Întrebările din ecologie, teoria evoluției, biologia populației și alte științe implică adesea conceptul de variabilitate (atât definită, cât și nedefinită). Aceasta este piatra de temelie pentru înțelegerea originii speciilor, a capacității lor de a se adapta la condițiile de mediu în schimbare. Aceste principii stau la baza reproducerii moderne și a biologiei moleculare. Să încercăm să ne dăm seama ce înseamnă aceste concepte.
Tipuri de variabilitate
Aceste concepte sunt numite și variabilitate neereditară și ereditară. Care este diferența dintre variabilitatea definită și nedefinită? Prima apare la un grup de indivizi ca răspuns la factori externi. Este reglementată de valoarea normei de reacție. Ca exemplu, putem aminti hibernarea unui urs, densitatea hainei unui câine, lungimea unei tulpini de păpădie. Dacă modificați condițiile de mediu, atunci este posibil ca aceste semne să nu apară. Deci, dacă creați artificial o abundență de hrană și o temperatură caldă pe tot parcursul anului, atunci ursul nu va dormi iarna. Un câine care trăiește în interior iarna va avea mult mai puțin subpel decât un câine de curte cu lanț. Cu tunderea constantă a gazonului, păpădieva crește cu o lungime mai scurtă a tulpinii, ceea ce îi va permite să formeze un peduncul și să evite tăierea. Desigur, astfel de trăsături nu sunt moștenite genetic.
Variabilitatea ereditară apare ca mutații spontane în cadrul unui grup de indivizi și se moștenește de-a lungul generațiilor. Cu toate acestea, nu toate mutațiile sunt benefice. Cele mai multe dintre ele devin inutile sau dăunătoare. Doar unele modificări vor fi susținute de selecția naturală. Această proprietate stă la baza evoluției, deoarece permite organismului să se adapteze la schimbările din mediu, să dobândească calități care contribuie la supraviețuire. Să ne oprim asupra acestui tip mai detaliat.
Istoria studiului variabilității incerte
Când se menționează factorii care influențează originea speciilor, nu se poate să nu-l menționăm pe autorul cărții cu același nume și al teoriei evoluției, Charles Darwin. Desigur, în acest moment această teorie a fost finalizată și se numește sintetică. Cu toate acestea, descrierea conceptelor de bază și a principiului au rămas neschimbate.
Conform lui Darwin, variabilitatea nedeterminată – este „trăsături minore infinit variate care disting indivizii aceleiași specii și care nu pot fi explicate prin moștenirea de la unul dintre părinții lor sau de la mai mulți. strămoși îndepărtați”. A vorbit și despre influența directă și indirectă a condițiilor de existență asupra formării unui organism viu, despre corelarea semnelor. În același timp, conceptul de genă nu a existat încă și motivele apariției datelortrăsăturile nu erau clare pentru acest om de știință. Acum se știe că moștenirea este de natură genetică, iar mutațiile apar tot timpul în ADN.
Cum funcționează acest mecanism?
Replicarea ADN primește în mod constant erori. În mod normal, acestea trebuie îndepărtate de sistemul imunitar sau de sistemul de apoptoză celulară (moarte programată). În cazul defecțiunii acestor sisteme, această celulă poate supraviețui și poate crea copii ale ei însăși. Dacă organismul este unicelular sau modificările au afectat celulele sexuale, acest defect va fi moștenit și transmis altor generații. Acest lucru creează diversitate în populație și garantează supraviețuirea speciei și evoluția în general.
Tipuri de mutații
- Gene. Afectează structura ADN-ului la nivel de nucleotide. Ele se exprimă în pierderea, înlocuirea oricărei nucleotide (pot fi citate ca exemplu boli umane precum fenilcetonuria, anemia falciformă).
- Generativ. Afectează genele celulelor germinale. Moștenit de-a lungul generațiilor.
- Somatic. Mutații ale celulelor non-sexuale. Ele nu sunt moștenite de la animale, ci sunt moștenite de plante atunci când sunt înmulțite printr-o metodă vegetativă (cultură celulară in vitro).
- Genomic. Asociat cu o modificare a numărului de cromozomi din nucleu. Se pot manifesta ca o creștere a unuia sau mai multor cromozomi (la om, boala Down este asociată cu un cromozom în plus) și ca o multiplicare a numărului acestora (plantele poliploide sunt orientative: majoritatea soiurilor moderne de grâu sunt octoploide, adică au opt). seturi de cromozomi).
- cromozomal.
Semnificat
- Specia nu trăiește întotdeauna în aceleași condiții. În cazul unei schimbări a condițiilor de viață, uneori bruscă, de exemplu, din cauza unui dezastru natural, a reinstalării pe alt continent etc., întreaga populație poate fi supusă dispariției. Dar unele organisme pot avea mutații care au fost inutile până în acest moment, dar sunt acum necesare pentru supraviețuire. Aceasta înseamnă că numai acești indivizi vor supraviețui și vor da descendenți cu aceste trăsături. Un exemplu ar fi lupta constantă dintre bacterii și antibiotice. Agenții antibacterieni dezvoltați sunt destul de eficienți pentru un anumit timp, până când descendenții microorganismelor cu gene de rezistență la acest tip de medicamente se înmulțesc. Acest lucru obligă industria farmaceutică să creeze produse noi și să stimuleze fără să vrea bacteriile să evolueze în continuare.
- Valoare în selecție. Acesta a fost acest tip de variație pe care Charles Darwin a considerat baza selecției artificiale. Mutațiile care apar inițial, indiferent de factorii de mediu, pot fi valoroase pentru oameni. Deci, de exemplu, fructele de roșii cu fructe mari nu sunt utile pentru planta în sine - ramurile nu vor rezista greutății lor fără suport și jartiere. Dar selecția pe această bază ne-a permis să obținem soiuri mai productive.
Definiție: ce este variabilitatea nedeterminată în biologie
Rezumând cele de mai sus, rezumăm ce înseamnă acest concept în știință. Variabilitatea nedefinită în biologie este un concept sinonim cumutatii. Este de natură ereditară (spre deosebire de una definită), în timp ce modificări minore ale genomului din prima generație se acumulează și se intensifică în cele ulterioare. Acest tip de variabilitate este asociat și cu modificări ale factorilor de mediu, dar nu sub formă de adaptări, ci indirect. Astfel, ajută la adaptarea nu la un anumit organism, ci la taxonul în ansamblu.
Exemple de variabilitate incertă
La începutul articolului, au fost discutate exemple particulare de mutații care ajută la adaptarea la mediu. Luați în considerare mai multe tipuri mari de astfel de variabilitate în natură:
- Colorare protectoare. Apare la multe animale. În procesul de selecție naturală, indivizii cu o colorație mai discretă în peisajul înconjurător sunt mai puțin susceptibili la atacul prădătorilor și, prin urmare, pot produce mai mulți descendenți. Această caracteristică este fixată în generații. În același timp, atunci când condițiile de mediu se schimbă (de exemplu, când o populație se mută într-un alt habitat), culoarea menținută prin selecție se poate schimba.
- Colorarea semnalului. Ca urmare a modificărilor genomului, unele insecte au dobândit culori strălucitoare care avertizează prădătorii de glandele veninoase. Insectele neveninoase pot fi, de asemenea, colorate astfel pentru a le proteja de mâncare. Acest fenomen se numește mimetism.
- Forma corpului. Influența indirectă a mediului susține indivizii a căror formă corporală este cea mai adaptată acestuia. Deci, forma în formă de torpilă, care ajută la înot, este caracteristică organismelor acvatice. Este asemănător la delfini, foci, pinguini, pești, gândaci înotători. Desigur, această formă la aceste animale s-a dezvoltat independent. Doar că, în procesul de evoluție, acei indivizi care s-au adaptat cel mai bine la înot au supraviețuit și au dat naștere.
- Mecanisme de protecție. De exemplu, ace ale unui arici, un porc-spin - o linie de păr modificată. Indivizii care, din cauza unei mutații spontane, au primit peri mai denși, care pot provoca neplăceri unui prădător, au câștigat un avantaj în reproducere. În generațiile următoare, aparent, selecția a susținut claritatea hainei - această caracteristică s-a intensificat.
Rezumat
Acest tip de variabilitate nu garantează supraviețuirea organismului, ci asigură supraviețuirea speciei în condiții de mediu în continuă schimbare. Variabilitatea nedefinită este necesară pentru oameni ca instrument de reproducere. Contribuie la originea naturală și artificială a noilor taxoni. Acesta este motivul pentru care variabilitatea incertă este baza evoluției.
