Що таке мінливість
Мінливість — здатність організмів набувати нових ознак, що спричиняють відмінності між особинами в межах виду.
- Спадкова мінливість — зміни структури або діяльності генетичного апарату (мутації та рекомбінації).
- Неспадкова мінливість — вплив умов середовища на організм; молекулярний механізм — зміни експресії генів.
Дві основні форми мінливості
Спадкова мінливість
- Пов’язана зі змінами генотипу.
- Основні механізми: мутації та рекомбінації.
- Мутації — у статевих і соматичних клітинах.
- Генеративні мутації передаються нащадкам.
- Соматичні — проявляються впродовж життя.
Неспадкова мінливість
- Пов’язана зі змінами фенотипу.
- Механізм: регуляція активності генів.
- Забезпечує пристосування до умов середовища.
- Нові ознаки можуть бути шкідливими.
Модифікаційна мінливість
Модифікаційна мінливість — це зміни зовнішніх ознак організму під впливом умов життя, а не через зміну генів.
- Гени не змінюються.
- Дітям не передається.
- Зміни зазвичай корисні або пристосувальні.
- Є межі змін — їх задає генотип (це називають нормою реакції).
Приклади
- Засмага у людини: на сонці шкіра темнішає, без сонця — світліша. Діти не народжуються засмаглими.
- М’язи у спортсмена: тренування — м’язи ростуть; без тренувань — зменшуються.
- Розмір листків рослин: при доброму поливі — великі; при посусі — дрібні.
- Густота шерсті у тварин: взимку густіша, влітку рідша.
Приклад модифікації утворення меланіну
За вироблення меланіну відповідають чотири гени в різних хромосомах. Під дією УФ-випромінювання кератиноцити вивільняють мікроРНК, які активують тирозиназу — фермент, що каталізує утворення пігменту.
- УФ-випромінювання.
- МікроРНК.
- Активація тирозинази.
- Окиснення → меланін.
Закономірності модифікаційної мінливості
- Різна норма реакції: зріст змінюється, група крові — ні.
- Обмежені межі змін: людина не виросте вище біологічної межі.
- Переважають середні значення: більшість людей — середнього зросту.
- Залежить від умов: рослини в теплиці подібні, у природі — різні.
Комбінаційна мінливість
Комбінаційна мінливість — форма спадкової мінливості, що виникає завдяки перерозподілу генетичного матеріалу в нащадків. Самі гени не змінюються, змінюється їх поєднання.
Причина
- Гомологічна рекомбінація — обмін ділянками між однаковими (гомологічними) хромосомами (кросинговер під час мейозу).
- Негомологічна рекомбінація — з’єднання ділянок ДНК між неоднаковими хромосомами або різними ланцюгами ДНК.
- Перебудови хромосом, інверсії.
Результат
Виникає велика різноманітність генотипів у нащадків.
Приклади
- Діти не є точною копією батьків.
- Нові поєднання кольору очей і волосся.
- Сорти рослин з різними комбінаціями ознак.
Джерела комбінаційної мінливості
- Кросинговер — обмін ділянками між гомологічними хромосомами під час мейозу.
- Незалежне розходження гомологічних хромосом під час мейозу.
- Випадкове запліднення — випадкове злиття гамет під час запліднення.
- Гомологічна рекомбінація — обмін нуклеотидними послідовностями між гомологічними хромосомами.
- Негомологічна рекомбінація — обмін між негомологічними хромосомами або ланцюгами ДНК; приклад: вбудовування вірусних або бактеріальних фрагментів ДНК у ДНК клітин людини.
Мутаційна мінливість
Мутаційна мінливість — форма спадкової мінливості, пов’язана зі змінами генотипу внаслідок мутацій. Виникає під дією внутрішніх та зовнішніх чинників.
Рівні мутацій
- Рівень гена.
- Рівень хромосом.
- Рівень кількості хромосом.
Типи мутацій
- Шкідливі мутації — знижують пристосованість до умов середовища. Приклад: гемофілія.
- Нейтральні мутації — не впливають на пристосованість, але за зміни середовища можуть виявитися корисними. Приклад: гетерохромія очей (очі можуть різний колір).
- Адаптивні мутації — забезпечують пристосування до умов середовища, зумовлюють поліморфізм популяцій. Приклад: різна пігментація шкіри, колір очей, форма носа.
Порівняння форм мінливості
- Модифікаційна: тип мінливості — неспадкова; змінюється фенотип; успадковується — ні (норма реакції — так); приклад — засмага, утворення меланіну.
- Комбінаційна: тип мінливості — спадкова; змінюється поєднання генів; успадковується — так; приклад — кросинговер, запліднення.
- Мутаційна: тип мінливості — спадкова; змінюється генотип (гени, хромосоми); успадковується — так; приклад — гемофілія, гетерохромія.
Висновок
Усі три форми мінливості разом забезпечують різноманітність людських організмів та пристосування до умов середовища.