Kebolehubahan: keturunan dan bukan keturunan. Kebolehubahan, jenis dan kepentingan biologi

Dalam teori evolusi Darwin, prasyarat untuk evolusi ialah kebolehubahan keturunan, dan tenaga penggerak evolusi - perjuangan untuk kewujudan dan pemilihan semula jadi. Apabila mencipta teori evolusi, Ch. Darwin berulang kali merujuk kepada hasil amalan pembiakan. Beliau menunjukkan bahawa kepelbagaian varieti dan baka adalah berdasarkan kebolehubahan. Variabiliti ialah proses kemunculan perbezaan keturunan berbanding nenek moyang, yang menentukan kepelbagaian individu dalam pelbagai atau baka. Darwin percaya bahawa punca kebolehubahan adalah kesan ke atas organisma faktor persekitaran luaran(langsung dan tidak langsung), serta sifat organisma itu sendiri (kerana setiap daripada mereka bertindak balas secara khusus kepada pengaruh persekitaran luaran). Kebolehubahan berfungsi sebagai asas untuk pembentukan ciri baharu dalam struktur dan fungsi organisma, dan keturunan mengukuhkan ciri ini. Darwin, menganalisis bentuk kebolehubahan, memilih tiga daripadanya: pasti, tidak tentu dan korelatif.

Kebolehubahan tertentu, atau kumpulan, ialah kebolehubahan yang berlaku di bawah pengaruh beberapa faktor persekitaran yang bertindak sama rata ke atas semua individu daripada pelbagai atau baka dan berubah ke arah tertentu. Contoh kebolehubahan tersebut ialah peningkatan berat badan pada individu haiwan dengan pemakanan yang baik, perubahan garis rambut di bawah pengaruh iklim, dsb. Kebolehubahan tertentu adalah besar-besaran, meliputi seluruh generasi dan dinyatakan dalam setiap individu dengan cara yang sama. Ia bukan keturunan, iaitu, dalam keturunan kumpulan yang diubah suai, dalam keadaan lain, sifat yang diperoleh oleh ibu bapa tidak diwarisi.

Kebolehubahan tidak tentu, atau individu, menunjukkan dirinya secara khusus dalam setiap individu, i.e. unik, bersifat individu. Ia dikaitkan dengan perbezaan individu daripada varieti atau baka yang sama dalam keadaan yang sama. Bentuk kebolehubahan ini adalah tidak tentu, iaitu, sifat di bawah keadaan yang sama boleh berubah dalam arah yang berbeza. Contohnya, dalam satu jenis tumbuhan, spesimen muncul dengan warna bunga yang berbeza, keamatan warna kelopak yang berbeza, dll. Sebab fenomena ini tidak diketahui oleh Darwin. Kebolehubahan yang tidak pasti mempunyai sifat turun temurun, iaitu, dihantar secara stabil kepada keturunan. Inilah kepentingannya untuk evolusi.

Dengan kebolehubahan korelatif, atau korelatif, perubahan dalam mana-mana satu organ menyebabkan perubahan pada organ lain. Sebagai contoh, anjing dengan bulu yang kurang berkembang biasanya mempunyai gigi yang kurang berkembang, merpati dengan kaki berbulu mempunyai selaput di antara jari-jari, merpati dengan paruh yang panjang biasanya kaki panjang, kucing putih dengan mata biru biasanya pekak, dsb. Daripada faktor kebolehubahan korelatif, Darwin membuat kesimpulan penting: seseorang, memilih mana-mana ciri struktur, hampir "mungkin secara tidak sengaja mengubah bahagian badan yang lain berdasarkan misteri hukum korelasi.”

Setelah menentukan bentuk kebolehubahan, Darwin membuat kesimpulan bahawa hanya perubahan yang diwarisi penting untuk proses evolusi, kerana hanya perubahan itu yang boleh terkumpul dari generasi ke generasi. Menurut Darwin, faktor utama dalam evolusi bentuk budaya ialah kebolehubahan keturunan dan pemilihan manusia (Darwin menggelar pemilihan tersebut tiruan). Kebolehubahan adalah prasyarat yang diperlukan untuk pemilihan buatan, tetapi ia tidak menentukan pembentukan baka dan varieti baru.

Borang pilihan semulajadi

Pemilihan diteruskan secara berterusan dalam siri generasi berturut-turut yang tidak berkesudahan dan mengekalkan terutamanya bentuk-bentuk yang lebih sesuai untuk keadaan tertentu. Pemilihan semula jadi dan penyingkiran sesetengah individu spesies adalah berkait rapat dan merupakan syarat yang diperlukan untuk evolusi spesies dalam alam semula jadi.

Skim tindakan pemilihan semula jadi dalam sistem spesies menurut Darwin adalah seperti berikut:

1) Kebolehubahan adalah wujud dalam mana-mana kumpulan haiwan dan tumbuhan, dan organisma berbeza antara satu sama lain dalam banyak aspek;

2) Bilangan organisma setiap spesies yang dilahirkan ke dunia melebihi bilangan organisma yang boleh mencari makanan dan terus hidup. Walau bagaimanapun, oleh kerana kelimpahan setiap spesies adalah malar di bawah keadaan semula jadi, ia harus diandaikan bahawa kebanyakan anak binasa. Jika semua keturunan mana-mana spesies bertahan dan membiak, mereka tidak lama lagi akan menggantikan semua spesies lain di dunia;

3) Oleh kerana lebih ramai individu dilahirkan daripada yang boleh bertahan, terdapat perjuangan untuk kewujudan, persaingan untuk makanan dan habitat. Ini mungkin perjuangan hidup-dan-mati yang aktif, atau kurang jelas, tetapi persaingan tidak kurang berkesan, seperti, sebagai contoh, untuk tumbuhan semasa tempoh kemarau atau sejuk;

4) Di antara banyak perubahan yang diperhatikan pada makhluk hidup, ada yang menjadikannya lebih mudah untuk bertahan dalam perjuangan untuk kewujudan, sementara yang lain membawa kepada hakikat bahawa pemiliknya mati. Konsep "survival of the fittest" adalah teras kepada teori pemilihan semula jadi;

5) Individu yang masih hidup melahirkan generasi akan datang, dan dengan itu perubahan "berjaya" dihantar melalui generasi akan datang. Akibatnya, setiap generasi akan datang lebih menyesuaikan diri dengan persekitaran; apabila persekitaran berubah, penyesuaian selanjutnya berlaku. Sekiranya pemilihan semula jadi telah beroperasi selama bertahun-tahun, maka keturunan terakhir mungkin menjadi sangat berbeza dengan nenek moyang mereka sehingga dinasihatkan untuk memilih mereka sebagai spesies bebas.

Ia juga mungkin berlaku bahawa sesetengah ahli kumpulan individu tertentu akan memperoleh beberapa perubahan dan disesuaikan dengan persekitaran dalam satu cara, manakala ahli lain, yang mempunyai set perubahan yang berbeza, akan disesuaikan dengan cara yang berbeza; dengan cara ini daripada satu spesies nenek moyang, tertakluk kepada pengasingan kumpulan yang serupa Mungkin ada dua atau lebih jenis.

pemilihan pemanduan

Pemilihan semula jadi sentiasa membawa kepada peningkatan dalam purata kecergasan populasi. Perubahan dalam keadaan luaran boleh membawa kepada perubahan dalam kecergasan genotip individu. Sebagai tindak balas kepada perubahan ini, pemilihan semula jadi, menggunakan stok kepelbagaian genetik yang besar untuk banyak sifat yang berbeza, membawa kepada perubahan ketara dalam struktur genetik populasi. Jika persekitaran luaran sentiasa berubah ke arah tertentu, maka pemilihan semula jadi mengubah struktur genetik populasi sedemikian rupa sehingga kesesuaiannya dalam keadaan berubah ini kekal maksimum. Dalam kes ini, frekuensi alel individu dalam populasi berubah. Nilai purata sifat penyesuaian dalam populasi juga berubah. Dalam beberapa generasi, peralihan beransur-ansur mereka ke arah tertentu dapat dikesan. Bentuk pemilihan ini dipanggil pemilihan memandu.

Contoh klasik pemilihan motif ialah evolusi warna dalam rama-rama birch. Warna sayap rama-rama ini meniru warna kulit pokok yang ditutupi dengan lichen, di mana ia menghabiskan waktu siang. Jelas sekali, pewarnaan pelindung sedemikian telah terbentuk selama beberapa generasi evolusi sebelumnya. Walau bagaimanapun, dengan permulaan revolusi perindustrian di England, peranti ini mula kehilangan kepentingannya. Pencemaran atmosfera telah menyebabkan kematian besar-besaran lichen dan batang pokok menjadi gelap. Rama-rama terang pada latar belakang gelap menjadi mudah dilihat oleh burung. Bermula dengan pertengahan sembilan belas abad, bentuk rama-rama gelap (melanistik) mutan mula muncul dalam populasi rama-rama birch. Kekerapan mereka meningkat dengan cepat. KEPADA lewat XIX abad, sesetengah populasi bandar rama-rama hampir keseluruhannya terdiri daripada bentuk gelap, manakala bentuk cahaya masih didominasi dalam populasi luar bandar. Fenomena ini telah dipanggil melanisme industri. Para saintis mendapati bahawa di kawasan yang tercemar, burung lebih cenderung untuk memakan bentuk cahaya, dan di kawasan yang bersih - yang gelap. Pengenaan sekatan terhadap pencemaran atmosfera pada tahun 1950-an menyebabkan pemilihan semula jadi berubah arah sekali lagi, dan kekerapan bentuk gelap dalam populasi bandar mula menurun. Mereka hampir jarang berlaku hari ini seperti sebelum Revolusi Perindustrian.

Pemilihan pemanduan membawa komposisi genetik populasi selaras dengan perubahan dalam persekitaran luaran supaya kecergasan purata populasi adalah maksimum. Di pulau Trinidad, ikan guppy hidup di badan air yang berbeza. Banyak daripada mereka yang tinggal di bahagian hilir sungai dan di dalam kolam mati di gigi ikan pemangsa. Di bahagian atas, kehidupan untuk gupi adalah lebih tenang - terdapat sedikit pemangsa. Perbezaan dalam keadaan persekitaran ini membawa kepada fakta bahawa gupi "atas" dan "akar umbi" berkembang dalam arah yang berbeza. "Akar umbi", yang berada di bawah ancaman pemusnahan berterusan, mula membiak lebih banyak umur muda dan menghasilkan banyak anak ikan yang sangat kecil. Peluang untuk hidup setiap daripada mereka adalah sangat kecil, tetapi terdapat banyak daripada mereka dan sebahagian daripada mereka mempunyai masa untuk membiak. "Kuda" mencapai akil baligh kemudian, kesuburan mereka lebih rendah, tetapi keturunannya lebih besar. Apabila penyelidik memindahkan gupi "akar umbi" ke takungan yang tidak berpenghuni di hulu sungai, mereka melihat perubahan beransur-ansur dalam jenis perkembangan ikan. 11 tahun selepas berpindah, mereka menjadi lebih besar, memasuki pembiakan kemudian dan menghasilkan anak yang lebih sedikit tetapi lebih besar.

Kadar perubahan dalam frekuensi alel dalam populasi dan nilai purata sifat di bawah tindakan pemilihan bergantung bukan sahaja pada keamatan pemilihan, tetapi juga pada struktur genetik sifat yang sedang dipilih. Pemilihan terhadap mutasi resesif adalah kurang berkesan berbanding mutasi dominan. Dalam heterozigot, alel resesif tidak muncul dalam fenotip dan oleh itu mengelakkan pemilihan. Menggunakan persamaan Hardy-Weinberg, seseorang boleh menganggarkan kadar perubahan dalam kekerapan alel resesif dalam populasi bergantung kepada keamatan pemilihan dan nisbah frekuensi awal. Semakin rendah frekuensi alel, semakin perlahan penyingkirannya berlaku. Untuk mengurangkan kekerapan kematian resesif daripada 0.1 kepada 0.05, hanya 10 generasi diperlukan; 100 generasi - untuk mengurangkannya daripada 0.01 kepada 0.005 dan 1000 generasi - dari 0.001 kepada 0.0005.

Bentuk pemacu pemilihan semula jadi memainkan peranan yang menentukan dalam penyesuaian organisma hidup kepada keadaan luaran yang berubah dari semasa ke semasa. Ia juga memastikan pengedaran hidupan yang luas, penembusannya ke dalam semua ceruk ekologi yang mungkin. Adalah satu kesilapan untuk berfikir, bagaimanapun, bahawa di bawah keadaan kewujudan yang stabil, pemilihan semula jadi terhenti. Dalam keadaan sedemikian, ia terus bertindak dalam bentuk pemilihan penstabilan.

Menstabilkan pemilihan

Menstabilkan pemilihan mengekalkan keadaan populasi, yang memastikan kecergasan maksimumnya di bawah keadaan kewujudan yang berterusan. Dalam setiap generasi, individu yang menyimpang daripada nilai optimum purata dari segi ciri penyesuaian dikeluarkan.

Banyak contoh tindakan menstabilkan pemilihan dalam alam semula jadi telah diterangkan. Sebagai contoh, pada pandangan pertama nampaknya individu yang mempunyai kesuburan maksimum harus membuat sumbangan terbesar kepada kumpulan gen generasi akan datang. Walau bagaimanapun, pemerhatian terhadap populasi semula jadi burung dan mamalia menunjukkan bahawa ini tidak berlaku. Semakin banyak anak ayam atau anak di dalam sarang, semakin sukar untuk memberi makan kepada mereka, semakin kecil dan lemah setiap seekor. Akibatnya, individu yang mempunyai purata kesuburan ternyata menjadi yang paling sesuai.

Pemilihan yang memihak kepada purata telah ditemui untuk pelbagai ciri. Dalam mamalia, bayi baru lahir dengan berat lahir yang sangat rendah dan sangat tinggi lebih berkemungkinan untuk mati semasa lahir atau pada minggu pertama kehidupan berbanding bayi baru lahir dengan berat sederhana. Mengira saiz sayap burung yang mati selepas ribut menunjukkan bahawa kebanyakannya mempunyai sayap terlalu kecil atau terlalu besar. Dan dalam kes ini, purata individu ternyata menjadi yang paling disesuaikan.

Apakah sebab penampilan berterusan bentuk yang kurang disesuaikan dalam keadaan kewujudan yang berterusan? Mengapakah pemilihan semula jadi tidak dapat sekali dan untuk semua membersihkan populasi daripada bentuk pengelakan yang tidak diingini? Sebabnya bukan sahaja dan tidak begitu banyak dalam kemunculan berterusan lebih banyak mutasi baru. Sebabnya ialah genotip heterozigot selalunya paling sesuai. Apabila menyeberang, mereka sentiasa memberikan keturunan yang berpecah dan homozigot dengan kecergasan yang berkurangan muncul pada anak mereka. Fenomena ini dipanggil polimorfisme seimbang.

pemilihan seksual

Pada lelaki dari banyak spesies, ciri-ciri seksual sekunder yang ketara didapati pada pandangan pertama kelihatan tidak sesuai: ekor burung merak, bulu burung cenderawasih dan burung kakak tua yang terang, sikat merah pada ayam jantan, warna ikan tropika yang mempesonakan, lagu-lagu burung dan katak, dsb. Banyak ciri ini menyukarkan kehidupan pembawa mereka, menjadikannya mudah dilihat oleh pemangsa. Nampaknya tanda-tanda ini tidak memberi apa-apa kelebihan kepada pembawa mereka dalam perjuangan untuk kewujudan, namun ia sangat meluas dalam alam semula jadi. Apakah peranan yang dimainkan oleh pemilihan semula jadi dalam asal usul dan penyebarannya?

Adalah diketahui bahawa kemandirian organisma adalah penting, tetapi bukan satu-satunya komponen pemilihan semula jadi. Satu lagi komponen penting ialah daya tarikan kepada ahli yang berlainan jantina. C. Darwin menamakan fenomena ini sebagai pemilihan seksual. Beliau mula-mula menyebut bentuk pemilihan ini dalam The Origin of Species dan kemudian menganalisisnya secara terperinci dalam The Descent of Man and Sexual Selection. Beliau percaya bahawa "bentuk pemilihan ini tidak ditentukan oleh perjuangan untuk kewujudan dalam hubungan makhluk organik sesama mereka atau dengan keadaan luaran, tetapi oleh persaingan antara individu yang sama jantina, biasanya lelaki, untuk memiliki individu jantina lain."

Pemilihan seksual adalah pemilihan semula jadi untuk kejayaan dalam pembiakan. Ciri-ciri yang mengurangkan daya maju pembawa mereka boleh muncul dan tersebar jika kelebihan yang mereka berikan dalam kejayaan pembiakan adalah jauh lebih besar daripada kelemahan mereka untuk terus hidup. Lelaki yang hidup dalam masa yang singkat tetapi disukai oleh betina dan oleh itu menghasilkan banyak anak mempunyai kecergasan kumulatif yang lebih tinggi daripada lelaki yang hidup lama tetapi meninggalkan sedikit keturunan. Dalam kebanyakan spesies haiwan, sebahagian besar lelaki tidak mengambil bahagian dalam pembiakan sama sekali. Dalam setiap generasi, persaingan sengit untuk wanita timbul antara lelaki. Pertandingan ini boleh secara langsung, dan nyata dalam bentuk perjuangan untuk wilayah atau pertarungan kejohanan. Ia juga boleh berlaku dalam bentuk tidak langsung dan ditentukan oleh pilihan wanita. Dalam kes di mana wanita memilih lelaki, persaingan lelaki ditunjukkan dalam mempamerkan penampilan flamboyan mereka atau tingkah laku pacaran yang kompleks. Perempuan memilih lelaki yang paling mereka suka. Sebagai peraturan, ini adalah lelaki yang paling terang. Tetapi mengapa wanita suka lelaki cerah?

Kecergasan wanita bergantung kepada sejauh mana secara objektif dia dapat menilai potensi kecergasan bakal bapa kepada anak-anaknya. Dia mesti memilih lelaki yang anak lelakinya akan sangat mudah menyesuaikan diri dan menarik kepada perempuan.

Dua hipotesis utama mengenai mekanisme pemilihan seksual telah dicadangkan.

Menurut hipotesis "anak lelaki yang menarik", logik pemilihan wanita agak berbeza. Jika lelaki yang cerah, atas sebab apa pun, menarik kepada wanita, maka adalah berbaloi untuk memilih bapa yang cerah untuk anak lelaki masa depan anda, kerana anak lelakinya akan mewarisi gen warna cerah dan akan menarik kepada wanita pada generasi akan datang. Oleh itu, ada yang positif Maklum balas, yang membawa kepada fakta bahawa dari generasi ke generasi kecerahan bulu jantan semakin dipertingkatkan. Proses ini terus meningkat sehingga mencapai had daya maju. Bayangkan situasi di mana wanita memilih jantan dengan ekor yang lebih panjang. Jantan ekor panjang menghasilkan lebih banyak anak daripada jantan dengan ekor pendek dan sederhana. Dari generasi ke generasi, panjang ekor meningkat, kerana wanita memilih lelaki bukan dengan saiz ekor tertentu, tetapi dengan saiz yang lebih besar daripada purata. Pada akhirnya, ekor mencapai panjang sehingga kemudaratannya terhadap daya maju jantan diimbangi oleh daya tarikannya di mata betina.

Dalam menjelaskan hipotesis ini, kami cuba memahami logik tindakan burung betina. Nampaknya kita terlalu mengharapkan daripada mereka, bahawa pengiraan kecergasan yang kompleks itu sukar dicapai oleh mereka. Malah, dalam memilih lelaki, perempuan tidak lebih dan tidak kurang logiknya daripada semua tingkah laku lain. Apabila haiwan berasa dahaga, ia tidak memberi alasan bahawa ia perlu minum air untuk memulihkan keseimbangan air-garam dalam badan - ia pergi ke lubang air kerana berasa dahaga. Apabila lebah pekerja menyengat pemangsa yang menyerang sarang, dia tidak mengira berapa banyak dengan pengorbanan diri ini dia meningkatkan kecergasan terkumpul adik-adiknya - dia mengikut naluri. Dengan cara yang sama, wanita, memilih lelaki cerah, mengikuti naluri mereka - mereka suka ekor cerah. Semua mereka yang secara naluri mendorong tingkah laku yang berbeza, semuanya tidak meninggalkan keturunan. Oleh itu, kita tidak membincangkan logik wanita, tetapi logik perjuangan untuk kewujudan dan pemilihan semula jadi - proses buta dan automatik yang, bertindak secara berterusan dari generasi ke generasi, telah membentuk pelbagai bentuk, warna dan naluri yang menakjubkan yang kita amati dalam dunia hidupan liar. .



Keturunan- Ini ciri yang paling penting organisma hidup, yang terdiri daripada keupayaan untuk memindahkan sifat dan fungsi ibu bapa kepada keturunan mereka. Penghantaran ini dilakukan dengan bantuan gen.

Gen ialah unit penyimpanan, penghantaran dan realisasi maklumat keturunan. Gen ialah bahagian khusus molekul DNA, dalam strukturnya struktur polipeptida (protein) tertentu dikodkan. Mungkin, banyak kawasan DNA tidak mengekod protein, tetapi melaksanakan fungsi pengawalseliaan. Walau apa pun, dalam struktur genom manusia, hanya kira-kira 2% DNA adalah urutan berdasarkan RNA utusan disintesis (proses transkripsi), yang kemudiannya menentukan urutan asid amino semasa sintesis protein (proses terjemahan). Pada masa ini dipercayai terdapat kira-kira 30,000 gen dalam genom manusia.

Gen terletak pada kromosom, yang terletak di dalam nukleus sel dan merupakan molekul DNA gergasi.

Teori keturunan kromosom telah dirumuskan pada tahun 1902 oleh Setton dan Boveri. Menurut teori ini, kromosom adalah pembawa maklumat genetik yang menentukan sifat keturunan sesuatu organisma. Pada manusia, setiap sel mempunyai 46 kromosom, dibahagikan kepada 23 pasangan. Kromosom yang membentuk pasangan dipanggil homolog.

Sel seks (gamet) dibentuk menggunakan jenis pembahagian khas - meiosis. Hasil daripada meiosis, hanya satu kromosom homolog daripada setiap pasangan kekal dalam setiap sel kuman, i.e. 23 kromosom. Satu set kromosom sedemikian dipanggil haploid. Semasa persenyawaan, apabila sel jantina lelaki dan wanita bergabung dan zigot terbentuk, set berganda, yang dipanggil diploid, dipulihkan. Dalam zigot organisma yang berkembang daripadanya, satu kromosom dari setiap nara diterima daripada organisma paternal, yang lain dari maternal.

Genotip ialah satu set gen yang diterima oleh organisma daripada ibu bapanya.

Satu lagi fenomena yang dikaji genetik ialah kebolehubahan. Kebolehubahan difahami sebagai keupayaan organisma untuk memperoleh ciri baharu - perbezaan dalam spesies. Terdapat dua jenis perubahan:
- keturunan;
- pengubahsuaian (bukan keturunan).

kebolehubahan keturunan- ini ialah satu bentuk kebolehubahan yang disebabkan oleh perubahan dalam genotip, yang boleh dikaitkan dengan kebolehubahan mutasi atau gabungan.

kebolehubahan mutasi.
Gen mengalami perubahan dari semasa ke semasa, yang dipanggil mutasi. Perubahan ini adalah rawak dan muncul secara spontan. Punca mutasi boleh sangat pelbagai. Tersedia keseluruhan baris faktor yang meningkatkan risiko mutasi. Ia mungkin kesan tertentu bahan kimia sinaran, suhu, dsb. Mutasi boleh disebabkan oleh cara ini, tetapi sifat rawak kejadiannya kekal, dan adalah mustahil untuk meramalkan penampilan mutasi tertentu.

Mutasi yang terhasil dihantar kepada keturunan, iaitu, mereka menentukan kebolehubahan keturunan, yang dikaitkan dengan tempat mutasi berlaku. Jika mutasi berlaku dalam sel kuman, maka ia mempunyai peluang untuk dihantar kepada keturunan, i.e. diwarisi. Jika mutasi berlaku dalam sel somatik, maka ia dihantar hanya kepada mereka yang timbul daripada sel somatik ini. Mutasi sedemikian dipanggil somatik, ia tidak diwarisi.

Terdapat beberapa jenis utama mutasi.
- Mutasi gen, di mana perubahan berlaku pada tahap gen individu, iaitu bahagian molekul DNA. Ini boleh menjadi pembaziran nukleotida, penggantian satu bes dengan yang lain, penyusunan semula nukleotida, atau penambahan yang baru.
- Mutasi kromosom yang dikaitkan dengan pelanggaran struktur kromosom membawa kepada perubahan serius yang boleh dikesan menggunakan mikroskop. Mutasi tersebut termasuk kehilangan bahagian kromosom (penghapusan), penambahan bahagian, putaran bahagian kromosom sebanyak 180°, dan penampilan ulangan.
- Mutasi genomik disebabkan oleh perubahan bilangan kromosom. Kromosom homolog tambahan mungkin muncul: dalam set kromosom, sebagai ganti dua kromosom homolog, terdapat tiga trisomi. Dalam kes monosomi, terdapat kehilangan satu kromosom daripada sepasang. Dengan poliploidi, peningkatan berganda dalam genom berlaku. Satu lagi varian mutasi genomik ialah haploid, di mana hanya satu kromosom daripada setiap pasangan kekal.

Kekerapan mutasi dipengaruhi, seperti yang telah disebutkan, oleh pelbagai faktor. Apabila beberapa mutasi genomik berlaku sangat penting mempunyai, khususnya, umur ibu.

Kebolehubahan gabungan.
Kebolehubahan jenis ini ditentukan oleh sifat proses seksual. Dengan kebolehubahan gabungan, genotip baharu timbul disebabkan gabungan gen baharu. Kebolehubahan jenis ini telah ditunjukkan pada peringkat pembentukan sel kuman. Seperti yang telah disebutkan, setiap sel jantina (gamet) mengandungi hanya satu kromosom homolog daripada setiap pasangan. Kromosom memasuki gamet secara rawak, jadi sel-sel kuman seseorang boleh berbeza agak banyak dalam set gen dalam kromosom. Peringkat yang lebih penting untuk kemunculan kebolehubahan gabungan ialah persenyawaan, selepas itu 50% daripada gen organisma yang baru muncul diwarisi daripada satu induk, dan 50% daripada yang lain.

Kebolehubahan pengubahsuaian tidak dikaitkan dengan perubahan dalam genotip, tetapi disebabkan oleh pengaruh persekitaran terhadap organisma yang sedang membangun.

Ketersediaan kebolehubahan pengubahsuaian sangat penting untuk memahami hakikat harta pusaka. Sifat tidak diwarisi. Anda boleh mengambil organisma dengan genotip yang sama, contohnya, menanam keratan dari tumbuhan yang sama, tetapi letakkannya dalam keadaan yang berbeza (cahaya, kelembapan, pemakanan mineral) dan dapatkan tumbuhan yang agak berbeza dengan ciri yang berbeza (pertumbuhan, hasil, bentuk daun) . dan seterusnya.). Untuk menerangkan tanda-tanda organisma yang sebenarnya terbentuk, konsep "fenotip" digunakan.

Fenotip ialah keseluruhan kompleks tanda-tanda organisma yang sebenarnya berlaku, yang terbentuk hasil daripada interaksi genotip dan pengaruh persekitaran semasa perkembangan organisma. Oleh itu, intipati warisan bukan terletak pada pewarisan sifat, tetapi pada keupayaan genotip, sebagai hasil interaksi dengan keadaan perkembangan, untuk memberikan fenotip tertentu.

Oleh kerana kebolehubahan pengubahsuaian tidak dikaitkan dengan perubahan dalam genotip, pengubahsuaian tidak diwarisi. Biasanya jawatan ini atas sebab tertentu sukar diterima. Nampaknya jika, katakan, ibu bapa berlatih selama beberapa generasi dalam mengangkat berat dan telah mengembangkan otot, maka sifat-sifat ini mesti diteruskan kepada anak-anak. Sementara itu, ini adalah pengubahsuaian biasa, dan latihan adalah pengaruh persekitaran yang mempengaruhi perkembangan sifat. Tiada perubahan dalam genotip berlaku semasa pengubahsuaian, dan sifat yang diperoleh hasil daripada pengubahsuaian tidak diwarisi. Darwin memanggil variasi seperti ini - bukan keturunan.

Untuk mencirikan had kebolehubahan pengubahsuaian, konsep norma tindak balas digunakan. Sesetengah sifat pada seseorang tidak boleh diubah kerana pengaruh persekitaran, seperti jenis darah, jantina, warna mata. Yang lain, sebaliknya, sangat sensitif terhadap kesan alam sekitar. Sebagai contoh, akibat pendedahan yang berpanjangan kepada matahari, warna kulit menjadi lebih gelap, dan rambut menjadi cerah. Berat badan seseorang sangat dipengaruhi oleh ciri-ciri pemakanan, penyakit, kehadiran tabiat buruk, tekanan, gaya hidup.

Pengaruh persekitaran boleh membawa bukan sahaja kepada kuantitatif, tetapi juga kepada perubahan kualitatif dalam fenotip. Dalam sesetengah spesies primrose, pada suhu udara rendah (15-20 C), bunga merah muncul, tetapi jika tumbuhan diletakkan dalam persekitaran lembap dengan suhu 30 ° C, maka bunga putih terbentuk.

lebih-lebih lagi, walaupun kadar tindak balas mencirikan bentuk kebolehubahan bukan keturunan (kebolehubahan pengubahsuaian), ia juga ditentukan oleh genotip. Peruntukan ini sangat penting: kadar tindak balas bergantung kepada genotip. Pengaruh persekitaran yang sama pada genotip boleh membawa kepada perubahan yang kuat dalam salah satu sifatnya dan tidak menjejaskan yang lain dalam apa jua cara.

Keturunan dan kebolehubahan adalah antara faktor penentu dalam evolusi dunia organik.

Keturunan- ini adalah hak milik organisma hidup untuk memelihara dan menghantar kepada keturunan ciri-ciri struktur dan perkembangannya. Disebabkan oleh keturunan dari generasi ke generasi, ciri-ciri spesies, varieti, baka, strain dipelihara. Komunikasi antara generasi dijalankan semasa pembiakan melalui sel haploid atau diploid (lihat bahagian "Botani" dan "Zoologi").

Daripada organel sel, peranan utama dalam keturunan ialah kromosom yang mampu menduplikasi dan membentuk diri dengan bantuan gen dari keseluruhan kompleks ciri ciri spesies (lihat bab "Sel"). Sel-sel setiap organisma mengandungi puluhan ribu gen. Keseluruhan mereka, ciri individu spesies, dipanggil genotip.

Kebolehubahan adalah bertentangan dengan keturunan, tetapi berkait rapat dengannya. Ia dinyatakan dalam keupayaan organisma untuk berubah. Oleh kerana kebolehubahan individu individu, populasi adalah heterogen. Darwin membezakan dua jenis kebolehubahan utama.

Kebolehubahan bukan keturunan(lihat tentang pengubahsuaian dalam bab "Asas Genetik dan Pemilihan") berlaku dalam proses perkembangan individu organisma di bawah pengaruh keadaan persekitaran tertentu yang menyebabkan perubahan yang sama pada semua individu spesies yang sama, oleh itu Darwin memanggil kebolehubahan ini pasti. Walau bagaimanapun, tahap perubahan sedemikian dalam individu individu mungkin berbeza. Contohnya, katak rumput suhu rendah menyebabkan warna gelap, tetapi keamatannya berbeza pada individu yang berbeza. Darwin menganggap pengubahsuaian sebagai tidak penting kepada evolusi, kerana ia biasanya tidak diwarisi.

kebolehubahan keturunan(lihat tentang mutasi dalam bab "Asas Genetik dan Pemilihan") dikaitkan dengan perubahan dalam genotip individu, jadi perubahan yang terhasil diwarisi. Secara semula jadi, mutasi muncul dalam individu tunggal di bawah pengaruh luaran rawak dan faktor dalaman. Sifat mereka sukar untuk diramal, jadi Darwin kebolehubahan ini. bernama tidak pasti. Mutasi boleh menjadi kecil atau besar dan menjejaskan pelbagai sifat dan sifat. Contohnya, dalam Drosophila, di bawah pengaruh sinar-X, sayap, bulu, warna mata dan badan, kesuburan, dsb. perubahan. Mutasi boleh memberi manfaat, memudaratkan atau tidak peduli kepada organisma.

Variasi keturunan ialah kebolehubahan gabungan. Ia berlaku semasa lintasan bebas dalam populasi atau semasa hibridisasi buatan. Akibatnya, individu dilahirkan dengan kombinasi ciri dan sifat baharu yang tiada daripada ibu bapa (lihat tentang persilangan dihibrid, neoplasma semasa persilangan, persilangan kromosom dalam bab "Asas Genetik dan Pemilihan"). Kebolehubahan relatif juga turun temurun; ia dinyatakan dalam fakta bahawa perubahan dalam satu organ menyebabkan perubahan bergantung pada yang lain (lihat bab "Asas Genetik dan Pemilihan" untuk pelbagai tindakan gen). Sebagai contoh, kacang dengan bunga ungu sentiasa mempunyai warna petioles dan urat daun yang sama. Dalam burung yang mengharungi, anggota badan dan leher yang panjang sentiasa disertai dengan paruh dan lidah yang panjang. Darwin menganggap kebolehubahan keturunan sangat penting untuk evolusi, kerana ia berfungsi sebagai bahan untuk pemilihan semula jadi dan buatan dalam pembentukan populasi, spesies, varieti, baka dan strain baharu.

Buku teks mematuhi Standard Pendidikan Negeri Persekutuan untuk Pendidikan Umum Menengah (Lengkap), disyorkan oleh Kementerian Pendidikan dan Sains Persekutuan Rusia dan dimasukkan dalam Senarai Buku Teks Persekutuan.

Buku teks ditujukan kepada pelajar dalam darjah 10 dan direka bentuk untuk mengajar subjek 1 atau 2 jam seminggu.

Reka bentuk moden, soalan dan tugasan pelbagai peringkat, Maklumat tambahan dan kemungkinan kerja selari dengan aplikasi elektronik menyumbang kepada asimilasi berkesan bahan pendidikan.

Buku:

<<< Назад

Ke hadapan >>>

Ingat!

Berikan contoh ciri yang berubah di bawah pengaruh persekitaran luaran.

Apakah mutasi?

Kebolehubahan- salah satu sifat paling penting bagi benda hidup, keupayaan organisma hidup untuk memperoleh perbezaan daripada individu kedua-dua spesies lain dan spesies mereka sendiri.

Terdapat dua jenis kebolehubahan: bukan keturunan(fenotip, atau pengubahsuaian) dan turun temurun(genotip).

Kebolehubahan bukan keturunan (pengubahsuaian). Kebolehubahan jenis ini ialah proses kemunculan sifat baru di bawah pengaruh faktor persekitaran yang tidak menjejaskan genotip. Akibatnya, pengubahsuaian tanda - pengubahsuaian yang terhasil - tidak diwarisi (Rajah 93). Dua kembar yang serupa (monozigot), mempunyai genotip yang sama, tetapi dengan kehendak takdir yang dibesarkan dalam keadaan yang berbeza, boleh menjadi sangat berbeza antara satu sama lain. Contoh klasik yang membuktikan pengaruh persekitaran luaran terhadap perkembangan sifat ialah anak panah. Tumbuhan ini mengembangkan tiga jenis daun, bergantung pada keadaan tumbuh - di udara, di lajur air atau di permukaannya.

nasi. 93. Daun oak ditanam dalam cahaya terang (A) dan di tempat yang teduh (B)

nasi. 94. Menukar warna bulu arnab Himalaya di bawah pengaruh pelbagai suhu

Di bawah pengaruh suhu persekitaran warna kot arnab Himalaya berubah. Embrio, berkembang di dalam rahim, berada dalam keadaan suhu tinggi, yang memusnahkan enzim yang diperlukan untuk sintesis pigmen, jadi arnab dilahirkan putih sepenuhnya. Tidak lama selepas kelahiran, bahagian tertentu badan yang menonjol (hidung, hujung telinga dan ekor) mula menjadi gelap, kerana di sana suhu lebih rendah daripada di tempat lain, dan enzim tidak dimusnahkan. Jika anda memetik kawasan bulu putih dan menyejukkan kulit, bulu hitam akan tumbuh di tempat ini (Gamb. 94).

Di bawah keadaan persekitaran yang serupa dalam organisma yang rapat secara genetik, kebolehubahan pengubahsuaian mempunyai watak kumpulan, sebagai contoh, dalam tempoh musim panas Pada kebanyakan orang, di bawah pengaruh sinar UV, pigmen pelindung, melanin, disimpan di dalam kulit, orang berjemur.

Dalam spesies organisma yang sama, di bawah pengaruh keadaan persekitaran, kebolehubahan pelbagai tanda boleh jadi berbeza sama sekali. Sebagai contoh, dalam lembu, hasil susu, berat, dan kesuburan sangat bergantung pada keadaan pemakanan dan penyelenggaraan, dan, sebagai contoh, kandungan lemak susu di bawah pengaruh keadaan luaran berubah sangat sedikit. Manifestasi kebolehubahan pengubahsuaian untuk setiap sifat dihadkan oleh kadar tindak balasnya. kadar tindak balas- ini adalah had di mana perubahan dalam sifat boleh berlaku dalam genotip tertentu. Berbeza dengan kebolehubahan pengubahsuaian itu sendiri, kadar tindak balas diwarisi, dan hadnya berbeza untuk sifat yang berbeza dan untuk individu individu. Kadar tindak balas yang paling sempit adalah tipikal untuk tanda-tanda yang penting kualiti penting organisma.

Disebabkan fakta bahawa kebanyakan pengubahsuaian mempunyai nilai penyesuaian, ia menyumbang kepada penyesuaian - penyesuaian organisma dalam had norma tindak balas terhadap kewujudan dalam keadaan yang berubah-ubah.

Kebolehubahan keturunan (genotip). Kebolehubahan jenis ini dikaitkan dengan perubahan dalam genotip, dan sifat yang diperoleh akibat daripada ini diwarisi oleh generasi seterusnya. Terdapat dua bentuk kebolehubahan genotip: gabungan dan mutasi.

Kebolehubahan gabungan terdiri daripada penampilan ciri-ciri baru hasil daripada pembentukan kombinasi lain gen ibu bapa dalam genotip keturunan. Kebolehubahan jenis ini adalah berdasarkan perbezaan bebas kromosom homolog dalam bahagian meiotik pertama, pertemuan kebetulan gamet dalam pasangan ibu bapa yang sama semasa persenyawaan dan pemilihan pasangan ibu bapa secara rawak. Ia juga membawa kepada penggabungan semula bahan genetik dan meningkatkan kebolehubahan pertukaran bahagian kromosom homolog, yang berlaku dalam profasa pertama meiosis. Oleh itu, dalam proses kebolehubahan gabungan, struktur gen dan kromosom tidak berubah, tetapi kombinasi baru alel membawa kepada pembentukan genotip baru dan, sebagai hasilnya, kepada penampilan anak dengan fenotip baru.

Kebolehubahan mutasi Ia dinyatakan dalam penampilan kualiti baru organisma akibat pembentukan mutasi. Istilah "mutasi" pertama kali diperkenalkan pada tahun 1901 oleh ahli botani Belanda Hugo de Vries. mengikut idea moden mutasi- ini adalah perubahan yang diwarisi secara semula jadi atau buatan secara tiba-tiba dalam bahan genetik, yang membawa kepada perubahan dalam ciri dan sifat fenotip tertentu organisma. Mutasi tidak terarah, iaitu rawak, dalam alam semula jadi dan merupakan sumber perubahan keturunan yang paling penting, tanpanya evolusi organisma adalah mustahil. Pada akhir abad XVIII. di Amerika, seekor biri-biri dengan anggota badan yang dipendekkan dilahirkan, yang menimbulkan baka Ancon baru (Rajah 95). di Sweden pada awal abad ke-20. cerpelai dengan bulu platinum dilahirkan di ladang bulu. Kepelbagaian besar sifat dalam anjing dan kucing adalah hasil daripada variasi mutasi. Mutasi berlaku secara tiba-tiba, seperti yang baru perubahan kualitatif: gandum tanpa awn terbentuk daripada gandum berawn, sayap pendek dan mata berjalur muncul di Drosophila, warna putih, coklat, hitam muncul pada arnab daripada warna semula jadi agouti akibat mutasi.

Mengikut tempat asal, mutasi somatik dan generatif dibezakan. Mutasi somatik timbul dalam sel-sel badan dan tidak disebarkan melalui pembiakan seksual kepada generasi seterusnya. Contoh mutasi tersebut ialah bintik-bintik umur dan ketuat kulit. mutasi generatif muncul dalam sel kuman dan diwarisi.

nasi. 95. biri-biri Ancona

Mengikut tahap perubahan dalam bahan genetik, mutasi gen, kromosom dan genomik dibezakan. Mutasi gen menyebabkan perubahan dalam gen individu, mengganggu susunan nukleotida dalam rantai DNA, yang membawa kepada sintesis protein yang diubah.

Mutasi kromosom menjejaskan sebahagian besar kromosom, mengganggu fungsi banyak gen sekaligus. Serpihan kromosom yang berasingan boleh berganda atau hilang, yang menyebabkan gangguan serius dalam fungsi badan, sehingga kematian embrio pada peringkat awal perkembangan.

Mutasi genomik membawa kepada perubahan dalam bilangan kromosom akibat pelanggaran perbezaan kromosom dalam pembahagian meiosis. Ketiadaan kromosom atau kehadiran kromosom tambahan membawa kepada akibat buruk. Paling contoh terkenal Sindrom Down ialah mutasi genomik, gangguan perkembangan yang berlaku apabila kromosom ke-21 tambahan muncul. Orang sebegini ada jumlah nombor kromosom ialah 47.

Dalam protozoa dan dalam tumbuhan, peningkatan dalam bilangan kromosom, gandaan set haploid, sering diperhatikan. Perubahan dalam set kromosom ini dipanggil poliploidi(Gamb. 96). Kemunculan poliploid dikaitkan, khususnya, dengan tidak berpisah kromosom homolog semasa meiosis, akibatnya bukan haploid, tetapi gamet diploid boleh terbentuk dalam organisma diploid.

faktor mutagenik. Keupayaan untuk bermutasi adalah salah satu sifat gen, jadi mutasi boleh berlaku dalam semua organisma. Sesetengah mutasi tidak serasi dengan kehidupan, dan embrio yang menerimanya mati di dalam rahim, manakala yang lain menyebabkan perubahan berterusan dalam sifat yang penting kepada pelbagai peringkat untuk kehidupan individu. Dalam keadaan biasa, kadar mutasi gen individu adalah sangat rendah (10-5), tetapi terdapat faktor persekitaran yang meningkatkan nilai ini dengan ketara, menyebabkan kerosakan tidak dapat dipulihkan pada struktur gen dan kromosom. Faktor yang memberi kesan kepada organisma hidup yang membawa kepada peningkatan kekerapan mutasi dipanggil faktor mutagen atau mutagen.

nasi. 96. Poliploidi. Bunga Chrysanthemum: A - bentuk diploid (2 n); B - bentuk poliploid

Semua faktor mutagenik boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan.

Mutagen fizikal adalah semua jenis sinaran mengion (?-sinar, sinar-x), sinaran ultraungu, suhu tinggi dan rendah.

Mutagen kimia adalah analog. asid nukleik, peroksida, garam logam berat (plumbum, merkuri), asid nitrus dan beberapa bahan lain. Kebanyakan sebatian ini menyebabkan gangguan dalam replikasi DNA. Bahan yang digunakan dalam pertanian untuk kawalan perosak dan rumpai (racun perosak dan racun herba), sisa industri, pewarna dan pengawet makanan tertentu, beberapa ubat, komponen asap tembakau.

Makmal dan institut khas telah ditubuhkan di Rusia dan negara lain di dunia untuk menguji semua sebatian kimia yang baru disintesis untuk kemutagenan.

Kepada kumpulan mutagen biologi termasuk DNA asing dan virus yang, membenamkan dalam DNA perumah, mengganggu kerja gen.

Semak soalan dan tugasan

1. Apakah jenis kebolehubahan yang anda tahu?

2. Apakah kadar tindak balas?

3. Terangkan mengapa kebolehubahan fenotip tidak diwarisi.

4. Apakah mutasi? Terangkan sifat utama mutasi.

5. Berikan klasifikasi mutasi mengikut tahap perubahan bahan keturunan.

6. Namakan kumpulan utama faktor mutagen. Berikan contoh mutagen yang dimiliki oleh setiap kumpulan. Menilai sama ada terdapat faktor mutagen dalam persekitaran anda. Apakah kumpulan mutagen yang mereka tergolong?

Fikirkan! Laksanakan!

1. Pada pendapat anda, adakah faktor persekitaran boleh mempengaruhi perkembangan organisma yang membawa mutasi maut?

2. Bolehkah kebolehubahan gabungan menampakkan dirinya jika tiada proses seksual?

3. Bincangkan dalam kelas apakah cara untuk mengurangkan pendedahan manusia kepada faktor mutagen dalam dunia hari ini.

4. Bolehkah anda memberi contoh pengubahsuaian yang tidak bersifat adaptif?

5. Terangkan kepada seseorang yang tidak biasa dengan biologi bagaimana mutasi berbeza daripada pengubahsuaian.

6. Lakukan kajian: "Kajian kebolehubahan pengubahsuaian dalam pelajar (contohnya, suhu badan dan kadar nadi, diukur secara berkala selama 3 hari)".

Bekerja dengan komputer

Rujuk aplikasi elektronik. Kaji bahan dan siapkan tugasan.

<<< Назад

Ke hadapan >>>

Kebolehubahan ialah proses yang menggambarkan hubungan organisma dengan persekitaran.

Dari sudut genetik, kebolehubahan adalah hasil tindak balas genotip dalam proses perkembangan individu organisma kepada keadaan persekitaran.

Kebolehubahan organisma merupakan salah satu faktor utama evolusi. Ia berfungsi sebagai sumber untuk pemilihan tiruan dan semula jadi.

Ahli biologi membezakan antara kebolehubahan keturunan dan bukan keturunan. Kebolehubahan keturunan termasuk perubahan dalam ciri-ciri organisma yang ditentukan oleh genotip dan berterusan selama beberapa generasi. Kepada kebolehubahan bukan keturunan, yang Darwin panggil pasti, dan kini dipanggil pengubahsuaian, atau fenotip, kebolehubahan, merujuk kepada perubahan dalam ciri-ciri organisma; tidak dipelihara semasa pembiakan seksual.

kebolehubahan keturunan ialah perubahan dalam genotip kebolehubahan bukan keturunan- perubahan dalam fenotip organisma.

semasa kehidupan individu Organisma di bawah pengaruh faktor persekitaran boleh mengalami dua jenis perubahan: dalam satu kes, fungsi, tindakan gen dalam proses pembentukan sifat, perubahan, dalam satu lagi, genotip itu sendiri.

Kami berkenalan dengan kebolehubahan keturunan terhasil daripada gabungan gen dan interaksinya. Gabungan gen dijalankan berdasarkan dua proses: 1) pengedaran bebas kromosom dalam meiosis dan gabungan rawaknya semasa persenyawaan; 2) persilangan kromosom dan penggabungan semula gen. Kebolehubahan keturunan disebabkan oleh gabungan dan penggabungan semula gen biasa dipanggil kebolehubahan gabungan. Dengan jenis kebolehubahan ini, gen itu sendiri tidak berubah, gabungannya dan sifat interaksi dalam sistem genotip berubah. Walau bagaimanapun, jenis kebolehubahan keturunan ini harus dianggap sebagai fenomena sekunder, dan perubahan mutasi dalam gen harus dianggap utama.

Sumber pemilihan semula jadi adalah perubahan keturunan - kedua-dua mutasi gen dan penggabungan semulanya.

Kebolehubahan pengubahsuaian memainkan peranan terhad dalam evolusi organik. Jadi, jika anda mengambil pucuk vegetatif dari tumbuhan yang sama, seperti strawberi, dan menanamnya pelbagai syarat kelembapan, suhu, pencahayaan, pada tanah yang berbeza, maka walaupun genotip yang sama, mereka akan berbeza. Tindakan pelbagai faktor ekstrem boleh menyebabkan perbezaan yang lebih besar di kalangan mereka. Walau bagaimanapun, benih yang dikumpulkan dari tumbuhan tersebut dan disemai di bawah keadaan yang sama akan memberikan jenis keturunan yang sama, jika tidak pada yang pertama, kemudian pada generasi berikutnya. Perubahan dalam tanda-tanda organisma, yang disebabkan oleh tindakan faktor persekitaran dalam ontogenesis, hilang dengan kematian organisma.

Pada masa yang sama, kapasiti untuk perubahan sedemikian, terhad oleh had tindak balas normal genotip organisma, mempunyai kepentingan evolusi 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 kes apabila perubahan pengubahsuaian dalam nilai penyesuaian berlaku dengan faktor persekitaran yang sentiasa bertindak dalam beberapa generasi, yang boleh menyebabkan mutasi yang menentukan perubahan yang sama , seseorang mungkin mendapat gambaran penetapan keturunan pengubahsuaian.

Perubahan mutasi semestinya dikaitkan dengan penyusunan semula struktur pembiakan kuman dan sel somatik. Perbezaan asas mutasi daripada pengubahsuaian dikurangkan kepada fakta bahawa mutasi boleh dihasilkan semula dengan tepat dalam siri panjang generasi sel, tanpa mengira keadaan persekitaran di mana ontogenesis berlaku. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa berlakunya mutasi dikaitkan dengan perubahan dalam struktur unik sel - kromosom.

Mengenai persoalan peranan kebolehubahan dalam evolusi, terdapat perbincangan panjang dalam biologi berkaitan dengan masalah pewarisan sifat yang dipanggil diperoleh, dikemukakan oleh J. Lamarck pada tahun 1809, sebahagiannya diterima oleh Charles Darwin dan masih menyokong oleh beberapa ahli biologi. Tetapi sebahagian besar saintis menganggap perumusan masalah ini tidak saintifik. Pada masa yang sama, mesti dikatakan bahawa idea bahawa perubahan keturunan dalam badan timbul secukupnya kepada tindakan faktor persekitaran adalah tidak masuk akal. Mutasi berlaku dalam pelbagai cara; mereka tidak boleh menyesuaikan diri untuk organisma itu sendiri, kerana ia timbul dalam sel tunggal

Dan tindakan mereka hanya disedari pada keturunan. Bukan faktor yang menyebabkan mutasi, tetapi hanya pemilihan menilai pengetahuan penyesuaian mutasi. Oleh kerana hala tuju dan kadar evolusi ditentukan oleh pemilihan semula jadi, dan yang terakhir dikawal oleh banyak faktor persekitaran dalaman dan luaran, idea palsu tercipta tentang kesesuaian awal yang mencukupi bagi kebolehubahan keturunan.

Pemilihan berdasarkan mutasi tunggal "membina" sistem genotip yang memenuhi keperluan keadaan kekal di mana spesies itu wujud.

istilah " mutasi"pertama kali dicadangkan oleh G. de Vries dalam karya klasiknya" Teori Mutasi "(1901-1903). Mutasi yang dia panggil fenomena perubahan yang tidak berkesudahan dan tidak berterusan dalam sifat keturunan. Peruntukan utama teori de Vries tidak kehilangan kepentingannya setakat ini, dan oleh itu ia harus diberikan di sini:

1. mutasi berlaku secara tiba-tiba, tanpa sebarang peralihan;
2. bentuk baru adalah malar sepenuhnya, iaitu, ia stabil;
3. Mutasi, tidak seperti perubahan bukan keturunan (turun naik), tidak membentuk siri berterusan, ia tidak dikumpulkan di sekitar jenis purata (mod). Mutasi ialah perubahan kualitatif;
4. mutasi pergi ke arah yang berbeza, mereka boleh memberi manfaat dan berbahaya;
5. pengesanan mutasi bergantung kepada bilangan individu yang dianalisis untuk pengesanan mutasi;
6. mutasi yang sama boleh berlaku berulang kali.

Walau bagaimanapun, G. de Vries membuat kesilapan asas dengan menentang teori mutasi kepada teori pemilihan semula jadi. Dia secara salah percaya bahawa mutasi boleh segera menimbulkan spesies baru yang disesuaikan dengan persekitaran luaran, tanpa penyertaan pemilihan. Sebenarnya, mutasi hanyalah sumber perubahan keturunan yang berfungsi sebagai bahan untuk pemilihan. Seperti yang akan kita lihat kemudian, mutasi gen hanya dinilai dengan pemilihan dalam sistem genotip. Kesilapan G. de Vries dikaitkan, sebahagiannya, dengan fakta bahawa mutasi yang dikajinya pada primrose petang (Oenothera Lamarciana) kemudiannya menjadi hasil pemisahan hibrid yang kompleks.

Tetapi seseorang tidak boleh tidak mengagumi pandangan saintifik yang dibuat oleh H. de Vries mengenai perumusan peruntukan utama teori mutasi dan kepentingannya untuk pemilihan. Kembali pada tahun 1901, beliau menulis: “...mutasi, mutasi itu sendiri, harus menjadi objek kajian. Dan jika kita berjaya menjelaskan undang-undang mutasi, maka bukan sahaja pandangan kita tentang hubungan antara organisma hidup menjadi lebih mendalam, tetapi kita juga berani berharap bahawa kemungkinan menguasai kebolehubahan harus terbuka serta penternak mendominasi. kebolehubahan, kebolehubahan. Sudah tentu, kita akan mencapai ini secara beransur-ansur, menguasai mutasi individu, dan ini juga akan membawa banyak faedah kepada amalan pertanian dan hortikultur. Banyak perkara yang kini kelihatan tidak dapat dicapai akan berada dalam kuasa kita, jika kita boleh mempelajari undang-undang yang menjadi asas mutasi spesies. Jelas sekali, di sini kita sedang menunggu bidang kerja gigih yang tidak terbatas. nilai tinggi untuk kedua-dua sains dan amalan. Ini adalah kawasan yang menjanjikan untuk mendominasi mutasi." Seperti yang akan kita lihat kemudian, sains semula jadi moden berada di ambang untuk memahami mekanisme mutasi gen.

Teori mutasi boleh berkembang hanya selepas penemuan undang-undang Mendel dan undang-undang yang ditubuhkan dalam eksperimen mazhab Morgan tentang kaitan gen dan penggabungan semula mereka sebagai hasil persilangan. Hanya sejak penubuhan diskret keturunan kromosom, teori mutasi mendapat asas untuk penyelidikan saintifik.

Walaupun pada masa ini persoalan tentang sifat gen belum dijelaskan sepenuhnya, beberapa pola umum mutasi gen telah ditetapkan dengan kukuh.

Mutasi gen berlaku dalam semua kelas dan jenis haiwan, tumbuhan yang lebih tinggi dan lebih rendah, organisma multisel dan unisel, bakteria dan virus. Kebolehubahan mutasi sebagai proses perubahan spasmodik kualitatif adalah universal untuk semua bentuk organik.

Secara konvensional, proses mutasi dibahagikan kepada spontan dan teraruh. Dalam kes di mana mutasi berlaku di bawah pengaruh faktor persekitaran semula jadi biasa atau akibat perubahan fisiologi dan biokimia dalam organisma itu sendiri, ia dirujuk sebagai mutasi spontan. Mutasi yang timbul di bawah pengaruh pengaruh khas (radiasi pengionan, bahan kimia, keadaan yang melampau dll.), dipanggil teraruh. Tiada perbezaan asas antara mutasi spontan dan teraruh, tetapi kajian yang terakhir membawa ahli biologi untuk menguasai kebolehubahan keturunan dan membongkar misteri gen.