Variabilitas: herediter dan non-herediter. Variabilitas, jenis dan signifikansi biologisnya

Dalam teori evolusi Darwin, prasyarat evolusi adalah variabilitas herediter, dan kekuatan pendorong evolusi - 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 bermata biru biasanya tuli, dll. Dari faktor variabilitas korelatif, Darwin menarik kesimpulan penting: seseorang, memilih fitur struktural apa pun, hampir “mungkin secara tidak sengaja mengubah bagian tubuh lain berdasarkan misteri hukum korelasi.”

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 dalam evolusi bentuk budaya adalah variabilitas herediter dan seleksi manusia (Darwin menyebut seleksi buatan). Variabilitas adalah prasyarat yang diperlukan untuk seleksi buatan, tetapi tidak menentukan pembentukan breed dan varietas baru.

Formulir seleksi alam

Seleksi berlangsung terus-menerus selama serangkaian generasi berturut-turut yang tak berujung dan mempertahankan terutama bentuk-bentuk yang lebih cocok untuk kondisi tertentu. Seleksi alam dan pemusnahan beberapa individu suatu spesies terkait erat dan merupakan syarat yang diperlukan untuk evolusi spesies di alam.

Skema kerja seleksi alam dalam sistem spesies menurut Darwin adalah sebagai berikut:

1) Variabilitas melekat pada kelompok hewan dan tumbuhan mana pun, dan organisme berbeda satu sama lain dalam banyak hal;

2) Jumlah organisme dari setiap spesies yang lahir ke dunia melebihi jumlah yang dapat menemukan makanan dan bertahan hidup. Namun, karena kelimpahan setiap spesies konstan dalam kondisi alami, harus diasumsikan bahwa sebagian besar keturunannya musnah. Jika semua keturunan spesies mana pun selamat dan berkembang biak, mereka akan segera menggantikan semua spesies lain di dunia;

3) Karena lebih banyak individu yang lahir daripada yang dapat bertahan hidup, ada perjuangan untuk bertahan hidup, persaingan untuk mendapatkan makanan dan habitat. Ini mungkin merupakan perjuangan hidup-mati yang aktif, atau kurang jelas, tetapi kompetisi yang tidak kalah efektifnya, seperti, misalnya, untuk tanaman selama periode kekeringan atau dingin;

4) Di antara banyak perubahan yang diamati pada makhluk hidup, beberapa membuatnya lebih mudah untuk bertahan hidup dalam perjuangan untuk hidup, sementara yang lain mengarah pada kematian pemiliknya. Konsep "survival of the fittest" adalah inti dari teori seleksi alam;

5) Individu yang bertahan hidup memunculkan generasi berikutnya, dan dengan demikian perubahan yang "sukses" diteruskan generasi berikutnya. Akibatnya, setiap generasi selanjutnya lebih beradaptasi dengan lingkungan; ketika lingkungan berubah, adaptasi lebih lanjut terjadi. Jika seleksi alam telah berlangsung selama bertahun-tahun, keturunan terakhir mungkin sangat berbeda dengan nenek moyang mereka sehingga disarankan untuk memilih mereka sebagai spesies mandiri.

Mungkin juga terjadi bahwa beberapa anggota kelompok individu tertentu akan memperoleh beberapa perubahan dan beradaptasi dengan lingkungan dengan satu cara, sementara anggota lainnya, yang memiliki rangkaian perubahan yang berbeda, akan beradaptasi dengan cara yang berbeda; dengan cara ini dari satu spesies leluhur, tunduk pada isolasi kelompok serupa Mungkin ada dua atau lebih jenis.

pemilihan mengemudi

Seleksi alam selalu mengarah pada peningkatan kebugaran rata-rata populasi. Perubahan kondisi eksternal dapat menyebabkan perubahan kebugaran genotipe individu. Menanggapi perubahan-perubahan ini, seleksi alam, menggunakan stok keragaman genetik yang sangat besar untuk banyak sifat berbeda, menyebabkan perubahan signifikan dalam struktur genetik populasi. Jika lingkungan luar terus berubah ke arah tertentu, maka seleksi alam mengubah struktur genetik populasi sedemikian rupa sehingga kesesuaiannya dalam kondisi yang berubah ini tetap maksimal. Dalam hal ini, frekuensi alel individu dalam populasi berubah. Nilai rata-rata sifat adaptif dalam populasi juga berubah. Dalam beberapa generasi, pergeseran bertahap mereka ke arah tertentu dapat dilacak. Bentuk seleksi ini disebut seleksi mengemudi.

Contoh klasik pemilihan motif adalah evolusi warna pada ngengat birch. Warna sayap kupu-kupu ini meniru warna kulit pohon yang ditutupi lumut, tempat ia menghabiskan siang hari. Jelas, pewarnaan pelindung seperti itu terbentuk selama beberapa generasi evolusi sebelumnya. Namun, dengan dimulainya revolusi industri di Inggris, perangkat ini mulai kehilangan arti pentingnya. Polusi atmosfer telah menyebabkan kematian massal lumut dan penggelapan batang pohon. Kupu-kupu terang dengan latar belakang gelap menjadi mudah terlihat oleh burung. Dimulai dengan pertengahan sembilan belas abad, bentuk kupu-kupu gelap (melanistik) mutan mulai muncul dalam populasi ngengat birch. Frekuensi mereka meningkat pesat. KE akhir XIX abad, beberapa populasi ngengat perkotaan hampir seluruhnya terdiri dari bentuk-bentuk gelap, sementara bentuk-bentuk terang masih mendominasi populasi pedesaan. Fenomena ini disebut melanisme industri. Para ilmuwan telah menemukan bahwa di daerah yang tercemar, burung lebih cenderung memakan bentuk terang, dan di daerah bersih - yang gelap. Pengenaan pembatasan polusi atmosfer pada 1950-an menyebabkan seleksi alam berubah arah lagi, dan frekuensi bentuk gelap pada populasi perkotaan mulai menurun. Mereka hampir sama jarangnya hari ini seperti sebelum Revolusi Industri.

Seleksi mengemudi membawa komposisi genetik populasi sejalan dengan perubahan lingkungan eksternal sehingga kebugaran rata-rata populasi maksimum. Di pulau Trinidad, ikan guppy hidup di berbagai perairan. Banyak dari mereka yang hidup di hilir sungai dan di kolam mati di gigi ikan predator. Di hulu, kehidupan ikan guppy jauh lebih tenang - hanya ada sedikit predator. Perbedaan kondisi lingkungan ini mengarah pada fakta bahwa guppy "atas" dan "akar rumput" berevolusi ke arah yang berbeda. "Akar rumput", yang berada di bawah ancaman pemusnahan terus-menerus, mulai berkembang biak lebih banyak usia dini dan menghasilkan banyak benih yang sangat kecil. Peluang bertahan hidup masing-masing sangat kecil, tetapi jumlahnya banyak dan beberapa di antaranya punya waktu untuk berkembang biak. "Kuda" mencapai pubertas nanti, kesuburannya lebih rendah, tetapi keturunannya lebih besar. Ketika para peneliti memindahkan guppy "akar rumput" ke waduk tak berpenghuni di hulu sungai, mereka mengamati perubahan bertahap dalam jenis perkembangan ikan. 11 tahun setelah pindah, mereka menjadi jauh lebih besar, kemudian berkembang biak dan menghasilkan keturunan yang lebih sedikit tetapi lebih besar.

Laju perubahan frekuensi alel dalam suatu populasi dan nilai rata-rata sifat di bawah tindakan seleksi tidak hanya bergantung pada intensitas seleksi, tetapi juga pada struktur genetik dari sifat yang dipilih. Seleksi melawan mutasi resesif jauh lebih tidak efektif daripada melawan mutasi dominan. Dalam heterozigot, alel resesif tidak muncul dalam fenotipe dan karena itu menghindari seleksi. Dengan menggunakan persamaan Hardy-Weinberg, seseorang dapat memperkirakan tingkat perubahan frekuensi alel resesif dalam suatu populasi tergantung pada intensitas seleksi dan rasio frekuensi awal. Semakin rendah frekuensi alel, semakin lambat eliminasi terjadi. Untuk mengurangi frekuensi kematian resesif dari 0,1 menjadi 0,05, hanya diperlukan 10 generasi; 100 generasi - untuk menguranginya dari 0,01 menjadi 0,005 dan 1000 generasi - dari 0,001 menjadi 0,0005.

Bentuk pendorong seleksi alam memainkan peran yang menentukan dalam adaptasi organisme hidup terhadap kondisi eksternal yang berubah seiring waktu. Ini juga memastikan distribusi kehidupan yang luas, penetrasi ke semua relung ekologis yang memungkinkan. Akan tetapi, adalah suatu kesalahan untuk berpikir bahwa dalam kondisi keberadaan yang stabil, seleksi alam berhenti. Dalam kondisi seperti itu, ia terus bertindak dalam bentuk seleksi penstabil.

Menstabilkan pilihan

Seleksi yang menstabilkan mempertahankan keadaan populasi, yang memastikan kebugaran maksimumnya di bawah kondisi keberadaan yang konstan. Di setiap generasi, individu yang menyimpang dari nilai optimal rata-rata dalam hal karakteristik adaptif dihilangkan.

Banyak contoh aksi penstabilan seleksi di alam telah dijelaskan. Misalnya, sekilas tampak bahwa individu dengan fekunditas maksimum harus memberikan kontribusi terbesar bagi kumpulan gen generasi berikutnya. Namun, pengamatan populasi alami burung dan mamalia menunjukkan bahwa tidak demikian. Semakin banyak anak ayam atau anaknya di dalam sarang, semakin sulit memberi makan mereka, semakin kecil dan lemah masing-masing. Akibatnya, individu dengan kesuburan rata-rata menjadi yang paling beradaptasi.

Seleksi yang mendukung rata-rata telah ditemukan untuk berbagai sifat. Pada mamalia, bayi baru lahir dengan berat lahir sangat rendah dan sangat tinggi lebih mungkin meninggal saat lahir atau pada minggu-minggu pertama kehidupan daripada bayi baru lahir dengan berat sedang. Perhitungan ukuran sayap burung yang mati setelah badai menunjukkan bahwa kebanyakan dari mereka memiliki sayap yang terlalu kecil atau terlalu besar. Dan dalam hal ini, rata-rata individu ternyata yang paling beradaptasi.

Apa alasan kemunculan terus-menerus dari bentuk-bentuk yang teradaptasi dengan buruk dalam kondisi keberadaan yang konstan? Mengapa seleksi alam tidak dapat sekali dan untuk selamanya membersihkan populasi dari bentuk mengelak yang tidak diinginkan? Alasannya bukan hanya dan tidak begitu banyak dalam munculnya mutasi baru yang semakin banyak. Alasannya adalah genotipe heterozigot seringkali yang paling cocok. Saat menyeberang, mereka terus-menerus memberikan keturunan yang membelah dan homozigot dengan kebugaran yang berkurang muncul pada keturunannya. Fenomena ini disebut polimorfisme seimbang.

seleksi seksual

Pada jantan dari banyak spesies, ditemukan ciri-ciri seksual sekunder yang jelas yang pada pandangan pertama tampak maladaptif: ekor merak, bulu cerah burung cendrawasih dan burung beo, sisir merah ayam jantan, warna ikan tropis yang mempesona, nyanyian burung dan katak, dll. Banyak dari ciri-ciri ini mempersulit hidup operatornya, membuat mereka mudah terlihat oleh pemangsa. Tampaknya tanda-tanda ini tidak memberikan keuntungan apa pun bagi pembawa mereka dalam perjuangan untuk hidup, namun sifatnya sangat luas. Peran apa yang dimainkan oleh seleksi alam dalam asal usul dan penyebarannya?

Diketahui bahwa kelangsungan hidup organisme adalah penting, tetapi bukan satu-satunya komponen seleksi alam. Komponen penting lainnya adalah daya tarik bagi lawan jenis. C. Darwin menyebut fenomena ini seleksi seksual. Dia pertama kali menyebutkan bentuk seleksi ini dalam The Origin of Species dan kemudian menganalisisnya secara rinci dalam The Descent of Man and Sexual Selection. Dia percaya bahwa "bentuk seleksi ini ditentukan bukan oleh perjuangan untuk eksistensi dalam hubungan makhluk-makhluk organik di antara mereka sendiri atau dengan kondisi eksternal, tetapi oleh persaingan antara individu-individu berjenis kelamin sama, biasanya laki-laki, untuk memiliki individu-individu dari kelamin lain."

Seleksi seksual adalah seleksi alam untuk sukses dalam reproduksi. Ciri-ciri yang mengurangi kelangsungan hidup pembawa mereka dapat muncul dan menyebar jika keuntungan yang mereka berikan dalam keberhasilan pemuliaan secara signifikan lebih besar daripada kerugiannya untuk bertahan hidup. Laki-laki yang hidup singkat tetapi disukai oleh perempuan dan karena itu menghasilkan banyak keturunan memiliki kebugaran kumulatif yang jauh lebih tinggi daripada laki-laki yang berumur panjang tetapi meninggalkan sedikit keturunan. Pada banyak spesies hewan, sebagian besar pejantan sama sekali tidak berpartisipasi dalam reproduksi. Di setiap generasi, persaingan sengit untuk memperebutkan betina muncul di antara jantan. Persaingan ini bisa langsung, dan memanifestasikan dirinya dalam bentuk perebutan wilayah atau pertarungan turnamen. Itu juga dapat terjadi dalam bentuk tidak langsung dan ditentukan oleh pilihan betina. Dalam kasus di mana betina memilih jantan, persaingan jantan ditunjukkan dalam menampilkan penampilan flamboyan atau perilaku pacaran yang kompleks. Betina memilih jantan yang paling mereka sukai. Sebagai aturan, ini adalah laki-laki paling cerdas. Tapi mengapa wanita menyukai pria yang cerdas?

Kebugaran perempuan tergantung pada seberapa obyektif dia dapat menilai potensi kebugaran calon ayah dari anak-anaknya. Dia harus memilih laki-laki yang anak laki-lakinya akan sangat mudah beradaptasi dan menarik bagi perempuan.

Dua hipotesis utama tentang mekanisme seleksi seksual telah diajukan.

Menurut hipotesis "anak laki-laki yang menarik", logika pemilihan perempuan agak berbeda. Jika laki-laki yang cerdas, karena alasan apa pun, menarik bagi perempuan, maka ada baiknya memilih ayah yang cerdas untuk calon putra Anda, karena putranya akan mewarisi gen warna cerah dan akan menarik bagi perempuan di generasi berikutnya. Dengan demikian, ada yang positif Masukan, yang mengarah pada fakta bahwa dari generasi ke generasi kecerahan bulu jantan semakin meningkat. Proses terus meningkat hingga mencapai batas viabilitas. Bayangkan sebuah situasi di mana betina memilih jantan dengan ekor yang lebih panjang. Jantan berekor panjang menghasilkan lebih banyak keturunan daripada jantan berekor pendek dan sedang. Dari generasi ke generasi, panjang ekor bertambah, karena betina memilih jantan bukan dengan ukuran ekor tertentu, melainkan dengan ukuran lebih besar dari rata-rata. Pada akhirnya, ekornya mencapai panjang sedemikian rupa sehingga membahayakan kelangsungan hidup jantan diimbangi dengan daya tariknya di mata betina.

Dalam menjelaskan hipotesis tersebut, kami mencoba memahami logika tindakan burung betina. Tampaknya kita berharap terlalu banyak dari mereka, sehingga perhitungan kebugaran yang rumit seperti itu hampir tidak dapat diakses oleh mereka. Nyatanya, dalam memilih laki-laki, perempuan tidak lebih dan tidak kalah logisnya dengan semua perilaku lainnya. Ketika seekor hewan merasa haus, ia tidak beralasan bahwa ia harus minum air untuk mengembalikan keseimbangan air-garam dalam tubuhnya - ia pergi ke lubang air karena ia merasa haus. Ketika seekor lebah pekerja menyengat pemangsa yang menyerang sarang, dia tidak menghitung berapa banyak dengan pengorbanan diri ini dia meningkatkan kebugaran kumulatif saudara perempuannya - dia mengikuti naluri. Dengan cara yang sama, betina, memilih jantan yang cerdas, mengikuti naluri mereka - mereka menyukai ekor yang cerah. Semua yang secara naluriah mendorong perilaku yang berbeda, semuanya tidak meninggalkan keturunan. Jadi, kita tidak membahas logika perempuan, tetapi logika perjuangan untuk keberadaan dan seleksi alam - proses buta dan otomatis yang, bertindak terus-menerus dari generasi ke generasi, telah membentuk semua variasi bentuk, warna, dan naluri yang menakjubkan yang kita amati di dunia satwa liar. .



Keturunan- Ini fitur yang paling penting organisme hidup, yang terdiri dari kemampuan untuk mentransfer sifat dan fungsi orang tua kepada keturunannya. Transmisi ini dilakukan dengan bantuan gen.

Gen adalah unit penyimpanan, transmisi, dan realisasi informasi herediter. Gen adalah bagian spesifik dari molekul DNA, di mana struktur polipeptida (protein) tertentu dikodekan. Mungkin, banyak wilayah DNA tidak menyandikan protein, tetapi melakukan fungsi pengaturan. Bagaimanapun, dalam struktur genom manusia, hanya sekitar 2% DNA yang merupakan urutan yang menjadi dasar sintesis messenger RNA (proses transkripsi), yang kemudian menentukan urutan asam amino selama sintesis protein (proses penerjemahan). Saat ini diyakini bahwa ada sekitar 30.000 gen dalam genom manusia.

Gen terletak di kromosom, yang terletak di inti sel dan merupakan molekul DNA raksasa.

Teori pewarisan kromosom dirumuskan pada tahun 1902 oleh Setton dan Boveri. Menurut teori ini, kromosom adalah pembawa informasi genetik yang menentukan sifat keturunan suatu organisme. Pada manusia, setiap sel memiliki 46 kromosom yang terbagi menjadi 23 pasang. Kromosom yang membentuk pasangan disebut homolog.

Sel kelamin (gamet) dibentuk menggunakan jenis pembelahan khusus - meiosis. Akibat meiosis, hanya satu kromosom homolog dari setiap pasangan yang tersisa di setiap sel benih, yaitu 23 kromosom. Satu set kromosom seperti itu disebut haploid. Saat pembuahan, ketika sel kelamin jantan dan betina bergabung dan zigot terbentuk, set ganda, yang disebut diploid, dipulihkan. Dalam zigot organisme yang berkembang darinya, satu kromosom dari setiap nara diterima dari organisme pihak ayah, yang lain dari pihak ibu.

Genotipe adalah sekumpulan gen yang diterima oleh suatu organisme dari induknya.

Fenomena lain yang dipelajari genetika adalah variabilitas. Variabilitas dipahami sebagai kemampuan organisme untuk memperoleh fitur baru - perbedaan dalam suatu spesies. Ada dua jenis perubahan:
- turun-temurun;
- modifikasi (non-keturunan).

variabilitas herediter- ini adalah bentuk variabilitas yang disebabkan oleh perubahan genotipe, yang dapat dikaitkan dengan variabilitas mutasi atau kombinasi.

variabilitas mutasional.
Gen mengalami perubahan dari waktu ke waktu, yang disebut mutasi. Perubahan ini bersifat acak dan muncul secara spontan. Penyebab mutasi bisa sangat beragam. Tersedia seluruh baris faktor yang meningkatkan risiko mutasi. Ini mungkin efek tertentu zat kimia radiasi, temperatur, dll. Mutasi dapat disebabkan oleh cara-cara ini, tetapi sifat acak kemunculannya tetap ada, dan tidak mungkin untuk memprediksi kemunculan mutasi tertentu.

Mutasi yang dihasilkan ditransmisikan ke keturunan, yaitu menentukan variabilitas herediter, yang terkait dengan tempat terjadinya mutasi. Jika mutasi terjadi pada sel germinal, maka ia memiliki peluang untuk diturunkan ke keturunannya, yaitu. diwariskan. Jika mutasi terjadi pada sel somatik, maka mutasi hanya ditransmisikan ke sel yang muncul dari sel somatik ini. Mutasi semacam itu disebut somatik, tidak diwariskan.

Ada beberapa jenis mutasi utama.
- Mutasi gen, di mana perubahan terjadi pada tingkat gen individu, yaitu bagian dari molekul DNA. Ini bisa berupa pemborosan nukleotida, penggantian satu basa dengan yang lain, penataan ulang nukleotida, atau penambahan yang baru.
- Mutasi kromosom yang terkait dengan pelanggaran struktur kromosom menyebabkan perubahan serius yang dapat dideteksi menggunakan mikroskop. Mutasi tersebut meliputi hilangnya bagian kromosom (penghapusan), penambahan bagian, rotasi bagian kromosom sebesar 180°, dan munculnya pengulangan.
- Mutasi genomik disebabkan oleh perubahan jumlah kromosom. Kromosom homolog ekstra mungkin muncul: di set kromosom, di tempat dua kromosom homolog, ada tiga trisomi. Dalam kasus monosomi, ada kehilangan satu kromosom dari pasangannya. Dengan poliploidi, terjadi peningkatan berganda dalam genom. Varian lain dari mutasi genomik adalah haploidi, di mana hanya tersisa satu kromosom dari setiap pasangan.

Frekuensi mutasi dipengaruhi, sebagaimana telah disebutkan, oleh berbagai faktor. Ketika sejumlah mutasi genomik terjadi sangat penting memiliki, khususnya, usia ibu.

Variabilitas kombinasi.
Variabilitas jenis ini ditentukan oleh sifat proses seksual. Dengan variabilitas kombinatif, genotipe baru muncul karena kombinasi gen baru. Variabilitas jenis ini sudah terwujud pada tahap pembentukan sel germinal. Seperti yang telah disebutkan, setiap sel kelamin (gamet) hanya mengandung satu kromosom homolog dari setiap pasangan. Kromosom memasuki gamet secara acak, sehingga sel kuman satu orang bisa sangat berbeda dalam kumpulan gen dalam kromosom. Tahap yang lebih penting untuk munculnya variabilitas kombinatif adalah pembuahan, setelah itu 50% gen organisme yang baru muncul diwarisi dari satu induk, dan 50% dari induk lainnya.

Variabilitas modifikasi tidak terkait dengan perubahan genotipe, tetapi disebabkan oleh pengaruh lingkungan terhadap organisme yang sedang berkembang.

Ketersediaan variabilitas modifikasi sangat penting untuk memahami esensi warisan. Sifat tidak diwariskan. Anda dapat mengambil organisme dengan genotipe yang persis sama, misalnya menumbuhkan stek dari tanaman yang sama, tetapi menempatkannya dalam kondisi berbeda (cahaya, kelembapan, nutrisi mineral) dan mendapatkan tanaman yang sangat berbeda dengan sifat berbeda (pertumbuhan, hasil, bentuk daun) . dan seterusnya.). Untuk menggambarkan tanda-tanda organisme yang sebenarnya terbentuk, konsep "fenotipe" digunakan.

Fenotipe adalah keseluruhan kompleks dari tanda-tanda organisme yang sebenarnya muncul, yang terbentuk sebagai hasil interaksi genotipe dan pengaruh lingkungan selama perkembangan organisme. Dengan demikian, inti dari pewarisan tidak terletak pada pewarisan suatu sifat, tetapi pada kemampuan genotipe, sebagai hasil interaksi dengan kondisi perkembangan, untuk menghasilkan fenotipe tertentu.

Karena variabilitas modifikasi tidak terkait dengan perubahan genotipe, modifikasi tidak diwariskan. Biasanya posisi ini karena alasan tertentu sulit diterima. Tampaknya jika, katakanlah, orang tua berlatih angkat beban selama beberapa generasi dan telah mengembangkan otot, maka sifat ini harus diturunkan kepada anak-anak. Sedangkan ini adalah modifikasi yang khas, dan pelatihan adalah pengaruh lingkungan yang mempengaruhi perkembangan sifat tersebut. Tidak ada perubahan genotipe yang terjadi selama modifikasi, dan sifat-sifat yang diperoleh sebagai hasil modifikasi tidak diwariskan. Darwin menyebut variasi semacam ini - non-herediter.

Untuk mengkarakterisasi batas variabilitas modifikasi, konsep norma reaksi digunakan. Beberapa sifat dalam diri seseorang tidak dapat diubah karena pengaruh lingkungan, seperti golongan darah, jenis kelamin, warna mata. Yang lainnya, sebaliknya, sangat peka terhadap pengaruh lingkungan. Misalnya, akibat paparan sinar matahari yang terlalu lama, warna kulit menjadi lebih gelap, dan rambut menjadi lebih terang. Berat badan seseorang sangat dipengaruhi oleh ciri-ciri gizi, penyakit, keberadaan kebiasaan buruk, stres, gaya hidup.

Pengaruh lingkungan tidak hanya dapat menyebabkan perubahan kuantitatif, tetapi juga kualitatif pada fenotipe. Pada beberapa spesies primrose, pada suhu udara rendah (15-20 C) muncul bunga berwarna merah, namun jika tanaman ditempatkan di lingkungan yang lembab dengan suhu 30 ° C, maka terbentuklah bunga berwarna putih.

selain itu, meskipun laju reaksi mencirikan bentuk variabilitas non-herediter (variabilitas modifikasi), ia juga ditentukan oleh genotipe. Ketentuan ini sangat penting: laju reaksi bergantung pada genotipe. Pengaruh lingkungan yang sama pada genotipe dapat menyebabkan perubahan yang kuat pada salah satu sifatnya dan tidak mempengaruhi yang lain dengan cara apa pun.

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 sifat dan sifat. 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.

Buku teks tersebut sesuai dengan Standar Pendidikan Negara Federal untuk Pendidikan Umum Menengah (Lengkap), direkomendasikan oleh Kementerian Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Federasi Rusia dan dimasukkan dalam Daftar Buku Teks Federal.

Buku teks ditujukan untuk siswa kelas 10 dan dirancang untuk mengajar mata pelajaran 1 atau 2 jam per minggu.

Desain modern, pertanyaan dan tugas multi-level, informasi tambahan dan kemungkinan kerja paralel dengan aplikasi elektronik berkontribusi pada asimilasi materi pendidikan yang efektif.

Buku:

<<< Назад

Maju >>>

Ingat!

Berikan contoh fitur yang berubah di bawah pengaruh lingkungan eksternal.

Apa itu mutasi?

Variabilitas- salah satu sifat terpenting makhluk hidup, kemampuan organisme hidup untuk memperoleh perbedaan dari individu dari spesies lain dan spesiesnya sendiri.

Ada dua jenis variabilitas: non-keturunan(fenotipik, atau modifikasi) dan turun temurun(genotipik).

Variabilitas non-keturunan (modifikasi). Variabilitas jenis ini adalah proses munculnya sifat-sifat baru di bawah pengaruh faktor lingkungan yang tidak mempengaruhi genotipe. Akibatnya, modifikasi tanda yang muncul dalam kasus ini - modifikasi - tidak diwariskan (Gbr. 93). Dua kembar identik (monozigot), yang memiliki genotipe yang persis sama, tetapi atas kehendak takdir yang tumbuh dalam kondisi berbeda, bisa sangat berbeda satu sama lain. Contoh klasik yang membuktikan pengaruh lingkungan luar terhadap perkembangan sifat adalah mata panah. Tumbuhan ini mengembangkan tiga jenis daun, tergantung pada kondisi pertumbuhannya - di udara, di kolom air, atau di permukaannya.

Beras. 93. Daun ek tumbuh dalam cahaya terang (A) dan di tempat teduh (B)

Beras. 94. Mengubah warna bulu kelinci Himalaya di bawah pengaruh suhu yang berbeda

Di bawah pengaruh suhu lingkungan warna bulu kelinci Himalaya berubah. Embrio yang berkembang di dalam rahim berada dalam kondisi suhu tinggi, yang menghancurkan enzim yang diperlukan untuk sintesis pigmen, sehingga kelinci terlahir putih seluruhnya. Tak lama setelah lahir, bagian tubuh tertentu yang menonjol (hidung, ujung telinga dan ekor) mulai menggelap, karena suhu di sana lebih rendah daripada di tempat lain, dan enzim tidak dihancurkan. Jika Anda mencabut area wol putih dan mendinginkan kulitnya, wol hitam akan tumbuh di tempat ini (Gbr. 94).

Di bawah kondisi lingkungan yang serupa pada organisme yang dekat secara genetik, variabilitas modifikasi terjadi karakter kelompok, misalnya di periode musim panas Pada kebanyakan orang, di bawah pengaruh sinar UV, pigmen pelindung, melanin, disimpan di kulit, orang berjemur.

Pada spesies organisme yang sama, di bawah pengaruh kondisi lingkungan, variabilitas berbagai tanda bisa sangat berbeda. Misalnya pada sapi, produksi susu, bobot, dan kesuburan sangat bergantung pada kondisi pemberian pakan dan pemeliharaan, dan misalnya kandungan lemak susu di bawah pengaruh kondisi luar berubah sangat sedikit. Manifestasi variabilitas modifikasi untuk setiap sifat dibatasi oleh laju reaksinya. laju reaksi- ini adalah batas di mana perubahan sifat dimungkinkan dalam genotipe tertentu. Berbeda dengan variabilitas modifikasi itu sendiri, laju reaksi diwariskan, dan batasnya berbeda untuk sifat yang berbeda dan untuk individu individu. Laju reaksi tersempit khas untuk tanda-tanda yang memberikan vital sifat-sifat penting organisme.

Karena kenyataan bahwa sebagian besar modifikasi memiliki nilai adaptif, mereka berkontribusi pada adaptasi - adaptasi organisme dalam norma reaksi terhadap keberadaan dalam kondisi yang berubah.

Variabilitas herediter (genotipik). Variabilitas jenis ini dikaitkan dengan perubahan genotipe, dan sifat-sifat yang diperoleh sebagai akibatnya diwarisi oleh generasi berikutnya. Ada dua bentuk variabilitas genotip: kombinasi dan mutasi.

Variabilitas kombinasi terdiri dari munculnya sifat-sifat baru sebagai hasil dari pembentukan kombinasi lain dari gen induk dalam genotipe keturunan. Jenis variabilitas ini didasarkan pada divergensi independen kromosom homolog pada pembelahan meiosis pertama, kesempatan bertemu gamet pada pasangan induk yang sama selama pembuahan dan pemilihan acak pasangan induk. Ini juga mengarah pada rekombinasi bahan genetik dan meningkatkan variabilitas pertukaran bagian kromosom homolog, yang terjadi pada profase pertama meiosis. Jadi, dalam proses variabilitas kombinatif, struktur gen dan kromosom tidak berubah, tetapi kombinasi alel baru mengarah pada pembentukan genotipe baru dan, akibatnya, munculnya keturunan dengan fenotipe baru.

Variabilitas mutasi Itu diekspresikan dalam penampilan kualitas baru organisme sebagai hasil dari pembentukan mutasi. Istilah "mutasi" pertama kali diperkenalkan pada tahun 1901 oleh ahli botani Belanda Hugo de Vries. Berdasarkan gagasan modern mutasi- ini adalah perubahan materi genetik yang diwariskan secara tiba-tiba atau yang diinduksi secara artifisial, yang mengarah pada perubahan karakteristik dan sifat fenotipik tertentu dari organisme tersebut. Mutasi tidak terarah, yaitu acak, di alam dan merupakan sumber terpenting dari perubahan keturunan, yang tanpanya evolusi organisme tidak mungkin terjadi. Di akhir abad XVIII. di Amerika, seekor domba dengan anggota tubuh pendek lahir, yang memunculkan ras Ancon baru (Gbr. 95). di Swedia pada awal abad ke-20. cerpelai dengan bulu platinum lahir di sebuah peternakan bulu. Berbagai macam sifat pada anjing dan kucing adalah hasil dari variasi mutasi. Mutasi terjadi secara tiba-tiba, seperti yang baru perubahan kualitatif: gandum tanpa tenda terbentuk dari gandum yang dilapisi, sayap pendek dan mata bergaris muncul di Drosophila, warna putih, coklat, hitam muncul pada kelinci dari warna alami agouti sebagai hasil mutasi.

Menurut tempat asalnya, mutasi somatik dan generatif dibedakan. Mutasi somatik muncul dalam sel-sel tubuh dan tidak ditularkan melalui reproduksi seksual ke generasi berikutnya. Contoh mutasi tersebut adalah bintik-bintik penuaan dan kutil kulit. mutasi generatif muncul dalam sel benih dan diwariskan.

Beras. 95. Domba Ancona

Menurut tingkat perubahan materi genetik, mutasi gen, kromosom dan genom dibedakan. Mutasi gen menyebabkan perubahan pada gen individu, mengganggu urutan nukleotida dalam rantai DNA, yang mengarah pada sintesis protein yang diubah.

Mutasi kromosom mempengaruhi sebagian besar kromosom, mengganggu fungsi banyak gen sekaligus. Fragmen kromosom yang terpisah dapat berlipat ganda atau hilang, yang menyebabkan gangguan serius pada fungsi tubuh, hingga kematian embrio pada tahap awal perkembangan.

Mutasi genom menyebabkan perubahan jumlah kromosom akibat pelanggaran divergensi kromosom pada pembelahan meiosis. Tidak adanya kromosom atau adanya kromosom tambahan menyebabkan konsekuensi yang merugikan. Paling contoh terkenal Sindrom Down adalah mutasi genom, gangguan perkembangan yang terjadi ketika kromosom ke-21 ekstra muncul. Orang-orang seperti itu punya jumlah total kromosom adalah 47.

Pada protozoa dan tanaman, peningkatan jumlah kromosom, kelipatan dari set haploid, sering diamati. Perubahan set kromosom ini disebut poliploidi(Gbr. 96). Munculnya poliploid dikaitkan, khususnya, dengan nondisjungsi kromosom homolog selama meiosis, akibatnya organisme diploid tidak dapat membentuk haploid, tetapi gamet diploid.

faktor mutagenik. Kemampuan bermutasi merupakan salah satu sifat gen, sehingga mutasi dapat terjadi pada semua organisme. Beberapa mutasi tidak sesuai dengan kehidupan, dan embrio yang menerimanya mati di dalam rahim, sementara yang lain menyebabkan perubahan sifat yang terus-menerus yang signifikan pada tingkat yang berbeda-beda bagi kehidupan individu. Dalam kondisi normal, tingkat mutasi gen individu sangat rendah (10-5), tetapi ada faktor lingkungan yang secara signifikan meningkatkan nilai ini, menyebabkan kerusakan permanen pada struktur gen dan kromosom. Faktor-faktor yang berdampak pada organisme hidup menyebabkan peningkatan frekuensi mutasi disebut faktor mutagenik atau mutagen.

Beras. 96. Poliploidi. Bunga krisan: A - bentuk diploid (2 N); B - bentuk poliploid

Semua faktor mutagenik dapat dibagi menjadi tiga kelompok.

Mutagen fisik semua jenis radiasi pengion (?-ray, sinar-x), radiasi ultraviolet, suhu tinggi dan rendah.

Mutagen kimia adalah analog. asam nukleat, peroksida, garam logam berat (timbal, merkuri), asam nitrat dan beberapa zat lainnya. Banyak dari senyawa ini menyebabkan gangguan pada replikasi DNA. Bahan yang digunakan di pertanian untuk pengendalian hama dan gulma (pestisida dan herbisida), limbah industri, pewarna dan pengawet makanan tertentu, beberapa obat, komponen asap tembakau.

Laboratorium dan institut khusus telah didirikan di Rusia dan negara-negara lain di dunia untuk menguji semua senyawa kimia yang baru disintesis untuk mutagenisitas.

Ke grup mutagen biologis termasuk DNA asing dan virus yang tertanam dalam DNA inang, mengganggu kerja gen.

Tinjau pertanyaan dan tugas

1. Variabilitas macam apa yang Anda ketahui?

2. Apa itu laju reaksi?

3. Jelaskan mengapa variabilitas fenotipik tidak diwariskan.

4. Apa itu mutasi? Mendeskripsikan sifat-sifat utama mutasi.

5. Berikan klasifikasi mutasi menurut tingkat perubahan materi herediter.

6. Sebutkan kelompok utama faktor mutagenik. Berikan contoh mutagen yang dimiliki oleh masing-masing golongan. Kaji apakah ada faktor mutagenik di lingkungan Anda. Mereka termasuk dalam kelompok mutagen apa?

Memikirkan! Menjalankan!

1. Menurut Anda, dapatkah faktor lingkungan memengaruhi perkembangan organisme yang membawa mutasi yang mematikan?

2. Bisakah variabilitas kombinasi memanifestasikan dirinya tanpa adanya proses seksual?

3. Diskusikan di kelas apa saja cara untuk mengurangi paparan manusia terhadap faktor mutagenik di dunia saat ini.

4. Bisakah Anda memberikan contoh modifikasi yang sifatnya tidak adaptif?

5. Jelaskan kepada seseorang yang tidak terbiasa dengan biologi bagaimana mutasi berbeda dari modifikasi.

6. Lakukan penelitian: "Studi variabilitas modifikasi pada siswa (misalnya, suhu tubuh dan denyut nadi, diukur secara berkala selama 3 hari)".

Bekerja dengan komputer

Lihat aplikasi elektronik. Pelajari materi dan selesaikan tugas.

<<< Назад

Maju >>>

Variabilitas adalah proses yang mencerminkan hubungan suatu organisme dengan lingkungannya.

Dari segi genetik, variabilitas merupakan hasil reaksi genotipe dalam proses perkembangan individu organisme terhadap kondisi lingkungan.

Variabilitas organisme merupakan salah satu faktor utama evolusi. Ini berfungsi sebagai sumber untuk seleksi buatan dan alami.

Ahli biologi membedakan antara variabilitas herediter dan non-herediter. Variabilitas herediter mencakup perubahan karakteristik suatu organisme yang ditentukan oleh genotipe dan bertahan selama beberapa generasi. Untuk variabilitas non-herediter, yang disebut Darwin pasti, dan sekarang disebut modifikasi, atau fenotipik, variabilitas, merujuk pada perubahan karakteristik organisme; tidak diawetkan selama reproduksi seksual.

variabilitas herediter adalah perubahan genotip variabilitas non-herediter- perubahan fenotipe organisme.

Selama kehidupan individu Suatu organisme di bawah pengaruh faktor lingkungan dapat mengalami dua jenis perubahan: dalam satu kasus, fungsi, aksi gen dalam proses pembentukan sifat, perubahan, di sisi lain, genotipe itu sendiri.

Kami berkenalan dengan variabilitas herediter dihasilkan dari kombinasi gen dan interaksinya. Kombinasi gen dilakukan atas dasar dua proses: 1) distribusi kromosom secara independen dalam meiosis dan kombinasi acaknya selama pembuahan; 2) persilangan kromosom dan rekombinasi gen. Variabilitas herediter karena kombinasi dan rekombinasi gen biasa disebut variabilitas kombinasi. Dengan jenis variabilitas ini, gen itu sendiri tidak berubah, kombinasinya dan sifat interaksinya dalam sistem genotipe berubah. Namun, jenis variabilitas herediter ini harus dianggap sebagai fenomena sekunder, dan perubahan mutasi pada gen harus dianggap primer.

Sumber seleksi alam adalah perubahan keturunan - baik mutasi gen maupun rekombinasinya.

Variabilitas modifikasi memainkan peran terbatas dalam evolusi organik. Jadi, jika Anda mengambil pucuk vegetatif dari tanaman yang sama, seperti stroberi, dan menanamnya berbagai kondisi kelembaban, suhu, iluminasi, pada tanah yang berbeda, meskipun genotipenya sama, akan berbeda. Tindakan berbagai faktor ekstrim dapat menyebabkan perbedaan yang lebih besar di antara mereka. Namun, benih yang dikumpulkan dari tanaman tersebut dan ditanam dalam kondisi yang sama akan menghasilkan jenis keturunan yang sama, jika tidak pada generasi pertama, maka pada generasi berikutnya. Perubahan tanda-tanda organisme yang disebabkan oleh aksi faktor lingkungan dalam ontogenesis menghilang dengan kematian organisme.

Pada saat yang sama, kapasitas perubahan semacam itu, yang dibatasi oleh batas reaksi normal genotipe organisme, memiliki signifikansi evolusioner yang penting. Seperti yang ditunjukkan oleh A.P. Vladimirsky pada tahun 1920-an, V.S. Kirpichnikov dan I.I. Shmalgauzen pada tahun 1930-an, dalam kasus ketika modifikasi perubahan nilai adaptif terjadi dengan faktor lingkungan yang terus-menerus bertindak dalam beberapa generasi, yang dapat menyebabkan mutasi yang menentukan perubahan yang sama. , seseorang mungkin mendapat kesan fiksasi modifikasi turun-temurun.

Perubahan mutasi harus dikaitkan dengan reorganisasi struktur reproduksi kuman dan sel somatik. Perbedaan mendasar mutasi dari modifikasi direduksi menjadi fakta bahwa mutasi dapat direproduksi secara akurat dalam rangkaian panjang generasi sel, terlepas dari kondisi lingkungan tempat ontogenesis berlangsung. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa terjadinya mutasi dikaitkan dengan perubahan struktur unik sel - kromosom.

Mengenai pertanyaan tentang peran variabilitas dalam evolusi, ada diskusi panjang dalam biologi sehubungan dengan masalah pewarisan sifat-sifat yang disebut diperoleh, yang dikemukakan oleh J. Lamarck pada tahun 1809, sebagian diterima oleh Charles Darwin dan masih didukung oleh sejumlah ahli biologi. Tetapi sebagian besar ilmuwan menganggap rumusan masalah ini tidak ilmiah. Pada saat yang sama, harus dikatakan bahwa gagasan bahwa perubahan turun-temurun dalam tubuh muncul secara memadai karena tindakan faktor lingkungan sama sekali tidak masuk akal. Mutasi terjadi dalam berbagai cara; mereka tidak dapat beradaptasi untuk organisme itu sendiri, karena mereka muncul dalam sel tunggal

Dan tindakan mereka diwujudkan hanya pada keturunan. Bukan faktor yang menyebabkan mutasi, tetapi hanya seleksi yang mengevaluasi pengetahuan adaptif dari mutasi tersebut. Karena arah dan laju evolusi ditentukan oleh seleksi alam, dan seleksi alam dikendalikan oleh banyak faktor lingkungan internal dan eksternal, gagasan yang salah dibuat tentang kemanfaatan awal yang memadai dari variabilitas herediter.

Seleksi berdasarkan mutasi tunggal "membangun" sistem genotipe yang memenuhi persyaratan kondisi permanen di mana spesies itu ada.

Syarat " mutasi"pertama kali dikemukakan oleh G. de Vries dalam karya klasiknya" Mutation Theory "(1901-1903). Mutasi dia sebut fenomena perubahan spasmodik dan terputus-putus dalam sifat turun-temurun. Ketentuan utama teori de Vries sejauh ini tidak kehilangan signifikansinya, dan oleh karena itu harus diberikan di sini:

1. mutasi terjadi secara tiba-tiba, tanpa transisi apa pun;
2. bentuk-bentuk baru sepenuhnya konstan, yaitu stabil;
3. Mutasi, tidak seperti perubahan non-keturunan (fluktuasi), tidak membentuk rangkaian kontinu, tidak dikelompokkan di sekitar jenis (mode) rata-rata. Mutasi adalah perubahan kualitatif;
4. mutasi pergi ke arah yang berbeda, mereka bisa bermanfaat dan berbahaya;
5. deteksi mutasi bergantung pada jumlah individu yang dianalisis untuk deteksi mutasi;
6. mutasi yang sama dapat terjadi berulang kali.

Namun, G. de Vries melakukan kesalahan mendasar dengan menentang teori mutasi terhadap teori seleksi alam. Dia salah percaya bahwa mutasi dapat segera memunculkan spesies baru yang beradaptasi dengan lingkungan luar, tanpa partisipasi seleksi. Padahal, mutasi hanyalah sumber perubahan turun-temurun yang menjadi bahan seleksi. Seperti yang akan kita lihat nanti, mutasi gen hanya dievaluasi melalui seleksi dalam sistem genotipe. Kesalahan G. de Vries terkait, sebagian, dengan fakta bahwa mutasi yang dia pelajari pada evening primrose (Oenothera Lamarciana) kemudian ternyata merupakan hasil dari pemisahan hibrida kompleks.

Tetapi orang tidak bisa tidak mengagumi pandangan ke depan ilmiah yang dibuat H. de Vries mengenai perumusan ketentuan utama teori mutasi dan signifikansinya untuk seleksi. Kembali pada tahun 1901, dia menulis: “... mutasi, mutasi itu sendiri, harus menjadi objek penelitian. Dan jika kita berhasil menjelaskan hukum mutasi, maka pandangan kita tentang hubungan timbal balik organisme hidup tidak hanya akan menjadi lebih dalam, tetapi kita juga berani berharap bahwa kemungkinan untuk menguasai mutabilitas harus terbuka serta peternak mendominasi. variabilitas, variabilitas. Tentu saja, kita akan membahasnya secara bertahap, menguasai mutasi individu, dan ini juga akan membawa banyak manfaat bagi praktik pertanian dan hortikultura. Banyak hal yang sekarang tampaknya tidak dapat dicapai akan berada dalam kekuatan kita, jika saja kita dapat mempelajari hukum yang menjadi dasar mutasi spesies. Jelas, di sini kita sedang menunggu bidang kerja keras yang tak terbatas. bernilai tinggi baik untuk ilmu pengetahuan maupun praktek. Ini adalah area yang menjanjikan untuk mendominasi mutasi.” Seperti yang akan kita lihat nanti, ilmu alam modern berada di ambang pemahaman mekanisme mutasi gen.

Teori mutasi dapat berkembang hanya setelah penemuan hukum Mendel dan hukum yang ditetapkan dalam percobaan sekolah Morgan tentang hubungan gen dan rekombinasinya sebagai hasil persilangan. Hanya sejak pembentukan diskresi herediter kromosom, teori mutasi mendapat dasar untuk penelitian ilmiah.

Meskipun saat ini pertanyaan tentang sifat gen belum sepenuhnya dijelaskan, namun sejumlah pola umum mutasi gen telah ditetapkan dengan kuat.

Mutasi gen terjadi pada semua kelas dan jenis hewan, tumbuhan tinggi dan rendah, organisme multiseluler dan uniseluler, bakteri dan virus. Variabilitas mutasi sebagai proses perubahan spasmodik kualitatif bersifat universal untuk semua bentuk organik.

Secara konvensional, proses mutasi dibagi menjadi spontan dan terinduksi. Dalam kasus di mana mutasi terjadi di bawah pengaruh faktor lingkungan alami biasa atau sebagai akibat dari perubahan fisiologis dan biokimia dalam organisme itu sendiri, mutasi tersebut disebut sebagai mutasi spontan. Mutasi yang timbul di bawah pengaruh pengaruh khusus (radiasi pengion, bahan kimia, kondisi ekstrim dll), disebut diinduksi. Tidak ada perbedaan mendasar antara mutasi spontan dan induksi, tetapi studi tentang yang terakhir mengarahkan ahli biologi untuk menguasai variabilitas herediter dan mengungkap misteri gen.