki iste vrste.

Ch.Darwin je izdvojio sljedeće glavne vrste varijabilnosti: određeni (grupni, nenasljedni, modifikacijski), neodređeni (individualni, nasljedni, mutacijski) i kombinirani. Nasljedna varijabilnost uključuje takve promjene u svojstvima živih bića koje su povezane s promjenama (tj. mutacijama) i prenose se s koljena na koljeno. Prijenos materijala s roditelja na potomstvo mora biti vrlo točan, inače se vrsta ne može očuvati. Međutim, ponekad kvantitativne ili kvalitativne promjene u DNK, a stanice kćeri bivaju iskrivljene u usporedbi s roditeljskim genima. Takve greške u nasljednom materijalu se prenose iduća generacija a nazivaju se mutacijama. Organizam koji je dobio nova svojstva kao rezultat mutacija naziva se mutant. Ponekad su te promjene jasno vidljive fenotipski, na primjer, odsutnost pigmenata u koži i kosi - albinizam. Ali najčešće su mutacije recesivne i pojavljuju se u fenotipu samo kada su prisutne u homozigotnom stanju. Znalo se za postojanje nasljednih promjena. Sve to proizlazi iz učenja o nasljednim promjenama. Nasljedna varijabilnost nužan je preduvjet prirodnog i. Međutim, u Darwinovo vrijeme još nije bilo eksperimentalnih podataka o nasljeđivanju i nisu bili poznati zakoni nasljeđivanja. To je onemogućilo striktno razlikovanje različitih oblika varijabilnosti.

teorija mutacije je početkom dvadesetog stoljeća razvio nizozemski citolog Hugo de Vries. imaju niz svojstava:

Mutacije nastaju iznenada, a bilo koji dio genotipa može mutirati.
Mutacije su češće recesivne, a rjeđe dominantne.
Mutacije mogu biti štetne, neutralne ili korisne za organizam.
Mutacije se prenose s koljena na koljeno.
Mutacije se mogu odvijati pod utjecajem vanjskih i unutarnjih utjecaja.

Mutacije se dijele u nekoliko vrsta:

Točkaste (genske) mutacije su promjene u pojedinim genima. To se može dogoditi kada se jedan ili više parova nukleotida u molekuli DNK zamijeni, ispusti ili umetne.
Kromosomske mutacije su promjene u dijelovima kromosoma ili cijelim kromosomima. Takve mutacije mogu nastati kao posljedica delecije - gubitka dijela kromosoma, duplikacije - udvostručenja bilo kojeg dijela kromosoma, inverzije - zakretanja dijela kromosoma za 1800, translokacije - otkidanja dijela kromosoma i njegovog premještanja. na novi položaj, na primjer, spajanje drugog kromosoma.
mutacije sastoje se u promjeni broja kromosoma u haploidnom skupu. To se može dogoditi zbog gubitka kromosoma iz genotipa ili, obrnuto, povećanja broja kopija bilo kojeg kromosoma u haploidnom skupu s jedne na dvije ili više. poseban slučaj genomske mutacije – poliploidija – povećanje broja kromosoma za faktor. Pojam mutacija u znanost je uveo nizozemski botaničar de Vries. U biljci jasike (jaglaca) primijetio je pojavu oštrih, grčevitih odstupanja od tipičan oblik, a ta su odstupanja bila nasljedna. Daljnja istraživanja na raznim objektima - biljkama, životinjama, mikroorganizmima pokazala su da je fenomen mutacijske varijabilnosti karakterističan za sve organizme.
Kromosomi su materijalna osnova genotipa. Mutacije su promjene koje se događaju u kromosomima pod utjecajem vanjskih čimbenika odn. Mutacijska varijabilnost su novonastale promjene u genotipu, dok su kombinacije nove kombinacije roditeljskih gena u zigoti. Mutacije utječu na različite aspekte strukture i funkcija tijela. Na primjer, kod Drosophila se javljaju mutacijske promjene u obliku krila (sve do njihovog potpunog nestanka), boji tijela, razvoju čekinja na tijelu, obliku očiju, njihovoj boji (crvena, žuta, bijela, trešnja), kao poznati su i mnogi fiziološki znakovi (životni vijek, plodnost).

One se odvijaju u različitim smjerovima i same po sebi nisu adaptivne, korisne promjene za tijelo.

Mnoge novonastale mutacije su nepovoljne za organizam i mogu čak uzrokovati njegovu smrt. Većina ovih mutacija je recesivna.

Većina mutanata ima smanjenu sposobnost preživljavanja i iskorijenjeni su prirodnom selekcijom. Evolucija ili nove pasmine i sorte zahtijevaju one rijetke jedinke koje imaju povoljne ili neutralne mutacije. značaj mutacija je u tome što one stvaraju nasljedne promjene koje su materijal za prirodni odabir u prirodi. Mutacije su također potrebne za jedinke s novim svojstvima vrijednim za ljude. Umjetni mutageni čimbenici naširoko se koriste za dobivanje novih pasmina životinja, biljnih sorti i sojeva mikroorganizama.

Kombinacijska varijabilnost također se odnosi na nasljedni oblici varijabilnost. To je zbog preraspodjele gena tijekom spajanja gameta i stvaranja zigote, tj. tijekom seksualnog procesa.

Varijacija u biologiji je pojava individualnih razlika između jedinki iste vrste. Zbog varijabilnosti populacija postaje heterogena, a vrsta ima bolje šanse prilagoditi se promjenjivim uvjetima okoliša.

U znanosti poput biologije, naslijeđe i varijacije idu ruku pod ruku. Postoje dvije vrste varijabilnosti:

• Nenasljedni (modifikacija, fenotipski).
• Nasljedni (mutacijski, genotipski).

Nenasljedna varijabilnost

Modifikacijska varijabilnost u biologiji je sposobnost jednog živog organizma (fenotipa) da se prilagodi okolišnim čimbenicima unutar svog genotipa. Zbog ovog svojstva jedinke se prilagođavaju promjenama klime i drugim uvjetima postojanja. je temelj procesa prilagodbe koji se odvijaju u bilo kojem organizmu. Dakle, kod autbridnih životinja, s poboljšanjem uvjeta pritvora, povećava se produktivnost: prinos mlijeka, proizvodnja jaja i tako dalje. A životinje dovedene u planinske krajeve rastu premale i s dobro razvijenom poddlakom. Promjene u okolišnim čimbenicima uzrokuju varijabilnost. Primjeri ovog procesa mogu se lako pronaći u Svakidašnjica: ljudska koža postaje tamna pod utjecajem ultraljubičastih zraka, kao rezultat fizičkog napora, razvijaju se mišići, biljke koje rastu u zasjenjenim mjestima i na svjetlu imaju različite oblike listova, a zečevi mijenjaju boju dlake zimi i ljeti.

Za nenasljedna varijabilnost karakteriziraju sljedeća svojstva:

• grupni karakter promjena;
• ne nasljeđuje potomstvo;
• promjena svojstva unutar genotipa;
• omjer stupnja promjene s intenzitetom utjecaja vanjskog faktora.

nasljedna varijabilnost

U biologiji, nasljedna ili genotipska varijabilnost je proces kojim se mijenja genom organizma. Zahvaljujući njoj, jedinka dobiva značajke koje su prije bile neuobičajene za njezinu vrstu. Prema Darwinu, genotipska varijacija je glavni pokretač evolucije. Postoje sljedeće vrste nasljedne varijabilnosti:

• mutacijski;
• kombinativan.

Nastaje kao rezultat izmjene gena tijekom spolnog razmnožavanja. Istodobno se svojstva roditelja na različite načine kombiniraju u nizu generacija, čime se povećava raznolikost organizama u populaciji. Kombinacijska varijabilnost pokorava se pravilima Mendelovog nasljeđivanja.

Primjer takve varijabilnosti je inbreeding i outbreeding (usko srodničko i nesrodničko križanje). Kada se osobine pojedinog proizvođača žele fiksirati u pasmini životinja, tada se koristi inbreeding. Tako potomstvo postaje ujednačenije i pojačava osobine osnivača linije. Inbreeding dovodi do ispoljavanja recesivnih gena i može dovesti do degeneracije linije. Da bi se povećala održivost potomaka, koristi se autbreeding - nepovezano križanje. Istodobno se povećava heterozigotnost potomaka i raznolikost unutar populacije, a samim time i otpornost jedinki na nepovoljne učinke okolišnih čimbenika.

Mutacije se pak dijele na:

• genomski;
• kromosomski;
• genetski;
• citoplazmatski.

Promjene koje zahvaćaju spolne stanice su naslijeđene. Mutacije u mogu se prenijeti na potomstvo ako se jedinka razmnožava vegetativno (biljke, gljive). Mutacije mogu biti korisne, neutralne ili štetne.

Genomske mutacije

Varijacije u biologiji kroz genomske mutacije mogu biti dvije vrste:

• Poliploidija - mutacija koja se često nalazi u biljkama. To je uzrokovano višestrukim povećanjem ukupnog broja kromosoma u jezgri, nastaje u procesu kršenja njihove divergencije na polove stanice tijekom diobe. Poliploidni hibridi naširoko se koriste u poljoprivreda- u biljnoj proizvodnji postoji više od 500 poliploida (luk, heljda, šećerna repa, rotkvica, metvica, vinova loza i drugi).
• Aneuploidija je povećanje ili smanjenje broja kromosoma u pojedinim parovima. Ovu vrstu mutacije karakterizira niska sposobnost preživljavanja jedinke. Raširena mutacija kod ljudi – jedna u 21. paru – uzrokuje Downov sindrom.

Kromosomske mutacije

Varijabilnost u biologiji se inače pojavljuje kada se mijenja struktura samih kromosoma: gubitak terminalnog dijela, ponavljanje skupa gena, rotacija jednog fragmenta, prijenos segmenta kromosoma na drugo mjesto ili na drugi kromosom. Takve se mutacije često javljaju pod utjecajem zračenja i kemijskog onečišćenja okoliša.

Genske mutacije

Značajan dio ovih mutacija ne pojavljuje se izvana, jer je to recesivna osobina. Mutacije gena uzrokovane su promjenom slijeda nukleotida - pojedinih gena - i dovode do pojave proteinskih molekula s novim svojstvima.

Genske mutacije kod ljudi uzrokuju pojavu nekih nasljednih bolesti - anemije srpastih stanica, hemofilije.

Citoplazmatske mutacije

Citoplazmatske mutacije povezane su s promjenama u strukturi stanične citoplazme koja sadrži molekule DNA. To su mitohondriji i plastidi. Takve se mutacije prenose preko majčine linije, budući da zigota prima svu citoplazmu iz majčinog jajašca. Primjer citoplazmatske mutacije koja je uzrokovala varijabilnost u biologiji je perasta biljka, koja je uzrokovana promjenama u kloroplastima.

Sve mutacije imaju sljedeća svojstva:

• Pojavljuju se iznenada.
• Prenosi se nasljeđem.
• Nemaju nikakav smjer. Mutacijama može biti podvrgnuto i beznačajno područje i vitalni znak.
• Javljaju se kod pojedinaca, odnosno pojedinac.
• U svojoj manifestaciji, mutacije mogu biti recesivne ili dominantne.
• Ista se mutacija može ponoviti.

Svaka mutacija uzrokovana je određenim uzrocima. U većini slučajeva ne može se točno odrediti. U eksperimentalnim uvjetima, za dobivanje mutacija, koristi se usmjereni čimbenik vanjskog okruženja - izloženost zračenju i slično.

Nasljednost i varijabilnost su među odlučujućim čimbenicima u evoluciji organskog svijeta.

Nasljedstvo- ovo je svojstvo živih organizama da sačuvaju i prenesu na potomstvo značajke svoje strukture i razvoja. Zbog nasljeđivanja s koljena na koljeno čuvaju se svojstva vrste, sorte, pasmine, soja. Komunikacija između generacija provodi se tijekom reprodukcije putem haploidnih ili diploidnih stanica (vidi odjeljke "Botanika" i "Zoologija").

Od staničnih organela vodeću ulogu u nasljeđivanju imaju kromosomi sposobni za samoumnožavanje i stvaranje uz pomoć gena cjelokupnog kompleksa svojstava karakterističnih za vrstu (vidi poglavlje "Stanica"). Stanice svakog organizma sadrže desetke tisuća gena. Njihova ukupnost, karakteristična za jedinku vrste, naziva se genotip.

Varijabilnost je suprotna nasljeđu, ali je s njim neraskidivo povezana. Izražava se u sposobnosti organizama da se mijenjaju. Zbog varijabilnosti pojedinih jedinki populacija je heterogena. Darwin je razlikovao dvije glavne vrste varijabilnosti.

Nenasljedna varijabilnost(vidi o modifikacijama u poglavlju "Osnove genetike i selekcije") nastaje u procesu individualnog razvoja organizama pod utjecajem specifičnih okolišnih uvjeta koji uzrokuju slične promjene kod svih jedinki iste vrste, stoga je Darwin ovu varijabilnost nazvao definitivnom. Međutim, stupanj takvih promjena kod pojedinih pojedinaca može biti različit. Na primjer, travnate žabe niske temperature uzrokuju tamnu boju, ali je njezin intenzitet različit kod različitih pojedinaca. Darwin je modifikacije smatrao neesencijalnim za evoluciju, budući da se općenito ne nasljeđuju.

nasljedna varijabilnost(vidi o mutacijama u poglavlju "Osnove genetike i selekcije") povezana je s promjenom genotipa jedinke, pa se nastale promjene nasljeđuju. U prirodi se mutacije pojavljuju kod pojedinačnih jedinki pod utjecajem slučajnih vanjskih i unutarnji faktori. Njihovu prirodu je teško predvidjeti, tako da je Darwin ovu varijabilnost. imenovani neizvjestan. Mutacije mogu biti manje ili veće i utjecati razne znakove i svojstva. Na primjer, kod drozofile se pod utjecajem X-zraka mijenjaju krila, čekinje, boja očiju i tijela, plodnost itd. Mutacije mogu biti korisne, štetne ili indiferentne za organizam.

Nasljedna varijacija je kombinacijska varijabilnost. Javlja se tijekom slobodnog križanja u populacijama ili tijekom umjetne hibridizacije. Kao rezultat toga, jedinke se rađaju s novim kombinacijama svojstava i svojstava koja su bila odsutna kod roditelja (vidi o dihibridnom križanju, novotvorinama tijekom križanja, križanju kromosoma u poglavlju "Osnove genetike i selekcije"). Relativna varijabilnost također nasljedno; izražava se u tome što promjena na jednom organu uzrokuje ovisne promjene na drugima (vidi poglavlje "Osnove genetike i selekcije" za višestruko djelovanje gena). Na primjer, grašak s ljubičastim cvjetovima uvijek ima istu nijansu peteljki i lisnih vena. Kod ptica močvarica duge udove i vrat uvijek prate dugi kljun i jezik. Darwin je nasljednu varijabilnost smatrao posebno važnom za evoluciju, jer ona služi kao materijal za prirodnu i umjetnu selekciju u formiranju novih populacija, vrsta, sorti, pasmina i sojeva.

Iz povijesti

Ideja da živa bića karakterizira nasljednost i varijabilnost razvila se još u antici. Uočeno je da se tijekom reprodukcije organizama iz generacije u generaciju prenosi kompleks znakova i svojstava svojstvenih određenoj vrsti (manifestacija nasljednosti). Međutim, jednako je očito da postoje neke razlike između jedinki iste vrste (manifestacija varijabilnosti).

Spoznaje o prisutnosti ovih svojstava korištene su u razvoju novih sorti kultiviranih biljaka i pasmina domaćih životinja. Od pamtivijeka se u poljoprivredi koristi hibridizacija, odnosno križanje organizama koji se po nečemu međusobno razlikuju. Međutim, prije potkraj XIX V. takav je rad obavljen metodom pokušaja i pogrešaka, budući da mehanizmi koji leže u osnovi manifestacije takvih svojstava organizama nisu bili poznati, a hipoteze koje su postojale u tom pogledu bile su čisto spekulativne.

Godine 1866. objavljen je rad Gregora Mendela, češkog istraživača, "Pokusi na biljnim hibridima". Opisuje obrasce nasljeđivanja svojstava u generacijama biljaka nekoliko vrsta, koje je G. Mendel identificirao kao rezultat brojnih i pažljivo izvedenih eksperimenata. Ali njegovo istraživanje nije privuklo pažnju njegovih suvremenika, koji nisu znali cijeniti novost i dubinu ideja koje su nadilazile opću razinu tadašnjih bioloških znanosti. Tek 1900. godine, nakon što su tri istraživača (G. de Vries u Nizozemskoj, K. Korrens u Njemačkoj i E. Čermak u Austriji) iznova i neovisno o sebi otkrila G. Mendelove zakone, dolazi do razvoja nove biološke znanosti - genetike, koja proučava obrasce nasljeđivanja i varijabilnosti. Gregor Mendel s pravom se smatra utemeljiteljem ove mlade, ali vrlo brzo razvijajuće znanosti.

Nasljednost organizama

Nasljednost organizama naziva se zajedničko svojstvo svih organizama da sačuvaju i prenesu strukturne značajke i funkcije od predaka do potomaka.

Odnos između roditelja i potomaka u organizmima odvija se uglavnom putem razmnožavanja. Potomci su uvijek poput roditelja i predaka, ali nisu točna kopija.

Svi znaju da iz žira raste hrast, a iz jaja se izlegu pilići kukavice. Iz sjemena kultiviranih biljaka određene sorte rastu biljke iste sorte. Kod domaćih životinja potomci iste pasmine zadržavaju svoja svojstva.

Zašto potomci izgledaju kao njihovi roditelji? U Darwinovo vrijeme uzroci nasljednosti bili su malo shvaćeni. Danas je poznato da su materijalna osnova nasljeđa geni smješteni na kromosomima. Gen je dio molekule organska tvar DNK, pod čijim utjecajem nastaju znakovi. U stanicama organizama različiti tipovi sadrži jedinice i desetke kromosoma i stotine tisuća gena.

Kromosomi s genima koji se nalaze u njima nalaze se iu zametnim stanicama iu stanicama tijela. Tijekom spolnog razmnožavanja dolazi do spajanja muških i ženskih spolnih stanica. U stanicama embrija kombiniraju se muški i ženski kromosomi, stoga se njegovo formiranje događa pod utjecajem gena majčinskog i očevog organizma. Na razvoj nekih svojstava više utječu geni majčinskog organizma, na druge - očevog organizma, a na treća svojstva jednako utječu i majčini i očevi geni. Stoga se potomstvo u nekim aspektima pokazuje sličnim majčinom organizmu, u drugima - očevom, u trećem - kombinira znakove oca i majke, odnosno ima srednji karakter.

Varijabilnost organizama

Varijabilnost organizama naziva se opće svojstvo organizama da dobivaju nova obilježja – razlike između jedinki unutar vrste.

Svi znakovi organizama su promjenjivi: značajke vanjskog i unutarnja struktura, fiziologija, ponašanje itd. U potomstvu jednog para životinja ili među biljkama uzgojenim iz sjemena jednog voća nemoguće je susresti potpuno identične jedinke. U stadu ovaca iste pasmine svaka se životinja razlikuje po suptilnim značajkama: veličini tijela, duljini nogu, glavi, boji, duljini i gustoći uvojka vune, glasu, navikama. Broj rubnih trstičkih cvjetova u cvatovima zlatne šipke (kompozitna porodica) kreće se od 5 do 8. Broj latica hrastove žarnice (porodica ljutika) je 6, a ponekad 7 i 8. Biljke iste vrste odn. sorte se međusobno donekle razlikuju po cvatnji, sazrijevanju plodova, stupnju otpornosti na sušu itd. Zbog varijabilnosti jedinki populacija je heterogena.

Darwin je razlikovao dva glavna oblika varijabilnosti - nenasljednu i nasljednu.

Nenasljedna ili modifikacijska varijabilnost

Odavno je uočeno da se sve jedinke određene pasmine, sorte ili vrste pod utjecajem određenog uzroka mijenjaju u jednom smjeru. Sorte kultiviranih biljaka, u nedostatku uvjeta u kojima ih je čovjek uzgajao, gube svoje kvalitete. Na primjer, bijeli kupus, kada se uzgaja u vrućim zemljama, ne formira glavu. Poznato je da uz dobro gnojivo, zalijevanje i osvjetljenje biljke obilno grmljaju i donose plodove. Pasmine konja dovedene u planine ili na otoke gdje hrana nije hranjiva s vremenom zaostaju u razvoju. Povećava se produktivnost autbridnih životinja u uvjetima poboljšanog održavanja i njege. Sve te promjene nisu nasljedne, a ako se biljke ili životinje prenesu u svoje izvorne uvjete postojanja, onda se znakovi opet vraćaju na svoje izvorne.

Uzroci nenasljedne ili modificirane varijabilnosti organizama u Darwinovo vrijeme bili su slabo shvaćeni. Do danas je utvrđeno da se formiranje organizma odvija i pod utjecajem gena i pod utjecajem okolišnih uvjeta. Ovi uvjeti su uzrok nenasljedne, modifikacije, varijabilnosti. Mogu ubrzati ili usporiti rast i razvoj, promijeniti boju cvjetova kod biljaka, ali se geni ne mijenjaju. Zbog nenasljedne varijabilnosti jedinke populacija prilagođene su promjenjivim uvjetima okoliša.

nasljedna varijabilnost

Osim modifikacije, postoji još jedan oblik varijabilnosti - nasljedna varijabilnost organizama, koja zahvaća kromosome ili gene, odnosno materijalne temelje nasljeđa. Darwinu su nasljedne promjene bile dobro poznate, pripisao im je veliku ulogu u evoluciji.

Uzroci nasljednih varijacija u Darwinovo vrijeme također su bili malo istraženi. Danas je poznato da su nasljedne promjene posljedica promjena gena ili stvaranja novih kombinacija istih u potomstvu. Dakle, jedna vrsta nasljedne varijabilnosti - mutacije - posljedica je promjene u genima; druga vrsta - kombinacijska varijabilnost - uzrokovana je novom kombinacijom gena u potomstvu; treća - korelativna varijabilnost - povezana je s činjenicom da isti gen utječe na formiranje ne jedne, već dvije ili više osobina. Dakle, temelj svih vrsta nasljedne varijabilnosti je promjena gena ili skupa gena.

Mutacije mogu biti minorne i utjecati na različite morfološke i fiziološke značajke organizma, na primjer, kod životinja - veličinu, boju, plodnost, mliječnost itd. Ponekad se mutacije očituju u značajnijim promjenama. Takve promjene korištene su za stvaranje debelih, merino i astrakhanskih pasmina ovaca, frotirnih sorti mnogih ukrasnih biljaka, stabala s plavim i piramidalnim krošnjama. Poznate nasljedne promjene u jagodama s jednostavnim jajastim lišćem, celandinom s razrezanim lišćem.

Mutacije mogu nastati zbog raznih utjecaja. Izvor kombinacijske varijabilnosti u populacijama je križanje. Pojedine jedinke iste populacije donekle se međusobno razlikuju po genotipu. Kao rezultat slobodnog križanja dobivaju se nove kombinacije gena.

Nasljedne promjene nastale u populaciji zbog slučajnih uzroka postupno se slobodnim križanjem šire među jedinkama i populacija postaje njima zasićena. Ove nasljedne promjene same po sebi ne mogu dovesti do nastanka nove populacije, a kamoli nove vrste, ali su potreban materijal za selekciju, preduvjet evolucijske promjene.

Čak je i Darwin primijetio korelativnu prirodu nasljedne varijabilnosti. Na primjer, duge udove životinja gotovo uvijek prati izduženi vrat; psi bez dlake imaju nerazvijene zube; golubovi s pernatim nogama imaju tkanje između prstiju. Kod stolnih sorti cikle usklađeno se mijenja boja korijena, peteljki i donje strane lišća. Kod snapdragona sa svijetlim vjenčićima cvjetova, stabljika i lišće su zeleni; s tamnim vjenčićima - stabljika i lišće su tamni. Stoga, pri odabiru za jednu željenu osobinu, treba uzeti u obzir mogućnost pojave drugih, ponekad nepoželjnih, osobina koje su relativno povezane s njom u potomstvu.

Nasljednost i varijabilnost različita su svojstva organizama koja određuju sličnost i različitost potomaka s roditeljima i s udaljenijim precima. Nasljednost izražava postojanost organskih oblika u nizu generacija, a varijabilnost - njihovu sposobnost preobrazbe.

Darwin je više puta naglašavao potrebu za dubokim razvojem zakona varijabilnosti i nasljeđivanja. Kasnije su postali predmet proučavanja genetike.