variabilità ereditaria. Variabilità ereditaria: caratteristiche e significato

4. IL RUOLO DELLA VARIABILITA' EREDITARIA NELL'EVOLUZIONE DELLE SPECIE E DELLE SUE FORME

Nella teoria evolutiva di Darwin, il prerequisito per l'evoluzione è la variabilità ereditaria e le forze motrici dell'evoluzione sono la lotta per l'esistenza e la selezione naturale. Quando crea la teoria evolutiva, Ch. Darwin fa ripetutamente riferimento ai risultati della pratica dell'allevamento. Ha dimostrato che la diversità delle varietà e delle razze si basa sulla variabilità. La variabilità è il processo dell'emergere di differenze nei discendenti rispetto agli antenati, che determinano la diversità degli individui all'interno di una varietà o razza. Darwin credeva che le cause della variabilità fossero l'impatto sugli organismi dei fattori ambiente esterno(diretti e indiretti), nonché la natura degli organismi stessi (poiché ciascuno di essi reagisce in modo specifico all'influenza dell'ambiente esterno). La variabilità serve come base per la formazione di nuove caratteristiche nella struttura e nelle funzioni degli organismi, e l'ereditarietà rafforza queste caratteristiche Darwin, analizzando le forme di variabilità, ne ha individuate tre: definita, indefinita e correlativa.

Una certa variabilità, o di gruppo, è una variabilità che si verifica sotto l'influenza di un fattore ambientale che agisce allo stesso modo su tutti gli individui di una varietà o razza e cambia in una certa direzione. Esempi di tale variabilità sono un aumento del peso corporeo negli individui animali con una buona alimentazione, un cambiamento dell'attaccatura dei capelli sotto l'influenza del clima, ecc. Una certa variabilità è massiccia, copre l'intera generazione e si esprime in ogni individuo in modo simile. Non è ereditario, cioè nei discendenti del gruppo modificato, in altre condizioni, i tratti acquisiti dai genitori non vengono ereditati.

La variabilità indefinita, o individuale, si manifesta specificamente in ogni individuo, cioè unico, individuale in natura. È associato a differenze tra individui della stessa varietà o razza in condizioni simili. Questa forma di variabilità è indefinita, cioè un tratto nelle stesse condizioni può cambiare in direzioni diverse. Ad esempio, in una varietà di piante, gli esemplari appaiono con diversi colori di fiori, diversa intensità di colore dei petali, ecc. La ragione di questo fenomeno era sconosciuta a Darwin. La variabilità incerta ha natura ereditaria, cioè, trasmesso stabilmente alla prole. Questa è la sua importanza per l'evoluzione.

Con variabilità correlativa o correlativa, un cambiamento in un organo qualsiasi provoca cambiamenti in altri organi. Ad esempio, i cani con un mantello poco sviluppato di solito hanno denti poco sviluppati, i piccioni con le zampe piumate hanno una tessitura tra le dita, i piccioni con un lungo becco di solito gambe lunghe, gatti bianchi con occhi azzurri di solito sordo, ecc. Dai fattori della variabilità correlativa, Darwin trae un'importante conclusione: una persona, selezionando qualsiasi caratteristica della struttura, quasi "probabilmente cambierà involontariamente altre parti del corpo sulla base delle misteriose leggi di correlazione".

Dopo aver determinato le forme di variabilità, Darwin è giunto alla conclusione che solo i cambiamenti ereditabili sono importanti per il processo evolutivo, poiché solo loro possono accumularsi di generazione in generazione. Secondo Darwin, i principali fattori dell'evoluzione forme culturali- questa è la variabilità ereditaria e la selezione prodotte dall'uomo (Darwin chiamava tale selezione artificiale). La variabilità è un prerequisito necessario per la selezione artificiale, ma non determina la formazione di nuove razze e varietà.

CONCLUSIONE

Così, Darwin per la prima volta nella storia della biologia costruì la teoria dell'evoluzione. Ciò è stato di grande significato metodologico e ha permesso non solo di convalidare l'idea di evoluzione organica in modo chiaro e convincente per i contemporanei, ma anche di testare la validità della teoria dell'evoluzione stessa. Questa fu la fase decisiva di una delle più grandi rivoluzioni concettuali della scienza naturale. La cosa più importante in questa rivoluzione è stata la sostituzione dell'idea teologica di evoluzione come concetto di opportunità originaria con un modello selezione naturale. Nonostante le feroci critiche, la teoria di Darwin ha rapidamente vinto il riconoscimento grazie al fatto che il concetto sviluppo storico la natura vivente meglio dell'idea dell'immutabilità delle specie, ha spiegato i fatti osservati. Per convalidare la sua teoria, Darwin, a differenza dei suoi predecessori, attinse a un'enorme quantità di fatti a sua disposizione da vari campi. L'importanza delle relazioni biotiche e la loro interpretazione evolutiva della popolazione è stata l'innovazione più importante del concetto di evoluzione di Darwin e dà il diritto di concludere che Darwin ha creato il proprio concetto di lotta per l'esistenza, fondamentalmente diverso dalle idee dei suoi predecessori La dottrina di Darwin di Evoluzione mondo organico fu la prima teoria dello sviluppo creata dal "materialismo storico naturale nelle profondità della scienza naturale, la prima applicazione del principio dello sviluppo a un campo indipendente delle scienze naturali". Questo è il significato scientifico generale del darwinismo.

Il merito di Darwin e che ha aperto forze motrici evoluzione organica. Ulteriori sviluppi la biologia ha approfondito e integrato le sue idee, che sono servite come base del moderno darwinismo. In tutte le discipline biologiche, il posto di primo piano è ora occupato dal metodo storico di ricerca, che consente di studiare modi concreti evoluzione degli organismi e penetrare profondamente nell'essenza dei fenomeni biologici. La teoria evolutiva di Charles Darwin ha trovato ampia applicazione nella moderna teoria sintetica, in cui l'unico fattore guida dell'evoluzione è la selezione naturale, il cui materiale è la mutazione. Analisi storica La teoria di Darwin dà inevitabilmente origine a nuovi problemi metodologici della scienza, che possono diventare oggetto di uno studio speciale. Risolvere questi problemi comporta ampliare il campo delle conoscenze e, di conseguenza, progresso scientifico in molte aree: sia in biologia, medicina, sia in psicologia, su cui la teoria evoluzionistica di Charles Darwin ebbe un'influenza non minore che sulle scienze naturali.

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Alcune particelle sono passate dai genitori alla prole. Ora chiamiamo queste particelle geni. L'idea dell'ereditarietà corpuscolare è di grande importanza per comprendere come opera la selezione naturale nelle popolazioni. L'evoluzione può essere pensata come i cambiamenti di qualsiasi proprietà di una data popolazione nel tempo. In un certo senso filosofico generale, questa è l'essenza dell'evoluzione. ...

Si sforzerebbero di essere preservati in condizioni mutevoli e la selezione naturale avrebbe pieno spazio per la sua azione migliorativa. 1. LA SELEZIONE NATURALE COME FATTORE EVOLUTIVO ELEMENTARE Ho chiamato la conservazione delle differenze e dei cambiamenti individuali favorevoli e la distruzione di quelli dannosi selezione naturale o la sopravvivenza del più adatto Ch. Darwin In senso moderno ...

Conservazione e accumulo di piccoli cambiamenti ereditari, ciascuno dei quali è vantaggioso per la creatura che viene preservata. Circostanze che favoriscono la formazione di nuove forme per selezione naturale. Molta variabilità, ovviamente, e le differenze individuali saranno ovviamente una circostanza favorevole. Un gran numero di individui, aumentando le possibilità di apparire in...

E quindi svolgono un ruolo più importante nell'evoluzione. Di fondamentale importanza è il fatto che queste mutazioni sono casuali, cioè non sono dirette. 3. Si accettano il dogma centrale e il principio di Weismann. 4. L'evoluzione viene effettuata modificando le frequenze dei geni. 5. Questi cambiamenti possono verificarsi a seguito di mutazioni, l'ingresso di geni nella popolazione e il loro deflusso da essa, deriva casuale e ...

variabilità chiamato la proprietà comune di tutti gli organismi viventi per acquisire differenze tra individui della stessa specie.

Ch. Darwin ha individuato quanto segue principali tipi di variabilità: definito (gruppo, non ereditario, modifica), indefinito (individuale, ereditario, mutazionale) e combinato. La variabilità ereditaria include tali cambiamenti nelle caratteristiche degli esseri viventi che sono associati a cambiamenti in (cioè mutazioni) e vengono trasmessi di generazione in generazione. Il trasferimento del materiale dai genitori alla prole deve essere molto accurato, altrimenti la specie non può essere preservata. Tuttavia, a volte quantitativo o cambiamenti qualitativi nel DNA e le cellule figlie vengono distorte rispetto ai geni parentali. Tali errori nel materiale ereditario vengono trasmessi prossima generazione e sono chiamate mutazioni. Un organismo che ha ricevuto nuove proprietà a seguito di mutazioni è chiamato mutante. A volte questi cambiamenti sono chiaramente visibili fenotipicamente, ad esempio l'assenza di pigmenti nella pelle e nei capelli - albinismo. Ma molto spesso le mutazioni sono recessive e compaiono nel fenotipo solo quando sono presenti nello stato omozigote. L'esistenza di cambiamenti ereditari era nota. Tutto ciò deriva dalla dottrina dei cambiamenti ereditari. La variabilità ereditaria è un prerequisito necessario per il naturale e. Tuttavia, al tempo di Darwin non esistevano ancora dati sperimentali sull'ereditarietà e le leggi dell'ereditarietà non erano note. Ciò ha reso impossibile distinguere rigorosamente tra diverse forme di variabilità.

teoria della mutazioneè stato sviluppato all'inizio del XX secolo dal citologo olandese Hugo de Vries. hanno una serie di proprietà:

Le mutazioni si verificano improvvisamente e qualsiasi parte del genotipo può mutare.
Le mutazioni sono più spesso recessive e meno spesso dominanti.
Le mutazioni possono essere dannose, neutre o benefiche per l'organismo.
Le mutazioni vengono tramandate di generazione in generazione.
Le mutazioni possono avvenire sotto l'influenza di influenze sia esterne che interne.

Le mutazioni sono divise in diversi tipi:

Mutazioni puntiformi (gene). sono cambiamenti nei singoli geni. Ciò può accadere quando una o più coppie di nucleotidi in una molecola di DNA vengono sostituite, rilasciate o inserite.
Mutazioni cromosomiche sono cambiamenti in parti di un cromosoma o di interi cromosomi. Tali mutazioni possono verificarsi a seguito di delezione - perdita di parte del cromosoma, duplicazione - raddoppio di qualsiasi parte del cromosoma, inversione - rotazione di una parte del cromosoma entro il 1800, traslocazione - strappo di parte del cromosoma e spostamento in una nuova posizione, ad esempio, unendo un altro cromosoma.
mutazioni consiste nel modificare il numero di cromosomi nell'insieme aploide. Ciò può verificarsi a causa della perdita di un cromosoma dal genotipo o, al contrario, di un aumento del numero di copie di qualsiasi cromosoma nell'insieme aploide da uno a due o più. caso speciale mutazioni genomiche - poliploidia - un aumento del numero di cromosomi di un fattore. Il concetto di mutazione è stato introdotto nella scienza dal botanico olandese de Vries. In una pianta di pioppo tremulo (primula), ha osservato la comparsa di deviazioni acute e spasmodiche da forma tipica, e queste deviazioni erano ereditarie. Ulteriori studi su vari oggetti - piante, animali, microrganismi hanno dimostrato che il fenomeno della variabilità mutazionale è caratteristico di tutti gli organismi.
I cromosomi sono la base materiale del genotipo. Le mutazioni sono cambiamenti che si verificano nei cromosomi sotto l'influenza di fattori esterni o. La variabilità mutazionale consiste in nuovi cambiamenti nel genotipo, mentre le combinazioni sono nuove combinazioni di geni parentali nello zigote. Le mutazioni influenzano vari aspetti della struttura e delle funzioni del corpo. Ad esempio, in Drosophila, cambiamenti mutazionali nella forma delle ali (fino alla loro completa scomparsa), colore del corpo, sviluppo di setole sul corpo, forma degli occhi, loro colore (rosso, giallo, bianco, ciliegia), come così come sono noti molti segni fisiologici (durata della vita, fertilità).

Si svolgono in direzioni diverse e di per sé non sono cambiamenti adattivi, benefici per il corpo.

Molte mutazioni emergenti sono sfavorevoli per l'organismo e possono persino causarne la morte. La maggior parte di queste mutazioni è recessiva.

La maggior parte dei mutanti ha una vitalità ridotta e viene eliminata dalla selezione naturale. L'evoluzione o nuove razze e varietà richiedono quei rari individui che hanno mutazioni favorevoli o neutre. il significato delle mutazioni sta nel fatto che esse creano cambiamenti ereditari che sono il materiale per la selezione naturale in natura. Le mutazioni sono necessarie anche per gli individui con nuove proprietà preziose per l'uomo. I fattori mutageni artificiali sono ampiamente utilizzati per ottenere nuove razze di animali, varietà vegetali e ceppi di microrganismi.

Variabilità delle combinazioni si applica anche a forme ereditarie variabilità. È dovuto al riarrangiamento dei geni durante la fusione dei gameti e la formazione di uno zigote, cioè durante il processo sessuale.

La variazione in biologia è il verificarsi di differenze individuali tra individui della stessa specie. A causa della variabilità, la popolazione diventa eterogenea e la specie ha maggiori possibilità di adattarsi alle mutevoli condizioni ambientali.

In una scienza come la biologia, ereditarietà e variazione vanno di pari passo. Esistono due tipi di variabilità:

• Non ereditario (modifica, fenotipico).
• Ereditario (mutazionale, genotipico).

Variabilità non ereditaria

La variabilità di modifica in biologia è la capacità di un singolo organismo vivente (fenotipo) di adattarsi ai fattori ambientali all'interno del suo genotipo. A causa di questa proprietà, gli individui si adattano ai cambiamenti climatici e ad altre condizioni di esistenza. è alla base dei processi di adattamento che si verificano in qualsiasi organismo. Quindi, negli animali di razza, con il miglioramento delle condizioni di detenzione, aumenta la produttività: produzione di latte, produzione di uova e così via. E gli animali portati nelle regioni montuose crescono sottodimensionati e con un sottopelo ben sviluppato. Cambiare i fattori ambientali e causare variabilità. Esempi di questo processo possono essere facilmente trovati in Vita di ogni giorno: la pelle umana diventa scura sotto l'influenza dei raggi ultravioletti, a seguito dello sforzo fisico, i muscoli si sviluppano, le piante cresciute in luoghi ombreggiati e alla luce hanno forme fogliari diverse e le lepri cambiano colore del mantello in inverno e in estate.

Per variabilità non ereditaria sono caratterizzati dalle seguenti proprietà:

• carattere di gruppo dei cambiamenti;
• non ereditato dalla prole;
• cambiamento di tratto all'interno del genotipo;
• il rapporto tra il grado di cambiamento e l'intensità dell'impatto di un fattore esterno.

variabilità ereditaria

In biologia, la variabilità ereditaria o genotipica è il processo attraverso il quale cambia il genoma di un organismo. Grazie a lei, l'individuo acquisisce caratteristiche prima insolite per la sua specie. Secondo Darwin, la variazione genotipica è il motore principale dell'evoluzione. Esistono i seguenti tipi di variabilità ereditaria:

• mutazionale;
• combinatorio.

Si verifica a seguito dello scambio di geni durante la riproduzione sessuale. Allo stesso tempo, i tratti dei genitori si combinano in modi diversi in un certo numero di generazioni, aumentando la diversità degli organismi nella popolazione. La variabilità combinatoria obbedisce alle regole dell'ereditarietà mendeliana.

Un esempio di tale variabilità è l'inbreeding e l'outbreeding (incrocio strettamente correlato e non correlato). Quando i tratti di un singolo produttore vogliono essere fissati nella razza degli animali, viene utilizzata la consanguineità. Così, la prole diventa più uniforme e rafforza le qualità del capostipite della linea. La consanguineità porta alla manifestazione di geni recessivi e può portare alla degenerazione della linea. Per aumentare la vitalità della prole, viene utilizzato l'outbreeding - incrocio non correlato. Allo stesso tempo, aumenta l'eterozigosi della prole e aumenta la diversità all'interno della popolazione e, di conseguenza, aumenta la resistenza degli individui agli effetti negativi dei fattori ambientali.

Le mutazioni, a loro volta, si dividono in:

• genomico;
• cromosomico;
• genetico;
• citoplasmatico.

I cambiamenti che interessano le cellule sessuali sono ereditati. Le mutazioni possono essere trasmesse alla prole se l'individuo si riproduce vegetativamente (piante, funghi). Le mutazioni possono essere benefiche, neutre o dannose.

Mutazioni genomiche

La variazione in biologia attraverso mutazioni genomiche può essere di due tipi:

• Poliploidia - una mutazione che si trova spesso nelle piante. È causato da un aumento multiplo del numero totale di cromosomi nel nucleo, si forma nel processo di violazione della loro divergenza ai poli della cellula durante la divisione. Gli ibridi poliploidi sono ampiamente utilizzati in agricoltura- nella produzione agricola ci sono più di 500 poliploidi (cipolla, grano saraceno, barbabietola da zucchero, ravanello, menta, uva e altri).
• L'aneuploidia è un aumento o una diminuzione del numero di cromosomi nelle singole coppie. Questo tipo di mutazione è caratterizzato da una bassa vitalità dell'individuo. Una mutazione diffusa nell'uomo - una nella 21a coppia - provoca la sindrome di Down.

Mutazioni cromosomiche

La variabilità in biologia appare per via quando la struttura dei cromosomi stessi cambia: perdita della sezione terminale, ripetizione di un insieme di geni, rotazione di un singolo frammento, trasferimento di un segmento cromosomico in un altro luogo o in un altro cromosoma. Tali mutazioni si verificano spesso sotto l'influenza delle radiazioni e dell'inquinamento chimico dell'ambiente.

Mutazioni geniche

Una parte significativa di queste mutazioni non appare esternamente, poiché è un carattere recessivo. Le mutazioni genetiche sono causate da un cambiamento nella sequenza dei nucleotidi - singoli geni - e portano alla comparsa di molecole proteiche con nuove proprietà.

Le mutazioni genetiche nell'uomo causano la manifestazione di alcune malattie ereditarie: anemia falciforme, emofilia.

Mutazioni citoplasmatiche

Le mutazioni citoplasmatiche sono associate a cambiamenti nelle strutture del citoplasma cellulare contenente molecole di DNA. Questi sono mitocondri e plastidi. Tali mutazioni vengono trasmesse attraverso la linea materna, poiché lo zigote riceve tutto il citoplasma dall'uovo materno. Un esempio di mutazione citoplasmatica che ha causato variabilità in biologia è la pinnateness delle piante, che è causata da cambiamenti nei cloroplasti.

Tutte le mutazioni hanno le seguenti proprietà:

• Appaiono all'improvviso.
• Tramandata per eredità.
• Non hanno alcuna direzione. Le mutazioni possono essere soggette sia a un'area insignificante che a un segno vitale.
• Si verificano in individui, cioè individuali.
• Nella loro manifestazione, le mutazioni possono essere recessive o dominanti.
• La stessa mutazione può essere ripetuta.

Ogni mutazione è causata da cause specifiche. Nella maggior parte dei casi, non può essere determinato con precisione. In condizioni sperimentali, per ottenere mutazioni, viene utilizzato un fattore diretto dell'ambiente esterno: esposizione alle radiazioni e simili.

L'ereditarietà e la variabilità sono tra i fattori determinanti nell'evoluzione del mondo organico.

Eredità- questa è la proprietà degli organismi viventi di preservare e trasmettere alla prole le caratteristiche della loro struttura e sviluppo. A causa dell'ereditarietà di generazione in generazione, vengono preservate le caratteristiche di una specie, varietà, razza, ceppo. La comunicazione tra generazioni avviene durante la riproduzione attraverso cellule aploidi o diploidi (vedi sezioni "Botanica" e "Zoologia").

Degli organelli cellulari, il ruolo principale nell'ereditarietà spetta ai cromosomi capaci di autoduplicarsi e formarsi con l'ausilio di geni dell'intero complesso di tratti caratteristici della specie (vedi capitolo "Cellula"). Le cellule di ogni organismo contengono decine di migliaia di geni. La loro totalità, caratteristica di un individuo di una specie, è chiamata genotipo.

La variabilità è l'opposto dell'ereditarietà, ma è indissolubilmente legata ad essa. Si esprime nella capacità degli organismi di cambiare. A causa della variabilità dei singoli individui, la popolazione è eterogenea. Darwin ha distinto due tipi principali di variabilità.

Variabilità non ereditaria(vedi sulle modifiche nel capitolo "Fondamenti di genetica e selezione") si verifica nel processo di sviluppo individuale degli organismi sotto l'influenza di condizioni ambientali specifiche che causano cambiamenti simili in tutti gli individui della stessa specie, quindi Darwin definì questa variabilità definita. Tuttavia, il grado di tali cambiamenti nei singoli individui può essere diverso. Ad esempio, le rane dell'erba basse temperature causare un colore scuro, ma la sua intensità è diversa nei diversi individui. Darwin considerava le modifiche non essenziali per l'evoluzione, poiché generalmente non sono ereditate.

variabilità ereditaria(vedi sulle mutazioni nel capitolo "Fondamenti di genetica e selezione") è associato a un cambiamento nel genotipo di un individuo, quindi i cambiamenti risultanti vengono ereditati. In natura, le mutazioni compaiono in singoli individui sotto l'influenza di casuali esterni e fattori interni. La loro natura è difficile da prevedere, quindi Darwin questa variabilità. di nome incerto. Le mutazioni possono essere minori o maggiori e interessare vari segni e proprietà. Ad esempio, in Drosophila, sotto l'influenza dei raggi X, cambiano le ali, le setole, il colore degli occhi e del corpo, la fertilità, ecc .. Le mutazioni possono essere benefiche, dannose o indifferenti per l'organismo.

La variazione ereditaria è variabilità combinatoria. Si verifica durante gli incroci liberi nelle popolazioni o durante l'ibridazione artificiale. Di conseguenza, gli individui nascono con nuove combinazioni di tratti e proprietà che erano assenti dai genitori (vedi incrocio diibrido, neoplasie durante l'incrocio, incrocio cromosomico nel capitolo "Fondamenti di genetica e selezione"). Variabilità relativa anche ereditario; si esprime nel fatto che un cambiamento in un organo provoca cambiamenti dipendenti in altri (vedi il capitolo "Fondamenti di genetica e selezione" per l'azione multipla di un gene). Ad esempio, i piselli con fiori viola hanno sempre la stessa tonalità di piccioli e nervature fogliari. Negli uccelli trampolieri, gli arti lunghi e il collo sono sempre accompagnati da un lungo becco e una lingua. Darwin considerava la variabilità ereditaria particolarmente importante per l'evoluzione, poiché serve come materiale per la selezione naturale e artificiale nella formazione di nuove popolazioni, specie, varietà, razze e ceppi.

Dalla storia

L'idea che gli esseri viventi siano caratterizzati da ereditarietà e variabilità si è sviluppata nell'antichità. Si è notato che durante la riproduzione di organismi di generazione in generazione viene trasmesso un complesso di segni e proprietà inerenti a una particolare specie (manifestazione dell'ereditarietà). Tuttavia, è altrettanto ovvio che esistono alcune differenze tra individui della stessa specie (manifestazione di variabilità).

La conoscenza della presenza di queste proprietà è stata utilizzata nello sviluppo di nuove varietà di piante coltivate e razze di animali domestici. Da tempo immemorabile in agricoltura si usa l'ibridazione, cioè l'incrocio di organismi che in qualche modo differiscono tra loro. Tuttavia, prima fine XIX v. tale lavoro è stato svolto per tentativi ed errori, poiché i meccanismi alla base della manifestazione di tali proprietà degli organismi non erano noti e le ipotesi che esistevano al riguardo erano puramente speculative.

Nel 1866 fu pubblicato il lavoro di Gregor Mendel, un ricercatore ceco, "Experiments on Plant Hybrids". Ha descritto i modelli di ereditarietà dei tratti nelle generazioni di piante di diverse specie, che G. Mendel ha identificato come risultato di numerosi e scrupolosi esperimenti. Ma le sue ricerche non attirarono l'attenzione dei suoi contemporanei, che non riuscirono ad apprezzare la novità e la profondità delle idee che superavano il livello generale delle scienze biologiche dell'epoca. Solo nel 1900, dopo la scoperta delle leggi di G. Mendel nuovamente e indipendentemente da tre ricercatori (G. de Vries in Olanda, K. Korrens in Germania ed E. Cermak in Austria), lo sviluppo di una nuova scienza biologica - la genetica, che studia modelli di ereditarietà e variabilità. Gregor Mendel è giustamente considerato il fondatore di questa scienza giovane ma in rapido sviluppo.

Ereditarietà degli organismi

L'ereditarietà degli organismi è chiamata proprietà comune di tutti gli organismi per preservare e trasmettere caratteristiche e funzioni strutturali dagli antenati alla prole.

La relazione tra genitori e prole negli organismi si svolge principalmente attraverso la riproduzione. I figli sono sempre come genitori e antenati, ma non sono una copia esatta.

Tutti sanno che una quercia cresce da una ghianda e che i pulcini del cuculo si schiudono dalle uova. Dai semi di piante coltivate di una certa varietà crescono piante della stessa varietà. Negli animali domestici, i discendenti della stessa razza conservano le loro proprietà.

Perché la prole assomiglia ai genitori? Ai tempi di Darwin, le cause dell'ereditarietà erano poco comprese. È ormai noto che la base materiale dell'ereditarietà sono i geni situati sui cromosomi. Un gene è una sezione di una molecola materia organica DNA, sotto l'influenza di cui si formano i segni. Nelle cellule degli organismi tipi diversi contiene unità e decine di cromosomi e centinaia di migliaia di geni.

I cromosomi con geni situati in essi si trovano sia nelle cellule germinali che nelle cellule del corpo. Durante la riproduzione sessuale avviene la fusione dei gameti maschili e femminili. Nelle cellule dell'embrione, i cromosomi maschili e femminili sono combinati, quindi la sua formazione avviene sotto l'influenza dei geni sia dell'organismo materno che di quello paterno. Lo sviluppo di alcuni tratti è maggiormente influenzato dai geni dell'organismo materno, altri - dall'organismo paterno, e i geni materni e paterni hanno un'uguale influenza sui terzi tratti. La prole, quindi, per certi aspetti risulta essere simile all'organismo della madre, per altri - a quello del padre, per il terzo - unisce i segni del padre e della madre, cioè ha un carattere intermedio.

La variabilità degli organismi

La variabilità degli organismi è chiamata la proprietà generale degli organismi di acquisire nuove caratteristiche - differenze tra individui all'interno di una specie.

Tutti i segni degli organismi sono mutevoli: caratteristiche di esterno e struttura interna, fisiologia, comportamento, ecc. Nella progenie di una coppia di animali o tra piante cresciute dai semi di un frutto, è impossibile incontrare individui completamente identici. In un gregge di pecore della stessa razza, ogni animale differisce per caratteristiche sottili: corporatura, lunghezza delle zampe, testa, colore, lunghezza e densità del ricciolo di lana, voce, abitudini. Il numero di fiori di canna marginale nelle infiorescenze della verga d'oro (famiglia composita) varia da 5 a 8. Il numero di petali dell'anemone di quercia (famiglia ranuncolo) è 6, e talvolta 7 e 8. Piante della stessa specie o le varietà differiscono in qualche modo l'una dall'altra in termini di fioritura, maturazione dei frutti, grado di resistenza alla siccità, ecc. A causa della variabilità degli individui, la popolazione è eterogenea.

Darwin ha distinto due forme principali di variabilità: non ereditaria ed ereditaria.

Variabilità non ereditaria o modificativa

È stato a lungo notato che tutti gli individui di una determinata razza, varietà o specie, sotto l'influenza di una certa causa, cambiano in una direzione. Le varietà di piante coltivate, in assenza delle condizioni in cui sono state allevate dall'uomo, perdono le loro qualità. Ad esempio, il cavolo bianco, se coltivato nei paesi caldi, non forma una testa. È noto che con un buon fertilizzante, irrigazione e illuminazione, le piante crescono abbondantemente e danno frutti. Le razze di cavalli portate sulle montagne o sulle isole dove il cibo non è nutriente diventano rachitiche nel tempo. La produttività degli animali ibridi in condizioni di migliore manutenzione e cura aumenta. Tutti questi cambiamenti non sono ereditari e se le piante o gli animali vengono trasferiti alle loro condizioni originarie di esistenza, i segni tornano nuovamente a quelli originari.

Le cause della variabilità non ereditaria, o modificativa, degli organismi al tempo di Darwin erano poco conosciute. Ad oggi, è stato scoperto che la formazione di un organismo avviene sia sotto l'influenza dei geni che sotto l'influenza delle condizioni ambientali. Queste condizioni sono causa di non ereditarietà, modificazione, variabilità. Possono accelerare o rallentare la crescita e lo sviluppo, cambiare il colore dei fiori nelle piante, ma i geni non cambiano. A causa della variabilità non ereditaria, gli individui delle popolazioni si adattano alle mutevoli condizioni ambientali.

variabilità ereditaria

Oltre alla modifica, esiste un'altra forma di variabilità: la variabilità ereditaria degli organismi, che colpisce i cromosomi oi geni, cioè le basi materiali dell'ereditarietà. I cambiamenti ereditari erano ben noti a Darwin, assegnò loro un ruolo importante nell'evoluzione.

Anche le cause della variazione ereditaria ai tempi di Darwin erano poco esplorate. È ormai noto che i cambiamenti ereditari sono dovuti a cambiamenti nei geni o alla formazione di nuove combinazioni di essi nella prole. Quindi, un tipo di variabilità ereditaria - le mutazioni - è dovuto a un cambiamento nei geni; un'altra specie - la variabilità combinatoria - è causata da una nuova combinazione di geni nella prole; la terza - variabilità correlativa - è associata al fatto che lo stesso gene influenza la formazione non di uno, ma di due o più tratti. Pertanto, la base di tutti i tipi di variabilità ereditaria è un cambiamento in un gene o in un insieme di geni.

Le mutazioni possono essere minori e influenzare una varietà di caratteristiche morfologiche e fisiologiche dell'organismo, ad esempio negli animali: dimensioni, colore, fertilità, lattesità, ecc. A volte le mutazioni si manifestano in cambiamenti più significativi. Tali cambiamenti furono usati per creare razze di pecore dalla coda grassa, merino e astrakan, varietà di spugna di molte piante ornamentali, alberi con corone piangenti e piramidali. Cambiamenti ereditari noti nelle fragole con foglie ovali semplici, celidonia con foglie sezionate.

Le mutazioni possono verificarsi a causa di una varietà di influenze. La fonte della variabilità combinatoria nelle popolazioni è l'incrocio. I singoli individui della stessa popolazione differiscono in qualche modo l'uno dall'altro nel genotipo. Come risultato dell'incrocio libero, si ottengono nuove combinazioni di geni.

I cambiamenti ereditari apparsi in una popolazione per cause casuali si diffondono gradualmente tra gli individui a causa del libero attraversamento e la popolazione ne diventa satura. Questi cambiamenti ereditari di per sé non possono portare all'emergere di una nuova popolazione, per non parlare di una nuova specie, ma lo sono materiale necessario per la selezione, una precondizione per il cambiamento evolutivo.

Anche Darwin ha notato la natura correlativa della variabilità ereditaria. Ad esempio, le lunghe membra degli animali sono quasi sempre accompagnate da un collo allungato; i cani senza pelo hanno denti sottosviluppati; i piccioni con le zampe piumate hanno una tessitura tra le dita. Nelle varietà da tavola di barbabietole, il colore della radice, dei piccioli e della parte inferiore delle foglie cambia in modo coordinato. Nella bocca di leone con corolle leggere di fiori, il gambo e le foglie sono verdi; con corolle scure - il gambo e le foglie sono scure. Pertanto, quando si seleziona un tratto desiderato, si dovrebbe tener conto della possibilità della comparsa nella prole di altri tratti, a volte indesiderabili, relativamente associati ad esso.

L'ereditarietà e la variabilità sono proprietà diverse degli organismi che determinano la somiglianza e la dissomiglianza della prole con i genitori e con antenati più lontani. L'ereditarietà esprime la stabilità delle forme organiche in un numero di generazioni e la variabilità - la loro capacità di trasformarsi.

Darwin ha ripetutamente sottolineato la necessità di un profondo sviluppo delle leggi della variabilità e dell'ereditarietà. Successivamente sono diventati oggetto di studio della genetica.