Ekologian, evoluutioteorian, populaatiobiologian ja muiden tieteiden kysymykset sisältävät usein vaihtelevuuden käsitteen (sekä määrätyn että määrittelemättömän). Tämä on kulmakivi lajien alkuperän ymmärtämiselle, niiden kyvylle sopeutua muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Nämä periaatteet ovat modernin jalostuksen ja molekyylibiologian taustalla. Yritetään selvittää, mitä nämä käsitteet tarkoittavat.
Vaihtuvuustyypit
Näitä käsitteitä kutsutaan myös ei-perinnöllisiksi ja perinnöllisiksi vaihteluiksi. Mitä eroa on määrätyllä ja määrittelemättömällä vaihtelulla? Ensimmäinen esiintyy ryhmässä yksilöitä vastauksena ulkoisiin tekijöihin. Sitä säätelee reaktionormin arvo. Esimerkkinä voidaan muistaa karhun talvehtiminen, koiran turkin tiheys, voikukan varren pituus. Jos muutat ympäristöolosuhteita, nämä merkit eivät välttämättä näy. Joten jos luot keinotekoisesti runsaasti ruokaa ja lämpimän lämpötilan ympäri vuoden, karhu ei nuku talven läpi. Talvella sisätiloissa asuvalla koiralla on paljon vähemmän aluskarvaa kuin ketjupihakoiralla. Jatkuvalla ruohonleikkuulla, voikukkakasvaa lyhyemmällä varren pituudella, jolloin se voi muodostaa kannan ja välttää leikkaamista. Sellaiset ominaisuudet eivät tietenkään ole geneettisesti periytyviä.
Perinnöllinen vaihtelu tapahtuu spontaaneina mutaatioina yksilöryhmän sisällä ja periytyy sukupolvien kautta. Kaikki mutaatiot eivät kuitenkaan ole hyödyllisiä. Useimmista niistä tulee hyödyttömiä tai haitallisia. Luonnonvalinta tukee vain joitakin muutoksia. Tämä ominaisuus on evoluution perusta, koska sen avulla organismi voi sopeutua ympäristön muutoksiin, hankkia ominaisuuksia, jotka edistävät selviytymistä. Tarkastellaan tätä tyyppiä tarkemmin.
Epävarman vaihtelun tutkimuksen historia
Lajien alkuperään vaikuttavia tekijöitä mainittaessa ei voi olla mainitsematta samannimisen kirjan ja evoluutioteorian kirjoittajaa Charles Darwinia. Tietenkin tällä hetkellä tämä teoria on viimeistelty ja sitä kutsutaan synteettiseksi. Peruskäsitteiden kuvaus ja periaate säilyivät kuitenkin ennallaan.
Darwinin mukaan määrittelemätön vaihtelevuus – on "äärimmäisen vaihtelevia pieniä piirteitä, jotka erottavat saman lajin yksilöt ja joita ei voida selittää perinnöllä yhdeltä vanhemm alta tai useamm alta. kaukaiset esi-isät." Hän puhui myös olemassaolon olosuhteiden suorasta ja epäsuorasta vaikutuksesta elävän organismin muodostumiseen, merkkien korrelaatiosta. Samaan aikaan geenin käsitettä ei vielä ollut olemassa ja syitä tietojen ilmestymiseenominaisuudet eivät olleet selviä tälle tiedemiehelle. Nyt tiedetään, että perinnöllisyys on luonteeltaan geneettistä, ja DNA:ssa esiintyy mutaatioita jatkuvasti.
Miten tämä mekanismi toimii?
DNA:n replikaatio saa jatkuvasti virheitä. Normaalisti immuunijärjestelmän tai solujen apoptoosijärjestelmän (ohjelmoitu kuolema) on poistettava ne. Jos nämä järjestelmät epäonnistuvat, tämä solu voi selviytyä ja luoda kopioita itsestään. Jos organismi on yksisoluinen tai muutokset ovat vaikuttaneet sukupuolisoluihin, tämä vika periytyy ja siirtyy muille sukupolville. Tämä luo monimuotoisuutta populaatiossa ja takaa lajin säilymisen ja evoluution yleensä.
Mutaatiotyypit
- Geeni. Vaikuttaa DNA:n rakenteeseen nukleotiditasolla. Ne ilmenevät minkä tahansa nukleotidin katoamisena, korvaamisena (esimerkiksi voidaan mainita ihmisen sairaudet, kuten fenyyliketonuria, sirppisoluanemia).
- Generatiivinen. Vaikuttaa sukusolujen geeneihin. Peritty sukupolvien kautta.
- Somaattinen. Ei-sukupuolisten solujen mutaatiot. Ne eivät periydy eläimiin, mutta ne periytyvät kasveihin, kun niitä lisätään vegetatiivisella menetelmällä (in vitro soluviljelmässä).
- Genomic. Liittyy kromosomien lukumäärän muutokseen ytimessä. Ne voivat ilmetä yhden tai useamman kromosomin lisääntymisenä (ihmisillä Downin tauti liittyy ylimääräiseen kromosomiin) ja niiden määrän lisääntymisenä (polyploidiset kasvit ovat suuntaa antavia: useimmat nykyaikaiset vehnälajikkeet ovat oktoploideja, eli niitä on kahdeksan kromosomisarjat).
- Kromosomi.
Merkitys
- Laji ei aina elä samoissa olosuhteissa. Jos elinolot muuttuvat, joskus äkillisesti, esimerkiksi luonnonkatastrofin, uudelleen asettamisen vuoksi toiselle mantereelle jne., koko väestö voi kuolla sukupuuttoon. Mutta joillakin organismeilla voi olla mutaatioita, jotka olivat tähän asti hyödyttömiä, mutta ovat nyt välttämättömiä selviytymiselle. Tämä tarkoittaa, että vain nämä yksilöt selviävät ja saavat jälkeläisiä näillä ominaisuuksilla. Esimerkkinä voisi olla jatkuva taistelu bakteerien ja antibioottien välillä. Kehitetyt antibakteeriset aineet ovat melko tehokkaita tietyn ajan, kunnes mikro-organismien jälkeläiset, joilla on tämän tyyppisille lääkkeille vastustuskykyisiä geenejä, lisääntyvät. Tämä pakottaa lääketeollisuuden luomaan uusia tuotteita ja tahattomasti stimuloimaan bakteereja kehittymään edelleen.
- Arvo valinnassa. Juuri tämän tyyppistä muunnelmaa Charles Darwin piti keinotekoisen valinnan perustana. Aluksi ilmenevät mutaatiot ympäristötekijöistä riippumatta voivat olla arvokkaita ihmisille. Joten esimerkiksi suurihedelmäiset tomaattihedelmät eivät ole hyödyllisiä itse kasville - oksat eivät kestä painoaan ilman rekvisiitta ja sukkanauhaa. Mutta tällä perusteella tehty valinta antoi meille mahdollisuuden saada tuottavampia lajikkeita.
Määritelmä: mitä on määrittelemätön vaihtelu biologiassa
Yhteenvetona teemme yhteenvedon siitä, mitä tämä käsite tarkoittaa tieteessä. Biologian epämääräinen vaihtelu on synonyymi käsitteellemutaatioita. Se on luonteeltaan perinnöllistä (toisin kuin määrätty), kun taas pienet muutokset genomissa ensimmäisessä sukupolvessa kerääntyvät ja voimistuvat myöhemmissä. Tämän tyyppinen vaihtelu liittyy myös ympäristötekijöiden muutoksiin, mutta ei sopeutumisten muodossa, vaan epäsuorasti. Siten se auttaa sopeutumaan ei tiettyyn organismiin vaan koko taksoniin.
Esimerkkejä epävarmasta vaihtelusta
Aiemmin artikkelissa käsiteltiin erityisiä esimerkkejä mutaatioista, jotka auttavat sopeutumaan ympäristöön. Harkitse useita laajoja tällaisen vaihtelun tyyppejä luonnossa:
- Suojaväri. Esiintyy monilla eläimillä. Luonnollisen valinnan aikana yksilöt, joiden väri on huomaamattomampi ympäröivässä maisemassa, ovat vähemmän alttiita petoeläinten hyökkäyksille ja voivat siksi tuottaa enemmän jälkeläisiä. Tämä ominaisuus on kiinteä sukupolvien aikana. Samaan aikaan, kun ympäristöolosuhteet muuttuvat (esimerkiksi populaation siirtyessä toiseen elinympäristöön), valinnan ylläpitämä väri voi muuttua.
- Signaalivärjäys. Genomin muutosten seurauksena jotkut hyönteiset ovat saaneet kirkkaita värejä, jotka varoittavat saalistajia myrkkyrauhasista. Ei-myrkylliset hyönteiset voidaan myös värjätä tällä tavalla, jotta ne eivät pääse syödyksi. Tätä ilmiötä kutsutaan mimikriksi.
- Vartalon muoto. Ympäristön epäsuora vaikutus tukee yksilöitä, joiden kehon muoto on siihen parhaiten sopeutunut. Joten torpedon muotoinen muoto, joka auttaa uinnissa, on ominaista vesieliöille. Se on samanlainen delfiineissä, hylkeissä, pingviineissä, kaloissa ja uimakuoriaisissa. Luonnollisesti tämä muoto näissä eläimissä kehittyi itsenäisesti. Evoluutioprosessissa uimiseen parhaiten sopeutuneet yksilöt selvisivät ja synnyttivät.
- Suojamekanismit. Esimerkiksi siilin, piikkisian neulat - muunneltu hiusraja. Yksilöt, jotka spontaanin mutaation vuoksi saivat tiheämpiä harjaksia, jotka voivat aiheuttaa petoeläimelle hankaluuksia, saivat etua lisääntymisessä. Seuraavien sukupolvien aikana valinta ilmeisesti tuki turkin terävyyttä - tämä ominaisuus vahvistui.
Yhteenveto
Tällainen vaihtelu ei takaa organismin selviytymistä, mutta varmistaa lajin selviytymisen jatkuvasti muuttuvissa ympäristöolosuhteissa. Epämääräinen vaihtelu on välttämätöntä ihmisille jalostusvälineenä. Se edistää uusien taksonien luonnollista ja keinotekoista alkuperää. Tästä syystä epävarma vaihtelu on evoluution perusta.
