paveldimas kintamumas. Paveldimas kintamumas: požymiai ir reikšmė

4. PAVELDIMŲ KINTUMŲ VAIDMUO RŪŠIŲ IR JOS FORMŲ EVOLIUCIJAI

Darvino evoliucijos teorijoje būtina evoliucijos sąlyga yra paveldimas kintamumas, o evoliucijos varomosios jėgos yra kova už būvį ir natūrali atranka. Kurdamas evoliucijos teoriją Ch.Darwinas ne kartą remiasi veisimo praktikos rezultatais. Jis parodė, kad veislių ir veislių įvairovė yra pagrįsta kintamumu. Kintamumas – tai palikuonių ir protėvių skirtumų atsiradimo procesas, lemiantis individų įvairovę veislės ar veislės viduje. Darvinas manė, kad kintamumo priežastys yra veiksnių poveikis organizmams išorinė aplinka(tiesioginis ir netiesioginis), taip pat pačių organizmų prigimtis (nes kiekvienas iš jų konkrečiai reaguoja į išorinės aplinkos įtaką). Kintamumas yra pagrindas formuotis naujiems organizmų struktūros ir funkcijų požymiams, o paveldimumas šiuos požymius sustiprina Darvinas, analizuodamas kintamumo formas, išskyrė tris iš jų: apibrėžtą, neapibrėžtą ir koreliacinį.

Tam tikras, arba grupinis, kintamumas – tai kintamumas, atsirandantis veikiant tam tikram aplinkos veiksniui, kuris vienodai veikia visus veislės ar veislės individus ir keičiasi tam tikra kryptimi. Tokio kintamumo pavyzdžiai yra gyvūnų kūno masės padidėjimas, gerai maitinantis, plaukų augimo linijos pasikeitimas klimato įtakoje ir kt. Tam tikras kintamumas yra didžiulis, apima visą kartą ir kiekvienam individui pasireiškia panašiai. Ji nėra paveldima, tai yra, modifikuotos grupės palikuonims, esant kitoms sąlygoms, tėvų įgyti bruožai nepaveldimi.

Neapibrėžtas, arba individualus, kintamumas pasireiškia konkrečiai kiekviename individe, t.y. unikalus, individualus savo prigimtimi. Tai siejama su tos pačios veislės ar veislės individų skirtumais panašiomis sąlygomis. Ši kintamumo forma yra neapibrėžta, ty požymis tomis pačiomis sąlygomis gali keistis įvairiomis kryptimis. Pavyzdžiui, vienoje augalų atmainoje egzemplioriai atsiranda su skirtingomis gėlių spalvomis, skirtingu žiedlapių spalvos intensyvumu ir pan. Šio reiškinio priežastis Darvinas nežinojo. Neaiškus kintamumas turi paveldima prigimtis, t.y., stabiliai perduodamas palikuonims. Tai yra jo svarba evoliucijai.

Esant koreliaciniam arba koreliaciniam kintamumui, kurio nors vieno organo pokytis sukelia pokyčius kituose organuose. Pavyzdžiui, šunys, kurių kailis yra prastai išvystytas, dažniausiai turi neišsivysčiusius dantis, balandžių su plunksnuotomis kojomis tarp pirštų yra juostos, o balandžiai su ilgu snapu. Ilgos kojos, baltos katės su mėlynos akys dažniausiai kurčias ir t.t.. Iš koreliacinio kintamumo faktorių Darvinas daro svarbią išvadą: žmogus, pasirinkęs bet kurią struktūros ypatybę, beveik „tikriausiai netyčia pakeis kitas kūno dalis, remdamasis paslaptingais koreliacijos dėsniais“.

Nustatęs kintamumo formas, Darvinas padarė išvadą, kad evoliucijos procesui svarbūs tik paveldimi pokyčiai, nes tik jie gali kauptis iš kartos į kartą. Anot Darvino, pagrindiniai evoliucijos veiksniai kultūrines formas- tai žmogaus sukurtas paveldimas kintamumas ir atranka (Darvinas tokią atranką pavadino dirbtine). Kintamumas yra būtina dirbtinės atrankos sąlyga, tačiau tai nenulemia naujų veislių ir veislių formavimosi.

IŠVADA

Taigi Darvinas pirmą kartą biologijos istorijoje sukūrė evoliucijos teoriją. Tai turėjo didelę metodologinę reikšmę ir leido ne tik aiškiai ir įtikinamai amžininkams pagrįsti organinės evoliucijos idėją, bet ir patikrinti pačios evoliucijos teorijos pagrįstumą. Tai buvo lemiamas vienos didžiausių gamtos mokslo konceptualių revoliucijų etapas. Svarbiausias dalykas šioje revoliucijoje buvo teologinės evoliucijos idėjos, kaip pirminio tikslingumo sampratos, pakeitimas modeliu. natūrali atranka. Nepaisant aršios kritikos, Darvino teorija greitai sulaukė pripažinimo dėl to, kad ši koncepcija istorinė raida gyvoji gamta geriau nei rūšių nekintamumo idėja, paaiškino pastebėtus faktus. Norėdamas pagrįsti savo teoriją, Darvinas, skirtingai nei jo pirmtakai, rėmėsi didžiuliu kiekiu jam prieinamų faktų iš įvairių sričių. Biotinių santykių išryškinimas ir jų populiacijos-evoliucinis aiškinimas buvo svarbiausia Darvino evoliucijos sampratos naujovė ir suteikia teisę daryti išvadą, kad Darvinas sukūrė savo kovos už būvį sampratą, iš esmės skirtingą nuo jo pirmtakų Darvino doktrinos idėjų. evoliucija organinis pasaulis buvo pirmoji raidos teorija, sukurta „gamtinio istorinio materializmo gamtos mokslų gelmėse, pirmasis raidos principo pritaikymas savarankiškai gamtos mokslų sričiai“. Tai yra bendra darvinizmo mokslinė reikšmė.

Darvino nuopelnas ir tai, kad jis atsivėrė varomosios jėgos organinė evoliucija. Tolimesnis vystymas biologija pagilino ir papildė jo idėjas, kurios buvo šiuolaikinio darvinizmo pagrindas. Visose biologinėse disciplinose pirmaujančią vietą dabar užima istorinis tyrimo metodas, leidžiantis tyrinėti konkrečių būdų organizmų evoliuciją ir giliai įsiskverbti į biologinių reiškinių esmę. Charleso Darwino evoliucijos teorija buvo plačiai pritaikyta šiuolaikinėje sintetinėje teorijoje, kur vienintelis evoliucijos veiksnys yra natūrali atranka, kurios medžiaga yra mutacija. Istorinė analizė Darvino teorija neišvengiamai iškelia naujų metodologinių mokslo problemų, kurios gali tapti specialaus tyrimo objektu. Sprendžiant šias problemas reikia išplėsti žinių lauką, taigi, mokslo pažanga daugelyje sričių: tiek biologijoje, medicinoje, tiek psichologijoje, kuriai Charleso Darwino evoliucijos teorija turėjo ne mažesnę įtaką nei gamtos mokslams.

Naudotos literatūros sąrašas

1. Aleksejevas V.A. Darvinizmo pagrindai (istoriniai ir teorinis įvadas). - M., 1964 m.

2. Velisovas E.A. Čarlzas Darvinas. Evoliucinės doktrinos pradininko gyvenimas, veikla ir darbai. - M., 1959 m.

3. Danilova V.S., Koževnikovas N.N. Pagrindinės gamtos mokslų sąvokos. – M.: Aspect Press, 2000. – 256 p.

4. Dvorjanskis F.A. Darvinizmas. - M.: MGU, 1964. - 234 p.

5. Lemeza N.A., Kamlyuk L.V., Lisov N.D. Vadovas stojantiesiems į universitetus. – M.: Rolfas, Iris-press, 1998. – 496 p.

6. Mamontovas S.G. Biologija: vadovas stojantiesiems į universitetus. -M.: Aukštoji mokykla, 1992. - 245 p.

7. Ruzavin G.I. Šiuolaikinės gamtos mokslų sampratos: paskaitų kursas. - M.: Projektas, 2002. - 336 p.

8. Sadokhin A.P. Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos. - M., 2005 m.

9. Slopovas E.F. Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos. – M.: Vlados, 1999. – 232 p.

10. Smygina S.I. Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos. - Rostovas n / D., 1997 m.

Kai kurios dalelės iš tėvų perduodamos palikuonims. Dabar šias daleles vadiname genais. Korpuskulinio paveldimumo idėja yra labai svarbi norint suprasti, kaip natūrali atranka veikia populiacijose. Evoliucija gali būti suvokiama kaip bet kurios tam tikros populiacijos savybės pasikeitimas laikui bėgant. Tam tikra bendra filosofine prasme tai yra evoliucijos esmė. ...

Jie stengtųsi būti išsaugoti besikeičiančiomis sąlygomis, o natūrali atranka turėtų visas galimybes tobulinti savo veiksmus. 1. GAMTINĖ ATRANKA KAIP ELEMENTARINIS EVOLIUCINIS FAKTORIUS Palankių individualių skirtumų ir pokyčių išsaugojimą bei žalingųjų naikinimą pavadinau natūralia atranka arba stipriausio Ch.Darvino išlikimu Šiuolaikine prasme...

Smulkių paveldimų pokyčių išsaugojimas ir kaupimas, kurių kiekvienas yra naudingas išgelbėjamam padarui. Aplinkybės, palankios naujų formų susidarymui natūralios atrankos būdu. Žinoma, didelis kintamumas ir individualūs skirtumai bus akivaizdžiai palankios aplinkybės. Didelis asmenų skaičius, padidinantis tikimybę pasirodyti...

Taigi jie vaidina svarbesnį vaidmenį evoliucijoje. Esminę reikšmę turi tai, kad šios mutacijos yra atsitiktinės, kitaip tariant, jos nėra nukreiptos. 3. Priimama centrinė dogma ir Veismano principas. 4. Evoliucija vykdoma keičiant genų dažnius. 5. Šie pokyčiai gali atsirasti dėl mutacijų, genų patekimo į populiaciją ir jų nutekėjimo iš jos, atsitiktinio dreifo ir ...

kintamumas vadinama bendra visų gyvų organizmų savybe įgyti skirtumus tarp tos pačios rūšies individų.

Ch.Darwinas išskyrė šiuos pagrindiniai kintamumo tipai: apibrėžtas (grupinis, nepaveldimas, modifikacija), neapibrėžtas (individualus, paveldimas, mutacinis) ir kombinuotas. Paveldimas kintamumas apima tokius gyvų būtybių savybių pokyčius, kurie yra susiję su pokyčiais (t.y. mutacijomis) ir perduodami iš kartos į kartą. Medžiagos perdavimas iš tėvų palikuonims turi būti labai tikslus, kitaip rūšis negali būti išsaugota. Tačiau kartais kiekybinis arba kokybinius pokyčius DNR, o dukterinės ląstelės iškraipomos, palyginti su tėvų genais. Tokios paveldimos medžiagos klaidos perduodamos Kita karta ir vadinamos mutacijomis. Organizmas, kuris dėl mutacijų gavo naujų savybių, vadinamas mutantu. Kartais šie pokyčiai aiškiai matomi fenotipiškai, pavyzdžiui, pigmentų nebuvimas odoje ir plaukuose – albinizmas. Tačiau dažniausiai mutacijos yra recesyvinės ir atsiranda fenotipe tik tada, kai jos yra homozigotinėje būsenoje. Buvo žinoma, kad egzistuoja paveldimi pokyčiai. Visa tai išplaukia iš paveldimų pokyčių doktrinos. Paveldimas kintamumas yra būtina sąlyga natūraliems ir. Tačiau Darvino laikais dar nebuvo eksperimentinių duomenų apie paveldimumą, o paveldėjimo dėsniai nebuvo žinomi. Dėl to buvo neįmanoma griežtai atskirti skirtingų kintamumo formų.

mutacijų teorija XX amžiaus pradžioje sukūrė olandų citologas Hugo de Vries. turi keletą savybių:

Mutacijos atsiranda staiga, bet kuri genotipo dalis gali mutuoti.
Mutacijos dažniau būna recesyvinės ir rečiau dominuojančios.
Mutacijos gali būti žalingos, neutralios arba naudingos organizmui.
Mutacijos perduodamos iš kartos į kartą.
Mutacijos gali vykti veikiant tiek išoriniams, tiek vidiniams poveikiams.

Mutacijos skirstomos į keletą tipų:

Taškinės (genų) mutacijos yra atskirų genų pokyčiai. Taip gali nutikti, kai viena ar daugiau nukleotidų porų DNR molekulėje yra pakeičiamos, numetamos arba įterpiamos.
Chromosomų mutacijos yra chromosomos dalių arba ištisų chromosomų pokyčiai. Tokios mutacijos gali atsirasti dėl delecijos - dalies chromosomos praradimo, dubliavimo - bet kurios chromosomos dalies padvigubėjimo, inversijos - chromosomos dalies pavertimo 1800, translokacijos - nuplėšus dalį chromosomos ir ją perkėlus. į naują poziciją, pavyzdžiui, prisijungiant prie kitos chromosomos.
mutacijos susideda iš chromosomų skaičiaus pakeitimo haploidiniame rinkinyje. Tai gali atsirasti dėl chromosomos praradimo iš genotipo arba, priešingai, bet kurios chromosomos kopijų skaičiaus padidėjimas haploidiniame rinkinyje nuo vienos iki dviejų ar daugiau. ypatinga byla genominės mutacijos – poliploidija – chromosomų skaičiaus padidėjimas faktoriumi. Mutacijų sąvoką į mokslą įvedė olandų botanikas de Vries. Drebulės (raktažolės) augale jis pastebėjo, kad atsirado aštrių, spazminių nukrypimų nuo tipiška forma, ir šie nukrypimai buvo paveldimi. Tolesni įvairių objektų – augalų, gyvūnų, mikroorganizmų tyrimai parodė, kad mutacijų kintamumo reiškinys būdingas visiems organizmams.
Chromosomos yra materialus genotipo pagrindas. Mutacijos – tai pokyčiai, atsirandantys chromosomose veikiant išoriniams veiksniams arba. Mutacijų kintamumas yra naujai atsirandantys genotipo pokyčiai, o deriniai yra nauji tėvų genų deriniai zigotoje. Mutacijos veikia įvairius kūno struktūros ir funkcijų aspektus. Pavyzdžiui, Drosofiloje keičiasi sparnų formos mutacija (iki visiško jų išnykimo), kūno spalvos, šerelių išsivystymo ant kūno, akių formos, jų spalvos (raudona, geltona, balta, vyšninė), kaip. taip pat žinoma daug fiziologinių požymių (gyvenimo trukmė, vaisingumas). ).

Jie vyksta įvairiomis kryptimis ir patys savaime nėra prisitaikantys, naudingi organizmui pokyčiai.

Daugelis atsirandančių mutacijų yra nepalankios organizmui ir netgi gali sukelti jo mirtį. Dauguma šių mutacijų yra recesyvinės.

Dauguma mutantų turi sumažintą gyvybingumą ir yra išravėti natūralios atrankos būdu. Evoliucija ar naujos veislės ir veislės reikalauja tų retų individų, turinčių palankias arba neutralias mutacijas. mutacijų reikšmė slypi tame, kad jos sukuria paveldimus pokyčius, kurie yra natūralios atrankos gamtoje medžiaga. Mutacijos būtinos ir asmenims, turintiems naujų žmogui vertingų savybių. Dirbtiniai mutageniniai veiksniai plačiai naudojami norint gauti naujas gyvūnų veisles, augalų veisles ir mikroorganizmų padermes.

Derinio kintamumas taip pat taikoma paveldimos formos kintamumas. Taip yra dėl genų persitvarkymo lytinėms ląstelėms susiliejant ir susiformuojant zigotai, t.y. seksualinio proceso metu.

Biologijos variacija – tai individualių skirtumų tarp tos pačios rūšies individų atsiradimas. Dėl kintamumo populiacija tampa nevienalytė, rūšiai turi daugiau galimybių prisitaikyti prie besikeičiančių aplinkos sąlygų.

Tokiame moksle kaip biologija paveldimumas ir kitimas eina kartu. Yra dviejų tipų kintamumas:

• Nepaveldimas (modifikacija, fenotipinis).
• Paveldimas (mutacinis, genotipinis).

Nepaveldimas kintamumas

Modifikacijos kintamumas biologijoje – tai vieno gyvo organizmo (fenotipo) gebėjimas prisitaikyti prie savo genotipo aplinkos veiksnių. Dėl šios savybės individai prisitaiko prie klimato pokyčių ir kitų egzistavimo sąlygų. yra prisitaikymo procesų, vykstančių bet kuriame organizme, pagrindas. Taigi, veislinių gyvūnų, gerėjant sulaikymo sąlygoms, didėja produktyvumas: primilžis, kiaušinių gamyba ir pan. O į kalnuotus regionus atvežti gyvūnai užauga per mažo dydžio ir su gerai išvystytu pavilniu. Aplinkos veiksnių pokyčiai ir sukelia kintamumą. Šio proceso pavyzdžių galite lengvai rasti Kasdienybė: žmogaus oda, veikiama ultravioletinių spindulių, tamsėja, dėl fizinio krūvio vystosi raumenys, pavėsyje ir šviesoje augantys augalai turi skirtingą lapų formą, o kiškiai keičia kailio spalvą žiemą ir vasarą.

Dėl nepaveldimas kintamumas pasižymi šiomis savybėmis:

• grupinis pokyčių pobūdis;
• nepaveldėti palikuonių;
• genotipo bruožo pasikeitimas;
• pokyčio laipsnio santykis su išorinio veiksnio poveikio intensyvumu.

paveldimas kintamumas

Biologijoje paveldimas arba genotipinis kintamumas yra procesas, kurio metu keičiasi organizmo genomas. Jos dėka individas įgauna bruožų, kurie anksčiau buvo neįprasti jos rūšiai. Pasak Darvino, genotipinė variacija yra pagrindinis evoliucijos variklis. Yra šie paveldimo kintamumo tipai:

• mutacinis;
• kombinacinis.

Atsiranda keičiantis genais lytinio dauginimosi metu. Tuo pačiu metu tėvų bruožai įvairiais būdais derinami per kelias kartas, didinant populiacijos organizmų įvairovę. Kombinacinis kintamumas paklūsta Mendelio paveldėjimo taisyklėms.

Tokio kintamumo pavyzdys yra inbredingas ir autbridingas (glaudžiai susijęs ir nesusijęs kryžminimas). Kai individualaus gamintojo bruožus norima fiksuoti gyvulių veislėje, tada naudojamas inbridingas. Taigi palikuonys tampa vienodesni ir sustiprina linijos įkūrėjo savybes. Dėl giminystės atsiranda recesyviniai genai ir gali išsivystyti linijos degeneracija. Siekiant padidinti palikuonių gyvybingumą, naudojamas outbreedingas – nesusijęs kryžminimas. Kartu didėja palikuonių heterozigotiškumas ir populiacijos įvairovė, todėl didėja individų atsparumas neigiamam aplinkos veiksnių poveikiui.

Savo ruožtu mutacijos skirstomos į:

• genominis;
• chromosomų;
• genetinis;
• citoplazminis.

Lytines ląsteles veikiantys pokyčiai yra paveldimi. Mutacijos gali būti perduodamos palikuonims, jei individas dauginasi vegetatyviniu būdu (augalai, grybai). Mutacijos gali būti naudingos, neutralios arba žalingos.

Genominės mutacijos

Biologijos kitimas dėl genominių mutacijų gali būti dviejų tipų:

• Poliploidija – mutacija, dažnai randama augaluose. Tai sukelia daugkartinis bendro chromosomų skaičiaus padidėjimas branduolyje, jis susidaro pažeidžiant jų nukrypimą nuo ląstelės polių dalijimosi metu. Poliploidiniai hibridai yra plačiai naudojami Žemdirbystė- augalininkystėje yra daugiau nei 500 poliploidų (svogūnų, grikių, cukrinių runkelių, ridikėlių, mėtų, vynuogių ir kt.).
• Aneuploidija yra chromosomų skaičiaus padidėjimas arba sumažėjimas atskirose porose. Šio tipo mutacijai būdingas mažas individo gyvybingumas. Plačiai paplitusi žmonių mutacija – viena iš 21 poros – sukelia Dauno sindromą.

Chromosomų mutacijos

Biologijos kintamumas išryškėja, kai keičiasi pačių chromosomų struktūra: prarandama galinė dalis, kartojasi genų rinkinys, sukasi vienas fragmentas, perkeliamas chromosomos segmentas į kitą vietą ar į kitą chromosomą. Tokios mutacijos dažnai atsiranda veikiant radiacijai ir cheminei aplinkos taršai.

Genų mutacijos

Didelė dalis šių mutacijų išoriškai neatsiranda, nes tai yra recesyvinis požymis. Genų mutacijas sukelia nukleotidų – atskirų genų – sekos pasikeitimas ir dėl to atsiranda naujų savybių turinčių baltymų molekulių.

Žmogaus genų mutacijos sukelia kai kurių paveldimų ligų – pjautuvinės anemijos, hemofilija – pasireiškimą.

Citoplazminės mutacijos

Citoplazminės mutacijos yra susijusios su ląstelių citoplazmos, kurioje yra DNR molekulių, struktūrų pokyčiai. Tai yra mitochondrijos ir plastidai. Tokios mutacijos perduodamos per motinos liniją, nes zigota gauna visą citoplazmą iš motinos kiaušinėlio. Citoplazminės mutacijos, sukėlusios biologijos kintamumą, pavyzdys yra augalų plunksningumas, kurį sukelia chloroplastų pokyčiai.

Visos mutacijos turi šias savybes:

• Jie atsiranda staiga.
• Perduotas paveldėjimo būdu.
• Jie neturi jokios krypties. Mutacijos gali būti paveiktos ir nereikšmingoje srityje, ir gyvybiškai svarbiam požymiui.
• Atsiranda asmenims, tai yra, individualiems.
• Jų pasireiškimo metu mutacijos gali būti recesyvinės arba dominuojančios.
• Ta pati mutacija gali pasikartoti.

Kiekvieną mutaciją sukelia specifinės priežastys. Daugeliu atvejų jo negalima tiksliai nustatyti. Eksperimentinėmis sąlygomis, norint gauti mutacijas, naudojamas nukreiptas išorinės aplinkos veiksnys – spinduliuotė ir panašiai.

Paveldimumas ir kintamumas yra vieni iš organinio pasaulio evoliucijos veiksnių.

Paveldimumas- tai gyvų organizmų savybė išsaugoti ir perduoti palikuonims savo sandaros ir vystymosi ypatybes. Dėl paveldimumo iš kartos į kartą išsaugomos rūšies, veislės, veislės, padermės savybės. Ryšys tarp kartų vyksta dauginimosi metu per haploidines arba diploidines ląsteles (žr. skyrius „Botanika“ ir „Zoologija“).

Iš ląstelių organelių pagrindinį vaidmenį paveldimumo srityje turi chromosomos, galinčios savaime daugintis ir formuotis, pasitelkiant genus iš viso rūšiai būdingų požymių komplekso (žr. skyrių „Ląstelė“). Kiekvieno organizmo ląstelėse yra dešimtys tūkstančių genų. Jų visuma, būdinga rūšies individui, vadinama genotipu.

Kintamumas yra priešingas paveldimumui, tačiau yra neatsiejamai su juo susijęs. Ji išreiškiama organizmų gebėjimu keistis. Dėl atskirų individų kintamumo populiacija yra nevienalytė. Darvinas išskyrė du pagrindinius kintamumo tipus.

Nepaveldimas kintamumas(apie modifikacijas žr. skyriuje „Genetikos ir atrankos pagrindai“) atsiranda individualaus organizmų vystymosi procese, veikiant specifinėms aplinkos sąlygoms, kurios sukelia panašius pokyčius visiems tos pačios rūšies individams, todėl Darvinas šį kintamumą pavadino apibrėžtu. Tačiau tokių pokyčių laipsnis atskiriems asmenims gali būti skirtingas. Pavyzdžiui, žolinės varlės žemos temperatūros sukelti tamsią spalvą, tačiau jos intensyvumas skirtingiems asmenims yra skirtingas. Darvinas laikė modifikacijas neesminėmis evoliucijai, nes jos paprastai nėra paveldimos.

paveldimas kintamumas(apie mutacijas žr. skyriuje „Genetikos ir atrankos pagrindai“) yra susijęs su individo genotipo pasikeitimu, todėl atsiradę pokyčiai yra paveldimi. Gamtoje mutacijos atsiranda pavieniuose individuose, veikiami atsitiktinių išorinių ir vidinių veiksnių. Jų prigimtį sunku nuspėti, todėl Darvinas šį kintamumą. pavadintas neapibrėžtas. Mutacijos gali būti nedidelės arba didelės ir turėti įtakos įvairių ženklų ir savybes. Pavyzdžiui, Drosofiloje, veikiant rentgeno spinduliams, keičiasi sparnai, šereliai, akių ir kūno spalva, vaisingumas ir kt.. Mutacijos gali būti naudingos, žalingos ar neabejingos organizmui.

Paveldima variacija yra kombinacinis kintamumas. Tai atsiranda laisvo kryžminimo metu populiacijose arba dirbtinės hibridizacijos metu. Dėl to gimsta asmenys su naujais bruožų ir savybių deriniais, kurių tėvai neturėjo (apie dihibridinį kryžminimą, neoplazmus kryžminimo metu, chromosomų kryžminimą žr. skyriuje „Genetikos ir atrankos pagrindai“). Santykinis kintamumas taip pat paveldimas; jis išreiškiamas tuo, kad vieno organo pasikeitimas sukelia priklausomus pokyčius kituose (daugybinį geno veikimą žr. skyriuje „Genetikos ir atrankos pagrindai“). Pavyzdžiui, žirniai su purpuriniais žiedais visada turi tą patį lapkočių ir lapų gyslų atspalvį. Plaukiančių paukščių ilgas galūnes ir kaklą visada lydi ilgas snapas ir liežuvis. Darvinas manė, kad paveldimas kintamumas yra ypač svarbus evoliucijai, nes jis yra medžiaga natūraliai ir dirbtinei atrankai formuojant naujas populiacijas, rūšis, veisles, veisles ir padermes.

Iš istorijos

Idėja, kad gyvoms būtybėms būdingas paveldimumas ir kintamumas, susiformavo senovėje. Pastebėta, kad organizmų dauginimosi metu iš kartos į kartą perduodamas tam tikrai rūšiai būdingų požymių ir savybių kompleksas (paveldimumo pasireiškimas). Tačiau lygiai taip pat akivaizdu, kad tarp tos pačios rūšies individų yra tam tikrų skirtumų (kintamumo pasireiškimas).

Žinios apie šių savybių buvimą buvo panaudotos kuriant naujas kultūrinių augalų veisles ir naminių gyvūnų veisles. Nuo neatmenamų laikų žemės ūkyje buvo naudojama hibridizacija, tai yra kažkuo besiskiriančių organizmų kryžminimas. Tačiau prieš pabaigos XIX V. toks darbas buvo atliktas bandymų ir klaidų būdu, nes tokių organizmų savybių pasireiškimo mechanizmai nebuvo žinomi, o šiuo atžvilgiu egzistuojančios hipotezės buvo grynai spėlionės.

1866 metais buvo paskelbtas čekų tyrinėtojo Gregoro Mendelio darbas „Augalų hibridų eksperimentai“. Jame buvo aprašyti bruožų paveldėjimo dėsniai kelių rūšių augalų kartose, kuriuos G. Mendelis nustatė kaip daugybės ir kruopščiai atliktų eksperimentų rezultatą. Tačiau jo tyrinėjimai nepatraukė amžininkų dėmesio, kurie neįvertino idėjų naujumo ir gilumo, pranokusio bendrą to meto biologijos mokslų lygį. Tik 1900 m., trims tyrinėtojams (G. de Vries'ui Olandijoje, K. Korrensui Vokietijoje ir E. Cermakui Austrijoje) naujai ir savarankiškai atradus G. Mendelio dėsnius, buvo sukurtas naujas biologijos mokslas – genetika, tiria paveldimumo ir kintamumo modelius. Gregoras Mendelis pagrįstai laikomas šio jauno, bet labai sparčiai besivystančio mokslo įkūrėju.

Organizmų paveldimumas

Organizmų paveldimumas vadinamas bendra visų organizmų savybe išsaugoti ir perduoti iš protėvių palikuonims struktūrinius požymius ir funkcijas.

Tėvų ir palikuonių santykiai organizmuose daugiausia vyksta dauginimosi būdu. Palikuonys visada yra kaip tėvai ir protėviai, tačiau jie nėra tiksli kopija.

Visi žino, kad iš gilės išauga ąžuolas, o iš kiaušinių išsirita gegutės jaunikliai. Iš tam tikros veislės kultūrinių augalų sėklų išauga tos pačios veislės augalai. Naminiuose gyvūnuose tos pačios veislės palikuonys išlaiko savo savybes.

Kodėl atžalos atrodo kaip jų tėvai? Darvino laikais paveldimumo priežastys buvo mažai suprantamos. Dabar žinoma, kad materialusis paveldimumo pagrindas yra chromosomose esantys genai. Genas yra molekulės dalis organinės medžiagos DNR, kurios įtakoje formuojasi ženklai. Organizmų ląstelėse skirtingi tipai yra vienetų ir dešimtys chromosomų bei šimtai tūkstančių genų.

Chromosomos su jose esančiais genais randamos ir lytinėse ląstelėse, ir organizmo ląstelėse. Lytinio dauginimosi metu vyksta vyriškų ir moteriškų lytinių ląstelių susiliejimas. Embriono ląstelėse yra sujungtos vyriškos ir moteriškos chromosomos, todėl jos formavimas vyksta veikiant tiek motinos, tiek tėvo organizmų genams. Vienų požymių vystymuisi daugiau įtakos turi motinos organizmo genai, kitiems - tėvo, o motinos ir tėvo genai turi vienodą įtaką trečiosioms savybėms. Todėl palikuonis vienais atžvilgiais pasirodo panašus į motinos organizmą, kitais – į tėvo, trečiais – sujungia tėvo ir motinos požymius, tai yra, turi tarpinį charakterį.

Organizmų kintamumas

Organizmų kintamumu vadinama bendra organizmų savybė įgyti naujų požymių – skirtumų tarp individų rūšies viduje.

Visi organizmų požymiai yra kintantys: išorinių ir vidinė struktūra, fiziologija, elgsena ir tt Vienos gyvūnų poros palikuoniuose arba tarp augalų, išaugusių iš vieno vaisiaus sėklų, neįmanoma sutikti visiškai identiškų individų. Tos pačios veislės avių bandoje kiekvienas gyvūnas skiriasi subtiliais bruožais: kūno dydžiu, kojų ilgiu, galva, spalva, vilnos garbanos ilgiu ir tankiu, balsu, įpročiais. Kraštinių nendrių žiedų skaičius auksaspalvės lazdelės (sudėtinės šeimos) žiedynuose svyruoja nuo 5 iki 8. Ąžuolinio anemono (vėdryninių šeimos) žiedlapių skaičius – 6, kartais – 7 ir 8. Tos pačios rūšies augalai arba veislės šiek tiek skiriasi viena nuo kitos pagal žydėjimą, vaisių nokimą, atsparumo sausrai laipsnį ir kt. Dėl individų kintamumo populiacija yra nevienalytė.

Darvinas išskyrė dvi pagrindines kintamumo formas – nepaveldimą ir paveldimą.

Nepaveldimas ar modifikacijų kintamumas

Jau seniai pastebėta, kad visi tam tikros veislės, veislės ar rūšies individai, veikiami tam tikros priežasties, keičiasi viena kryptimi. Kultūrinių augalų veislės, nesant sąlygų, kuriomis jas veisė žmogus, praranda savo savybes. Pavyzdžiui, baltagūžiai kopūstai, auginami karštose šalyse, nesudaro galvos. Yra žinoma, kad gerai tręšiant, laistant ir apšviečiant augalai gausiai krūmuojasi ir duoda vaisių. Arklių veislės, atvežamos į kalnus ar salas, kur maistas nėra maistingas, ilgainiui sulėtėja. Išaugintų gyvūnų produktyvumas geresnės priežiūros ir priežiūros sąlygomis didėja. Visi šie pokyčiai yra nepaveldimi, o jei augalai ar gyvūnai perkeliami į pirmines egzistavimo sąlygas, tada ženklai vėl grįžta į pirmines.

Darvino laikais organizmų nepaveldimo arba modifikavimo kintamumo priežastys buvo menkai suprantamos. Iki šiol išsiaiškinta, kad organizmas formuojasi tiek veikiant genams, tiek veikiant aplinkos sąlygoms. Šios sąlygos yra nepaveldimo, modifikavimo, kintamumo priežastis. Jie gali pagreitinti arba sulėtinti augimą ir vystymąsi, pakeisti augalų žiedų spalvą, tačiau genai nesikeičia. Dėl nepaveldimo kintamumo populiacijų individai yra prisitaikę prie besikeičiančių aplinkos sąlygų.

paveldimas kintamumas

Be modifikacijos, yra ir kita kintamumo forma – paveldimas organizmų kintamumas, kuris veikia chromosomas ar genus, tai yra materialinius paveldimumo pagrindus. Paveldimi pokyčiai buvo gerai žinomi Darvinui, jis skyrė jiems didelį vaidmenį evoliucijoje.

Darvino laikų paveldimų variacijų priežastys taip pat buvo mažai ištirtos. Dabar žinoma, kad paveldimi pokyčiai atsiranda dėl genų pakitimų ar naujų jų derinių susiformavimo palikuonyje. Taigi, vienos rūšies paveldimas kintamumas – mutacijos – atsiranda dėl genų pasikeitimo; kitą rūšį – kombinacinį kintamumą – sukelia naujas palikuonių genų derinys; trečiasis – koreliacinis kintamumas – siejamas su tuo, kad tas pats genas įtakoja ne vieno, o dviejų ar daugiau požymių susidarymą. Taigi visų tipų paveldimo kintamumo pagrindas yra geno ar genų rinkinio pasikeitimas.

Mutacijos gali būti nedidelės ir paveikti įvairias morfologines ir fiziologines organizmo ypatybes, pavyzdžiui, gyvūnų – dydį, spalvą, vaisingumą, pieniškumą ir kt. Kartais mutacijos pasireiškia reikšmingesniais pokyčiais. Tokiais pakeitimais buvo sukurtos riebiauodegės, merino ir astrachanės avių veislės, daugelio dekoratyvinių augalų kilpinės veislės, medžiai verkiančiomis ir piramidinėmis lajomis. Žinomi paveldimi braškių su paprastais kiaušiniais lapais, ugniažolės su išpjaustytais lapais pokyčiai.

Mutacijos gali atsirasti dėl įvairių įtakų. Kombinuoto populiacijų kintamumo šaltinis yra kryžminimas. Atskiri tos pačios populiacijos individai šiek tiek skiriasi vienas nuo kito genotipu. Dėl laisvo kryžminimo gaunami nauji genų deriniai.

Paveldimi pokyčiai, atsiradę populiacijoje dėl atsitiktinių priežasčių, dėl laisvo kirtimo palaipsniui plinta tarp individų ir populiacija jais prisisotina. Šie paveldimi pokyčiai savaime negali sukelti naujos populiacijos atsiradimo, jau nekalbant apie naują rūšį, tačiau jie yra reikalinga medžiaga atrankai – evoliucinių pokyčių prielaida.

Net Darvinas pažymėjo koreliacinį paveldimo kintamumo pobūdį. Pavyzdžiui, ilgas gyvūnų galūnes beveik visada lydi pailgas kaklas; beplaukiai šunys turi neišsivysčiusius dantis; balandžiai su plunksnuotomis kojomis turi juostą tarp pirštų. Stalo veislių burokėlių šakniavaisių, lapkočių ir apatinės lapų pusės spalva kinta suderintai. Snapdragon su šviesiais žiedų vainikėliais stiebas ir lapai yra žali; su tamsiais vainikėliais – stiebas ir lapai tamsūs. Todėl, renkantis vieną norimą požymį, reikėtų atsižvelgti į galimybę palikuonims atsirasti kitų, kartais nepageidaujamų, su juo santykinai susijusių savybių.

Paveldimumas ir kintamumas yra skirtingos organizmų savybės, lemiančios palikuonių panašumą ir nepanašumą su tėvais ir su tolimesniais protėviais. Paveldimumas išreiškia organinių formų stabilumą daugelyje kartų, o kintamumas – jų gebėjimą transformuotis.

Darvinas ne kartą pabrėžė būtinybę giliai plėtoti kintamumo ir paveldimumo dėsnius. Vėliau jie tapo genetikos studijų objektu.