Biologian vaihtelu on yksilöllisten erojen esiintymistä saman lajin yksilöiden välillä. Vaihtuvuuden vuoksi populaatio muuttuu heterogeeniseksi ja lajilla on paremmat mahdollisuudet sopeutua muuttuviin ympäristöolosuhteisiin.
Biologian k altaisessa tieteessä perinnöllisyys ja vaihtelu kulkevat käsi kädessä. Vaihtuvuutta on kahdenlaisia:
- Ei-perinnöllinen (muunnos, fenotyyppinen).
- Perinnöllinen (mutaatio, genotyyppi).
Ei-perinnöllinen vaihtelu
Biologian modifikaatiovaihtelu on yksittäisen elävän organismin (fenotyypin) kykyä mukautua genotyyppinsä sisällä oleviin ympäristötekijöihin. Tämän ominaisuuden ansiosta yksilöt sopeutuvat ilmaston ja muiden olemassaolon olosuhteiden muutoksiin. Fenotyyppinen vaihtelu on missä tahansa organismissa tapahtuvien adaptiivisten prosessien taustalla. Joten ulkosiitoseläimissä pidätysolosuhteiden paranemisen myötä tuottavuus kasvaa: maidon tuotto, munantuotanto ja niin edelleen. Ja vuoristoalueille tuodut eläimet kasvavat lyhyiksi ja terveinä.kehittynyt aluskarva. Muutokset ympäristötekijöissä ja aiheuttavat vaihtelua. Esimerkkejä tästä prosessista löytyy helposti arkielämästä: ihmisen iho tummuu ultraviolettisäteiden vaikutuksesta, lihakset kehittyvät fyysisen rasituksen seurauksena, varjoisissa paikoissa ja valossa kasvavilla kasveilla on erilaisia lehtimuotoja ja jänikset vaihtavat turkkia. väri talvella ja kesällä.
Seuraavat ominaisuudet ovat ominaisia ei-perinnölliselle vaihtelulle:
- muutosten ryhmäluonne;
- ei ole peritty jälkeläisiltä;
- ominaisuuden muuttaminen genotyypin sisällä;
- Muutosasteen suhde ulkoisen tekijän vaikutuksen voimakkuuteen.
Perinnöllinen vaihtelu
Perinnöllinen tai genotyyppinen vaihtelu biologiassa on prosessi, jossa organismin genomi muuttuu. Hänen ansiosta yksilö saa piirteitä, jotka olivat aiemmin epätavallisia hänen lajilleen. Darwinin mukaan genotyyppinen vaihtelu on evoluution päämoottori. Perinnöllistä vaihtelua on seuraavanlaisia:
- mutaatio;
- yhdistelmä.
Kombinatiivinen vaihtelu johtuu geenien vaihdosta seksuaalisen lisääntymisen aikana. Samalla vanhempien ominaisuudet yhdistyvät eri tavoin useissa sukupolvissa, mikä lisää populaation organismien monimuotoisuutta. Kombinatiivinen vaihtelu noudattaa Mendelin periytymissääntöjä.
Esimerkki tällaisesta vaihtelusta on sisäsiitos ja ulkosiitos (läheisesti liittyvät jasukusiitos). Kun yksittäisen tuottajan ominaisuudet halutaan kiinnittyä eläinrotuun, käytetään sukusiitostusta. Siten jälkeläisistä tulee yhtenäisempiä ja vahvistavat linjan perustajan ominaisuuksia. Sisäsiitos johtaa resessiivisten geenien ilmenemiseen ja voi johtaa linjan rappeutumiseen. Jälkeläisten elinkelpoisuuden lisäämiseksi käytetään ulkosiitosta - riippumatonta risteyttämistä. Samalla kasvaa jälkeläisten heterotsygoottisuus ja populaation monimuotoisuus lisääntyy, minkä seurauksena yksilöiden vastustuskyky ympäristötekijöiden haitallisia vaikutuksia kohtaan kasvaa.
Mutaatiot puolestaan jaetaan:
- genominen;
- kromosomi;
- geneettinen;
- sytoplasminen.
Sukupuolisoluihin vaikuttavat muutokset ovat periytyviä. Somaattisten solujen mutaatiot voivat tarttua jälkeläisiin, jos yksilö lisääntyy vegetatiivisesti (kasvit, sienet). Mutaatiot voivat olla hyödyllisiä, neutraaleja tai haitallisia.
Genomiset mutaatiot
Biologian vaihtelua genomisten mutaatioiden kautta voi olla kahta tyyppiä:
- Polyploidia - mutaatio on yleinen kasveissa. Se johtuu ytimessä olevien kromosomien kokonaismäärän moninkertaisesta lisääntymisestä, ja se muodostuu rikkomalla niiden eroa solun napoihin jakautumisen aikana. Polyploidisia hybridejä käytetään laaj alti maataloudessa - kasvinviljelyssä on yli 500 polyploidia (sipuli, tattari, sokerijuurikas, retiisi, minttu, viinirypäleet ja muut).
- Aneuploidia -kromosomien lukumäärän lisääntyminen tai väheneminen yksittäisissä pareissa. Tämän tyyppiselle mutaatiolle on ominaista yksilön alhainen elinkelpoisuus. Ihmisillä laajalle levinnyt mutaatio – yksi ylimääräinen kromosomi 21. parissa aiheuttaa Downin oireyhtymän.
Kromosomimutaatiot
Biologian vaihtelua kromosomimutaatioiden kautta ilmenee, kun itse kromosomien rakenne muuttuu: loppuosan menetys, geenisarjan toistuminen, yksittäisen fragmentin kierto, kromosomisegmentin siirtyminen toiseen paikkaan tai toinen kromosomi. Tällaisia mutaatioita esiintyy usein säteilyn ja ympäristön kemiallisen saastumisen vaikutuksesta.
Geenimutaatiot
Suurin osa näistä mutaatioista ei esiinny ulkoisesti, koska se on resessiivinen ominaisuus. Geenimutaatiot johtuvat nukleotidien - yksittäisten geenien - sekvenssin muutoksesta, ja ne johtavat uusien ominaisuuksien omaavien proteiinimolekyylien ilmaantumiseen.
Geenimutaatiot ihmisissä aiheuttavat joidenkin perinnöllisten sairauksien ilmenemistä - sirppisoluanemia, hemofilia.
Sytoplasmiset mutaatiot
Sytoplasmiset mutaatiot liittyvät DNA-molekyylejä sisältävän solun sytoplasman rakenteiden muutoksiin. Näitä ovat mitokondriot ja plastidit. Tällaiset mutaatiot välittyvät äidin linjan kautta, koska tsygootti vastaanottaa kaiken sytoplasman äidin munasta. Esimerkki sytoplasmisesta mutaatiosta, joka on aiheuttanut vaihtelua biologiassa, on kasvien pinnateus, joka johtuu muutoksistakloroplasteissa.
Kaikilla mutaatioilla on seuraavat ominaisuudet:
- Ne ilmestyvät yhtäkkiä.
- Jätetty.
- Heillä ei ole suuntaa. Mutaatiot voivat käydä läpi sekä merkityksettömän alueen että elintärkeän merkin.
- Tapahtuu yksittäisillä yksilöillä, eli yksilöillä.
- Mutaatiot voivat ilmentyessään olla resessiivisiä tai hallitsevia.
- Sama mutaatio voidaan toistaa.
Jokainen mutaatio johtuu tietyistä syistä. Useimmissa tapauksissa sitä ei voida määrittää tarkasti. Kokeellisissa olosuhteissa mutaatioiden saamiseksi käytetään ulkoisen ympäristön suunnattua tekijää - säteily altistusta ja muuta vastaavaa.
