Конспект занятия по биологии на тему "Ненаследственная изменчивость"

► Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки и свойства отличающиеся от родительских и утрачивать прежние.

Проявляется изменчивость в разнообразии особей. Сформировав­шиеся новые признаки при условии их наследования могут служить основой для эволюции вида.

Измене­ния фенотипа могут быть связаны либо с влиянием среды на проявления генов, либо с изменениями самого генети­ческого материала.

В зависимости от этого различают ● ненаследственную (модификационную) изменчивость и ● на­следственную (генетическую) изменчивость.

В зависимости от того, где происходят изменения в генетическом материале: в ДНК ядра клетки, или в ор­ганоидах цитоплазмы клетки, содержащие ДНК или РНК, выделяют наследственную изменчивость генотипическую и цитоплазматическую.

В зависимости от того, каким образом происходят из­менения ДНК ядра клетки, выделяют мутационную, комбинативную и соотносительную генотипическую изменчивость.

► НЕНАСЛЕДСТВЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ.

(модификационная, фенотипичес­кая, определённая, групповая).

● Модификационная изменчивость – ненаследственное изменение признаков организма в пределах нормы реакции, определяемых генотипом, под влиянием факторов окружающей среды (или – разнообразие в проявлении одинаковых генотипов в различных условиях среды).

● Норма реакции – это границы варьирования  признака, ограниченные действием генотипа.

Норма реакции организма определяется генотипом, а условия среды определяют, какой вариант в пределах этой нормы реакции реализуется в данном случае.

▪ Различные призна­ки обладают разной по широте нормой реакции.

− Качественные, признаки (окраска шерсти у животных и венчиков у цветков, группы крови у человека, жирность молока у коров и т. д.) полностью контролируются генотипом, и внешняя среда на них не оказывает никакого влияния.

− Количественные, признаки (рост, масса, высота организмов, удойность коров и др.) в боль­шей степени находятся под влиянием внешней среды. В этом случае наследуется не готовый признак, опреде­ляемый генами, а определённый тип реакции ге­нотипа (норма реакции) на воздействие внешней среды.

   Для изучения нормы реакции прежде всего необходимо иметь генетически однородный материал и помещать его в варь­ирующие условия внешней среды. Достаточно однородным материалом могут служить у расте­ний клоны (вегетативно размноженное потомство одного расте­ния) и чистые линии (потомство одного самоопыленного расте­ния). У микроорганизмов – также клоны; у животных и человека – однояйцевые близнецы

 ▪ Примеры модификационной изменчивости.

    Если хлореллу определённого генотипа выращивать на све­ту, то образующиеся колонии имеют зелёный цвет. Такие же клетки, но выращенные в темноте, образуют колонии жёлтого цвета. Если жёлтые клетки перенести на свет, они вновь обра­зуют зелёные колонии. Следовательно, ● возможность образования хлорофилла в клетках была в обоих случаях, но для реализации её был необходим свет.

    Но даже в том случае, когда развитие признака происходит, степень его выраженности может варьировать в зависимости от условий внешней среды в определённых пределах. Так, напри­мер, наличие веснушек у человека определяется генотипом, однако ● степень их развития зависит от длительности пребывания на солнце. Поэтому принято говорить, что организмы наследуют определённую норму реакции.

    Если у гималайского кролика на спине вы­щипать белую шерсть и поместить его в холод (или нало­жить холодную повязку), на этом месте вырас­тет чёрная шерсть. Если чёрную шерсть уда­лить и наложить тёплую повязку, вырастет белая шерсть. При выращивании гималайского кролика при температуре 30° С вся шерсть у него будет белая. У потомства двух таких белых кроликов, выращенного в нормальных условиях, бу­дет обычное распределение пигмента.

Таким образом, ● изменения признаков, вызванные дейст­вием факторов внешней среды, не наследуются.

   Под действием ультрафиоле­товых лучей у всех людей, если они не альбиносы, воз­никает загар, хотя и в неодинако­вой степени. Таким образом, ● на действие определённого фактора внешней среды ка­ждый вид организмов реаги­рует специфически и реак­ция (в форме изменения признака) оказывается сходной у всех особей данного вида. Это обстоятельство по­зволило Ч.Дарвину назвать ненаследственную изменчи­вость групповой или определённой.

Хорошим примером адаптивного значения модификационной изменчивости может служить приобретение способности клетка­ми дрожжей сбраживать необычный субстрат — галактозу. Обычно дрожжи сбраживают глюкозу, но если клетки поместить на среду, содержащую только галактозу, то через некоторое время клетки начинают сбраживать и галак­тозу. Если такие клетки вновь перенести на среду, содержащую глюкозу, то они вновь восстанавливают спо­собность сбраживать глюкозу. Подобные адаптивные изменения играют важную роль в распространении вида и сохранении его в борьбе за существование.

       Примером модификационной изменчивости может служить также стрелолист, ко­торый имеет различные листья: стрело­видные (надводные), сердцевидные (плавающие) и лентовидные (подвод­ные). Следовательно, у стре­лолиста наследственно определена не определённая форма листа, а способность в некоторых пределах из­менять эту форму в зависимости от условий существования, что, несомненно,   является    приспособительной   особенностью организма.

   Сущность модификационной изменчивости особенно хорошо видна на примере количественных признаков.   ● Коровы одной породы в разных хозяйствах могут иметь разные удои: в одном, например, 2100-4200 кг, в другом — 3000-4900 кг. Это определяется взаимодействием одинако­вых генотипов с различными условиями содержания и кормле­ния, а амплитуда колебания удоев у животных одной породы в разных условиях говорит об унаследован­ной ими норме реакции.  

      В тех же хозяйствах ● животные другой породы могут иметь удои от 1000 до 2900 кг, т. е. иметь другую норму реакции, обусловленную взаимодействием другого генотипа с теми же ус­ловиями содержания и кормления.

      Следовательно, можно ска­зать, что нет наслед­ственного признака — удоя 5000 кг молока в год, а существует лишь наследственно обусловленная норма реакции этого признака. Степень же выраженности признака определяет­ся взаимодействием генотипа с конкретными условиями кормле­ния и содержания.

 ▪ Разные признаки имеют разную широту нормы реакции.

Вы­явить её в полной мере можно, помещая организмы в варьирую­щие условия существования, в том числе в оптимальные, когда признаки могут достичь максимального выражения. Примером могут служить признаки крупного рогатого скота.

Так, ▪ окраска не изменяется ни при каких условиях, т. е. имеет однозначную норму реакции.

Очень широ­кую норму реакции имеет ▪ молочная продуктивность, которая в сильной степени зависит от условий кормления  и содержания.

Промежуточное положение занимает такой признак, как ▪ про­цент жира в молоке. Он зависит от условий кормления, но в го­раздо меньшей степени, чем величина удоев, и варьирует в мень­ших пределах.

● Знание нормы реакции имеет большое значение в практике для получения высоких урожаев растений и высокой продуктивности животных при оптимальных условиях их содержания, при перенесении растений и животных в новые климатические районы. Немаловажное значение имеет ши­рота нормы реакции в процессе адаптации организмов в при­родных условиях.

● Причиной модификаций является различная ско­рость ферментативных реакций, участвующих в формо­образовании признака, зависящая от условий среды (ко­лебаний температуры, освещённости, влажности, коли­чества и качества пищи и др.)

Свойства модификаций:

1. Не передаются по наследству (затрагивают только фенотип), так как являются специфической реакцией организма на влияние окру­жающей среды.

2. Носят групповой характер, т. е. наблюдаются у боль­шого числа особей вида в одинаковых условиях.

3. Адекватны условиям среды и носят приспособи­тельный характер, т. е. повышают жизнестойкость и спо­собствуют выживанию особей.

4. Поддаются статистической обработке, позволяют отобразить изменение признака в виде вариационного ряда и вариационной кривой.

5. Пределы изменчивости зависят от генотипа.

► СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ   МОДИФИКАЦИОННОЙ   ИЗМЕНЧИВОСТИ

Нормальное распределение — закон модификационной измен­чивости, её основная закономерность.

Такие условия, как влажность, t°, освещен­ность, структура, плодородие почвы и многие другие никогда не бывают одинаковыми даже на одном поле. Поэтому на одном поле пшеницы длина колосьев может колебаться от 6 до 13 см. Определённый комплекс условий, влияя на одно растение, опре­делил длину его колоса в 7 см, а другое сочетание тех же усло­вий  определит  длину  его  колоса в 8 см. И то, что у первого расте­ния длина колоса оказалась имен­но 7 см, а не какая-то другая — дело случая.

Сле­довательно, при изучении законо­мерностей модификационной из­менчивости задача сводится к изучению закономерностей в мас­се случайных явлений. А это мож­но сделать, используя методы  математической статистики.

Установлено, что модификационная изменчивость самых разнообразных признаков у растений, животных и человека име­ет общие черты. Они хорошо видны на графике.

Для оценки признака строят вариационную кривую.

Среднее значение признака встречается чаще всего, и чем больше признак отклоняется от среднего значения, тем меньше особей им обладают.

● Экспрессивность – степень проявления варьирующего признака.

Экспрессивность характ-ет степень откло­нения признака от его средн. величины.

      ● Пенетрантность — степень пробиваемости генов в при­знак. Измеряется в % отношении числа особей, несущих данный признак, к числу особей, несущих ген, потенциально способный реализоваться в признак. Пенет­рантность какого-либо гена может быть полной (100%), если данный признак отмечен у всех особей, и неполной, если он проявляется только у части популяции.

Как принято при графическом изображении вариационного ряда, по оси абсцисс отложены значения, которые может принимать признак, по оси ординат — частота их встречаемости.

      ● Вариационная кривая — графическое отображение изменчивости признака, отображающее размах вариаций и частоту встречаемости отдельн. вариант.

Кривая на графике бывает, как правило, симметричной. Это значит, что вариации, как большие, чем средние, так и мень­шие, но отличающиеся от среднего значения на одну и ту же величину встречаются одинаково часто.

 Отсюда следует, что минимальные и максимальные значения  встречаются очень редко, но с одинаковой частотой. Эта закономерность  была описана К. Гауссом и известна как ● гауссовское или нормальное распределение. Нормальным его называют по­тому, что оно в природе встречается очень часто.

Дать объективную оценку изменчивому признаку мож­но только проанализировав большое количество особей.

● Вариационный ряд — совокупность всех особей, обладающих изменением дан­ного признака, расположенная в один ряд по убываю­щим или возрастающим значениям.

Вариационный ряд листьев лавровишни.

Знание статистических закономерностей модификационной изменчивости име­ет очень  большое практическое значение, так как позволяет пред­видеть и заранее планировать многие  показатели.

Краткое описание документа:

Конспект занятия на тему "Ненаследственная изменчивость" может быть использован учителями для подготовки к уроку на соответствующую тему и для подготовки к ЕГЭ. В конспекте содержатся сведения о том, что такое ненаследственная изменчивость, норма реакции, вариационная кривая, вариационный ряд. Приводятся примеры модификационной изменчивости, перечисляются свойства модификаций, даётся схема "Основные типы изменчивости"