ความแปรปรวนทางพันธุกรรมประเภทของมัน ประเภทของการกลายพันธุ์ สาเหตุ

• ศึกษารูปแบบและความสำคัญของความแปรปรวนของวิวัฒนาการ

งานห้องปฏิบัติการ (ประมาณ 15-17 นาที)

"ความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิต"

เป้า: อธิบายลักษณะทางพันธุกรรมและความแปรปรวน - ปัจจัยที่สำคัญที่สุดวิวัฒนาการ.

เตรียมสมุนไพร (ประเมินแยกต่างหาก!):

5ใบด้วย ต้นไม้ต้นหนึ่งรีด (แห้ง) และยึดให้แน่นในหน้าเดียว

ในหน้าอื่น – ปักหมุด 5 ใบจากต้นไม้ต่างๆ ประเภทหนึ่ง .

ความคืบหน้า:

แบบฝึกหัดที่ 1เปรียบเทียบใบไม้ที่เด็ดออกมา โรงงานแห่งหนึ่ง. อธิบายสาเหตุของความเหมือนและความแตกต่างระหว่างใบไม้ ขยายความหมายของความแปรปรวนที่ไม่ใช่กรรมพันธุ์ (ดัดแปลง) สำหรับสิ่งมีชีวิต

ภารกิจที่ 2เปรียบเทียบใบพันธุ์เดียวกัน แต่นำมาจากพืชต่างกัน อธิบายสาเหตุของความเหมือนและความแตกต่างระหว่างใบไม้ ขยายความสำคัญของความแปรปรวนทางพันธุกรรม (การกลายพันธุ์และการรวมกัน) สำหรับวิวัฒนาการ

ความแปรปรวน

ความแปรปรวนเรียกความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการได้รับลักษณะและคุณสมบัติใหม่ เนื่องจากความแปรปรวน สิ่งมีชีวิตจึงสามารถปรับตัวเข้ากับสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้

ความแปรปรวนมีสองประเภท:

ไม่ใช่กรรมพันธุ์, หรือ ฟีโนไทป์, - ความแปรปรวนที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงจีโนไทป์เกิดขึ้น เธอยังถูกเรียกว่า กลุ่ม , แน่ใจ .

กรรมพันธุ์, หรือ จีโนไทป์ , ส่วนบุคคล, ไม่แน่นอน- การเปลี่ยนแปลงลักษณะของสิ่งมีชีวิตเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของจีโนไทป์

มันเกิดขึ้น:

กลายพันธุ์

รวมกัน

• กลายพันธุ์- เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสถานะของยีนหรือโครโมโซมอย่างกะทันหัน รวมกัน- เกิดจากการก่อตัวและการหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์

ดาร์วินแยกแยะความแตกต่างรูปแบบหลักสองรูปแบบ: กลุ่ม, หรือ แน่ใจ(แก้ไขตามศัพท์สมัยใหม่) และ รายบุคคล, หรือ ไม่แน่นอน .

ความแปรปรวนของกลุ่มขึ้นอยู่กับเงื่อนไขที่สิ่งมีชีวิตตั้งอยู่ ในขณะที่จีโนไทป์ของแต่ละบุคคลไม่เปลี่ยนแปลง และลักษณะไม่ได้รับการสืบทอด ตัวอย่างเช่น น้ำหนักของวัวขึ้นอยู่กับอาหาร เมื่อวัวได้รับอาหารอย่างดี วัวก็จะผลิตน้ำนมเพิ่มมากขึ้น

ความแปรปรวนที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรม

ใบหัวลูกศรเป็นรูปริบบิ้นใต้น้ำ รูปหัวใจบนน้ำ เป็นรูปลูกศรในอากาศ

ใบใต้น้ำของบัตเตอร์คัพมีลักษณะคล้ายด้าย ในขณะที่ใบที่อยู่เหนือน้ำมีใบกว้าง

ผู้คนมีผิวสีแทนที่ถูกแสงแดด นี่เป็นความแปรปรวนบางอย่างเช่นกัน

ความหมายในธรรมชาติ?

ความแปรปรวนทางพันธุกรรม

เพื่อการวิวัฒนาการและการคัดเลือกเท่านั้น ความแปรปรวนทางพันธุกรรมความแปรปรวนที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงไม่เพียงแต่ในฟีโนไทป์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงจีโนไทป์ด้วย

ความแปรปรวนทางพันธุกรรมให้วัสดุสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติหรือเทียม

ความแปรปรวนทางพันธุกรรมอาจเป็น:

กลายพันธุ์- เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงสถานะของสารพันธุกรรมอย่างกะทันหัน

รวมกัน- เกิดจากการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

ความแปรปรวนทางพันธุกรรม

การกลายพันธุ์เป็นวัตถุดิบสำหรับวิวัฒนาการ การกลายพันธุ์เป็นการสุ่มและไม่มีทิศทาง สามารถเปลี่ยนยีน โครโมโซม และจำนวนโครโมโซมได้

ตัวอย่างเช่น โพลีพลอยด์คือการกลายพันธุ์ประเภทหนึ่งโดยมีจำนวนโครโมโซมเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นจำนวนเท่าของโครโมโซมเดี่ยว โพลิพลอยด์ในพืชมีชีวิตได้ดีกว่าสิ่งมีชีวิตแบบดิพลอยด์

ความแปรปรวนทางพันธุกรรม

การกลายพันธุ์อาจเป็น:

โดดเด่น (ปรากฏชัดแจ้งเมื่อมียีนเด่น);

ถอย (ไม่ปรากฏในที่ที่มียีนเด่น)

การกลายพันธุ์ที่โดดเด่นจะอยู่ภายใต้การควบคุมการคัดเลือกทันที

ความแปรปรวนทางพันธุกรรม

แต่การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่เป็นอันตรายและถอย โดยจะไม่ปรากฏ และไม่อยู่ภายใต้การควบคุมของการคัดเลือกจนกว่าเซลล์สืบพันธุ์ที่มีการกลายพันธุ์แบบด้อยจะรวมกัน

ความแปรปรวนทางพันธุกรรม

ความแปรปรวนแบบรวมกัน

เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ถูกสร้างขึ้น การรวมตัวกันของสารพันธุกรรมที่มีอยู่แล้วของสิ่งมีชีวิตจะเกิดขึ้นอีกครั้ง สิ่งมีชีวิตเดียวไม่มีเซลล์สืบพันธุ์ที่เหมือนกันสองเซลล์

เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ที่มีลักษณะเฉพาะหลอมรวม จะมีการสร้างจีโนไทป์ที่มีลักษณะเฉพาะขึ้นมา ซึ่งอยู่ภายใต้การควบคุมของการคัดเลือก

การทำซ้ำ:

• ชาลส์ ดาร์วิน แยกแยะความแปรปรวนประเภทใดได้
• ใบที่มีอายุเท่ากันจากต้นเดียวกันจะแตกต่างกัน นี่คือความแปรปรวนแบบไหน? อธิบายคำตอบของคุณ.
• ความแปรปรวนบางประการของสิ่งมีชีวิตมีความสำคัญอย่างไร?
• พี่ชายและน้องสาวมีความแปรปรวนประเภทใด? อธิบายคำตอบของคุณ.
• ความแปรปรวนเชิงผสมมีความสำคัญอย่างไร?
• ความแปรปรวนประเภทใดที่เรียกว่าการกลายพันธุ์?
• ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์มีความสำคัญอย่างไร?
• วัสดุวิวัฒนาการเบื้องต้นคืออะไร?

การทำซ้ำ:

ความแปรปรวนแบบรวมกัน:

• การรวมตัวกันของสารพันธุกรรมของพ่อแม่จะเกิดขึ้นอีกครั้งเมื่อใด?
• ผลต่อจีโนไทป์?
• ผลต่อฟีโนไทป์?
• สำคัญต่อร่างกาย?

ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์:

• ถือได้ว่าเป็นความแปรปรวนบางอย่างหรือไม่?
• สามารถพิจารณาความแปรปรวนของกลุ่มได้หรือไม่?
• ผลต่อจีโนไทป์?
• ผลต่อฟีโนไทป์?
• สืบทอดการเปลี่ยนแปลงที่ได้รับ?
• สำคัญต่อร่างกาย?

การทำซ้ำ:

ความแปรปรวนของการปรับเปลี่ยน

• ถือได้ว่าเป็นความแปรปรวนบางอย่างหรือไม่?
• สามารถพิจารณาความแปรปรวนของกลุ่มได้หรือไม่?
• ผลต่อจีโนไทป์?
• ผลต่อฟีโนไทป์?
• สืบทอดการเปลี่ยนแปลงที่ได้รับ?
• ความสำคัญของสิ่งมีชีวิต?
• มีความสำคัญต่อสายพันธุ์?

ความแปรปรวนเป็นกระบวนการที่สะท้อนถึงความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม

จากมุมมองทางพันธุกรรม ความแปรปรวนเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของจีโนไทป์ในกระบวนการพัฒนาสิ่งมีชีวิตส่วนบุคคลต่อสภาวะต่างๆ สภาพแวดล้อมภายนอก.

ความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิตเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักของวิวัฒนาการ ทำหน้าที่เป็นแหล่งสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติและประดิษฐ์

นักชีววิทยาแยกแยะความแตกต่างระหว่างความแปรปรวนทางพันธุกรรมและไม่ใช่ทางพันธุกรรม ความแปรปรวนทางพันธุกรรมรวมถึงการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่กำหนดโดยจีโนไทป์และคงอยู่ต่อไปหลายชั่วอายุคน ถึง ความแปรปรวนที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรมซึ่งดาร์วินเรียกว่าแน่นอน และปัจจุบันเรียกว่า การปรับเปลี่ยนหรือความแปรปรวนทางฟีโนไทป์ หมายถึงการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของสิ่งมีชีวิต ไม่เก็บรักษาไว้ในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

ความแปรปรวนทางพันธุกรรมแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงในจีโนไทป์ ความแปรปรวนที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรม- การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต

ในระหว่าง ชีวิตส่วนตัวในสิ่งมีชีวิตภายใต้อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมการเปลี่ยนแปลงสองประเภทสามารถเกิดขึ้นได้: ในกรณีหนึ่งการทำงานและการกระทำของยีนในกระบวนการของการสร้างลักษณะการเปลี่ยนแปลงในอีกกรณีหนึ่งจีโนไทป์เองก็เปลี่ยนแปลงไป

เราเริ่มคุ้นเคยกับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมซึ่งเป็นผลมาจากการรวมกันของยีนและปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน การรวมกันของยีนนั้นดำเนินการบนพื้นฐานของสองกระบวนการ: 1) การกระจายโครโมโซมอย่างอิสระในไมโอซิสและการรวมกันแบบสุ่มระหว่างการปฏิสนธิ; 2) การผสมข้ามโครโมโซมและการรวมตัวกันของยีน ความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่เกิดจากการรวมตัวและการรวมตัวกันของยีนมักเรียกว่า ความแปรปรวนแบบรวมกัน. ด้วยความแปรปรวนประเภทนี้ ยีนเองจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่การผสมผสานและลักษณะของปฏิสัมพันธ์ในระบบจีโนไทป์จะเปลี่ยนไป อย่างไรก็ตาม ความแปรปรวนทางพันธุกรรมประเภทนี้ควรถือเป็นปรากฏการณ์รอง และการเปลี่ยนแปลงการกลายพันธุ์ในยีนควรถือเป็นเรื่องปฐมภูมิ

ที่มาสำหรับ การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม - ทั้งการกลายพันธุ์ของยีนและการรวมตัวกันใหม่

ความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยนมีบทบาทอย่างจำกัดในวิวัฒนาการของสารอินทรีย์ ดังนั้น หากคุณนำหน่อที่มาจากพืชชนิดเดียวกัน เช่น สตรอเบอร์รี่ มาปลูกในนั้น เงื่อนไขที่แตกต่างกันความชื้น อุณหภูมิ แสง บนดินที่แตกต่างกัน แม้ว่าจีโนไทป์จะเหมือนกัน แต่ก็กลับกลายเป็นว่าแตกต่างออกไป การกระทำของปัจจัยสุดขั้วที่แตกต่างกันอาจทำให้เกิดความแตกต่างมากยิ่งขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม เมล็ดที่เก็บจากพืชดังกล่าวและหว่านภายใต้เงื่อนไขเดียวกันจะให้กำเนิดลูกหลานประเภทเดียวกัน หากไม่ใช่ในรุ่นแรกก็จะเกิดในรุ่นต่อๆ ไป การเปลี่ยนแปลงลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่เกิดจากการกระทำของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมในการสร้างเซลล์จะหายไปพร้อมกับการตายของสิ่งมีชีวิต

ในเวลาเดียวกันความสามารถในการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวซึ่งถูก จำกัด ด้วยขอบเขตของบรรทัดฐานของปฏิกิริยาของจีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตมีความสำคัญทางวิวัฒนาการที่สำคัญ ดังที่ A.P. Vladimirsky แสดงในยุค 20 V.S. Kirpichnikov และ I.I. Shmalgauzen ในยุค 30 ในกรณีที่การเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลงนัยสำคัญในการปรับตัวเกิดขึ้นเมื่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมทำงานอย่างต่อเนื่องในหลายชั่วอายุคนซึ่งสามารถทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่กำหนดการเปลี่ยนแปลงเดียวกัน ซึ่งอาจให้ความรู้สึกถึงการรวมการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

การเปลี่ยนแปลงการกลายพันธุ์จำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบโครงสร้างการสืบพันธุ์ของเชื้อโรคและเซลล์ร่างกายใหม่ ความแตกต่างพื้นฐานการกลายพันธุ์จากการปรับเปลี่ยนลงมาอยู่ที่ความจริงที่ว่าการกลายพันธุ์สามารถทำซ้ำได้อย่างแม่นยำในชุดการสร้างเซลล์ที่ยาวนาน โดยไม่คำนึงถึงสภาพแวดล้อมที่เกิดการสร้างเซลล์ขึ้นมา สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการเกิดการกลายพันธุ์นั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างเฉพาะของเซลล์ - โครโมโซม

มีการอภิปรายกันยาวนานทางชีววิทยาเกี่ยวกับบทบาทของความแปรปรวนในวิวัฒนาการที่เกี่ยวข้องกับปัญหาการสืบทอดของสิ่งที่เรียกว่าตัวละครที่ได้มา เสนอโดยเจ. ลามาร์กในปี 1809 ชาร์ลส์ ดาร์วินยอมรับบางส่วนและยังคงได้รับการสนับสนุนจากนักชีววิทยาจำนวนหนึ่ง . แต่นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ถือว่าการกำหนดปัญหานี้ไม่เป็นไปตามหลักวิทยาศาสตร์ ในเวลาเดียวกันต้องบอกว่าความคิดที่ว่าการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในร่างกายเกิดขึ้นอย่างเพียงพอต่อการกระทำของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมนั้นไร้สาระโดยสิ้นเชิง การกลายพันธุ์เกิดขึ้นในหลายทิศทาง พวกมันไม่สามารถปรับตัวเข้ากับสิ่งมีชีวิตได้เนื่องจากพวกมันเกิดขึ้นในเซลล์เดียว

และผลของพวกมันจะเกิดขึ้นกับลูกหลานเท่านั้น ไม่ใช่ปัจจัยที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ แต่เป็นเพียงการคัดเลือกเท่านั้นที่ประเมินความรู้เชิงปรับตัวของการกลายพันธุ์ เนื่องจากทิศทางและจังหวะของวิวัฒนาการถูกกำหนดโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ และปัจจัยหลังถูกควบคุมโดยปัจจัยหลายประการของสภาพแวดล้อมภายในและภายนอก จึงมีการสร้างแนวคิดที่ผิดเกี่ยวกับความได้เปรียบเบื้องต้นที่เพียงพอของความแปรปรวนทางพันธุกรรม

การคัดเลือกบนพื้นฐานของการกลายพันธุ์เดี่ยวจะ “สร้าง” ระบบของจีโนไทป์ที่ตรงตามข้อกำหนดของสภาวะการทำงานอย่างต่อเนื่องของสายพันธุ์นั้น

คำว่า " การกลายพันธุ์"ถูกเสนอครั้งแรกโดย G. de Vries ในงานคลาสสิกของเขาเรื่อง "Mutation Theory" (1901 -1903) เขาเรียกการกลายพันธุ์ว่าปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรมเป็นพัก ๆ และไม่ต่อเนื่อง บทบัญญัติหลักของทฤษฎีของเดอ วรีส์ยังไม่สูญเสียความสำคัญ ดังนั้น จึงควรให้ไว้ที่นี่:

1. การกลายพันธุ์เกิดขึ้นอย่างกะทันหันโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ
2. รูปแบบใหม่มีความคงที่อย่างสมบูรณ์นั่นคือมีเสถียรภาพ
3. การกลายพันธุ์ ซึ่งแตกต่างจากการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรม (ความผันผวน) ไม่สร้างอนุกรมต่อเนื่องและไม่ได้จัดกลุ่มตามประเภทเฉลี่ย (โหมด) การกลายพันธุ์เป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพ
4. การกลายพันธุ์ไปในทิศทางที่ต่างกัน พวกมันสามารถให้ทั้งประโยชน์และโทษได้
5. การตรวจหาการกลายพันธุ์ขึ้นอยู่กับจำนวนบุคคลที่วิเคราะห์เพื่อตรวจจับการกลายพันธุ์
6. การกลายพันธุ์เดียวกันสามารถเกิดขึ้นซ้ำๆ ได้

อย่างไรก็ตาม G. de Vries ทำผิดพลาดขั้นพื้นฐานโดยเปรียบเทียบทฤษฎีการกลายพันธุ์กับทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ เขาเชื่ออย่างไม่ถูกต้องว่าการกลายพันธุ์สามารถก่อให้เกิดสายพันธุ์ใหม่ที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมภายนอกได้ทันทีโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของการคัดเลือก ในความเป็นจริง การกลายพันธุ์เป็นเพียงแหล่งที่มาของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบในการคัดเลือก ดังที่เราจะเห็นในภายหลัง การกลายพันธุ์ของยีนได้รับการประเมินโดยการคัดเลือกในระบบจีโนไทป์เท่านั้น ความผิดพลาดของ G. de Vries ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากความจริงที่ว่าการกลายพันธุ์ที่เขาศึกษาในอีฟนิ่งพริมโรส (Oenothera Lamarciana) ต่อมากลายเป็นผลลัพธ์ของการแยกลูกผสมที่ซับซ้อน

แต่ใครๆ ก็อดไม่ได้ที่จะชื่นชมการมองการณ์ไกลทางวิทยาศาสตร์ที่ G. de Vries สร้างขึ้นเกี่ยวกับการกำหนดบทบัญญัติหลักของทฤษฎีการกลายพันธุ์และความสำคัญของทฤษฎีในการคัดเลือก ย้อนกลับไปในปี 1901 เขาเขียนว่า “...การกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์นั้น ควรกลายเป็นเป้าหมายของการศึกษา และถ้าเราประสบความสำเร็จในการอธิบายกฎแห่งการกลายพันธุ์ ไม่เพียงแต่มุมมองของเราเกี่ยวกับเครือญาติของสิ่งมีชีวิตจะลึกซึ้งยิ่งขึ้นเท่านั้น แต่เรายังกล้าที่จะหวังว่ามันจะเป็นไปได้ที่จะเชี่ยวชาญเรื่องความผันแปรได้เช่นเดียวกับที่ปรมาจารย์ผู้เพาะพันธุ์เปลี่ยนแปลงไป และความแปรปรวน แน่นอนว่า เราจะค่อยๆ เข้าใจถึงการกลายพันธุ์แต่ละอย่าง และจะนำมาซึ่งประโยชน์มากมายต่อการปฏิบัติทางการเกษตรและพืชสวนด้วย สิ่งที่ดูเหมือนจะไม่สามารถบรรลุได้ในขณะนี้จะอยู่ในอำนาจของเราหากเราประสบความสำเร็จในการทำความเข้าใจกฎที่เป็นพื้นฐานของการกลายพันธุ์ของสายพันธุ์ เห็นได้ชัดว่ามีงานอันต่อเนื่องมากมายรอเราอยู่ที่นี่ มูลค่าสูงทั้งเพื่อวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติ นี่เป็นขอบเขตการควบคุมการกลายพันธุ์ที่น่าหวัง” ดังที่เราจะได้เห็นในภายหลัง วิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่อยู่ในเกณฑ์ที่จะเข้าใจกลไกของการกลายพันธุ์ของยีน

ทฤษฎีการกลายพันธุ์สามารถพัฒนาได้หลังจากการค้นพบกฎของเมนเดลและรูปแบบของการเชื่อมโยงของยีนและการรวมตัวกันอีกครั้งอันเป็นผลมาจากการข้ามที่กำหนดในการทดลองของสำนักมอร์แกน นับตั้งแต่มีการจัดตั้งความไม่ต่อเนื่องทางพันธุกรรมของโครโมโซม ทฤษฎีการกลายพันธุ์จึงได้รับพื้นฐานสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

แม้ว่าในปัจจุบันคำถามเกี่ยวกับธรรมชาติของยีนยังไม่ได้รับการชี้แจงอย่างสมบูรณ์ แต่รูปแบบทั่วไปของการกลายพันธุ์ของยีนจำนวนหนึ่งก็ได้รับการยืนยันอย่างมั่นคง

การกลายพันธุ์ของยีนเกิดขึ้นในสัตว์ทุกประเภทและทุกประเภท พืชที่สูงขึ้นและต่ำลง สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และเซลล์เดียว แบคทีเรียและไวรัส ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์ในฐานะกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันเชิงคุณภาพนั้นเป็นสากลสำหรับรูปแบบอินทรีย์ทั้งหมด

กระบวนการกลายพันธุ์แบบธรรมดาล้วนๆ แบ่งออกเป็นแบบที่เกิดขึ้นเองและแบบเหนี่ยวนำ ในกรณีที่การกลายพันธุ์เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติทั่วไปหรือเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาและชีวเคมีในร่างกาย พวกมันจะถูกจัดว่าเป็นการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเอง การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลพิเศษ (รังสีไอออไนซ์ สารเคมี, สภาวะที่รุนแรงฯลฯ) เรียกว่า ชักนำ. ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองและการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้น แต่การศึกษาอย่างหลังนี้ทำให้นักชีววิทยาสามารถควบคุมความแปรปรวนทางพันธุกรรมและไขความลึกลับของยีนได้

ความแปรปรวน ชนิด และความสำคัญทางชีวภาพ

ความแปรปรวนทางพันธุกรรม

ความแปรปรวนเป็นทรัพย์สินสากลของระบบสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของฟีโนไทป์และจีโนไทป์ที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอกหรือเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงในวัสดุทางพันธุกรรม มีความแปรปรวนทางพันธุกรรมและไม่ใช่ทางพันธุกรรม

ความแปรปรวนทางพันธุกรรมอาจเป็นแบบรวมกัน กลายพันธุ์ หรือไม่แน่นอน

ความแปรปรวนแบบรวมกันเกิดขึ้นจากการรวมกันของยีนใหม่ในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ การข้าม และกระบวนการอื่น ๆ ที่มาพร้อมกับการรวมตัวกันของยีน อันเป็นผลมาจากความแปรปรวนแบบผสมผสาน สิ่งมีชีวิตจึงเกิดขึ้นที่แตกต่างจากพ่อแม่ในเรื่องจีโนไทป์และฟีโนไทป์ ความแปรปรวนแบบผสมผสานทำให้เกิดการรวมกันของยีนใหม่และให้ทั้งความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตและเอกลักษณ์ทางพันธุกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ของยีนแต่ละตัว

ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงลำดับนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุล DNA การสูญเสียและการแทรกซึมของส่วนขนาดใหญ่ในโมเลกุล DNA การเปลี่ยนแปลงจำนวนโมเลกุล DNA (โครโมโซม) การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเรียกว่าการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์ได้รับการสืบทอด

การกลายพันธุ์มีความโดดเด่น:

. ทางพันธุกรรมทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในยีนเฉพาะ การกลายพันธุ์ของยีนสามารถเป็นได้ทั้งแบบเด่นหรือแบบถอย พวกมันสามารถรองรับหรือในทางกลับกัน ยับยั้งการทำงานที่สำคัญของร่างกายได้

กำเนิดส่งผลต่อเซลล์สืบพันธุ์และถ่ายทอดระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

โซมาติกไม่ส่งผลต่อเซลล์สืบพันธุ์ ไม่ได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมในสัตว์

จีโนม (polyploidy และ heteroploidy) เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซมในคาริโอไทป์ของเซลล์

โครโมโซมเกี่ยวข้องกับการจัดเรียงโครงสร้างของโครโมโซมใหม่ การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของส่วนต่างๆ ที่เกิดจากการแตกหัก การสูญเสียแต่ละส่วน เป็นต้น การกลายพันธุ์ของยีนที่พบบ่อยที่สุดส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลง การสูญเสีย หรือการแทรกนิวคลีโอไทด์ของ DNA ในยีน ยีนกลายพันธุ์ส่งข้อมูลที่แตกต่างกันไปยังบริเวณของการสังเคราะห์โปรตีนและในทางกลับกันจะนำไปสู่การสังเคราะห์โปรตีนอื่น ๆ และการเกิดขึ้นของลักษณะใหม่ ๆ การกลายพันธุ์สามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้อิทธิพลของรังสีรังสีอัลตราไวโอเลตและสารเคมีต่างๆ การกลายพันธุ์ไม่ได้ผลทั้งหมด บางส่วนได้รับการแก้ไขระหว่างการซ่อมแซม DNA ตามลักษณะฟีโนไทป์ การกลายพันธุ์จะเกิดขึ้นหากไม่นำไปสู่การตายของสิ่งมีชีวิต การกลายพันธุ์ของยีนส่วนใหญ่จะเป็นแบบถอย การกลายพันธุ์ที่แสดงออกทางฟีโนไทป์มีความสำคัญทางวิวัฒนาการ ไม่ว่าจะทำให้บุคคลมีความได้เปรียบในการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ หรือในทางกลับกัน นำไปสู่ความตายภายใต้แรงกดดันของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

กระบวนการกลายพันธุ์เพิ่มความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากร ซึ่งสร้างเงื่อนไขเบื้องต้นสำหรับกระบวนการวิวัฒนาการ

ความถี่ของการกลายพันธุ์สามารถเพิ่มขึ้นได้โดยไม่ตั้งใจ ซึ่งใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติ

ความแปรปรวนที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรมหรือการดัดแปลง

ความแปรปรวนที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรมหรือกลุ่ม (แน่นอน) หรือการเปลี่ยนแปลงแก้ไขคือการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อม ความแปรปรวนของการปรับเปลี่ยนไม่ส่งผลต่อจีโนไทป์ของแต่ละบุคคล ขอบเขตที่ฟีโนไทป์สามารถเปลี่ยนแปลงได้นั้นถูกกำหนดโดยจีโนไทป์ ขีดจำกัดเหล่านี้เรียกว่าบรรทัดฐานของปฏิกิริยา บรรทัดฐานของปฏิกิริยาจะกำหนดขอบเขตที่คุณลักษณะเฉพาะสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ลักษณะที่แตกต่างกันมีบรรทัดฐานของปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน—กว้างหรือแคบ

การแสดงฟีโนไทป์ของลักษณะได้รับอิทธิพลจากการทำงานร่วมกันของยีนและสภาพแวดล้อม ระดับของลักษณะที่แสดงออกมาเรียกว่าการแสดงออก ความถี่ของการปรากฏตัวของลักษณะ (%) ในประชากรที่บุคคลทุกคนมียีนที่กำหนดเรียกว่าการแทรกซึม ยีนสามารถแสดงออกได้ด้วยระดับการแสดงออกและการทะลุทะลวงที่แตกต่างกัน

การเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลงไม่ได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมในกรณีส่วนใหญ่ แต่ไม่จำเป็นต้องมีลักษณะเป็นกลุ่มและไม่ได้ปรากฏอยู่ในบุคคลทุกสายพันธุ์ภายใต้สภาพแวดล้อมเดียวกันเสมอไป การปรับเปลี่ยนช่วยให้มั่นใจว่าแต่ละบุคคลจะปรับตัวเข้ากับเงื่อนไขเหล่านี้

Charles Darwin แยกแยะความแตกต่างระหว่างความแปรปรวนที่แน่นอน (หรือกลุ่ม) และความแปรปรวนไม่แน่นอน (หรือรายบุคคล) ซึ่งเป็นไปตาม การจำแนกประเภทที่ทันสมัยเกิดขึ้นพร้อมกันโดยมีความแปรปรวนแบบไม่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมและทางพันธุกรรมตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ควรจำไว้ว่าการแบ่งส่วนนี้เป็นไปตามอำเภอใจในระดับหนึ่ง เนื่องจากขีดจำกัดของความแปรปรวนที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรมถูกกำหนดโดยจีโนไทป์

นอกจากพันธุกรรมแล้ว ความแปรปรวนยังเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยของวิวัฒนาการ โลกอินทรีย์. วิธีการต่างๆการใช้ความแปรปรวนแบบกำหนดเป้าหมาย (การผสมข้ามพันธุ์ประเภทต่างๆ การกลายพันธุ์แบบประดิษฐ์ ฯลฯ) เป็นรากฐานของการสร้างสัตว์เลี้ยงสายพันธุ์ใหม่

ความแปรปรวนทางพันธุกรรมมี 2 ประเภท: การกลายพันธุ์และการรวมกัน

พื้นฐานของความแปรปรวนแบบรวมกันคือการก่อตัวของการรวมตัวกันใหม่เช่น ความเชื่อมโยงของยีนที่พ่อแม่ไม่มี ในทางฟีโนไทป์ สิ่งนี้สามารถแสดงออกได้ไม่เพียงแต่ในความจริงที่ว่าลักษณะความเป็นพ่อแม่นั้นพบได้ในลูกหลานบางคนในชุดค่าผสมอื่น ๆ เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการก่อตัวของลักษณะใหม่ในลูกหลานที่ไม่มีอยู่ในพ่อแม่ด้วย สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อยีนที่ไม่ใช่อัลลีลิกตั้งแต่สองตัวขึ้นไปซึ่งพ่อแม่ต่างกันมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของลักษณะเดียวกัน

แหล่งที่มาหลักของความแปรปรวนแบบรวมกันคือ:

การแยกโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันอย่างอิสระในการแบ่งไมโอติกครั้งแรก

การรวมตัวกันของยีนขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการผสมข้ามโครโมโซม (โครโมโซมการรวมตัวกันอีกครั้งในไซโกตทำให้เกิดลักษณะที่ไม่ปกติสำหรับพ่อแม่)

โอกาสพบกัน gametes ในระหว่างการปฏิสนธิ

ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์ขึ้นอยู่กับการกลายพันธุ์ - การเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในจีโนไทป์ที่ส่งผลต่อโครโมโซมทั้งหมด ส่วนต่างๆ หรือยีนแต่ละตัว

1) ประเภทของการกลายพันธุ์ตามผลของอิทธิพลที่มีต่อร่างกาย แบ่งออกเป็น ประโยชน์ เป็นอันตราย และเป็นกลาง

2) ตามสถานที่เกิด การกลายพันธุ์สามารถเกิดขึ้นได้หากเกิดขึ้นในเซลล์สืบพันธุ์: พวกมันสามารถแสดงออกได้ในรุ่นที่พัฒนาจากเซลล์สืบพันธุ์ การกลายพันธุ์ทางร่างกายเกิดขึ้นในเซลล์ร่างกาย (ไม่สืบพันธุ์) การกลายพันธุ์ดังกล่าวสามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้โดยการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศหรือการสืบพันธุ์เท่านั้น

3) การกลายพันธุ์อาจเป็น: ขึ้นอยู่กับส่วนใดของจีโนไทป์ที่ได้รับผลกระทบ

จีโนมซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซมหลายครั้ง เช่น โพลีพลอยด์

โครโมโซมเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโครโมโซม การเพิ่มส่วนพิเศษเนื่องจากครอสโอเวอร์ การหมุนบางส่วนของโครโมโซม 180° หรือการเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซมแต่ละตัว ด้วยการจัดเรียงโครโมโซมใหม่ทำให้วิวัฒนาการของคาริโอไทป์เกิดขึ้นและการกลายพันธุ์ส่วนบุคคลที่เกิดจากการจัดเรียงใหม่ดังกล่าวอาจกลายเป็นการปรับตัวให้เข้ากับสภาพการดำรงอยู่เพิ่มจำนวนและก่อให้เกิดสายพันธุ์ใหม่มากขึ้น

การกลายพันธุ์ของยีนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงลำดับของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุล DNA นี่คือการกลายพันธุ์ประเภทที่พบบ่อยที่สุด

4) ตามวิธีการเกิด การกลายพันธุ์แบ่งออกเป็นแบบที่เกิดขึ้นเองและแบบเหนี่ยวนำ

การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติภายใต้อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์โดยปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์

การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเกิดขึ้นเมื่อปัจจัยก่อกลายพันธุ์ถูกส่งไปยังร่างกายโดยตรง สารก่อกลายพันธุ์ทางกายภาพประกอบด้วยรังสีประเภทต่างๆ อุณหภูมิต่ำและสูง ไปจนถึงเคมี-ต่างๆ สารประกอบเคมี; ถึงสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพ - ไวรัส

ดังนั้นการกลายพันธุ์จึงเป็นสาเหตุหลักของความแปรปรวนทางพันธุกรรมซึ่งเป็นปัจจัยในการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ต้องขอบคุณการกลายพันธุ์ อัลลีลใหม่จึงปรากฏขึ้น (เรียกว่ากลายพันธุ์) อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต เนื่องจากจะทำให้สมรรถภาพและความสามารถในการสืบพันธุ์ลดลง ธรรมชาติสร้างความผิดพลาดมากมาย ต้องขอบคุณการกลายพันธุ์ที่ทำให้มีจีโนไทป์ที่ถูกดัดแปลงมากมาย แต่ในขณะเดียวกัน มันก็จะเลือกจีโนไทป์เหล่านั้นอย่างแม่นยำและโดยอัตโนมัติเสมอ ซึ่งจะทำให้ฟีโนไทป์ถูกปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมบางอย่างได้มากที่สุด

ดังนั้นกระบวนการกลายพันธุ์จึงเป็นแหล่งที่มาหลักของการเปลี่ยนแปลงเชิงวิวัฒนาการ

2. ให้ ลักษณะทั่วไปพืชใบเลี้ยงคู่. พืชใบเลี้ยงคู่มีความสำคัญอย่างไรในธรรมชาติและชีวิตมนุษย์?

คลาสใบเลี้ยงคู่- พืชที่มีเมล็ดประกอบด้วยตัวอ่อน

ใบเลี้ยงสองใบ

ชั้นใบเลี้ยงคู่ – 325 ครอบครัว

พิจารณาพืชใบเลี้ยงคู่ขนาดใหญ่.

ตระกูล	คุณสมบัติของดอกช่อดอก	สูตรดอก	ทารกในครรภ์	ผู้แทน
คอมโพสิต	ดอกไม้ – มีขนาดเล็ก มีลักษณะเป็นท่อและมีลักษณะคล้ายกก – ไม่สมมาตร ช่อดอก – ตะกร้า	Ch (5) L 5 Tn P 1 – ดอกท่อ Ch (5) L 5 Tn P 1 – ดอกกก	อาเชเน่, นัท	ไม้ล้มลุก (ยาและเมล็ดพืชน้ำมัน) – แดนดิไลออน ชิโครี คอร์นฟลาวเวอร์ คาโมมายล์ ดอกแอสเตอร์ และอื่นๆ อีกมากมาย
ตระกูลกะหล่ำ	perianth มีสมาชิกสี่ส่วน ช่อดอกเป็นแบบช่อดอก มักอยู่ในรูปแบบของคอรีมบ์	Ch 4 L 4 T 4+2 P 1	พ็อด พ็อด	ไม้ล้มลุกประจำปีและยืนต้น - หัวผักกาด, หัวไชเท้า, หัวผักกาด, หัวไชเท้า, rutabaga, กะหล่ำปลีและอื่น ๆ อีกมากมาย
โรซีเซีย	ดอกไม้ - โดดเดี่ยว	R (5) L 5 Tn P 1 R 5+5 L 5 Tn P 1	Drupe, สารประกอบ drupe, โพลีนัท, แอปเปิล	สมุนไพร พุ่มไม้ ต้นไม้ โรสฮิป ราสเบอร์รี่ สตรอเบอร์รี่ พลัม ต้นแอปเปิล แพร์ และอื่นๆ อีกมากมาย
พืชตระกูลถั่ว	แปรงหัว	ร 5 ล 1+2+(2) ที (9)+1 พี 1	ถั่ว	พุ่มไม้. ไม้ล้มลุก - ถั่ว ถั่วลันเตา ถั่วเลนทิล ถั่วลิสง โคลเวอร์ อัลฟัลฟา ลูปิน และอื่นๆ อีกมากมาย
Solanaceae	ดอกเดี่ยวหรือช่อดอก – ช่อดอก, ม้วนงอ	ร (5) ล (5) ท (5) ร 1	เบอร์รี่, กล่อง	ต้นไม้. ไม้ล้มลุก - มะเขือยาว, มะเขือเทศ, พริก, มันฝรั่ง, ราตรี, ลำโพง, เฮนเบนและอื่น ๆ อีกมากมาย ฯลฯ

ความสำคัญในธรรมชาติ: - พืชประเภทนี้เป็นผู้ผลิตในระบบนิเวศ เช่น สังเคราะห์แสง อินทรียฺวัตถุ; - ต้นไม้เหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นของทุกสิ่ง ห่วงโซ่อาหาร; - พืชเหล่านี้เป็นตัวกำหนดประเภทของ biogeocenosis (ป่าเบิร์ช, ทุ่งหญ้าสเตปป์ฟืน) - สิ่งเหล่านี้เป็นผู้มีส่วนร่วมในวัฏจักรของสารและน้ำ

ความสำคัญในชีวิตมนุษย์: - ในบรรดาพืชประเภท Dicotyledonous มีพืชที่ได้รับการเพาะปลูกหลายชนิดซึ่งมีอวัยวะที่ใช้เป็นอาหารของมนุษย์ (ตระกูล Rosaceae - เชอร์รี่, แอปเปิ้ล, พลัม, ราสเบอร์รี่, ตระกูล Asteraceae - ทานตะวัน, ตระกูล Solanaceae - มะเขือเทศ, มันฝรั่ง, พริกไทย, ตระกูล ตระกูลกะหล่ำ - กะหล่ำปลีหลากหลายพันธุ์, ตระกูลถั่ว - ถั่ว, ถั่วเหลือง, ถั่ว) - พืชหลายชนิดใช้เป็นอาหารสัตว์ - ในการผลิตด้ายธรรมชาติ (ผ้าลินิน, ผ้าฝ้าย) - เป็นวัฒนธรรมและการตกแต่ง (กระถิน, กุหลาบ); - ยา (มัสตาร์ด, คาโมมายล์, ตำแย, เทอร์โมซิส) นอกจากนี้ในชั้นเรียนนี้ยังมีเครื่องเทศหลายชนิด เช่น ใช้ในการผลิตยาสูบ กาแฟ ชา โกโก้ สีย้อม เชือก เชือก กระดาษ เครื่องใช้ไม้ เฟอร์นิเจอร์ เครื่องดนตรี; - ไม้ของใบเลี้ยงคู่บางชนิด (โอ๊ค, ฮอร์นบีม, ลินเด็น) มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการก่อสร้าง

พันธุกรรม- นี้ คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดสิ่งมีชีวิตซึ่งประกอบด้วยความสามารถในการถ่ายทอดคุณสมบัติและหน้าที่ของพ่อแม่สู่ลูกหลาน การถ่ายทอดนี้ดำเนินการโดยใช้ยีน

ยีนเป็นหน่วยจัดเก็บ การส่งผ่าน และการนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้ ยีนเป็นส่วนเฉพาะของโมเลกุล DNA ซึ่งเป็นโครงสร้างที่เข้ารหัสโครงสร้างของโพลีเปปไทด์ (โปรตีน) ที่จำเพาะ มีแนวโน้มว่าหลายส่วนของ DNA จะไม่เข้ารหัสโปรตีน แต่ทำหน้าที่ควบคุม ไม่ว่าในกรณีใด ในโครงสร้างของจีโนมมนุษย์ เพียงประมาณ 2% ของ DNA เท่านั้นที่เป็นลำดับบนพื้นฐานของการสังเคราะห์ Messenger RNA (กระบวนการถอดความ) ซึ่งจะกำหนดลำดับของกรดอะมิโนในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน (กระบวนการแปล) ปัจจุบันเชื่อกันว่ามียีนประมาณ 30,000 ยีนในจีโนมมนุษย์

ยีนตั้งอยู่บนโครโมโซมซึ่งอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์และเป็นโมเลกุล DNA ขนาดยักษ์

ทฤษฎีโครโมโซมของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมคิดค้นขึ้นในปี 1902 โดย Setton และ Boveri ตามทฤษฎีนี้โครโมโซมเป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมที่กำหนดคุณสมบัติทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต ในมนุษย์แต่ละเซลล์มีโครโมโซม 46 โครโมโซม แบ่งออกเป็น 23 คู่ โครโมโซมที่รวมกันเป็นคู่เรียกว่าโฮโมโลกัส

เซลล์เพศ (gametes) ถูกสร้างขึ้นโดยใช้การแบ่งชนิดพิเศษ - ไมโอซิส จากผลของไมโอซิส โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันเพียงโครโมโซมเดียวจากแต่ละคู่ยังคงอยู่ในเซลล์เพศแต่ละเซลล์ กล่าวคือ 23 โครโมโซม โครโมโซมชุดเดียวดังกล่าวเรียกว่าฮาพลอยด์ ในระหว่างการปฏิสนธิ เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ชายและหญิงหลอมรวมและก่อตัวเป็นไซโกต ชุดคู่ที่เรียกว่าดิพลอยด์ก็จะถูกฟื้นฟู ในไซโกตในสิ่งมีชีวิตที่พัฒนาจากมัน โครโมโซมหนึ่งอันจากแต่ละโครโมโซมจะได้รับจากสิ่งมีชีวิตของพ่อ และอีกโครโมโซมจากมารดา

จีโนไทป์คือชุดของยีนที่สิ่งมีชีวิตได้รับจากพ่อแม่

อีกปรากฏการณ์หนึ่งที่การศึกษาทางพันธุศาสตร์คือความแปรปรวน ความแปรปรวนเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการได้รับคุณลักษณะใหม่ - ความแตกต่างภายในสายพันธุ์ ความแปรปรวนมีสองรูปแบบ:
- กรรมพันธุ์;
- การดัดแปลง (ไม่ใช่กรรมพันธุ์)

ความแปรปรวนทางพันธุกรรม- นี่คือรูปแบบหนึ่งของความแปรปรวนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของจีโนไทป์ ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับความแปรปรวนของการกลายพันธุ์หรือการรวมกัน

ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์
ยีนมีการเปลี่ยนแปลงเป็นครั้งคราว ซึ่งเรียกว่าการกลายพันธุ์ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นแบบสุ่มและปรากฏขึ้นเอง สาเหตุของการกลายพันธุ์นั้นมีความหลากหลายมาก มีอยู่ ทั้งบรรทัดปัจจัยที่มีอิทธิพลเพิ่มโอกาสในการเกิดการกลายพันธุ์ ซึ่งอาจสัมผัสกับสารเคมีบางชนิด รังสี อุณหภูมิ ฯลฯ เมื่อใช้วิธีการเหล่านี้ การกลายพันธุ์สามารถเกิดขึ้นได้ แต่ธรรมชาติของการเกิดขึ้นแบบสุ่มยังคงอยู่ และเป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายการปรากฏตัวของการกลายพันธุ์โดยเฉพาะ

การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นจะถูกส่งต่อไปยังผู้สืบทอด กล่าวคือ พวกมันจะกำหนดความแปรปรวนทางพันธุกรรม ซึ่งสัมพันธ์กับตำแหน่งที่การกลายพันธุ์เกิดขึ้น หากการกลายพันธุ์เกิดขึ้นในเซลล์สืบพันธุ์ก็มีโอกาสที่จะถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้เช่น ได้รับการสืบทอด หากการกลายพันธุ์เกิดขึ้นในเซลล์ร่างกาย การกลายพันธุ์นั้นจะถูกส่งไปยังเซลล์ที่เกิดจากเซลล์ร่างกายนี้เท่านั้น การกลายพันธุ์ดังกล่าวเรียกว่าร่างกายและไม่ได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

การกลายพันธุ์มีหลายประเภทหลักๆ
- การกลายพันธุ์ของยีน ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในระดับของยีนแต่ละตัว เช่น ส่วนของโมเลกุล DNA นี่อาจเป็นการสูญเสียนิวคลีโอไทด์ การแทนที่เบสหนึ่งด้วยอีกเบสหนึ่ง การจัดเรียงนิวคลีโอไทด์ใหม่ หรือการเติมเบสใหม่
- การกลายพันธุ์ของโครโมโซมที่เกี่ยวข้องกับการหยุดชะงักของโครงสร้างโครโมโซมทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงร้ายแรงที่สามารถตรวจพบได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์ การกลายพันธุ์ดังกล่าวรวมถึงการสูญเสียส่วนของโครโมโซม (การลบออก), การเพิ่มส่วน, การหมุนของส่วนของโครโมโซม 180° และการปรากฏตัวของการทำซ้ำ
- การกลายพันธุ์ของจีโนมเกิดจากการเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซม โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันเพิ่มเติมอาจปรากฏขึ้น: ในชุดโครโมโซมนั้นไทรโซมีจะปรากฏขึ้นแทนที่โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันสองตัว ในกรณีของ monosomy จะมีการสูญเสียโครโมโซมหนึ่งอันจากคู่หนึ่ง ด้วยโพลีพลอยด์ทำให้จีโนมเพิ่มขึ้นหลายเท่า การกลายพันธุ์ของจีโนมอีกรูปแบบหนึ่งคือ haploidy ซึ่งเหลือเพียงโครโมโซมเดียวจากแต่ละคู่

ความถี่ของการกลายพันธุ์ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว เมื่อเกิดการกลายพันธุ์ของจีโนมหลายครั้ง ความสำคัญอย่างยิ่งโดยเฉพาะอายุของมารดา

ความแปรปรวนแบบรวมกัน
ความแปรปรวนประเภทนี้ถูกกำหนดโดยธรรมชาติของกระบวนการทางเพศ ด้วยความแปรผันแบบผสมผสาน จีโนไทป์ใหม่เกิดขึ้นเนื่องจากการรวมกันของยีนใหม่ ความแปรปรวนประเภทนี้แสดงออกมาแล้วในขั้นตอนของการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์ ดังที่ได้กล่าวไปแล้วในแต่ละเซลล์เพศ (gamete) จะมีโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันเพียงโครโมโซมเดียวจากแต่ละคู่ โครโมโซมเข้าสู่เซลล์สืบพันธุ์แบบสุ่ม ดังนั้นเซลล์เพศของคนๆ หนึ่งอาจแตกต่างกันอย่างมากในชุดของยีนบนโครโมโซม ขั้นตอนที่สำคัญยิ่งกว่าสำหรับการเกิดขึ้นของความแปรปรวนแบบผสมผสานคือการปฏิสนธิ หลังจากนั้นสิ่งมีชีวิตที่เพิ่งเกิดขึ้นใหม่จะมียีน 50% ที่สืบทอดมาจากพ่อแม่คนหนึ่งและ 50% จากอีกยีนหนึ่ง

การเปลี่ยนแปลงความแปรปรวนไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของจีโนไทป์ แต่เกิดจากอิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่มีต่อสิ่งมีชีวิตที่กำลังพัฒนา

การมีอยู่ของความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยนเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการทำความเข้าใจแก่นแท้ของการสืบทอด ลักษณะไม่ได้รับการถ่ายทอด คุณสามารถใช้สิ่งมีชีวิตที่มีจีโนไทป์เดียวกันได้ ตัวอย่างเช่น ปลูกกิ่งจากพืชชนิดเดียวกัน แต่วางไว้ในสภาวะที่แตกต่างกัน (แสง ความชื้น สารอาหารแร่ธาตุ) และได้พืชที่แตกต่างกันออกไปโดยมีลักษณะแตกต่างกัน (การเจริญเติบโต ผลผลิต รูปร่างใบและ เร็วๆ นี้.). เพื่ออธิบายลักษณะเฉพาะที่เกิดขึ้นจริงของสิ่งมีชีวิต จะใช้แนวคิดเรื่อง "ฟีโนไทป์"

ฟีโนไทป์คือความซับซ้อนทั้งหมดของลักษณะเฉพาะที่เกิดขึ้นจริงของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ของจีโนไทป์และอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมในระหว่างการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นสาระสำคัญของการสืบทอดจึงไม่ได้อยู่ที่การสืบทอดลักษณะใดลักษณะหนึ่ง แต่อยู่ที่ความสามารถของจีโนไทป์ในการสร้างฟีโนไทป์บางอย่างอันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์กับเงื่อนไขการพัฒนา

เนื่องจากความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยนไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในจีโนไทป์ การปรับเปลี่ยนจึงไม่ได้รับการสืบทอด โดยปกติแล้วตำแหน่งนี้เป็นเรื่องยากที่จะยอมรับด้วยเหตุผลบางประการ ดูเหมือนว่าหากผู้ปกครองฝึกฝนการยกน้ำหนักมาหลายชั่วอายุคนและพัฒนากล้ามเนื้อแล้วคุณสมบัติเหล่านี้จะต้องถูกส่งต่อไปยังลูก ๆ ของพวกเขา ในขณะเดียวกัน นี่เป็นการปรับเปลี่ยนโดยทั่วไป และการฝึกอบรมคืออิทธิพลของสิ่งแวดล้อมที่มีอิทธิพลต่อการพัฒนาลักษณะ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงจีโนไทป์เกิดขึ้นระหว่างการดัดแปลง และคุณลักษณะที่ได้รับจากการดัดแปลงจะไม่ได้รับการสืบทอด ดาร์วินเรียกความแปรปรวนประเภทนี้ว่าไม่ใช่กรรมพันธุ์

เพื่อกำหนดลักษณะขีดจำกัดของความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยน จะใช้แนวคิดของบรรทัดฐานของปฏิกิริยา ลักษณะบางอย่างในมนุษย์ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม เช่น กรุ๊ปเลือด เพศ สีตา ในทางกลับกัน คนอื่นๆ มีความอ่อนไหวต่ออิทธิพลของสิ่งแวดล้อมมาก ตัวอย่างเช่น ผลจากการถูกแสงแดดเป็นเวลานาน สีผิวจะเข้มขึ้น และขนจะจางลง น้ำหนักของบุคคลได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการรับประทานอาหาร ความเจ็บป่วย และการมีอยู่ของ นิสัยที่ไม่ดี, ความเครียด , รูปแบบการใช้ชีวิต

อิทธิพลของสิ่งแวดล้อมสามารถไม่เพียงแต่นำไปสู่เชิงปริมาณเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่อีกด้วย การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพฟีโนไทป์ ในพริมโรสบางสายพันธุ์ ดอกไม้สีแดงจะปรากฏที่อุณหภูมิอากาศต่ำ (15-20 C) แต่หากวางพืชไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นอุณหภูมิ 30 ° C ดอกไม้สีขาวจะเกิดขึ้น

ยิ่งไปกว่านั้น แม้ว่าบรรทัดฐานของปฏิกิริยาจะแสดงลักษณะของความแปรปรวนในรูปแบบที่ไม่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม ( ความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยน) มันยังถูกกำหนดโดยจีโนไทป์ด้วย ประเด็นนี้สำคัญมาก: อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับจีโนไทป์ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมแบบเดียวกันต่อจีโนไทป์สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างมากในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง และไม่ส่งผลกระทบต่อลักษณะอื่น