variabilitas herediter. Variabilitas herediter: fitur dan signifikansi

4. PERAN VARIABILITAS Herediter DALAM EVOLUSI SPESIES DAN BENTUKNYA

Dalam teori evolusi Darwin, prasyarat evolusi adalah variabilitas herediter, dan kekuatan pendorong evolusi adalah perjuangan untuk eksistensi dan seleksi alam. Saat membuat teori evolusi, Ch.Darwin berulang kali mengacu pada hasil praktik pemuliaan. Dia menunjukkan bahwa keragaman varietas dan breed didasarkan pada variabilitas. Variabilitas adalah proses munculnya perbedaan keturunan dibandingkan nenek moyang, yang menentukan keanekaragaman individu dalam suatu varietas atau keturunan. Darwin percaya bahwa penyebab variabilitas adalah dampak faktor pada organisme lingkungan luar(langsung dan tidak langsung), serta sifat organisme itu sendiri (karena masing-masing bereaksi secara khusus terhadap pengaruh lingkungan luar). Variabilitas berfungsi sebagai dasar pembentukan ciri-ciri baru dalam struktur dan fungsi organisme, dan faktor keturunan memperkuat ciri-ciri tersebut.Darwin, menganalisis bentuk-bentuk variabilitas, memilih tiga di antaranya: pasti, tidak terbatas, dan korelatif.

Variabilitas tertentu, atau kelompok, adalah variabilitas yang terjadi di bawah pengaruh beberapa faktor lingkungan yang bertindak sama pada semua individu dari suatu varietas atau ras dan berubah ke arah tertentu. Contoh variabilitas tersebut adalah peningkatan berat badan pada individu hewan dengan pemberian makan yang baik, perubahan garis rambut di bawah pengaruh iklim, dll. Variabilitas tertentu sangat besar, mencakup seluruh generasi dan diekspresikan pada setiap individu dengan cara yang serupa. Itu tidak turun-temurun, yaitu pada keturunan kelompok yang dimodifikasi, dalam kondisi lain sifat-sifat yang diperoleh orang tua tidak diwariskan.

Tidak terbatas, atau individual, variabilitas memanifestasikan dirinya secara khusus pada setiap individu, mis. unik, bersifat individual. Ini terkait dengan perbedaan individu dari varietas atau ras yang sama dalam kondisi yang serupa. Bentuk variabilitas ini tidak terbatas, yaitu suatu sifat dalam kondisi yang sama dapat berubah ke arah yang berbeda. Misalnya, dalam satu varietas tumbuhan, spesimen muncul dengan warna bunga berbeda, intensitas warna kelopak berbeda, dll. Alasan fenomena ini tidak diketahui Darwin. Variabilitas yang tidak pasti telah karakter turun-temurun, yaitu, ditransmisikan secara stabil ke keturunannya. Inilah pentingnya evolusi.

Dengan variabilitas korelatif, atau korelatif, perubahan pada salah satu organ menyebabkan perubahan pada organ lainnya. Misalnya, anjing dengan bulu yang kurang berkembang biasanya memiliki gigi yang kurang berkembang, merpati dengan kaki berbulu memiliki selaput di antara jari-jarinya, merpati dengan paruh yang panjang biasanya kaki panjang, kucing putih dengan mata biru biasanya tuli, dll. Dari faktor variabilitas korelatif, Darwin menarik kesimpulan penting: seseorang, yang memilih ciri struktur apa pun, hampir "mungkin secara tidak sengaja mengubah bagian tubuh lainnya berdasarkan hukum korelasi yang misterius."

Setelah menentukan bentuk variabilitas, Darwin sampai pada kesimpulan bahwa hanya perubahan yang diwariskan yang penting untuk proses evolusi, karena hanya perubahan itu yang dapat terakumulasi dari generasi ke generasi. Menurut Darwin, faktor utama evolusi bentuk budaya- ini adalah variabilitas dan seleksi herediter yang dihasilkan oleh manusia (Darwin menyebut seleksi semacam itu artifisial). Variabilitas adalah prasyarat yang diperlukan untuk seleksi buatan, tetapi tidak menentukan pembentukan breed dan varietas baru.

KESIMPULAN

Maka, Darwin untuk pertama kalinya dalam sejarah biologi membangun teori evolusi. Ini sangat penting secara metodologis dan memungkinkan tidak hanya untuk mendukung gagasan evolusi organik secara jelas dan meyakinkan bagi orang-orang sezaman, tetapi juga untuk menguji validitas teori evolusi itu sendiri. Ini adalah fase yang menentukan dari salah satu revolusi konseptual terbesar dalam ilmu alam. Hal terpenting dalam revolusi ini adalah penggantian ide teologis evolusi sebagai konsep kemanfaatan asli dengan model seleksi alam. Terlepas dari kritik sengit, teori Darwin dengan cepat mendapat pengakuan karena konsepnya perkembangan sejarah alam yang hidup lebih baik daripada gagasan tentang kekekalan spesies, menjelaskan fakta yang diamati. Untuk memperkuat teorinya, Darwin, tidak seperti pendahulunya, menggunakan sejumlah besar fakta yang tersedia baginya dari berbagai bidang. Keunggulan hubungan biotik dan interpretasi populasi-evolusi mereka adalah inovasi terpenting dari konsep evolusi Darwin dan memberikan hak untuk menyimpulkan bahwa Darwin menciptakan konsepnya sendiri tentang perjuangan untuk eksistensi, yang secara fundamental berbeda dari gagasan pendahulunya, doktrin Darwin tentang evolusi dunia organik adalah teori perkembangan pertama yang diciptakan oleh "materialisme sejarah alam di kedalaman ilmu alam, penerapan pertama prinsip perkembangan pada bidang ilmu alam yang independen." Ini adalah signifikansi ilmiah umum dari Darwinisme.

Kelebihan Darwin dan yang dia buka kekuatan pendorong evolusi organik. Pengembangan lebih lanjut biologi memperdalam dan melengkapi idenya, yang menjadi dasar Darwinisme modern. Dalam semua disiplin ilmu biologi, tempat terdepan sekarang ditempati oleh metode penelitian sejarah, yang memungkinkan untuk dipelajari cara-cara konkrit evolusi organisme dan menembus jauh ke dalam esensi fenomena biologis. Teori evolusi Charles Darwin telah menemukan penerapan luas dalam teori sintetik modern, di mana satu-satunya faktor penuntun dalam evolusi adalah seleksi alam, bahannya adalah mutasi. Analisis sejarah Teori Darwin mau tidak mau memunculkan masalah metodologi sains baru, yang bisa menjadi subjek kajian khusus. Memecahkan masalah ini memerlukan perluasan bidang pengetahuan, dan, akibatnya, kemajuan ilmiah di banyak bidang: baik dalam biologi, kedokteran, dan psikologi, di mana teori evolusi Charles Darwin memiliki pengaruh yang tidak kalah pentingnya dengan ilmu alam.

Daftar literatur yang digunakan

1. Alekseev V.A. Dasar-dasar Darwinisme (sejarah dan pengenalan teoretis). - M., 1964.

2. Velisov E.A. Charles Darwin. Kehidupan, aktivitas, dan karya pendiri doktrin evolusi. - M., 1959.

3. Danilova V.S., Kozhevnikov N.N. Konsep dasar ilmu alam. – M.: Aspect Press, 2000. – 256 hal.

4. Dvoryansky F.A. Darwinisme. - M.: MGU, 1964. - 234 hal.

5. Lemeza N.A., Kamlyuk L.V., Lisov N.D. Buku Pegangan untuk pelamar ke universitas. – M.: Rolf, Iris-press, 1998. – 496 hal.

6.Mamontov S.G. Biologi: panduan bagi pelamar ke universitas. -M.: Sekolah Tinggi, 1992. - 245 hal.

7. Ruzavin G.I. Konsep ilmu alam modern: mata kuliah. - M.: Proyek, 2002. - 336 hal.

8. Sadokhin A.P. Konsep ilmu pengetahuan alam modern. - M., 2005.

9. Slopov E.F. Konsep ilmu pengetahuan alam modern. – M.: Vlados, 1999. – 232 hal.

10.Smygina S.I. Konsep ilmu pengetahuan alam modern. - Rostov n / D., 1997.

Beberapa partikel diturunkan dari orang tua ke keturunannya. Sekarang kami menyebut partikel ini gen. Gagasan hereditas korpuskular sangat penting untuk memahami bagaimana seleksi alam bekerja dalam populasi. Evolusi dapat dianggap sebagai perubahan dalam properti apa pun dari populasi tertentu dari waktu ke waktu. Dalam pengertian filosofis umum tertentu, inilah inti dari evolusi. ...

Mereka akan berjuang untuk dilestarikan dalam kondisi yang berubah, dan seleksi alam akan memiliki ruang lingkup penuh untuk tindakan peningkatannya. 1. SELEKSI ALAM SEBAGAI FAKTOR EVOLUSIONER DASAR Saya menyebut pelestarian perbedaan dan perubahan individu yang menguntungkan dan penghancuran seleksi alam yang berbahaya atau kelangsungan hidup Ch. Darwin Dalam pengertian modern ...

Pelestarian dan akumulasi perubahan herediter kecil, yang masing-masing bermanfaat bagi makhluk yang diselamatkan. Keadaan mendukung pembentukan bentuk-bentuk baru melalui seleksi alam. Banyak variabilitas, tentu saja, dan perbedaan individu jelas akan menjadi keadaan yang menguntungkan. Sejumlah besar individu, meningkatkan kemungkinan tampil di...

Jadi mereka memainkan peran yang lebih penting dalam evolusi. Yang paling penting adalah fakta bahwa mutasi ini acak, dengan kata lain, tidak diarahkan. 3. Dogma sentral dan prinsip Weismann diterima. 4. Evolusi dilakukan dengan mengubah frekuensi gen. 5. Perubahan ini dapat terjadi sebagai akibat mutasi, masuknya gen ke dalam populasi dan keluarnya darinya, penyimpangan acak dan ...

variabilitas disebut milik bersama dari semua organisme hidup untuk memperoleh perbedaan antara individu dari spesies yang sama.

Ch Darwin memilih yang berikut ini jenis utama variabilitas: pasti (kelompok, non-keturunan, modifikasi), tidak terbatas (individu, keturunan, mutasi) dan gabungan. Variabilitas herediter mencakup perubahan karakteristik makhluk hidup yang terkait dengan perubahan (yaitu mutasi) dan ditransmisikan dari generasi ke generasi. Pemindahan materi dari induk ke keturunan harus sangat akurat, jika tidak, spesies tidak dapat dilestarikan. Namun, terkadang kuantitatif atau perubahan kualitatif dalam DNA, dan sel anak terdistorsi dibandingkan dengan gen orangtua. Kesalahan seperti itu dalam materi herediter ditransmisikan generasi selanjutnya dan disebut mutasi. Organisme yang telah menerima sifat baru sebagai hasil mutasi disebut mutan. Terkadang perubahan ini terlihat jelas secara fenotip, misalnya tidak adanya pigmen pada kulit dan rambut - albinisme. Tetapi paling sering, mutasi bersifat resesif dan muncul dalam fenotipe hanya jika ada dalam keadaan homozigot. Adanya perubahan herediter diketahui. Semua itu mengikuti doktrin perubahan turun-temurun. Variabilitas herediter merupakan prasyarat yang diperlukan untuk alami dan. Akan tetapi, pada masa Darwin masih belum ada data eksperimen tentang hereditas dan hukum pewarisan belum diketahui. Hal ini membuat mustahil untuk secara ketat membedakan antara berbagai bentuk variabilitas.

teori mutasi dikembangkan pada awal abad ke-20 oleh sitolog Belanda Hugo de Vries. memiliki beberapa sifat:

Mutasi terjadi secara tiba-tiba, dan bagian mana pun dari genotipe dapat bermutasi.
Mutasi lebih sering resesif dan lebih jarang dominan.
Mutasi dapat berbahaya, netral atau bermanfaat bagi organisme.
Mutasi diturunkan dari generasi ke generasi.
Mutasi dapat terjadi di bawah pengaruh pengaruh eksternal dan internal.

Mutasi dibagi menjadi beberapa jenis:

Mutasi titik (gen). adalah perubahan gen individu. Ini bisa terjadi ketika satu atau lebih pasangan nukleotida dalam molekul DNA diganti, dijatuhkan atau dimasukkan.
Mutasi kromosom adalah perubahan sebagian kromosom atau seluruh kromosom. Mutasi semacam itu dapat terjadi sebagai akibat dari penghapusan - hilangnya bagian kromosom, duplikasi - penggandaan bagian mana pun dari kromosom, inversi - memutar bagian kromosom pada tahun 1800, translokasi - merobek bagian kromosom dan memindahkannya ke posisi baru, misalnya bergabung dengan kromosom lain.
mutasi terdiri dalam mengubah jumlah kromosom dalam set haploid. Hal ini dapat terjadi karena hilangnya satu kromosom dari genotipe, atau sebaliknya, peningkatan jumlah salinan kromosom mana pun dalam kumpulan haploid dari satu menjadi dua atau lebih. kasus spesial mutasi genomik - poliploidi - peningkatan jumlah kromosom oleh suatu faktor. Konsep mutasi diperkenalkan ke dalam sains oleh ahli botani Belanda de Vries. Pada tanaman aspen (primrose), ia mengamati munculnya penyimpangan spasmodik yang tajam dari bentuk khas, dan penyimpangan ini bersifat turun-temurun. Studi lebih lanjut pada berbagai objek - tumbuhan, hewan, mikroorganisme menunjukkan bahwa fenomena variabilitas mutasi merupakan ciri khas semua organisme.
Kromosom adalah bahan dasar genotipe. Mutasi adalah perubahan yang terjadi pada kromosom di bawah pengaruh faktor eksternal atau. Variabilitas mutasional adalah perubahan genotipe yang baru terjadi, sedangkan kombinasi adalah kombinasi baru dari gen induk dalam zigot. Mutasi mempengaruhi berbagai aspek struktur dan fungsi tubuh. Misalnya, pada Drosophila, perubahan mutasi pada bentuk sayap (hingga menghilang sama sekali), warna tubuh, perkembangan bulu pada tubuh, bentuk mata, warnanya (merah, kuning, putih, ceri), seperti serta banyak tanda fisiologis (umur, kesuburan) diketahui. ).

Mereka terjadi ke arah yang berbeda dan dengan sendirinya bukanlah perubahan yang adaptif dan bermanfaat bagi tubuh.

Banyak mutasi yang muncul tidak menguntungkan bagi organisme dan bahkan dapat menyebabkan kematiannya. Sebagian besar mutasi ini bersifat resesif.

Sebagian besar mutan telah mengurangi viabilitas dan tersingkir oleh seleksi alam. Evolusi atau breed dan varietas baru membutuhkan individu langka yang memiliki mutasi yang menguntungkan atau netral. signifikansi mutasi terletak pada fakta bahwa mereka menciptakan perubahan turun-temurun yang merupakan bahan seleksi alam di alam. Mutasi juga diperlukan bagi individu dengan sifat baru yang berharga bagi manusia. Faktor mutagenik buatan banyak digunakan untuk mendapatkan keturunan baru dari hewan, varietas tanaman dan strain mikroorganisme.

Variabilitas kombinasi juga berlaku untuk bentuk turun-temurun variabilitas. Itu karena penataan ulang gen selama fusi gamet dan pembentukan zigot, mis. selama proses seksual.

Variasi dalam biologi adalah terjadinya perbedaan individu antara individu-individu dari spesies yang sama. Karena variabilitas, populasi menjadi heterogen, dan spesies memiliki peluang lebih baik untuk beradaptasi dengan perubahan kondisi lingkungan.

Dalam ilmu seperti biologi, hereditas dan variasi berjalan beriringan. Ada dua jenis variabilitas:

• Non-keturunan (modifikasi, fenotipik).
• Herediter (mutasi, genotipik).

Variabilitas non-keturunan

Variabilitas modifikasi dalam biologi adalah kemampuan organisme hidup tunggal (fenotipe) untuk beradaptasi dengan faktor lingkungan dalam genotipenya. Karena sifat ini, individu beradaptasi dengan perubahan iklim dan kondisi keberadaan lainnya. mendasari proses adaptasi yang terjadi pada organisme apa pun. Jadi, pada hewan outbred, dengan perbaikan kondisi penahanan, produktivitas meningkat: produksi susu, produksi telur, dan sebagainya. Dan hewan yang dibawa ke daerah pegunungan tumbuh berukuran kecil dan dengan lapisan bawah yang berkembang dengan baik. Perubahan faktor lingkungan dan menyebabkan variabilitas. Contoh proses ini dapat dengan mudah ditemukan di Kehidupan sehari-hari: kulit manusia menjadi gelap di bawah pengaruh sinar ultraviolet, akibat aktivitas fisik, otot berkembang, tumbuhan yang tumbuh di tempat teduh dan dalam cahaya memiliki bentuk daun yang berbeda, dan kelinci mengubah warna bulunya di musim dingin dan musim panas.

Untuk variabilitas non-herediter dicirikan oleh sifat-sifat berikut:

• karakter kelompok perubahan;
• tidak diwarisi oleh keturunan;
• perubahan sifat dalam genotipe;
• rasio tingkat perubahan dengan intensitas dampak faktor eksternal.

variabilitas herediter

Dalam biologi, variabilitas herediter atau genotipik adalah proses dimana genom suatu organisme berubah. Berkat dia, individu tersebut memperoleh ciri-ciri yang sebelumnya tidak biasa untuk spesiesnya. Menurut Darwin, variasi genotip adalah mesin utama evolusi. Ada beberapa jenis variabilitas herediter berikut:

• mutasi;
• yg mengkombinasikan.

Terjadi akibat pertukaran gen selama reproduksi seksual. Pada saat yang sama, sifat-sifat induk digabungkan dengan cara yang berbeda dalam beberapa generasi, meningkatkan keragaman organisme dalam populasi. Variabilitas kombinatif mematuhi aturan pewarisan Mendel.

Contoh dari variabilitas tersebut adalah inbreeding dan outbreeding (persilangan yang berkerabat dekat dan tidak berkerabat). Ketika sifat-sifat produsen individu ingin diperbaiki dalam breed hewan, maka perkawinan sedarah digunakan. Dengan demikian, keturunannya menjadi lebih seragam dan memperkuat kualitas pendiri garis. Perkawinan sedarah mengarah pada manifestasi gen resesif dan dapat menyebabkan degenerasi garis. Untuk meningkatkan kelangsungan hidup keturunan, outbreeding digunakan - persilangan yang tidak terkait. Pada saat yang sama, heterozigositas keturunan meningkat dan keragaman dalam populasi meningkat, dan akibatnya, resistensi individu terhadap efek buruk faktor lingkungan meningkat.

Mutasi, pada gilirannya, dibagi menjadi:

• genomik;
• kromosom;
• genetik;
• sitoplasma.

Perubahan yang mempengaruhi sel kelamin diwariskan. Mutasi dapat ditularkan ke keturunan jika individu tersebut berkembang biak secara vegetatif (tanaman, jamur). Mutasi dapat bermanfaat, netral atau berbahaya.

Mutasi genom

Variasi dalam biologi melalui mutasi genom dapat terdiri dari dua jenis:

• Poliploidi - mutasi yang sering ditemukan pada tanaman. Ini disebabkan oleh peningkatan berlipat ganda dalam jumlah total kromosom dalam nukleus, terbentuk dalam proses pelanggaran divergensi mereka ke kutub sel selama pembelahan. Hibrida poliploid banyak digunakan di pertanian- dalam produksi tanaman terdapat lebih dari 500 poliploid (bawang merah, soba, gula bit, lobak, mint, anggur, dan lainnya).
• Aneuploidi adalah peningkatan atau penurunan jumlah kromosom pada pasangan individu. Jenis mutasi ini ditandai dengan viabilitas individu yang rendah. Mutasi yang meluas pada manusia - satu dari pasangan ke-21 - menyebabkan sindrom Down.

Mutasi kromosom

Variabilitas dalam biologi dengan cara muncul ketika struktur kromosom itu sendiri berubah: hilangnya bagian terminal, pengulangan satu set gen, rotasi fragmen tunggal, transfer segmen kromosom ke tempat lain atau ke kromosom lain. Mutasi semacam itu sering terjadi di bawah pengaruh radiasi dan pencemaran kimia lingkungan.

Mutasi gen

Bagian penting dari mutasi ini tidak muncul secara eksternal, karena merupakan sifat resesif. Mutasi gen disebabkan oleh perubahan urutan nukleotida - gen individu - dan menyebabkan munculnya molekul protein dengan sifat baru.

Mutasi gen pada manusia menyebabkan manifestasi dari beberapa penyakit keturunan - anemia sel sabit, hemofilia.

Mutasi sitoplasma

Mutasi sitoplasma dikaitkan dengan perubahan struktur sitoplasma sel yang mengandung molekul DNA. Ini adalah mitokondria dan plastida. Mutasi semacam itu ditularkan melalui garis ibu, karena zigot menerima semua sitoplasma dari sel telur ibu. Contoh mutasi sitoplasma yang menyebabkan variabilitas dalam biologi adalah tanaman menyirip, yang disebabkan oleh perubahan kloroplas.

Semua mutasi memiliki sifat-sifat berikut:

• Mereka muncul tiba-tiba.
• Diwariskan oleh warisan.
• Mereka tidak memiliki arah. Mutasi dapat dikenakan pada area yang tidak signifikan dan tanda vital.
• Terjadi pada individu, yaitu individu.
• Dalam manifestasinya, mutasi bisa bersifat resesif atau dominan.
• Mutasi yang sama dapat diulang.

Setiap mutasi disebabkan oleh penyebab tertentu. Dalam kebanyakan kasus, itu tidak dapat ditentukan secara akurat. Dalam kondisi eksperimental, untuk mendapatkan mutasi, faktor terarah dari lingkungan eksternal digunakan - paparan radiasi dan sejenisnya.

Keturunan dan variabilitas adalah salah satu faktor penentu dalam evolusi dunia organik.

Keturunan- ini adalah milik organisme hidup untuk melestarikan dan mewariskan kepada keturunannya ciri-ciri struktur dan perkembangannya. Karena faktor keturunan dari generasi ke generasi, ciri-ciri suatu spesies, varietas, ras, galur dipertahankan. Komunikasi antar generasi dilakukan selama reproduksi melalui sel haploid atau diploid (lihat bagian "Botani" dan "Zoologi").

Dari organel sel, peran utama dalam hereditas dimiliki oleh kromosom yang mampu menggandakan diri dan membentuk dengan bantuan gen dari seluruh kompleks ciri ciri spesies (lihat bab "Sel"). Sel-sel setiap organisme mengandung puluhan ribu gen. Totalitas mereka, karakteristik individu suatu spesies, disebut genotipe.

Variabilitas adalah kebalikan dari faktor keturunan, tetapi terkait erat dengannya. Itu dinyatakan dalam kemampuan organisme untuk berubah. Karena variabilitas individu individu, populasinya heterogen. Darwin membedakan dua jenis variabilitas utama.

Variabilitas non-keturunan(lihat tentang modifikasi di bab "Dasar-dasar Genetika dan Seleksi") terjadi dalam proses perkembangan individu organisme di bawah pengaruh kondisi lingkungan tertentu yang menyebabkan perubahan serupa pada semua individu dari spesies yang sama, oleh karena itu Darwin menyebut variabilitas ini pasti. Namun, tingkat perubahan tersebut pada individu individu mungkin berbeda. Misalnya, katak rumput suhu rendah menyebabkan warna gelap, tetapi intensitasnya berbeda pada individu yang berbeda. Darwin menganggap modifikasi tidak penting bagi evolusi, karena umumnya tidak diwariskan.

variabilitas herediter(lihat tentang mutasi di bab "Dasar-dasar Genetika dan Seleksi") dikaitkan dengan perubahan genotipe individu, sehingga perubahan yang dihasilkan diwariskan. Di alam, mutasi muncul pada individu tunggal di bawah pengaruh eksternal acak dan faktor internal. Sifat mereka sulit diprediksi, jadi Darwin variabilitas ini. bernama tidak pasti. Mutasi bisa kecil atau besar dan mempengaruhi berbagai tanda dan properti. Misalnya, di Drosophila, di bawah pengaruh sinar-X, sayap, bulu, warna mata dan tubuh, kesuburan, dll berubah Mutasi dapat bermanfaat, berbahaya, atau acuh tak acuh bagi organisme.

Variasi herediter adalah variabilitas kombinasi. Itu terjadi selama persilangan bebas dalam populasi atau selama hibridisasi buatan. Akibatnya, individu dilahirkan dengan kombinasi baru dari sifat dan sifat yang tidak ada pada orang tua (lihat tentang persilangan dihibrid, neoplasma selama persilangan, persilangan kromosom di bab "Dasar-dasar Genetika dan Seleksi"). Variabilitas relatif juga turun-temurun; itu diungkapkan dalam fakta bahwa perubahan pada satu organ menyebabkan perubahan yang bergantung pada organ lain (lihat bab "Dasar-dasar Genetika dan Seleksi" untuk aksi ganda suatu gen). Misalnya, kacang polong dengan bunga ungu selalu memiliki warna tangkai daun dan urat daun yang sama. Pada burung rawa, tungkai dan leher yang panjang selalu disertai dengan paruh dan lidah yang panjang. Darwin menganggap variabilitas herediter sangat penting bagi evolusi, karena ia berfungsi sebagai bahan seleksi alam dan buatan dalam pembentukan populasi, spesies, varietas, ras, dan galur baru.

Dari sejarah

Gagasan bahwa makhluk hidup dicirikan oleh hereditas dan variabilitas berkembang di zaman kuno. Terlihat bahwa selama reproduksi organisme dari generasi ke generasi, kompleks tanda dan sifat yang melekat pada spesies tertentu (manifestasi hereditas) ditransmisikan. Namun, sama jelasnya bahwa ada beberapa perbedaan antara individu dari spesies yang sama (manifestasi variabilitas).

Pengetahuan tentang keberadaan sifat-sifat ini digunakan dalam pengembangan varietas baru tanaman budidaya dan breed hewan peliharaan. Sejak dahulu kala, hibridisasi telah digunakan dalam pertanian, yaitu persilangan organisme yang berbeda satu sama lain dalam beberapa hal. Namun, sebelumnya akhir XIX V . pekerjaan semacam itu dilakukan dengan coba-coba, karena mekanisme yang mendasari perwujudan sifat-sifat organisme tersebut tidak diketahui, dan hipotesis yang ada dalam hal ini murni spekulatif.

Pada tahun 1866, karya Gregor Mendel, seorang peneliti Ceko, "Experiments on Plant Hybrids" diterbitkan. Ini menggambarkan pola pewarisan sifat dalam generasi tumbuhan dari beberapa spesies, yang diidentifikasi oleh G. Mendel sebagai hasil dari banyak percobaan yang dilakukan dengan hati-hati. Tetapi penelitiannya tidak menarik perhatian orang-orang sezamannya, yang gagal menghargai kebaruan dan kedalaman gagasan yang melampaui tingkat umum ilmu biologi pada masa itu. Baru pada tahun 1900, setelah penemuan hukum G. Mendel lagi dan secara independen oleh tiga peneliti (G. de Vries di Belanda, K. Korrens di Jerman dan E. Cermak di Austria), perkembangan ilmu biologi baru - genetika, yang mempelajari pola hereditas dan variabilitas. Gregor Mendel dianggap sebagai pendiri ilmu yang muda namun berkembang sangat pesat ini.

Keturunan organisme

Keturunan organisme disebut milik bersama semua organisme untuk melestarikan dan meneruskan fitur struktural dan fungsi dari nenek moyang ke keturunannya.

Hubungan antara orang tua dan keturunan dalam organisme dilakukan terutama melalui reproduksi. Keturunan selalu seperti orang tua dan leluhur, tetapi mereka bukan salinan persisnya.

Semua orang tahu bahwa pohon ek tumbuh dari biji pohon ek, dan anak ayam kukuk menetas dari telur. Dari benih tanaman yang dibudidayakan dari varietas tertentu, tumbuh tanaman dari varietas yang sama. Pada hewan peliharaan, keturunan dari jenis yang sama mempertahankan propertinya.

Mengapa keturunannya terlihat seperti orang tua mereka? Pada masa Darwin, penyebab hereditas hanya sedikit yang dipahami. Sekarang diketahui bahwa bahan dasar hereditas adalah gen yang terletak pada kromosom. Gen adalah bagian dari molekul bahan organik DNA, di bawah pengaruh tanda-tanda yang terbentuk. Di dalam sel organisme jenis yang berbeda mengandung unit dan puluhan kromosom dan ratusan ribu gen.

Kromosom dengan gen yang terletak di dalamnya ditemukan baik di sel benih maupun di sel tubuh. Selama reproduksi seksual, perpaduan gamet jantan dan betina terjadi. Dalam sel-sel embrio, kromosom pria dan wanita digabungkan, oleh karena itu, pembentukannya terjadi di bawah pengaruh gen dari organisme ibu dan ayah. Perkembangan beberapa sifat lebih dipengaruhi oleh gen organisme ibu, yang lain oleh organisme ayah, dan gen ibu dan ayah memiliki pengaruh yang sama pada sifat ketiga. Oleh karena itu, keturunannya, dalam beberapa hal, ternyata mirip dengan organisme ibu, pada yang lain - dengan organisme ayah, pada yang ketiga - menggabungkan tanda-tanda ayah dan ibu, yaitu memiliki karakter perantara.

Variabilitas organisme

Variabilitas organisme disebut sifat umum organisme untuk memperoleh fitur baru - perbedaan antara individu dalam suatu spesies.

Semua tanda organisme dapat diubah: ciri-ciri eksternal dan struktur internal, fisiologi, perilaku, dll. Pada keturunan sepasang hewan atau di antara tumbuhan yang tumbuh dari biji satu buah, tidak mungkin bertemu individu yang sepenuhnya identik. Dalam kawanan domba dari jenis yang sama, setiap hewan memiliki ciri-ciri halus yang berbeda: ukuran tubuh, panjang kaki, kepala, warna, panjang dan kepadatan ikal wol, suara, kebiasaan. Jumlah bunga buluh marjinal dalam perbungaan batang emas (keluarga komposit) berkisar antara 5 hingga 8. Jumlah kelopak anemon oak (keluarga buttercup) adalah 6, dan terkadang 7 dan 8. Tumbuhan dari spesies yang sama atau varietas agak berbeda satu sama lain dalam hal pembungaan, pematangan buah, tingkat ketahanan terhadap kekeringan, dll. Karena variabilitas individu, populasinya heterogen.

Darwin membedakan dua bentuk utama variabilitas - non-herediter dan herediter.

Variabilitas non-herediter atau modifikasi

Telah lama diketahui bahwa semua individu dari jenis, varietas atau spesies tertentu, di bawah pengaruh penyebab tertentu, berubah ke satu arah. Varietas tanaman yang dibudidayakan, dengan tidak adanya kondisi di mana mereka dibiakkan oleh manusia, kehilangan kualitasnya. Misalnya kol putih, bila dibudidayakan di negara panas, tidak membentuk kepala. Diketahui bahwa dengan pemupukan, penyiraman, dan penerangan yang baik, tanaman semak subur dan berbuah. Trah kuda yang dibawa ke pegunungan atau ke pulau-pulau yang makanannya tidak bergizi menjadi kerdil seiring waktu. Produktivitas hewan outbred dalam kondisi peningkatan pemeliharaan dan perawatan meningkat. Semua perubahan ini tidak turun-temurun, dan jika tumbuhan atau hewan dipindahkan ke kondisi keberadaan aslinya, maka tanda-tandanya kembali ke aslinya.

Penyebab variabilitas non-keturunan, atau modifikasi, organisme pada zaman Darwin kurang dipahami. Sampai saat ini, telah diketahui bahwa pembentukan suatu organisme terjadi baik di bawah pengaruh gen maupun di bawah pengaruh kondisi lingkungan. Kondisi ini adalah penyebab non-keturunan, modifikasi, variabilitas. Mereka dapat mempercepat atau memperlambat pertumbuhan dan perkembangan, mengubah warna bunga pada tumbuhan, tetapi gennya tidak berubah. Karena variabilitas non-herediter, individu populasi disesuaikan dengan kondisi lingkungan yang berubah.

variabilitas herediter

Selain modifikasi, ada bentuk variabilitas lain - variabilitas herediter organisme, yang memengaruhi kromosom atau gen, yaitu bahan dasar hereditas. Perubahan herediter sangat dikenal oleh Darwin, dia memberi mereka peran besar dalam evolusi.

Penyebab variasi keturunan pada masa Darwin juga sedikit dieksplorasi. Sekarang diketahui bahwa perubahan herediter disebabkan oleh perubahan gen atau pembentukan kombinasi baru gen tersebut pada keturunannya. Jadi, satu jenis variabilitas herediter - mutasi - disebabkan oleh perubahan gen; spesies lain - variabilitas kombinatif - disebabkan oleh kombinasi gen baru pada keturunannya; yang ketiga - variabilitas korelatif - dikaitkan dengan fakta bahwa gen yang sama memengaruhi pembentukan bukan hanya satu, tetapi dua atau lebih sifat. Jadi, dasar dari semua jenis variabilitas herediter adalah perubahan gen atau sekumpulan gen.

Mutasi bisa kecil dan memengaruhi berbagai ciri morfologis dan fisiologis organisme, misalnya, pada hewan - ukuran, warna, kesuburan, keputihan, dll. Terkadang mutasi memanifestasikan dirinya dalam perubahan yang lebih signifikan. Perubahan seperti itu digunakan untuk membuat jenis domba berekor gemuk, merino dan astrakhan, varietas terry dari banyak tanaman hias, pohon dengan mahkota menangis dan piramidal. Diketahui perubahan herediter pada stroberi dengan daun bulat telur sederhana, celandine dengan daun yang dibedah.

Mutasi dapat terjadi karena berbagai pengaruh. Sumber variabilitas kombinatif dalam populasi adalah persilangan. Individu individu dari populasi yang sama agak berbeda satu sama lain dalam genotipe. Sebagai hasil persilangan bebas, kombinasi gen baru diperoleh.

Perubahan herediter yang muncul dalam populasi karena sebab acak secara bertahap menyebar di antara individu karena persilangan bebas, dan populasi menjadi jenuh dengannya. Perubahan turun temurun ini sendiri tidak dapat menyebabkan munculnya populasi baru, apalagi spesies baru, tetapi memang demikian bahan yang diperlukan untuk seleksi, prasyarat untuk perubahan evolusioner.

Bahkan Darwin mencatat sifat korelatif variabilitas herediter. Misalnya, anggota tubuh hewan yang panjang hampir selalu disertai dengan leher yang memanjang; anjing tidak berbulu memiliki gigi yang kurang berkembang; merpati dengan kaki berbulu memiliki selaput di antara jari-jari kakinya. Pada varietas meja bit, warna tanaman akar, tangkai daun dan bagian bawah daun berubah secara terkoordinasi. Di snapdragon dengan corolla bunga ringan, batang dan daunnya berwarna hijau; dengan corolla gelap - batang dan daunnya gelap. Oleh karena itu, ketika memilih satu sifat yang diinginkan, seseorang harus mempertimbangkan kemungkinan munculnya keturunan dari sifat lain, terkadang tidak diinginkan, yang relatif terkait dengannya.

Keturunan dan variabilitas adalah sifat-sifat berbeda dari organisme yang menentukan kesamaan dan ketidaksamaan keturunan dengan orang tua dan dengan nenek moyang yang lebih jauh. Keturunan mengungkapkan stabilitas bentuk organik dalam beberapa generasi, dan variabilitas - kemampuan mereka untuk berubah.

Darwin berulang kali menekankan perlunya pengembangan mendalam dari hukum variabilitas dan hereditas. Belakangan mereka menjadi subjek studi genetika.