ความแปรปรวน: กรรมพันธุ์และไม่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม ความแปรปรวน ประเภท และความสำคัญทางชีวภาพ

ในทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วิน สิ่งที่จำเป็นต้องมีสำหรับการวิวัฒนาการคือความแปรปรวนทางพันธุกรรม และ แรงผลักดันวิวัฒนาการ - การต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่และการคัดเลือกโดยธรรมชาติ เมื่อสร้างทฤษฎีวิวัฒนาการ Ch. Darwin อ้างถึงผลลัพธ์ของการฝึกผสมพันธุ์ซ้ำ ๆ เขาแสดงให้เห็นว่าความหลากหลายของพันธุ์และสายพันธุ์นั้นขึ้นอยู่กับความแปรปรวน ความแปรปรวนเป็นกระบวนการของการเกิดขึ้นของความแตกต่างในลูกหลานเมื่อเทียบกับบรรพบุรุษ ซึ่งกำหนดความหลากหลายของบุคคลภายในพันธุ์หรือสายพันธุ์ ดาร์วินเชื่อว่าสาเหตุของความแปรปรวนคือผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตจากปัจจัยต่างๆ สภาพแวดล้อมภายนอก(ทางตรงและทางอ้อม) เช่นเดียวกับธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตเอง (เนื่องจากแต่ละคนมีปฏิกิริยาเฉพาะต่ออิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอก) ความแปรปรวนทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างคุณสมบัติใหม่ในโครงสร้างและหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตและกรรมพันธุ์ช่วยเสริมคุณสมบัติเหล่านี้ ดาร์วิน วิเคราะห์รูปแบบความแปรปรวน โดยแยกออกมา 3 แบบ ได้แก่ แบบแน่นอน ไม่แน่นอน และแบบสัมพันธ์กัน

ความแปรปรวนบางอย่างหรือบางกลุ่มคือความแปรปรวนที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยแวดล้อมบางอย่างที่ทำหน้าที่อย่างเท่าเทียมกันกับทุกคนในความหลากหลายหรือสายพันธุ์และการเปลี่ยนแปลงในทิศทางที่แน่นอน ตัวอย่างของความแปรปรวนดังกล่าว ได้แก่ การเพิ่มขึ้นของน้ำหนักตัวในสัตว์ที่มีการให้อาหารที่ดี การเปลี่ยนแปลงของเส้นขนภายใต้อิทธิพลของสภาพอากาศ เป็นต้น ความแปรปรวนบางอย่างมีขนาดใหญ่มาก ครอบคลุมทั้งรุ่นและแสดงออกในแต่ละคนในลักษณะเดียวกัน ไม่ใช่กรรมพันธุ์นั่นคือในลูกหลานของกลุ่มดัดแปลงภายใต้เงื่อนไขอื่น ๆ ลักษณะที่ได้รับจากผู้ปกครองจะไม่ได้รับการสืบทอด

ความแปรปรวนไม่แน่นอนหรือเป็นรายบุคคลจะแสดงออกมาโดยเฉพาะในแต่ละบุคคลเช่น มีเอกลักษณ์เฉพาะบุคคลในธรรมชาติ มีความเกี่ยวข้องกับความแตกต่างของบุคคลที่มีพันธุ์หรือสายพันธุ์เดียวกันภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกัน รูปแบบของความแปรปรวนนี้ไม่มีกำหนด กล่าวคือ ลักษณะภายใต้เงื่อนไขเดียวกันสามารถเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางที่ต่างกันได้ ตัวอย่างเช่น ในพืชหลายชนิด ตัวอย่างปรากฏด้วยสีที่แตกต่างกันของดอกไม้ ความเข้มของสีของกลีบดอกไม้ที่แตกต่างกัน เป็นต้น ดาร์วินไม่ทราบสาเหตุของปรากฏการณ์นี้ มีความแปรปรวนไม่แน่นอน ลักษณะทางพันธุกรรมนั่นคือถ่ายทอดไปยังลูกหลานอย่างเสถียร นี่คือความสำคัญต่อวิวัฒนาการ

ด้วยความแปรปรวนหรือสหสัมพันธ์การเปลี่ยนแปลงในอวัยวะใดอวัยวะหนึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในอวัยวะอื่น ตัวอย่างเช่น สุนัขที่มีขนที่พัฒนาไม่ดีมักจะมีฟันที่ด้อยพัฒนา นกพิราบที่มีขามีขนจะมีพังผืดระหว่างนิ้ว นกพิราบที่มีจะงอยปากยาว ขายาวแมวขาวที่มีตาสีฟ้ามักจะหูหนวก เป็นต้น จากปัจจัยของความแปรปรวนเชิงสัมพันธ์ ดาร์วินได้ข้อสรุปที่สำคัญ: บุคคลหนึ่ง การเลือกลักษณะโครงสร้างใด ๆ เกือบจะ "อาจเปลี่ยนแปลงส่วนอื่น ๆ ของร่างกายโดยไม่ได้ตั้งใจบนพื้นฐานของความลึกลับ กฎแห่งความสัมพันธ์”

ดาร์วินได้ข้อสรุปว่าการเปลี่ยนแปลงที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมเท่านั้นที่มีความสำคัญต่อกระบวนการวิวัฒนาการ เนื่องจากมีเพียงการเปลี่ยนแปลงเท่านั้นที่สามารถสะสมจากรุ่นสู่รุ่นได้ ตามข้อมูลของดาร์วิน ปัจจัยหลักในวิวัฒนาการของรูปแบบทางวัฒนธรรมคือความแปรปรวนทางพันธุกรรมและการคัดเลือกโดยมนุษย์ (ดาร์วินเรียกว่าการเลือกดังกล่าวเทียม) ความแปรปรวนเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นที่จำเป็นสำหรับการคัดเลือกเทียม แต่ไม่ได้กำหนดการก่อตัวของสายพันธุ์และพันธุ์ใหม่

แบบฟอร์ม การคัดเลือกโดยธรรมชาติ

การคัดเลือกดำเนินไปอย่างต่อเนื่องในรุ่นต่อเนื่องที่ไม่มีที่สิ้นสุดและรักษารูปแบบที่เหมาะสมกว่าสำหรับเงื่อนไขที่กำหนด การคัดเลือกโดยธรรมชาติและการกำจัดบุคคลบางคนในสปีชีส์มีการเชื่อมโยงความสัมพันธุ์และเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับวิวัฒนาการของสปีชีส์ในธรรมชาติ

แผนการดำเนินการของการคัดเลือกโดยธรรมชาติในระบบสปีชีส์ตามดาร์วินมีดังนี้:

1) ความแปรปรวนมีอยู่ในกลุ่มของสัตว์และพืชและสิ่งมีชีวิตแตกต่างกันหลายประการ

2) จำนวนสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่เกิดมาในโลกมีมากเกินจำนวนที่สามารถหาอาหารและดำรงชีวิตอยู่ได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความชุกชุมของสัตว์แต่ละชนิดนั้นคงที่ภายใต้สภาพธรรมชาติ จึงควรสันนิษฐานว่าลูกหลานส่วนใหญ่ตายไป หากลูกหลานของเผ่าพันธุ์ใดรอดชีวิตและเพิ่มจำนวนขึ้น ในไม่ช้าพวกมันก็จะเข้ามาแทนที่เผ่าพันธุ์อื่นทั้งหมดบนโลกในไม่ช้า

3) เนื่องจากคนเราเกิดมามากเกินกว่าที่จะมีชีวิตรอดได้ จึงมีการดิ้นรนเพื่อการดำรงอยู่ การแย่งชิงอาหารและที่อยู่อาศัย นี่อาจเป็นการต่อสู้แบบเอาเป็นเอาตาย หรือเห็นได้ชัดน้อยกว่า แต่ไม่มีการแข่งขันที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น สำหรับพืชในช่วงฤดูแล้งหรือเย็น

4) ในบรรดาการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างที่สังเกตเห็นในสิ่งมีชีวิต บางอย่างทำให้การอยู่รอดง่ายขึ้นในการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงบางอย่างนำไปสู่ความจริงที่ว่าเจ้าของของพวกมันตาย แนวคิดของ "การอยู่รอดของผู้ที่เหมาะสมที่สุด" เป็นแกนหลักของทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

5) บุคคลที่รอดชีวิตก่อให้เกิดคนรุ่นต่อไป ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงที่ "ประสบความสำเร็จ" จะถูกส่งผ่าน รุ่นต่อไป. เป็นผลให้แต่ละรุ่นถัดไปมีการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมมากขึ้น เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนไป การปรับตัวเพิ่มเติมก็เกิดขึ้น หากการคัดเลือกโดยธรรมชาติดำเนินมาเป็นเวลาหลายปี ลูกหลานตัวสุดท้ายอาจแตกต่างจากบรรพบุรุษมากจนแนะนำให้แยกพวกมันออกเป็นสายพันธุ์อิสระ

นอกจากนี้ยังอาจเกิดขึ้นที่สมาชิกบางคนของกลุ่มบุคคลที่กำหนดจะได้รับการเปลี่ยนแปลงบางอย่างและปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมในทางเดียว ในขณะที่สมาชิกคนอื่น ๆ ของกลุ่มจะได้รับการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกัน จะถูกปรับเปลี่ยนในลักษณะที่แตกต่างกัน ด้วยวิธีนี้จากสายพันธุ์บรรพบุรุษเดียวอาจแยกได้ กลุ่มที่คล้ายกันอาจมีตั้งแต่สองแบบขึ้นไป

การเลือกขับขี่

การคัดเลือกโดยธรรมชาติจะนำไปสู่การเพิ่มความเหมาะสมโดยเฉลี่ยของประชากรเสมอ การเปลี่ยนแปลงของสภาวะภายนอกสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความเหมาะสมของจีโนไทป์แต่ละชนิด ในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ โดยใช้ความหลากหลายทางพันธุกรรมจำนวนมหาศาลสำหรับลักษณะต่างๆ มากมาย นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากร หากสภาพแวดล้อมภายนอกเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งอย่างต่อเนื่อง การคัดเลือกโดยธรรมชาติจะเปลี่ยนโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรในลักษณะที่ความเหมาะสมในสภาพการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ยังคงอยู่สูงสุด ในกรณีนี้ ความถี่ของอัลลีลแต่ละตัวในประชากรจะเปลี่ยนไป ค่าเฉลี่ยของลักษณะการปรับตัวในประชากรก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ในหลายชั่วอายุคนสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปในทิศทางที่แน่นอนได้ การเลือกรูปแบบนี้เรียกว่าการเลือกแบบขับ

ตัวอย่างคลาสสิกของการเลือกแรงจูงใจคือวิวัฒนาการของสีในมอดเบิร์ช สีของปีกของผีเสื้อนี้เลียนแบบสีของเปลือกไม้ที่ปกคลุมด้วยไลเคนซึ่งใช้เวลากลางวัน เห็นได้ชัดว่าสีป้องกันดังกล่าวก่อตัวขึ้นจากวิวัฒนาการก่อนหน้านี้หลายชั่วอายุคน อย่างไรก็ตาม ด้วยจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติอุตสาหกรรมในอังกฤษ อุปกรณ์นี้เริ่มหมดความสำคัญลง มลพิษในบรรยากาศได้นำไปสู่การตายจำนวนมากของไลเคนและลำต้นของต้นไม้มืดลง นกมองเห็นผีเสื้อสีอ่อนบนพื้นหลังสีเข้มได้ง่าย เริ่มต้นด้วย กลางเดือนสิบเก้าศตวรรษ ผีเสื้อกลายพันธุ์สีเข้ม (เมลานิสติก) เริ่มปรากฏในประชากรของผีเสื้อกลางคืนเบิร์ช ความถี่ของพวกเขาเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ถึง XIX ปลายในศตวรรษนี้ ประชากรผีเสื้อกลางคืนในเมืองบางส่วนมีรูปแบบมืดเกือบทั้งหมด ในขณะที่รูปแบบแสงยังคงครอบงำประชากรในชนบท ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า melanism อุตสาหกรรม นักวิทยาศาสตร์พบว่าในพื้นที่ที่มีมลภาวะ นกมักจะกินรูปแบบแสง และในพื้นที่สะอาด - สัตว์ที่มืด การกำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับมลพิษในชั้นบรรยากาศในทศวรรษที่ 1950 ทำให้การคัดเลือกโดยธรรมชาติเปลี่ยนทิศทางอีกครั้ง และความถี่ของรูปแบบความมืดในประชากรในเมืองเริ่มลดลง พวกมันเกือบจะหายากพอๆ กับยุคก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม

การเลือกขับทำให้องค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากรสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมภายนอก เพื่อให้มีความเหมาะสมโดยเฉลี่ยของประชากรสูงสุด บนเกาะตรินิแดด ปลาหางนกยูงอาศัยอยู่ในแหล่งน้ำต่างๆ หลายคนที่อาศัยอยู่ด้านล่างของแม่น้ำและในสระน้ำตายด้วยฟันของปลาที่กินสัตว์อื่น ในต้นน้ำลำธารชีวิตของปลาหางนกยูงนั้นสงบกว่ามาก - มีสัตว์กินเนื้อน้อย ความแตกต่างในสภาพแวดล้อมเหล่านี้ทำให้ปลาหางนกยูง "บน" และ "รากหญ้า" มีวิวัฒนาการไปในทิศทางที่แตกต่างกัน "คนรากหญ้า" ซึ่งอยู่ภายใต้การคุกคามของการทำลายล้างอย่างต่อเนื่องเริ่มทวีจำนวนมากขึ้น วัยเด็กและผลิตลูกปลาขนาดเล็กจำนวนมาก โอกาสรอดชีวิตของแต่ละคนมีน้อยมาก แต่ก็มีจำนวนมากและบางคนก็มีเวลาที่จะทวีคูณ "ม้า" เข้าสู่วัยเจริญพันธุ์ในภายหลัง ภาวะเจริญพันธุ์ลดลง แต่ลูกหลานมีขนาดใหญ่ขึ้น เมื่อนักวิจัยย้ายปลาหางนกยูง "ระดับรากหญ้า" ไปยังอ่างเก็บน้ำที่ไม่มีคนอาศัยอยู่บริเวณต้นน้ำลำธาร พวกเขาสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปในประเภทของการพัฒนาของปลา 11 ปีหลังจากการย้าย พวกมันก็ตัวใหญ่ขึ้นมาก เข้าสู่การผสมพันธุ์ในภายหลัง และออกลูกน้อยลงแต่ตัวก็ใหญ่ขึ้น

อัตราการเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลในประชากรและค่าเฉลี่ยของลักษณะภายใต้การเลือกนั้นไม่เพียงขึ้นอยู่กับความเข้มของการเลือกเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางพันธุกรรมของลักษณะที่เลือกด้วย การเลือกต่อต้านการกลายพันธุ์แบบถอยนั้นมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการกลายพันธุ์ที่โดดเด่น ในเฮเทอโรไซโกต อัลลีลถอยจะไม่ปรากฏในฟีโนไทป์ ดังนั้นจึงเลี่ยงการเลือก การใช้สมการฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก เราสามารถประเมินอัตราการเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลถอยในประชากรหนึ่งๆ โดยขึ้นอยู่กับความเข้มของการเลือกและอัตราส่วนความถี่เริ่มต้น ยิ่งความถี่อัลลีลต่ำ การกำจัดก็จะช้าลง เพื่อลดความถี่ของการตายถอยจาก 0.1 เป็น 0.05 จำเป็นต้องใช้เพียง 10 รุ่นเท่านั้น 100 รุ่น - เพื่อลดจาก 0.01 เป็น 0.005 และ 1,000 รุ่น - จาก 0.001 เป็น 0.0005

รูปแบบการขับเคลื่อนของการคัดเลือกโดยธรรมชาติมีบทบาทสำคัญในการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตให้เข้ากับสภาวะภายนอกที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา นอกจากนี้ยังช่วยให้แน่ใจว่ามีการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตอย่างกว้างขวาง การแทรกซึมเข้าไปในระบบนิเวศที่เป็นไปได้ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เป็นความผิดพลาดที่จะคิดว่าภายใต้สภาวะการดำรงอยู่ที่มั่นคง การคัดเลือกโดยธรรมชาติจะสิ้นสุดลง ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว จะยังคงทำหน้าที่ในรูปแบบของการเลือกที่มีเสถียรภาพ

การเลือกที่เสถียร

การเลือกที่เสถียรจะรักษาสถานะของประชากรซึ่งรับประกันความเหมาะสมสูงสุดภายใต้สภาวะการดำรงอยู่ที่คงที่ ในแต่ละรุ่น บุคคลที่เบี่ยงเบนจากค่าเฉลี่ยที่เหมาะสมที่สุดในแง่ของลักษณะการปรับตัวจะถูกลบออก

มีการอธิบายตัวอย่างมากมายของการกระทำของการเลือกที่คงที่ในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น เมื่อมองแวบแรก ดูเหมือนว่าบุคคลที่มีความดกของไข่สูงสุดควรมีส่วนร่วมมากที่สุดในกลุ่มยีนของรุ่นต่อไป อย่างไรก็ตาม การสังเกตประชากรนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในธรรมชาติแสดงให้เห็นว่าไม่เป็นเช่นนั้น ยิ่งลูกไก่หรือลูกไก่อยู่ในรังมากเท่าไหร่ การให้อาหารพวกมันก็ยิ่งยากขึ้นเท่านั้น พวกมันแต่ละตัวจะตัวเล็กและอ่อนแอลง เป็นผลให้บุคคลที่มีความดกของไข่โดยเฉลี่ยกลายเป็นคนที่ปรับตัวได้ดีที่สุด

พบการเลือกตามค่าเฉลี่ยสำหรับลักษณะต่างๆ ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ทารกแรกเกิดน้ำหนักแรกเกิดต่ำและสูงมากมีแนวโน้มที่จะเสียชีวิตตั้งแต่แรกเกิดหรือในสัปดาห์แรกของชีวิตมากกว่าทารกแรกเกิดน้ำหนักปานกลาง เมื่อพิจารณาจากขนาดปีกของนกที่ตายหลังพายุ พบว่าส่วนใหญ่มีปีกเล็กหรือใหญ่เกินไป และในกรณีนี้ บุคคลทั่วไปกลายเป็นคนที่ปรับตัวได้ดีที่สุด

อะไรคือสาเหตุของการปรากฏตัวอย่างต่อเนื่องของรูปแบบที่ดัดแปลงไม่ดีในสภาวะคงที่ของการดำรงอยู่? เหตุใดการคัดเลือกโดยธรรมชาติจึงไม่สามารถกำจัดรูปแบบที่ไม่พึงประสงค์ที่ไม่พึงประสงค์ได้เพียงครั้งเดียวและทั้งหมด เหตุผลไม่เพียงและไม่มากในการเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องของการกลายพันธุ์ใหม่ ๆ เหตุผลก็คือจีโนไทป์แบบเฮเทอโรไซกัสมักจะเหมาะสมที่สุด เมื่อข้ามสายพันธุ์พวกเขาจะให้ลูกหลานที่แตกแยกและเป็นโฮโมไซกัสที่มีความฟิตลดลงอย่างต่อเนื่อง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความหลากหลายที่สมดุล

การเลือกเพศ

ในเพศชายของหลายสปีชีส์ ลักษณะทางเพศทุติยภูมิที่เด่นชัดเมื่อมองแวบแรกดูเหมือนไม่เหมาะสม: หางของนกยูง ขนที่สดใสของนกสวรรค์และนกแก้ว หวีสีแดงของไก่ตัวผู้ สีสันที่น่าหลงใหลของปลาเขตร้อน เพลง ของนกและกบเป็นต้น. คุณลักษณะหลายอย่างเหล่านี้ทำให้ชีวิตของพาหะเป็นเรื่องยาก ทำให้ผู้ล่ามองเห็นพวกมันได้ง่าย ดูเหมือนว่าสัญญาณเหล่านี้ไม่ได้ให้ประโยชน์ใด ๆ กับพาหะในการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ แต่พวกมันก็แพร่หลายมากในธรรมชาติ การคัดเลือกโดยธรรมชาติมีบทบาทอย่างไรในการกำเนิดและการแพร่กระจาย?

เป็นที่ทราบกันดีว่าการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตเป็นสิ่งสำคัญ แต่ไม่ใช่องค์ประกอบเดียวของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ องค์ประกอบที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือความน่าดึงดูดใจต่อสมาชิกเพศตรงข้าม C. Darwin เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า เขากล่าวถึงรูปแบบการคัดเลือกนี้เป็นครั้งแรกใน The Origin of Species และต่อมาได้วิเคราะห์อย่างละเอียดใน The Descent of Man and Sexual Selection เขาเชื่อว่า "การเลือกรูปแบบนี้ไม่ได้ถูกกำหนดโดยการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ในความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตอินทรีย์หรือกับเงื่อนไขภายนอก แต่โดยการแข่งขันระหว่างบุคคลที่มีเพศเดียวกันซึ่งมักเป็นเพศชายเพื่อครอบครองบุคคลของ เพศอื่น"

การคัดเลือกเพศเป็นการคัดเลือกโดยธรรมชาติเพื่อความสำเร็จในการสืบพันธุ์ ลักษณะที่ลดความสามารถในการมีชีวิตของพาหะสามารถเกิดขึ้นและแพร่กระจายได้หากข้อได้เปรียบที่พวกเขาให้ในการประสบความสำเร็จในการผสมพันธุ์มีมากกว่าข้อเสียสำหรับการอยู่รอดอย่างมีนัยสำคัญ ผู้ชายที่มีอายุสั้นแต่เป็นที่ชื่นชอบของผู้หญิง ดังนั้นจึงให้กำเนิดลูกจำนวนมากมีสมรรถภาพสะสมที่สูงกว่าผู้ชายที่มีอายุยืนแต่ออกลูกน้อย ในสัตว์หลายชนิด ผู้ชายส่วนใหญ่ไม่มีส่วนร่วมในการสืบพันธุ์เลย ในแต่ละรุ่นจะมีการแข่งขันที่รุนแรงสำหรับผู้หญิงระหว่างผู้ชาย การแข่งขันนี้สามารถทำได้โดยตรงและแสดงออกในรูปแบบของการต่อสู้เพื่อดินแดนหรือการต่อสู้ในทัวร์นาเมนต์ นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้ในรูปแบบทางอ้อมและถูกกำหนดโดยการเลือกของผู้หญิง ในกรณีที่ผู้หญิงเลือกผู้ชาย การแข่งขันของผู้ชายจะแสดงออกมาในลักษณะที่ดูมีสีสันหรือพฤติกรรมการเกี้ยวพาราสีที่ซับซ้อน ผู้หญิงเลือกผู้ชายที่พวกเขาชอบมากที่สุด ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้คือผู้ชายที่ฉลาดที่สุด แต่ทำไมผู้หญิงถึงชอบผู้ชายที่สดใส?

ความเหมาะสมของผู้หญิงนั้นขึ้นอยู่กับว่าเธอสามารถประเมินความเหมาะสมที่อาจเกิดขึ้นของพ่อในอนาคตของลูก ๆ ของเธอได้อย่างไร เธอต้องเลือกผู้ชายที่ลูกชายจะปรับตัวได้ดีและมีเสน่ห์ต่อผู้หญิง

มีการเสนอสมมติฐานหลักสองประการเกี่ยวกับกลไกการเลือกเพศ

ตามสมมติฐาน "ลูกชายที่น่าดึงดูด" ตรรกะของการเลือกผู้หญิงนั้นแตกต่างกันบ้าง หากผู้ชายที่สดใสมีเสน่ห์ดึงดูดผู้หญิงไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม การเลือกพ่อที่สดใสสำหรับลูกชายในอนาคตของคุณนั้นคุ้มค่า เพราะลูกชายของเขาจะได้รับยีนสีสดใสและจะดึงดูดผู้หญิงในรุ่นต่อไป ดังนั้นจึงมีแง่บวก ข้อเสนอแนะซึ่งนำไปสู่ความจริงที่ว่าจากรุ่นสู่รุ่นความสว่างของขนนกของผู้ชายนั้นเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ กระบวนการเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนกว่าจะถึงขีด จำกัด ของการมีชีวิต ลองนึกภาพสถานการณ์ที่ตัวเมียเลือกตัวผู้ที่มีหางยาวกว่า ตัวผู้หางยาวออกลูกมากกว่าตัวผู้มีหางสั้นและหางกลาง จากรุ่นสู่รุ่นความยาวของหางเพิ่มขึ้นเนื่องจากตัวเมียเลือกตัวผู้ที่ไม่ได้มีขนาดหางที่แน่นอน แต่มีขนาดที่ใหญ่กว่าค่าเฉลี่ย ในท้ายที่สุดหางก็ยาวจนเป็นอันตรายต่อความสามารถในการมีชีวิตของตัวผู้โดยมีความสมดุลกับความน่าดึงดูดใจในสายตาของตัวเมีย

ในการอธิบายสมมติฐานเหล่านี้ เราพยายามที่จะเข้าใจตรรกะของการกระทำของนกตัวเมีย อาจดูเหมือนว่าเราคาดหวังมากเกินไปจากพวกเขา ซึ่งแทบจะไม่สามารถเข้าถึงการคำนวณสมรรถภาพที่ซับซ้อนเช่นนี้ได้ ในความเป็นจริง ในการเลือกเพศชาย ผู้หญิงไม่มีเหตุผลมากไปกว่าพฤติกรรมอื่นๆ ทั้งหมด เมื่อสัตว์รู้สึกกระหายน้ำ มันไม่มีเหตุผลที่จะต้องดื่มน้ำเพื่อคืนความสมดุลของเกลือน้ำในร่างกาย - มันไปที่แอ่งน้ำเพราะรู้สึกกระหายน้ำ เมื่อผึ้งงานต่อยผู้ล่าที่โจมตีรังผึ้ง เธอไม่ได้คำนวณว่าการเสียสละตนเองครั้งนี้จะเพิ่มพูนสมรรถภาพสะสมของน้องสาวได้มากเพียงใด เธอทำตามสัญชาตญาณ ในทำนองเดียวกันผู้หญิงเลือกผู้ชายที่สดใสทำตามสัญชาตญาณ - พวกเขาชอบหางที่สดใส ทุกคนที่กระตุ้นให้เกิดพฤติกรรมที่แตกต่างออกไปโดยสัญชาตญาณ พวกเขาทั้งหมดไม่มีลูกหลาน ดังนั้นเราจึงไม่ได้พูดถึงตรรกะของผู้หญิง แต่เป็นตรรกะของการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่และการคัดเลือกโดยธรรมชาติ - กระบวนการที่ตาบอดและอัตโนมัติซึ่งทำหน้าที่อย่างต่อเนื่องจากรุ่นสู่รุ่นได้ก่อให้เกิดรูปแบบสีและสัญชาตญาณที่หลากหลายที่น่าทึ่งที่เรา สังเกตในโลกของสัตว์ป่า..



กรรมพันธุ์- นี้ คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดสิ่งมีชีวิตซึ่งประกอบด้วยความสามารถในการถ่ายโอนคุณสมบัติและหน้าที่ของผู้ปกครองไปยังลูกหลาน การถ่ายทอดนี้ดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของยีน

ยีนเป็นหน่วยของการจัดเก็บ การส่งผ่าน และการรับรู้ข้อมูลทางพันธุกรรม ยีนเป็นส่วนเฉพาะของโมเลกุล DNA ในโครงสร้างที่มีการเข้ารหัสโครงสร้างของโพลีเปปไทด์ (โปรตีน) บางชนิด อาจเป็นไปได้ว่าบริเวณ DNA หลายแห่งไม่ได้เข้ารหัสโปรตีน แต่ทำหน้าที่ควบคุม ไม่ว่าในกรณีใด ในโครงสร้างของจีโนมมนุษย์ มีเพียงประมาณ 2% ของ DNA เท่านั้นที่มีลำดับเบสที่สังเคราะห์ RNA ของผู้ส่งสาร (กระบวนการถอดความ) ซึ่งจะกำหนดลำดับกรดอะมิโนระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน (กระบวนการแปล) ปัจจุบันเชื่อกันว่ามีประมาณ 30,000 ยีนในจีโนมมนุษย์

ยีนอยู่บนโครโมโซมซึ่งอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์และเป็นโมเลกุลดีเอ็นเอขนาดยักษ์

ทฤษฎีโครโมโซมของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมคิดค้นขึ้นในปี 1902 โดย Setton และ Boveri ตามทฤษฎีนี้ โครโมโซมเป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมที่กำหนดคุณสมบัติทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต ในมนุษย์ แต่ละเซลล์มีโครโมโซม 46 แท่ง แบ่งเป็น 23 คู่ โครโมโซมที่เป็นคู่เรียกว่าโฮโมโลกัส

เซลล์เพศ (gametes) เกิดขึ้นจากการแบ่งแบบพิเศษ - ไมโอซิส อันเป็นผลมาจากไมโอซิส มีเพียงโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจากแต่ละคู่เท่านั้นที่ยังคงอยู่ในเซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์ นั่นคือ โครโมโซม 23 แท่ง โครโมโซมชุดเดียวเช่นนี้เรียกว่าแฮพลอยด์ ในการปฏิสนธิ เมื่อเซลล์เพศชายและเพศหญิงผสานกันและเกิดไซโกตขึ้น ชุดคู่ซึ่งเรียกว่าดิพลอยด์จะถูกเรียกคืน ในไซโกตของสิ่งมีชีวิตที่พัฒนาจากมันจะได้รับโครโมโซมหนึ่งอันจากนาราแต่ละตัวจากสิ่งมีชีวิตของพ่อและอีกอันหนึ่งจากมารดา

จีโนไทป์คือชุดของยีนที่สิ่งมีชีวิตได้รับจากพ่อแม่

ปรากฏการณ์อื่นที่ศึกษาทางพันธุศาสตร์คือความแปรปรวน ความแปรปรวนเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการได้รับคุณสมบัติใหม่ - ความแตกต่างภายในสปีชีส์ การเปลี่ยนแปลงมีสองประเภท:
- กรรมพันธุ์;
- การดัดแปลง (ไม่ใช่กรรมพันธุ์)

ความแปรปรวนทางพันธุกรรม- นี่คือรูปแบบหนึ่งของความแปรปรวนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในจีโนไทป์ ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับความแปรปรวนแบบกลายพันธุ์หรือแบบผสมผสาน

ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์
ยีนได้รับการเปลี่ยนแปลงเป็นครั้งคราว ซึ่งเรียกว่าการกลายพันธุ์ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นแบบสุ่มและปรากฏขึ้นเองตามธรรมชาติ สาเหตุของการกลายพันธุ์อาจมีความหลากหลายมาก มีอยู่ ทั้งเส้นปัจจัยที่เพิ่มความเสี่ยงต่อการกลายพันธุ์ มันอาจจะเป็นผลจากบางอย่าง สารเคมีรังสี อุณหภูมิ ฯลฯ การกลายพันธุ์สามารถเกิดจากวิธีการเหล่านี้ แต่ลักษณะการเกิดขึ้นแบบสุ่มยังคงอยู่ และเป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายลักษณะการกลายพันธุ์เฉพาะ

การกลายพันธุ์ที่เป็นผลลัพธ์จะถูกส่งต่อไปยังรุ่นลูกหลาน กล่าวคือ พวกมันกำหนดความแปรปรวนทางพันธุกรรมซึ่งสัมพันธ์กับตำแหน่งที่เกิดการกลายพันธุ์ หากเกิดการกลายพันธุ์ในเซลล์สืบพันธุ์ ก็มีโอกาสที่จะถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้ เช่น ได้รับมรดก. หากการกลายพันธุ์เกิดขึ้นในเซลล์ร่างกายก็จะถูกส่งไปยังเซลล์ที่เกิดขึ้นจากเซลล์ร่างกายนี้เท่านั้น การกลายพันธุ์ดังกล่าวเรียกว่าโซมาติกซึ่งไม่ได้รับการถ่ายทอดมา

การกลายพันธุ์มีหลายประเภทหลัก
- การกลายพันธุ์ของยีน ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในระดับของยีนแต่ละตัว เช่น ส่วนต่างๆ ของโมเลกุล DNA สิ่งนี้อาจเป็นการเสียนิวคลีโอไทด์ การแทนที่เบสหนึ่งกับอีกเบสหนึ่ง การจัดเรียงนิวคลีโอไทด์ใหม่ หรือการเติมนิวคลีโอไทด์ใหม่
- การกลายพันธุ์ของโครโมโซมที่เกี่ยวข้องกับการละเมิดโครงสร้างของโครโมโซมทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงร้ายแรงที่สามารถตรวจพบได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์ การกลายพันธุ์ดังกล่าวรวมถึงการสูญเสียส่วนโครโมโซม (การลบ) การเพิ่มส่วน การหมุนส่วนโครโมโซม 180° และลักษณะซ้ำ
- การกลายพันธุ์ของจีโนมเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของจำนวนโครโมโซม โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันเป็นพิเศษอาจปรากฏขึ้น: ในชุดโครโมโซม แทนที่โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันสองตัว จะมีสามไตรโซม ในกรณีของ monosomy มีการสูญเสียโครโมโซมจากคู่หนึ่ง ด้วยโพลีพลอยดีจีโนมจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า อีกรูปแบบหนึ่งของการกลายพันธุ์ของจีโนมคือ แฮพลอยดี ซึ่งเหลือเพียงโครโมโซมเดียวจากแต่ละคู่

ความถี่ของการกลายพันธุ์ได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัยดังที่ได้กล่าวไปแล้ว เมื่อเกิดการกลายพันธุ์ของจีโนมจำนวนหนึ่ง ความสำคัญอย่างยิ่งโดยเฉพาะอายุของแม่

ความแปรปรวนของการรวมกัน
ความแปรปรวนประเภทนี้ถูกกำหนดโดยธรรมชาติของกระบวนการทางเพศ ด้วยความแปรปรวนแบบผสมผสาน จีโนไทป์ใหม่เกิดขึ้นเนื่องจากการผสมผสานของยีนใหม่ ความแปรปรวนประเภทนี้แสดงให้เห็นแล้วในขั้นตอนของการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์ ดังที่กล่าวไปแล้ว เซลล์เพศ (gamete) แต่ละเซลล์มีโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันเพียงอันเดียวจากแต่ละคู่ โครโมโซมเข้าสู่เซลล์สืบพันธุ์แบบสุ่ม ดังนั้นเซลล์สืบพันธุ์ของคนๆ หนึ่งจึงมีความแตกต่างกันค่อนข้างมากในชุดของยีนในโครโมโซม ขั้นตอนที่สำคัญยิ่งกว่าสำหรับการเกิดขึ้นของความแปรปรวนเชิงผสมคือการปฏิสนธิ หลังจากนั้น 50% ของยีนของสิ่งมีชีวิตที่เพิ่งเกิดขึ้นนั้นได้รับการถ่ายทอดมาจากผู้ปกครองคนหนึ่งและอีก 50% จากอีกคนหนึ่ง

ความแปรปรวนของการปรับเปลี่ยนไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในจีโนไทป์ แต่เกิดจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมที่มีต่อสิ่งมีชีวิตที่กำลังพัฒนา

ความพร้อมใช้งาน ความแปรปรวนของการปรับเปลี่ยนสำคัญมากสำหรับการทำความเข้าใจสาระสำคัญของมรดก ลักษณะไม่ได้รับการสืบทอด คุณสามารถนำสิ่งมีชีวิตที่มีจีโนไทป์เหมือนกันทุกประการ เช่น ปลูกกิ่งจากพืชชนิดเดียวกัน แต่วางไว้ในสภาวะที่ต่างกัน (แสง ความชื้น แร่ธาตุอาหาร) และได้รับพืชที่แตกต่างกันค่อนข้างมากที่มีลักษณะต่างกัน (การเจริญเติบโต ผลผลิต รูปร่างใบ) . และอื่นๆ). เพื่ออธิบายสัญญาณที่เกิดขึ้นจริงของสิ่งมีชีวิต จะใช้แนวคิดของ "ฟีโนไทป์"

ฟีโนไทป์คือความซับซ้อนทั้งหมดของสัญญาณที่เกิดขึ้นจริงของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ของจีโนไทป์และอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมในระหว่างการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต ดังนั้น แก่นแท้ของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมไม่ได้อยู่ที่การถ่ายทอดลักษณะนิสัย แต่อยู่ที่ความสามารถของจีโนไทป์ อันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์กับเงื่อนไขการพัฒนา เพื่อให้ได้ฟีโนไทป์ที่แน่นอน

เนื่องจากความแปรปรวนของการดัดแปลงไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในจีโนไทป์ การดัดแปลงจึงไม่ได้รับการสืบทอด โดยปกติตำแหน่งนี้ด้วยเหตุผลบางอย่างยากที่จะยอมรับ ดูเหมือนว่าถ้าพ่อแม่ฝึกยกน้ำหนักและพัฒนากล้ามเนื้อมาหลายชั่วอายุคนคุณสมบัติเหล่านี้จะต้องส่งต่อไปยังเด็ก ๆ ในขณะเดียวกัน นี่เป็นการปรับเปลี่ยนทั่วไป และการฝึกอบรมคืออิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่มีอิทธิพลต่อการพัฒนาลักษณะนิสัย ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในจีโนไทป์เกิดขึ้นระหว่างการดัดแปลง และลักษณะที่ได้รับจากการดัดแปลงจะไม่ได้รับการสืบทอด ดาร์วินเรียกการเปลี่ยนแปลงแบบนี้ว่าไม่ใช่กรรมพันธุ์

เพื่อกำหนดลักษณะขีดจำกัดของความแปรปรวนของการปรับเปลี่ยน จะใช้แนวคิดของบรรทัดฐานปฏิกิริยา ลักษณะบางอย่างในตัวบุคคลไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม เช่น กรุ๊ปเลือด เพศ สีตา ในทางตรงกันข้าม คนอื่น ๆ มีความอ่อนไหวต่อผลกระทบของสิ่งแวดล้อมมาก ตัวอย่างเช่น จากการได้รับแสงแดดเป็นเวลานาน สีผิวจะเข้มขึ้น และผมสีอ่อนลง น้ำหนักของบุคคลได้รับอิทธิพลอย่างมากจากลักษณะของโภชนาการ ความเจ็บป่วย การปรากฏตัวของ นิสัยที่ไม่ดีความเครียด วิถีชีวิต

อิทธิพลของสิ่งแวดล้อมไม่เพียงนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพในฟีโนไทป์ด้วย ในพริมโรสบางชนิดที่อุณหภูมิอากาศต่ำ (15-20 C) ดอกไม้สีแดงจะปรากฏขึ้น แต่ถ้าวางต้นไม้ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นซึ่งมีอุณหภูมิ 30 ° C ดอกสีขาวจะเกิดขึ้น

ยิ่งกว่านั้น แม้ว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะแสดงลักษณะของความแปรปรวนที่ไม่ใช่กรรมพันธุ์ (ความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยน) แต่ก็ถูกกำหนดโดยจีโนไทป์ด้วย ข้อกำหนดนี้มีความสำคัญมาก: อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับจีโนไทป์ อิทธิพลที่เหมือนกันของสภาพแวดล้อมที่มีต่อจีโนไทป์สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างมากในลักษณะใดลักษณะหนึ่งและไม่ส่งผลกระทบต่ออีกลักษณะหนึ่งในทางใดทางหนึ่ง

กรรมพันธุ์และความแปรปรวนเป็นหนึ่งในปัจจัยกำหนดวิวัฒนาการของโลกอินทรีย์

กรรมพันธุ์- นี่คือคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตเพื่อรักษาและถ่ายทอดคุณลักษณะของโครงสร้างและการพัฒนาไปยังลูกหลาน เนื่องจากการถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากรุ่นสู่รุ่นทำให้รักษาลักษณะของสายพันธุ์ พันธุ์ พันธุ์ สายพันธุ์ไว้ได้ การสื่อสารระหว่างรุ่นจะดำเนินการระหว่างการสืบพันธุ์ผ่านเซลล์เดี่ยวหรือเซลล์ซ้ำ (ดูหัวข้อ "พฤกษศาสตร์" และ "สัตววิทยา")

ในบรรดาออร์แกเนลล์ของเซลล์ บทบาทนำในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมเป็นของโครโมโซมที่สามารถทำซ้ำและสร้างตัวเองได้ด้วยความช่วยเหลือของยีนที่มีลักษณะเฉพาะที่ซับซ้อนทั้งหมดของสปีชีส์ (ดูบท "เซลล์") เซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบด้วยยีนนับหมื่น จำนวนทั้งหมดของพวกเขาลักษณะเฉพาะของแต่ละสายพันธุ์เรียกว่าจีโนไทป์

ความแปรปรวนเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับกรรมพันธุ์ แต่เชื่อมโยงกับความสัมพันธุ์ไม่ได้ มันแสดงออกในความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากความแปรปรวนของแต่ละบุคคลประชากรจึงต่างกัน ดาร์วินแยกแยะความแปรปรวนได้สองประเภทหลัก

ความแปรปรวนที่ไม่ใช่กรรมพันธุ์(ดูเกี่ยวกับการดัดแปลงในบท "พื้นฐานของพันธุศาสตร์และการคัดเลือก") เกิดขึ้นในกระบวนการของการพัฒนาสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายคลึงกันในบุคคลทั้งหมดในสายพันธุ์เดียวกัน ดังนั้นดาร์วินจึงเรียกความแปรปรวนนี้ว่าแน่นอน อย่างไรก็ตามระดับของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวในแต่ละบุคคลอาจแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นกบหญ้า อุณหภูมิต่ำทำให้เกิดสีเข้มแต่ความเข้มจะต่างกันในแต่ละคน ดาร์วินถือว่าการดัดแปลงนั้นไม่จำเป็นต่อวิวัฒนาการ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้ไม่ได้รับการสืบทอด

ความแปรปรวนทางพันธุกรรม(ดูเกี่ยวกับการกลายพันธุ์ในบท "พื้นฐานของพันธุศาสตร์และการคัดเลือก") มีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในจีโนไทป์ของแต่ละบุคคล ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นจึงสืบทอดมา โดยธรรมชาติแล้ว การกลายพันธุ์ปรากฏในบุคคลคนเดียวภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอกแบบสุ่มและ ปัจจัยภายใน. ธรรมชาติของมันยากที่จะคาดเดา ดังนั้น ดาร์วินจึงแปรปรวน ชื่อ ไม่แน่นอนการกลายพันธุ์อาจเล็กน้อยหรือใหญ่และส่งผลต่อลักษณะและคุณสมบัติที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น ในแมลงหวี่ ภายใต้อิทธิพลของรังสีเอกซ์ ปีก ขนแปรง สีตาและลำตัว ความอุดมสมบูรณ์ ฯลฯ เปลี่ยนไป การกลายพันธุ์อาจเป็นประโยชน์ เป็นอันตราย หรือไม่แยแสต่อสิ่งมีชีวิต

การเปลี่ยนแปลงทางกรรมพันธุ์คือ ความแปรปรวนเชิงผสมมันเกิดขึ้นระหว่างการผสมข้ามพันธุ์อย่างอิสระในประชากรหรือระหว่างการผสมเทียม เป็นผลให้บุคคลเกิดมาพร้อมกับลักษณะและคุณสมบัติใหม่ ๆ ที่ขาดหายไปจากพ่อแม่ (ดูเกี่ยวกับการผสมข้ามพันธุ์แบบไดไฮบริด เนื้องอกระหว่างการผสมข้ามพันธุ์ การผสมข้ามโครโมโซมในบท "ความรู้พื้นฐานของพันธุศาสตร์และการคัดเลือก") ความแปรปรวนสัมพัทธ์กรรมพันธุ์ด้วย; มันแสดงออกด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงในอวัยวะหนึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นกับอวัยวะอื่นๆ (ดูบท "ปัจจัยพื้นฐานของพันธุศาสตร์และการคัดเลือก" สำหรับการกระทำหลายอย่างของยีน) ตัวอย่างเช่นถั่วที่มีดอกไม้สีม่วงจะมีก้านใบและเส้นใบในเฉดสีเดียวกันเสมอ ในนกลุย ขายาวและคอจะงอยปากและลิ้นยาวเสมอ ดาร์วินถือว่าความแปรปรวนทางพันธุกรรมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อวิวัฒนาการ เนื่องจากมันทำหน้าที่เป็นวัสดุสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติและเทียมในการก่อตัวของประชากร ชนิดพันธุ์ พันธุ์ และสายพันธุ์ใหม่

หนังสือเรียนเป็นไปตามมาตรฐานการศึกษาของรัฐบาลกลางสำหรับการศึกษาทั่วไประดับมัธยมศึกษา (สมบูรณ์) ซึ่งได้รับการแนะนำโดยกระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซีย และรวมอยู่ในรายการตำราเรียนของรัฐบาลกลาง

หนังสือเรียนส่งถึงนักเรียนเกรด 10 และออกแบบมาเพื่อสอนวิชานี้ 1 หรือ 2 ชั่วโมงต่อสัปดาห์

การออกแบบที่ทันสมัย ​​คำถามและงานหลายระดับ ข้อมูลเพิ่มเติมและความเป็นไปได้ของการทำงานแบบคู่ขนานกับแอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์ช่วยให้สามารถดูดซึมสื่อการเรียนรู้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หนังสือ:

<<< Назад

ส่งต่อ >>>

จดจำ!

ยกตัวอย่างคุณลักษณะที่เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอก

การกลายพันธุ์คืออะไร?

ความแปรปรวน- หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิตคือความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการรับความแตกต่างจากบุคคลทั้งชนิดอื่นและชนิดของตัวเอง

ความแปรปรวนมีสองประเภท: ไม่ใช่กรรมพันธุ์(ฟีโนไทป์หรือการดัดแปลง) และ กรรมพันธุ์(จีโนไทป์).

ความแปรปรวนที่ไม่ใช่กรรมพันธุ์ (ดัดแปลง)ความแปรปรวนประเภทนี้เป็นกระบวนการของการเกิดขึ้นของลักษณะใหม่ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยแวดล้อมที่ไม่ส่งผลกระทบต่อจีโนไทป์ ดังนั้นการปรับเปลี่ยนสัญญาณที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ - การปรับเปลี่ยน - จะไม่ได้รับการสืบทอด (รูปที่ 93) แฝดสอง (monozygous) ที่เหมือนกันซึ่งมีจีโนไทป์เหมือนกันทุกประการ แต่ด้วยโชคชะตาที่เติบโตขึ้นมาในสภาพที่แตกต่างกันอาจแตกต่างกันมาก ตัวอย่างคลาสสิกที่พิสูจน์ถึงอิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอกที่มีต่อการพัฒนาลักษณะคือหัวลูกศร พืชชนิดนี้พัฒนาใบสามประเภทขึ้นอยู่กับสภาพการเจริญเติบโต - ในอากาศในคอลัมน์น้ำหรือบนพื้นผิว

ข้าว. 93. ใบโอ๊กที่ปลูกในที่มีแสงจ้า (A) และในที่ร่ม (B)

ข้าว. 94. การเปลี่ยนสีขนของกระต่ายหิมาลายันภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิต่างๆ

ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ สิ่งแวดล้อมสีของขนของกระต่ายหิมาลายันเปลี่ยนไป ตัวอ่อนที่กำลังพัฒนาอยู่ในครรภ์อยู่ในสภาพที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งจะทำลายเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์เม็ดสี ดังนั้นกระต่ายจึงเกิดมาเป็นสีขาวล้วน หลังคลอดไม่นาน ส่วนที่ยื่นออกมาบางส่วนของร่างกาย (จมูก ปลายหู และหาง) เริ่มมืดลง เนื่องจากที่นั่นมีอุณหภูมิต่ำกว่าที่อื่น และเอนไซม์ไม่ถูกทำลาย หากคุณดึงขนสีขาวออกมาและทำให้ผิวหนังเย็นลง ขนสีดำจะงอกขึ้นในบริเวณนี้ (รูปที่ 94)

ภายใต้สภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกันในสิ่งมีชีวิตที่ใกล้ชิดทางพันธุกรรม ความแปรปรวนของการดัดแปลงมี ตัวละครกลุ่มตัวอย่างเช่นใน ช่วงฤดูร้อนในคนส่วนใหญ่ภายใต้อิทธิพลของรังสี UV เม็ดสีเมลานินจะสะสมอยู่ในผิวหนัง ผู้คนอาบแดด

ในสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมความแปรปรวน ป้ายต่างๆอาจแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น ในวัว ผลผลิตน้ำนม น้ำหนัก และความอุดมสมบูรณ์ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการให้อาหารและการบำรุงรักษา และตัวอย่างเช่น ปริมาณไขมันของนมภายใต้อิทธิพลของสภาวะภายนอกจะเปลี่ยนแปลงน้อยมาก การแสดงออกของความแปรปรวนของการดัดแปลงสำหรับแต่ละลักษณะถูกจำกัดโดยอัตราการเกิดปฏิกิริยา อัตราการเกิดปฏิกิริยา- สิ่งเหล่านี้คือขีดจำกัดในการเปลี่ยนแปลงลักษณะที่เป็นไปได้ในจีโนไทป์ที่กำหนด ตรงกันข้ามกับความแปรปรวนของการดัดแปลงเอง อัตราการเกิดปฏิกิริยานั้นสืบทอดมา และขีดจำกัดจะแตกต่างกันไปตามลักษณะเฉพาะและสำหรับแต่ละบุคคล อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่แคบที่สุดเป็นเรื่องปกติสำหรับสัญญาณที่ให้สัญญาณชีพ คุณสมบัติที่สำคัญสิ่งมีชีวิต

เนื่องจากการปรับเปลี่ยนส่วนใหญ่มีค่าการปรับตัวจึงนำไปสู่การปรับตัว - การปรับตัวของสิ่งมีชีวิตภายในขอบเขตของบรรทัดฐานของปฏิกิริยาต่อการดำรงอยู่ในสภาวะที่เปลี่ยนแปลง

ความแปรปรวนทางพันธุกรรม (จีโนไทป์)ความแปรปรวนประเภทนี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในจีโนไทป์ และลักษณะที่ได้รับจากสิ่งนี้จะสืบทอดมาจากคนรุ่นต่อไป ความแปรปรวนทางพันธุกรรมมีสองรูปแบบ: การผสมผสานและการกลายพันธุ์

ความแปรปรวนของการรวมกัน ประกอบด้วยการปรากฏตัวของลักษณะใหม่อันเป็นผลมาจากการก่อตัวของชุดค่าผสมอื่น ๆ ของยีนของผู้ปกครองในจีโนไทป์ของลูกหลาน ความแปรปรวนประเภทนี้ขึ้นอยู่กับความแตกต่างอย่างอิสระของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันในการแบ่งไมโอติกครั้งแรก การประชุมโอกาสเซลล์สืบพันธุ์ในคู่พ่อแม่เดียวกันระหว่างการปฏิสนธิและการเลือกคู่พ่อแม่แบบสุ่ม นอกจากนี้ยังนำไปสู่การรวมตัวกันของสารพันธุกรรมและเพิ่มความแปรปรวนของการแลกเปลี่ยนส่วนของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันซึ่งเกิดขึ้นในระยะแรกของไมโอซิส ดังนั้นในกระบวนการของความแปรปรวนแบบผสมผสานโครงสร้างของยีนและโครโมโซมจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่การรวมกันใหม่ของอัลลีลจะนำไปสู่การก่อตัวของจีโนไทป์ใหม่และส่งผลให้ลูกหลานมีฟีโนไทป์ใหม่

ความแปรปรวนร่วมกัน มันแสดงออกในลักษณะของคุณสมบัติใหม่ของสิ่งมีชีวิตอันเป็นผลมาจากการก่อตัวของการกลายพันธุ์ คำว่า "การกลายพันธุ์" ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2444 โดย Hugo de Vries นักพฤกษศาสตร์ชาวดัตช์ ตาม ความคิดที่ทันสมัย การกลายพันธุ์- สิ่งเหล่านี้เป็นการเปลี่ยนแปลงที่สืบทอดมาโดยธรรมชาติตามธรรมชาติหรือเกิดขึ้นอย่างกะทันหันในสารพันธุกรรมซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงลักษณะฟีโนไทป์และคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต การกลายพันธุ์เป็นสิ่งที่ไม่มีทิศทาง นั่นคือเกิดขึ้นแบบสุ่มในธรรมชาติ และเป็นแหล่งที่สำคัญที่สุดของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม หากไม่มีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตก็เป็นไปไม่ได้ ในตอนท้ายของศตวรรษที่สิบแปด ในอเมริกา แกะที่มีแขนขาสั้นถือกำเนิดขึ้น ซึ่งก่อให้เกิดสายพันธุ์ใหม่ Ancon (รูปที่ 95) ในสวีเดนเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 มิงค์ที่มีขนแพลทินัมเกิดในฟาร์มขนสัตว์ ลักษณะนิสัยที่หลากหลายในสุนัขและแมวเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์เกิดขึ้นทันทีเหมือนใหม่ การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพ: ข้าวสาลีไม่มีขนเกิดจากข้าวสาลีไม่มีขน ปีกสั้นและตาลายปรากฏในแมลงหวี่ สีขาว น้ำตาล สีดำ ปรากฏในกระต่ายจากสีธรรมชาติของหนูบางชนิดซึ่งเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์

ตามแหล่งกำเนิดมีการแยกแยะการกลายพันธุ์ของร่างกายและการกำเนิด การกลายพันธุ์ของร่างกายเกิดขึ้นในเซลล์ของร่างกายและไม่ถ่ายทอดผ่านการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศไปยังรุ่นต่อไป ตัวอย่างของการกลายพันธุ์ดังกล่าว ได้แก่ จุดด่างดำและหูดที่ผิวหนัง การกลายพันธุ์กำเนิดปรากฏในเซลล์สืบพันธุ์และสืบทอดมา

ข้าว. 95. แกะอันโคนา

ตามระดับของการเปลี่ยนแปลงในสารพันธุกรรม การกลายพันธุ์ของยีน โครโมโซม และจีโนมจะแตกต่างกัน การกลายพันธุ์ของยีนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในยีนแต่ละตัว ขัดขวางลำดับของนิวคลีโอไทด์ในสายโซ่ DNA ซึ่งนำไปสู่การสังเคราะห์โปรตีนที่เปลี่ยนแปลงไป

การกลายพันธุ์ของโครโมโซมส่งผลกระทบต่อส่วนสำคัญของโครโมโซม ขัดขวางการทำงานของยีนหลายตัวพร้อมกัน ชิ้นส่วนโครโมโซมที่แยกจากกันสามารถเพิ่มเป็นสองเท่าหรือสูญหายไป ซึ่งทำให้เกิดการรบกวนอย่างร้ายแรงในการทำงานของร่างกาย จนถึงการตายของตัวอ่อนในระยะแรกของการพัฒนา

การกลายพันธุ์ของจีโนมนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซมอันเป็นผลมาจากการละเมิดความแตกต่างของโครโมโซมในส่วนของไมโอซิส การไม่มีโครโมโซมหรือการมีอยู่ของโครโมโซมเพิ่มเติมทำให้เกิดผลเสียตามมา ที่สุด ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงกลุ่มอาการดาวน์คือการกลายพันธุ์ของจีโนม ซึ่งเป็นความผิดปกติของพัฒนาการที่เกิดขึ้นเมื่อโครโมโซมคู่ที่ 21 เกินมาปรากฏขึ้น คนดังกล่าวมี จำนวนทั้งหมดโครโมโซมเท่ากับ 47

ในโปรโตซัวและในพืชมักสังเกตเห็นการเพิ่มจำนวนของโครโมโซมซึ่งเป็นชุดแฮพลอยด์หลายชุด การเปลี่ยนแปลงในชุดโครโมโซมนี้เรียกว่า โพลีพลอยดี(รูปที่ 96) โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเกิดขึ้นของโพลีพลอยด์มีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการไม่แยกของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันระหว่างไมโอซิส อันเป็นผลมาจากการที่เซลล์สืบพันธุ์แบบเดี่ยวไม่สามารถก่อตัวขึ้นในสิ่งมีชีวิตแบบไดพลอยด์

ปัจจัยการกลายพันธุ์ความสามารถในการกลายพันธุ์เป็นคุณสมบัติอย่างหนึ่งของยีน ดังนั้น การกลายพันธุ์จึงเกิดขึ้นได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด การกลายพันธุ์บางอย่างไม่สอดคล้องกับชีวิต และตัวอ่อนที่ได้รับมานั้นตายตั้งแต่อยู่ในครรภ์ ในขณะที่การกลายพันธุ์บางอย่างทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในลักษณะที่มีนัยสำคัญในระดับที่แตกต่างกันไปสำหรับชีวิตของแต่ละคน ภายใต้สภาวะปกติ อัตราการกลายพันธุ์ของยีนแต่ละยีนจะต่ำมาก (10–5) แต่มีปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มค่านี้อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างของยีนและโครโมโซมอย่างถาวร ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตนำไปสู่การเพิ่มความถี่ของการกลายพันธุ์เรียกว่าปัจจัยก่อกลายพันธุ์หรือสารก่อกลายพันธุ์

ข้าว. 96. โพลีพลอยดี. ดอกเบญจมาศ: A - แบบซ้ำ (2 น); B - รูปแบบโพลีพลอยด์

ปัจจัยก่อกลายพันธุ์ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม

สารก่อกลายพันธุ์ทางกายภาพคือรังสีไอออไนซ์ทุกชนิด (?-รังสี, รังสีเอกซ์), รังสีอัลตราไวโอเลต, อุณหภูมิสูงและต่ำ

สารก่อกลายพันธุ์ทางเคมีเป็นแอนะล็อก กรดนิวคลีอิกเปอร์ออกไซด์ เกลือของโลหะหนัก (ตะกั่ว ปรอท) กรดไนตรัส และสารอื่นๆ บางชนิด สารประกอบเหล่านี้จำนวนมากทำให้เกิดการรบกวนการจำลองแบบของดีเอ็นเอ สารที่ใช้ใน เกษตรกรรมสำหรับการควบคุมศัตรูพืชและวัชพืช (สารกำจัดศัตรูพืชและสารกำจัดวัชพืช) ของเสียจากอุตสาหกรรม สีผสมอาหารและสารกันบูดบางชนิด ยาบางชนิด ส่วนประกอบของควันบุหรี่

มีการจัดตั้งห้องปฏิบัติการและสถาบันพิเศษในรัสเซียและประเทศอื่นๆ ทั่วโลกเพื่อทดสอบสารประกอบทางเคมีที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่ทั้งหมดสำหรับการก่อกลายพันธุ์

ให้กับกลุ่ม สารก่อกลายพันธุ์ทางชีวภาพรวมถึง DNA ต่างประเทศและไวรัสที่ฝังอยู่ใน DNA ของโฮสต์ ขัดขวางการทำงานของยีน

ตรวจสอบคำถามและการมอบหมายงาน

1. คุณรู้จักความแปรปรวนประเภทใดบ้าง?

2. อัตราการเกิดปฏิกิริยาคืออะไร?

3. อธิบายว่าเหตุใดความแปรปรวนของฟีโนไทป์จึงไม่ได้รับการสืบทอด

4. การกลายพันธุ์คืออะไร? อธิบายคุณสมบัติหลักของการกลายพันธุ์

5. จำแนกประเภทของการกลายพันธุ์ตามระดับการเปลี่ยนแปลงของสารพันธุกรรม

6. ระบุกลุ่มหลักของปัจจัยก่อกลายพันธุ์ ยกตัวอย่างสารก่อกลายพันธุ์ที่อยู่ในแต่ละกลุ่ม ประเมินว่ามีปัจจัยก่อกลายพันธุ์ในสภาพแวดล้อมของคุณหรือไม่ พวกเขาอยู่ในกลุ่มสารก่อกลายพันธุ์อะไร?

คิด! ดำเนินการ!

1. ในความเห็นของคุณ ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมสามารถส่งผลต่อการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตที่มีการกลายพันธุ์ที่ทำให้ถึงตายได้หรือไม่?

2. ความแปรปรวนแบบผสมผสานสามารถแสดงออกได้ในกรณีที่ไม่มีกระบวนการทางเพศหรือไม่?

3. อภิปรายในชั้นเรียนว่าอะไรคือวิธีที่จะลดความเสี่ยงของมนุษย์ต่อปัจจัยก่อกลายพันธุ์ในโลกปัจจุบัน

4. คุณช่วยยกตัวอย่างการดัดแปลงที่ไม่ได้ดัดแปลงโดยธรรมชาติได้ไหม?

5. อธิบายกับคนที่ไม่คุ้นเคยกับชีววิทยาว่าการกลายพันธุ์แตกต่างจากการดัดแปลงอย่างไร

6. ทำการศึกษา: "การศึกษาความแปรปรวนของการปรับเปลี่ยนในนักเรียน (เช่น อุณหภูมิร่างกายและอัตราชีพจร วัดเป็นระยะๆ เป็นเวลา 3 วัน)"

ทำงานกับคอมพิวเตอร์

อ้างถึงแอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์ ศึกษาเนื้อหาและทำงานให้เสร็จ

<<< Назад

ส่งต่อ >>>

ความแปรปรวนเป็นกระบวนการที่สะท้อนถึงความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม

จากมุมมองทางพันธุกรรมความแปรปรวนเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของจีโนไทป์ในกระบวนการพัฒนาสิ่งมีชีวิตต่อสภาพแวดล้อม

ความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิตเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักของวิวัฒนาการ มันทำหน้าที่เป็นแหล่งที่มาสำหรับการคัดเลือกเทียมและธรรมชาติ

นักชีววิทยาแยกแยะความแตกต่างระหว่างความแปรปรวนทางพันธุกรรมและไม่ใช่พันธุกรรม ความแปรปรวนทางพันธุกรรมรวมถึงการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่กำหนดโดยจีโนไทป์และคงอยู่เป็นเวลาหลายชั่วอายุคน ไปสู่ความแปรปรวนที่ไม่ใช่กรรมพันธุ์ ซึ่งดาร์วินเรียกว่าแน่นอน และปัจจุบันเรียกว่า การปรับเปลี่ยน, หรือ ฟีโนไทป์, ความแปรปรวน หมายถึง การเปลี่ยนแปลงในลักษณะของสิ่งมีชีวิต; ไม่คงอยู่ในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

ความแปรปรวนทางพันธุกรรมคือการเปลี่ยนแปลงของจีโนไทป์ ความแปรปรวนที่ไม่ใช่กรรมพันธุ์- การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต

ในระหว่าง ชีวิตของแต่ละคนสิ่งมีชีวิตภายใต้อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมสามารถสัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงได้สองประเภท: ในกรณีหนึ่ง การทำงาน การกระทำของยีนในกระบวนการสร้างลักษณะ การเปลี่ยนแปลง ในอีกกรณีหนึ่ง จีโนไทป์เอง

เรามาทำความรู้จักกับ ความแปรปรวนทางพันธุกรรมเกิดจากการรวมกันของยีนและการทำงานร่วมกัน การรวมกันของยีนดำเนินการบนพื้นฐานของสองกระบวนการ: 1) การกระจายโครโมโซมอิสระในไมโอซิสและการรวมกันแบบสุ่มระหว่างการปฏิสนธิ 2) การข้ามโครโมโซมและการรวมตัวกันของยีน ความแปรปรวนทางพันธุกรรมเนื่องจากการรวมกันและการรวมตัวกันของยีนเรียกกันทั่วไป ความแปรปรวนเชิงผสม. ด้วยความแปรปรวนประเภทนี้ ตัวยีนเองจะไม่เปลี่ยนแปลง การรวมกันและธรรมชาติของการปฏิสัมพันธ์ในระบบจีโนไทป์จะเปลี่ยนไป อย่างไรก็ตาม ควรพิจารณาความแปรปรวนทางพันธุกรรมประเภทนี้เป็นปรากฏการณ์รอง และควรพิจารณาการเปลี่ยนแปลงการกลายพันธุ์ในยีนเป็นหลัก

แหล่งที่มาของการคัดเลือกโดยธรรมชาติคือการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม - ทั้งการกลายพันธุ์ของยีนและการรวมตัวกันอีกครั้ง

ความแปรปรวนของการปรับเปลี่ยนมีบทบาทจำกัดใน วิวัฒนาการอินทรีย์. ดังนั้น หากคุณนำหน่อไม้จากพืชชนิดเดียวกัน เช่น สตรอเบอร์รี่ มาปลูก เงื่อนไขต่างๆความชื้น อุณหภูมิ แสงสว่าง บนดินที่ต่างกัน แม้จะมีจีโนไทป์เดียวกันก็จะแตกต่างกัน การกระทำของปัจจัยสุดโต่งต่าง ๆ อาจทำให้เกิดความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่กว่าในหมู่พวกเขา อย่างไรก็ตาม เมล็ดพันธุ์ที่รวบรวมจากพืชดังกล่าวและหว่านภายใต้เงื่อนไขเดียวกันจะให้ลูกหลานประเภทเดียวกัน หากไม่ใช่ในรุ่นแรก ก็จะให้ในรุ่นต่อๆ ไป การเปลี่ยนแปลงสัญญาณของสิ่งมีชีวิตซึ่งเกิดจากการกระทำของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมในการเกิดมะเร็งหายไปพร้อมกับการตายของสิ่งมีชีวิต

ในเวลาเดียวกัน ความสามารถสำหรับการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ซึ่งจำกัดโดยขีดจำกัดของปฏิกิริยาปกติของจีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต มีความสำคัญทางวิวัฒนาการที่สำคัญ ดังที่แสดงโดย A.P. Vladimirsky ในทศวรรษที่ 1920, V.S. Kirpichnikov และ I.I. Shmalgauzen ในทศวรรษที่ 1930 ในกรณีที่การเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลงในค่าการปรับตัวเกิดขึ้นกับปัจจัยแวดล้อมที่ทำหน้าที่อย่างต่อเนื่องในหลายชั่วอายุคนซึ่งสามารถทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่กำหนดการเปลี่ยนแปลงเดียวกันได้ หนึ่งอาจได้รับความประทับใจจากการแก้ไขดัดแปลงทางพันธุกรรม

การเปลี่ยนแปลงการกลายพันธุ์นั้นจำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับการปรับโครงสร้างของโครงสร้างการสืบพันธุ์ของเซลล์สืบพันธุ์และเซลล์ร่างกาย ความแตกต่างพื้นฐานการกลายพันธุ์จากการดัดแปลงจะลดลงตามข้อเท็จจริงที่ว่าการกลายพันธุ์สามารถทำซ้ำได้อย่างแม่นยำในรุ่นเซลล์ที่ยาวนาน โดยไม่คำนึงถึงสภาวะแวดล้อมที่เกิดการก่อกำเนิดขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าการกลายพันธุ์เกิดขึ้นนั้นเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเฉพาะของเซลล์ - โครโมโซม

สำหรับคำถามเกี่ยวกับบทบาทของความแปรปรวนในวิวัฒนาการ มีการถกเถียงกันมานานทางชีววิทยาเกี่ยวกับปัญหาการสืบทอดลักษณะที่ได้มา ซึ่งเสนอโดย เจ. ลามาร์ก ในปี ค.ศ. 1809 ชาร์ลส์ ดาร์วินยอมรับบางส่วนและยังคงสนับสนุน โดยนักชีววิทยาจำนวนหนึ่ง แต่นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มองว่าการกำหนดปัญหานี้ไม่ถูกหลักวิทยาศาสตร์ ในเวลาเดียวกัน ต้องบอกว่าความคิดที่ว่าการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในร่างกายเกิดขึ้นอย่างเพียงพอต่อการกระทำของปัจจัยแวดล้อมนั้นไร้สาระโดยสิ้นเชิง การกลายพันธุ์เกิดขึ้นได้หลายวิธี พวกมันไม่สามารถปรับตัวให้เข้ากับสิ่งมีชีวิตได้เนื่องจากพวกมันเกิดขึ้นในเซลล์เดียว

และการกระทำของพวกเขาจะรับรู้ในลูกหลานเท่านั้น ไม่ใช่ปัจจัยที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ แต่การเลือกเท่านั้นที่จะประเมินความรู้ที่ปรับตัวได้ของการกลายพันธุ์ เนื่องจากทิศทางและจังหวะของวิวัฒนาการถูกกำหนดโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ และปัจจัยหลังถูกควบคุมโดยปัจจัยหลายอย่างของสภาพแวดล้อมภายในและภายนอก ความคิดที่ผิดถูกสร้างขึ้นเกี่ยวกับความได้เปรียบที่เหมาะสมในเบื้องต้นของความแปรปรวนทางพันธุกรรม

การคัดเลือกบนพื้นฐานของการกลายพันธุ์เดี่ยว "สร้าง" ระบบของจีโนไทป์ที่ตรงตามข้อกำหนดของเงื่อนไขถาวรที่มีอยู่ในสปีชีส์

คำว่า " การกลายพันธุ์"ได้รับการเสนอครั้งแรกโดย G. de Vries ในผลงานคลาสสิกของเขา" Mutation Theory "(1901-1903) การกลายพันธุ์ เขาเรียกว่าปรากฏการณ์ของการเป็นพัก ๆ การเปลี่ยนแปลงที่ไม่ต่อเนื่องในลักษณะทางพันธุกรรม บทบัญญัติหลักของทฤษฎีของ de Vries ยังไม่ได้สูญเสียความสำคัญไป ดังนั้นควรให้ไว้ที่นี่:

1. การกลายพันธุ์เกิดขึ้นอย่างกะทันหันโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ
2. รูปแบบใหม่นั้นคงที่อย่างสมบูรณ์นั่นคือมีความเสถียร
3. การกลายพันธุ์ ซึ่งแตกต่างจากการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ใช่กรรมพันธุ์ (ความผันผวน) ไม่ได้สร้างอนุกรมต่อเนื่อง พวกมันไม่ได้จัดกลุ่มตามประเภทเฉลี่ย (โหมด) การกลายพันธุ์เป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพ
4. การกลายพันธุ์ไปในทิศทางต่างๆ กัน อาจเป็นได้ทั้งประโยชน์และโทษ
5. การตรวจจับการกลายพันธุ์ขึ้นอยู่กับจำนวนบุคคลที่วิเคราะห์เพื่อตรวจหาการกลายพันธุ์
6. การกลายพันธุ์แบบเดียวกันสามารถเกิดขึ้นได้ซ้ำๆ

อย่างไรก็ตาม G. de Vries ได้ทำผิดพลาดโดยคัดค้านทฤษฎีการกลายพันธุ์กับทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ เขาเชื่ออย่างไม่ถูกต้องว่าการกลายพันธุ์สามารถก่อให้เกิดสายพันธุ์ใหม่ที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมภายนอกได้ทันทีโดยไม่ต้องมีการคัดเลือก อันที่จริง การกลายพันธุ์เป็นเพียงแหล่งที่มาของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบในการคัดเลือก ดังที่เราจะเห็นในภายหลัง การกลายพันธุ์ของยีนได้รับการประเมินโดยการคัดเลือกในระบบจีโนไทป์เท่านั้น ข้อผิดพลาดของ G. de Vries ส่วนหนึ่งเชื่อมโยงกับข้อเท็จจริงที่ว่าการกลายพันธุ์ที่เขาศึกษาในอีฟนิ่งพริมโรส (Oenothera Lamarciana) นั้นเป็นผลมาจากการแยกลูกผสมที่ซับซ้อน

แต่ไม่มีใครชื่นชมการมองการณ์ไกลทางวิทยาศาสตร์ที่ H. de Vries สร้างขึ้นเกี่ยวกับการกำหนดบทบัญญัติหลักของทฤษฎีการกลายพันธุ์และความสำคัญสำหรับการคัดเลือก ย้อนกลับไปในปี 1901 เขาเขียนว่า "...การกลายพันธุ์ การผ่าเหล่า ควรกลายเป็นเป้าหมายของการศึกษา และถ้าเราประสบความสำเร็จในการอธิบายกฎแห่งการกลายพันธุ์ ไม่เพียงแต่มุมมองของเราเกี่ยวกับความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันของสิ่งมีชีวิตจะลึกซึ้งยิ่งขึ้นเท่านั้น แต่เรายังกล้าที่จะหวังว่าความเป็นไปได้ในการควบคุมการกลายพันธุ์ควรเปิดขึ้นเช่นเดียวกับผู้เพาะพันธุ์ที่ครอบงำ แปรปรวน, แปรปรวน. แน่นอนว่าเราจะทำสิ่งนี้อย่างค่อยเป็นค่อยไป เชี่ยวชาญการกลายพันธุ์ของแต่ละคน และสิ่งนี้จะก่อให้เกิดประโยชน์มากมายต่อการปฏิบัติทางการเกษตรและพืชสวน สิ่งที่ดูเหมือนจะไม่สามารถบรรลุได้ในขณะนี้จะอยู่ในอำนาจของเรา หากเพียงเราสามารถเรียนรู้กฎของการกลายพันธุ์ของสายพันธุ์ได้ เห็นได้ชัดว่าที่นี่เรากำลังรองานต่อเนื่องที่ไร้ขอบเขต มูลค่าสูงสำหรับทั้งวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติ นี่เป็นพื้นที่ที่มีแนวโน้มในการครอบงำการกลายพันธุ์” ดังที่เราจะเห็นในภายหลัง วิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่อยู่บนเกณฑ์ของการทำความเข้าใจกลไกการกลายพันธุ์ของยีน

ทฤษฎีการกลายพันธุ์สามารถพัฒนาได้ก็ต่อเมื่อมีการค้นพบกฎของเมนเดลและกฎหมายที่กำหนดขึ้นในการทดลองของโรงเรียนมอร์แกนเกี่ยวกับการเชื่อมโยงของยีนและการรวมตัวกันใหม่อันเป็นผลมาจากการผสมข้ามพันธุ์ นับตั้งแต่มีการสร้างความแตกต่างทางพันธุกรรมของโครโมโซมเท่านั้น ทฤษฎีการกลายพันธุ์ได้รับพื้นฐานสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

แม้ว่าในปัจจุบันคำถามเกี่ยวกับธรรมชาติของยีนจะยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างสมบูรณ์ แต่รูปแบบทั่วไปจำนวนหนึ่งของการกลายพันธุ์ของยีนก็ได้รับการพิสูจน์อย่างมั่นคงแล้ว

การกลายพันธุ์ของยีนเกิดขึ้นในสัตว์ทุกประเภท พืชชั้นสูงและชั้นต่ำ สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และเซลล์เดียว แบคทีเรียและไวรัส ความแปรปรวนร่วมเป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพเชิงคุณภาพเป็นสากลสำหรับรูปแบบอินทรีย์ทั้งหมด

ตามอัตภาพแล้ว กระบวนการกลายพันธุ์แบ่งออกเป็นที่เกิดขึ้นเองและเกิดขึ้นเอง ในกรณีที่การกลายพันธุ์เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยแวดล้อมทางธรรมชาติทั่วไปหรือเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาและชีวเคมีในสิ่งมีชีวิต จะเรียกว่าการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเอง การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลพิเศษ (รังสีไอออไนซ์ สารเคมี เงื่อนไขที่รุนแรงเป็นต้น) เรียกว่า ชักนำ. ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองและการกลายพันธุ์ที่เหนี่ยวนำ แต่การศึกษาหลังทำให้นักชีววิทยาเข้าใจความแปรปรวนทางพันธุกรรมและไขความลึกลับของยีน