живі системи
Сторінка 30 з 36
Генетичні механізми мінливості тісно пов'язані з генетичними механізмами спадковості. Мінливість - це здатність живих організмів набувати нових приз-наки і властивості, вона відображає взаємозв'язок організму з зовнішнім середовищем. Мінливість є основою для природного відбору і еволюції організмів.
Розрізняють спадкову, або генотипическую мінливість, і ненаследственную, або модификационную мінливість. Межі модифікаційної мінливості називаються нормою реакції і обумовлені генотипом. Ця мінливість залежить від конкретних умов середовища, в якій знаходиться окремий організм, і дає можливість пристосуватися до цих умов, але в межах норми реакції. Так, європеєць, довго живе в Африці, придбає сильний загар, але колір його шкіри все-таки не буде таким, як у корінних мешканців цього континенту. Такі зміни не успадковуються.
Відкриття здатності генів до перебудови, зміни є найбільшим відкриттям сучасної генетики. Ця здатність до спадкової мінливості отримала в генетиці назву мутації (від лат. Mutatio - зміна). Термін був запропонований одним з основополож-ників генетики де Фріз.
Хоча процес реплікації ДНК, ділення клітин зазвичай йде надзвичайно точно, іноді, приблизно один раз на тисячу або мільйон випадків, цей процес порушується, і тоді хромосоми нової клітини відрізняються від тих, які були в старій. Таким чином, мутація виникає внаслідок зміни структури генів або хромосоми і служить єдиним джерелом генетичної різноманітності всередині виду.
Бувають різні типи генних і хромосомних мутацій.
заміна одного азотистого підстави іншим, наприклад А (аденін) на Г (гуанін);
випадання одного підстави - делеція;
включення одного додаткового підстави - Дуплікація;
поворот ДНК на 180 ° - інверсія.
втрата хромосомою фрагмента після її розриву в двох місцях - делеція;
поворот ділянки на 180 ° після розриву хромосоми - інверсія;
обмін двох хромосом своїми ділянками - транслокація;
подвоєння ділянки в хромосомі - Дуплікація.
Наслідком хромосомних і генних мутацій є: хвороба Дауна, альбінізм, обли-
сеніе і т.д.
Причиною мутацій служать різноманітні фізичні (космічні промені, радіоактивність), хімічні (різноманітні токсичні сполуки) і біологічні (віруси) фактори. Вони називаються мутагенами.
Завдяки постійному мутаційного процесу виникають різні варіанти генів, що складають резерв спадкової мінливості.
Велика частина мутацій за характером рецесивна і не проявляється у гетерозигот. Це дуже важливо для існування виду. Адже мутації виявляються, як правило, шкідливими, оскільки вносять порушення в тонко збалансовану систему біохімічних перетворень. Володарі шкідливих домінантних мутацій, відразу ж виявляються в гомо- і гетерозиготному організмах, часто виявляються нежиттєздатними і гинуть на самих ранніх етапах свого розвитку.
Але при зміні умов зовнішнього середовища, в новій обстановці, деякі раніше шкідливі рецесивні мутації, що становлять резерв спадкової мінливості, можуть виявитися корисними, і носії таких мутацій отримують перевагу в природному відборі.
Мінливість може бути обумовлена не тільки мутаціями, але і поєднаннями окремих генів і хромосом, що відбуваються при статевому розмноженні. Цей механізм спадкової мінливості називається генетичної рекомбінацією. Саме тому діти схожі на своїх батьків, але не є їх копією.
Також рекомбінація може відбуватися за рахунок включення в геном клітини нових, привнесених ззовні генетичних елементів - мігруючих генетичних елементів. У послід-неї час було встановлено, що навіть сама їх впровадження в клітку дає потужний поштовх до множинних мутацій.
Такий поштовх можуть давати віруси - одні з найбільш небезпечних мутагенів. Віруси - це дрібні з живих істот. Вони не мають клітинної будови, не здатні самі синтезувати білок, тому отримують необхідні для їх життєдіяльності речовини, проникаючи в живу клітину і використовуючи чужі органічні речовини і енергію. У людини, як і у рослин, і у тварин, віруси викликають безліч захворювань.
Хоча мутації - головні постачальники еволюційного матеріалу, однак вони ставляться до змін випадковим, що підкоряється імовірнісним, або статистичним законам. Тому вони не можуть служити визначальним чинником еволюційного процесу. Правда, деякі вчені розглядають мутації в якості такого фактора, забуваючи при цьому, що в такому випадку необхідно визнати початкову корисність і придатність абсолютно всіх виникаючих випадкових змін. А це суперечить спостереженнями в природі і експериментів в селекції. Насправді, крім відбору - природного або штучного - не існує ніякого іншого засобу регулювання спадкової мінливості. Тільки відбір з боку природи або людини може зберегти випадково з'явилися зміни, які опинилися корисними в певних умовах, і використовувати їх для подальшої еволюції.
Проте, ідея про провідну роль мутацій в еволюційному процесі лягла в основу теорії нейтральних мутацій, створеної в 70-80-х роках XX ст. японськими вченими М. Кимурою і Т. Ота. Відповідно до цієї теорії, зміни у функціях апарату, який синтезує білок, є результатом випадкових, нейтральних за своїми еволюційним наслідків мутацій. Їх справжня роль - провокувати генетичний дрейф - зміна частоти генів в популяції під дією абсолютно випадкових факторів. На цій основі була проголошена нейтралістів концепція недарвиновские еволюції, суть якої полягає в ідеї, що на молекулярно-генетичному рівні природний відбір не працює. І хоча ці уявлення не є загальноприйнятими серед біологів, очевидно, що безпосередній ареною дії природного відбору є фенотип, тобто живий організм, онтогенетический рівень організації життя.
Велика частина цих даних була отримана в останні десятиліття, але вже основи генетики показали необхідність докладання її відкриттів до дарвінівської теорії еволюції. З'єднання дарвінізму з генетикою призвело до появи сучасного дарвінізму (неодарвінізму), або синтетичної теорії еволюції.