В данной статье разбираемся с двумя признаками живой организации — наследственностью и изменчивостью. Каждая новая особь, рожденная в результате оплодотворения, получает от родителей генетическую информацию. Поэтому существует возможность передачи признаков от одного поколения к другому. Перемещение называется наследственностью и происходит вертикально: от матери и отца к ребенку. Но каждая новая особь не получается идентично похожей на собственных прародителей. Данное явление называется изменчивостью. Дадим более научное определение двум признакам и определим их характеристики.
Даем определения, свойства, характеристики и классификации наследственности и изменчивости.
Определение
Наследственность — признак живой организации, заключенный в способности организмов передавать генетическую информацию вместе с признаками будущему поколению. Иными словами, это передача признаков от родителей к детям.
Передаче подвергается широкий спектр видимых и невидимых признаков: цвета волос и кожи, телосложение, рост, вес, единичные признаки тела, а также заболевания и отклонения в развитии. Но если бы процесс копирования работал абсолютно точно, то все последующее поколение от двух родителей было бы одинаково. Все организмы были бы похожи друг на друга. Но данное событие не происходит благодаря изменчивости. Дадим ей также четкое определение.
Определение
Изменчивость — признак живой организации, заключенный в явлении изменения конфигурации и количества генетической информации. То есть, это закономерные процессы изменения генов.
Таким образом, каждое новое поколение обладает определенными новыми признаками. Изменчивость и наследственность запускают эволюционный процесс. Изменчивость приводит к появлению адаптивных признаков, которые обусловливают выживание, а наследственность закрепляет новые признаки в ряду поколений и обеспечивает процветание конкретного вида.
Определение
Генетика — биологическая наука, занимающаяся изучением принципов, закономерностей и практического использования процессов наследственности и изменчивости.
Первые опыты в генетике проводил Грегор Мендель на обыкновенном горохе. Он скрещивал растения между собой, подсчитывал и анализировал полученное поколение. Определял передачу признаков и выделил три закона наследственности.
Таким образом, появляется гибридологический метод.
Определение
Гибридологический метод — методика исследования генетике, основанная на скрещивания организмов и анализе полученного поколения.
Метод оказался трудоемким и времязатратным. Иногда генетикам, чтобы зафиксировать конкретное перемещение свойств в поколениях, необходимо десятками лет скрещивать и рассматривать организмы.
Гибридологический метод проводиться в три этапа:
Именно количественная оценка и играла важнейшую роль в исследованиях Менделя. Благодаря математическим знаниям он сумел перевести биологическое наблюдение в просчитанную генетическую закономерность.
Подробнее рассмотрим три закона Грегора Менделя о наследственности и изменчивости.
Закон единообразия (I закон наследственности) — при скрещивании двух особей, различным по паре альтернативных признаков и относящихся к чистым линиям, все следующее поколение будет единообразным. Остальная совокупность признаков не учитывается.
Разбираем значение чистых линий. Чистые линии — это гомозиготные организмы. В одной аллеле расположены одинаковые гены. Напомним: гены могут быть доминантными (А) или рецессивными (а). Таким образом получается конфигурация родителей: аа и АА.
Необходимо разобраться в двух терминах генетики: фенотип и генотип.
Определение
Фенотип — совокупность признаков, проявленных на основании генетического фона.
Определение
Генотип — качественный и количественный состав конкретных генов, обуславливающих проявление рассматриваемых признаков.
Таким образом все поколение будет единообразно по фенотипу и генотипу.
Закон расщепления (II закон наследственности) — при скрещивании гетерозиготных особей из полученного раннее поколения происходит расхождение признаков в соотношениях: по фенотипу 1:3 и по генотипу 1:2:1.
Разбираем закон: родителями выступают гетерозиготные особи из доминантного и рецессивного гена в каждом (Аа). Происходит распределение генов по гаметам. Далее необходимо сопоставить гаметы и получить все возможные варианты поколения. Получаются три особи с проявлением доминантного признака и одна с рецессивного. По генотипу: одна гомозиготная по доминантному признаку, две гетерозиготные и одна гомозиготная по рецессивному признаку.
Закон независимого комбинирования (III закон наследственности) — при скрещивании двух дигетерозиготных одинаковых особей по генотипу получается новое поколение с всеми возможными вариантами расхождения генов.
Закон работает, как и второй, однако рассматриваем признаков не пара, а две пары. Таким образом получим генотипы родителей (АаВв). Дальше происходит независимое расхождение генов по гаметам. В результате получаем шестнадцать вариантов поколения: по фенотипу 9:3:3:1.
Определить характеристику процессов наследственности и изменчивости помогает теория Томаса Моргана — хромосомная теория.
Хромосомная теория Томаса Моргана заключается в разделении хромосом на половые и неполовые. Неполовые хромосомы или аутосомы не определяют пол поколения и несут собственный определенный спектр признаков. Половые хромосомы определяют пол будущего поколения и несут собственный спектр признаков. Таким образом было выделено два вида наследования.
Определение
Аутосомное наследование — перемещение признаков по неполовым хромосомам.
Определение
Наследование, сцепленное с полом — перемещение признаков по половым хромосомам.
Явление наследственности, описанное Грегором Менделем, можно назвать сцепленным. Дадим ему определение.
Определение
Сцепленное наследование — перемещение признаков, привязанных к одной хромосоме.
Дальше проводит исследования Томас Морган и открывает несцепленное наследование.
Определение
Несцепленное наследование — перемещение признаков, полученное в результате обмена участков хромосом — кроссинговера. Кроссинговер — закономерный процесс сближения или конъюгации хромосом и дальнейшего их обмена участками.
Процесс кроссинговера происходит в первом делении мейоза — в профазе. После конденсации-уплотнения хромосом происходит их сближение и слипание. Данное явление называется конъюгацией. Затем происходит сам процесс кроссинговера — обмена участками. В результате получаются биваленты — две слипшиеся хромосомы с измененным составом.
Была установлена следующая закономерность: чем ближе располагаются участки хромосом друг к другу, тем меньше происходит между ними кроссинговер. Далее генетикам удается высчитать процент и частоту данного процесса.
Х = (А + С) / Н * 100
Разберем формулу: Х — расстояние между участками в М (Морганидах), А и С —количество кроссоверных особей, Н — общее количество особей в поколении. Один процент происхождения кроссинговера равен одной Морганиде.
Также разберем классификацию изменчивости в природе. Принято выделять наследственную и ненаследственную изменчивости.
Определение
Ненаследственная (модификационная) изменчивость — изменение набора признаков под влиянием факторов внешней среды. Данные процессы изменения называются модификациями.
Определение
Наследственная изменчивость — изменения набора признаков, обусловленные преобразованиями в конфигурации и количественном составе генетической информации. То есть, это результат изменения набора генов.
В рамках наследственной изменчивости принято выделять комбинативную и мутационную:
