Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Взаимодействие генотипа и среды при формировании признака
(взаимосвязь наследственности и изменчивости).
Наследственность – это свойство организмов передавать особенности строения, функционирования и развития своему потомству. Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки.
Генетическая (наследственная) конституция организма, совокупность всех наследственных задатков данной клетки или организма, включая аллели генов, характер их физического сцепления в хромосомах и наличие хромосомных перестроек называется генотипом (от ген и гр. typos – отпечаток) и представляет собой характеристику отдельной особи. Генотип – единая система генетических элементов,взаимодействующих на различных уровнях (напр. между аллелями 1 гена или разных генов). Генотип контролирует развитие, строение и жизнедеятельность организма, т.е. совокупность всех признаков организма – его фенотип. Особи с одинаковым фенотипом могут иметь разный генотип (Аа или АА). Особи с одинаковым генотипом в различных условиях могут отличаться друг от друга по фенотипу. Таким образом, генотип определяет возможные пути развития организма и его отдельных признаков во взаимодействии с внешней средой. Генотип определяет пределы нормы реакции – возможного размаха фенотипической изменчивости (или модификационной) без изменения генотипа под влиянием внешних условий. Широта нормы реакции обусловлена генотипом и зависит от важности признака в жизнедеятельности организма – в конечном счете, от естественного отбора. Узкая норма реакции свойственна таким признакам, как размеры сердца или головного мозга; у насекомоопыляемых растений – форма и размеры цветка. В то же время количество жира в организме млекопитающих изменяется в широких пределах, очень сильно изменчивы размеры листьев растений. Конкретные изменения признака организма, возникающие под прямым действием фактора внешней среды, носят название модификации. Большинство модификаций имеют приспособительное значение и способствуют адаптации организма к изменению окружающей среды.
Свойства модификаций: 1) ненаследуемость; 2) групповой характер изменений;
3) соотнесение изменений действию определенного фактора среды (адаптивное значение); 4) обусловленность пределов изменчивости генотипом (это означает, что хотя направленность изменений одинакова, степень изменений у разных организмов различна).
На действие определенного фактора внешней среды каждый вид организмов реагирует специфически и реакция (в форме изменчивости признака) оказывается сходной у всех особей данного вида. Это обстоятельство позволило Ч.Дарвину назвать ненаследственную изменчивость групповой или определенной. Вместе с тем изменчивость признака под влиянием условий внешней среды не беспредельна.
Наследуется не признак как таковой, а способность организма (его генотипа) в результате взаимодействия с условиями развития давать определенный фенотип, или, иначе говоря, наследуется норма реакции на внешние условия. У гибридов преимущественно доминируют те признаки, которые в окружающей среде встречают наиболее благоприятные условия для своего развития.
! Фенотип есть результат взаимодействия между генотипом и средой.
Выявление генотипа через фенотип носит случайный характер и зависит от конкретных условий среды. Но даже и в этих случайных явлениях человек установил определенные закономерности, изучаемые статистикой и теорией вероятностей.
В биологии статистический метод дает возможность точно охарактеризовать изменчивость того или иного признака и широко используется для выявления достоверности результатов наблюдений в различных исследованиях. Данные статистического метода, полученные на большом количестве потомков в течение нескольких лет, могут дать ответ на вопрос: является ли изучаемый признак наследственным?
Изучение фенотипических различий в любой большой популяции показывает, что существует две формы изменчивости: дискретная и непрерывная.
Дискретная изменчивость (качественная) ограничена некоторыми четко выраженными признаками. Такие признаки в популяции представлены ограниченным числом вариантов. В этих случаях различия между особями четко выражены, а промежуточные формы отсутствуют. Например: группы крови у человека, пол у животных и растений, длина крыльев у дрозофилы и др.
Признаки, для которых характерна дискретная изменчивость, обычно контролируются 1 или 2 главными генами, у которых может быть 2 или несколько аллелей, и внешние условия относительно мало влияют на фенотипическую экспрессию.
Непрерывная изменчивость (количественная). По многим признакам в популяции наблюдается полный ряд переходов от одной крайности к другой без всяких разрывов. Например: масса (вес), линейные размеры, форма и окраска организма в целом и его частей. Признаки, для которых характерна непрерывная изменчивость, обусловлены совместным воздействием многих генов (полигенов) и факторов среды. Каждый из этих генов в отдельности оказывает очень небольшое влияние на фенотип, но совместно они создают значительный эффект. (Непрерывную фенотипическую изменчивость можно определить как «кумулятивный эффект варьирующих факторов среды, воздействующих на вариабельный генотип»).
*Один из типов взаимодействия генов, при котором степень развития одного и т.ж. признака обусловлена влиянием ряда т.н. полимерных генов (проявляющихся сходным образом) называется полимерией (от гр. polymeria – многосложность). Полимерия широко распространена в природе. По типу полимерии наследуются важные хозяйственно полезные признаки: высота растения, длина вегетационного периода, кол-во белка в зерне, содержание витаминов в плодах, скорость протекания биохимических реакций, скорость роста и масса животных, яйценоскость кур и др.. В основе полимерии на биохимическом уровне может лежать существование нескольких независимых путей биосинтеза, влияющих на развитие признака.
1. Некумулятивная полимерия характеризуется тем, что для полной выраженности признака достаточно доминантного аллеля одного из полимерных генов (олигогена).
2. При кумулятивной полимерии степень выраженности признака зависит от числа доминантных аллелей (множественные аллели) как одного и того же, так и разных полимерных генов. Количественные признаки наследуются по типу кумулятивной полимерии. При скрещивании выявляются гены основного действия. Остальные гены, эффект влияния которых на этот признак невелик и которые поэтому не выявляются при скрещивании, называются модификаторы.
*Комплементарность. Развитие признака может определяться не одной, а двумя или более парами неаллельных генов, располагающимися в разных хромосомах. Если хотя бы одна пара находится в гомозиготном рецессивном состоянии, то признак не развивается или отличен от доминантного.
С биохимической точки зрения зачастую это может быть связано с тем, что развитие признаков обычно представляет собой многостадийный процесс, каждый этап которого контролируется отдельным ферментом (информация о котором находится в определенном гене). Если хотя бы один ген находится в рецессивном состоянии, то синтезируется измененный фермент, реакция не идет и конечный продукт не образуется:
Ген А B C D
ФЕРМЕНТ Е1 Е2 Е3 Е4
↓ ↓ ↓ ↓
Реакции S1 -→ S2 -→ S3 -→ S4 → P(признак)
Воздействие внешней и внутренней среды может оказать влияние на результат любого из этапов формирования признака
ПРИМЕЧАНИЕ. Проявление одного признака может определяться двумя и более парами генов (комплементарность и полимерное наследование) и, наоборот, одна пара генов может влиять на проявление нескольких признаков (множественное действие генов - плейотропия). Кроме того, одни гены могут подавлять действие других (эпистаз). Все эти явления получили общее название – взаимодействие генов.