Що це — невизначена мінливість у біології: визначення. У чому відмінність певної і невизначеної мінливості?

Питання екології, еволюційної теорії, популяційної біології та інших наук часто зачіпають поняття мінливості (як певної, так і невизначеної). Це наріжний камінь для розуміння походження видів, їх здатності пристосовуватися до змінюваних умов навколишнього середовища. Ці принципи лежать в основі сучасної селекції і молекулярної біології. Спробуємо розібратися, що означають ці поняття.

Види мінливості

Ці поняття також називаються ненаслідницькою і спадковою мінливістю. У чому відмінність певної і невизначеної мінливості? Перша виникає в групі особин як відповідь на зовнішні фактори. Регулюється вона величиною норми реакції. Як приклад можна згадати сплячку ведмедя, густоту вовни собаки, довжину стебля одуванчика. Якщо змінити умови навколишнього середовища, то ці ознаки можуть не проявитися. Так, якщо штучно створити достаток їжі і теплу температуру цілий рік, то ведмідь не проспить зиму. Собака, що мешкає взимку всередині будинку, матиме куди менше підшерстка, ніж ланцюговий дворовий пес. При постійній стрижці газону одуванчик виросте з меншою довжиною стебля, що дозволить йому сформувати кольоронос і уникнути зрізки. Звичайно, такі ознаки не успадковуються генетично.

Спадкова мінливість виникає як спонтанні мутації всередині групи особин і успадковується через покоління. При цьому не всі мутації є корисними. Велика їх частина стає марною або шкідливою. Тільки деякі зміни будуть підтримані природним відбором. Така властивість є основою еволюції, оскільки дозволяє організму пристосуватися до зміни в навколишньому середовищі, набути якості, що сприяють виживанню. Зупинимося на цьому типі детальніше.

Історія вивчення невизначеної мінливості

При згадуванні факторів, що впливають на походження видів, не можна не згадати автора однойменної книги і теорії еволюції Чарльза Дарвіна. Звичайно, на сьогоднішній момент дана теорія доопрацьована і отримала назву синтетичної. Однак опис основних понять і принцип залишилися незмінними.

Стосовно Дарвіна невизначена мінливість — це «» нескінченно різноманітні незначні особливості, якими відрізняються особи того ж виду і які неможливо пояснити успадкуванням їх від одного з батьків або від більш віддалених предків «». Він також говорив і про прямий і непрямий вплив умов існування на формування живого організму, про кореляцію ознак. При цьому поняття гена ще не існувало, і причини появи цих особливостей були цьому вченому незрозумілі. Зараз відомо, що спадкування має генетичну природу, і мутації виникають у ДНК постійно.

Як працює цей механізм?

При реплікації ДНК постійно виникають помилки. У нормі вони повинні видалятися імунною системою або системою клітинного аптозу (програмованої смерті). У разі непрацювання цих систем ця клітина може зберегтися і створити свої копії. Якщо організм одноклітинний або зміни торкнулися статевих клітин, цей дефект буде успадкований і переданий в інші покоління. Це створює різноманіття популяції і гарантує виживання виду та еволюцію в цілому.

Типи мутацій

• Генні. Зачіпають будову ДНК на нуклеотидному рівні. Виражаються у випадінні, заміні будь-якого нуклеотиду (як приклад можна навести хвороби людини, такі як фенілкетонурія, серповидно-клітинна анемія).
• Генеративні. Торкаються генів статевих клітин. Успадковуються в поколіннях.
• Соматичні. Мутації неполових клітин. У тварин не успадковуються, а у рослин успадковуються при розмноженні за допомогою вегетативного способу (в культурі клітин in-vitro).
• Геномні. Пов’язані зі зміною кількості хромосом у ядрі. Можуть проявитися як збільшення на одну або кілька хромосом (у людини хвороба Дауна пов’язана з додатковою хромосомою) і як множення їх кількості (показові рослини-поліплоїди: більшість сучасних сортів пшениці — октоплоїдні, тобто мають вісім наборів хромосом).
• Хромосомні.

Значення

1. Вид не постійно проживає в однакових умовах. У разі зміни умов проживання, іноді різкого, наприклад внаслідок природного катаклізму, переселення на інший континент і т. д., вся популяція може зазнати вимирання. Але у частини організмів можуть бути мутації, до цього моменту марні, а зараз необхідні для виживання. Значить, виживуть тільки ці особини і дадуть потомство вже з цими ознаками. Прикладом може бути постійна боротьба «» бактерії — антибіотики «». Розроблювані антибактеріальні засоби досить ефективні певний час, поки не розмножиться потомство мікроорганізмів з генами стійкості до даного виду медикаменту. Це змушує фармацевтичну промисловість створювати нові засоби і мимоволі стимулювати бактерії до подальшої еволюції.
2. Значення в селекції. Саме такий тип мінливості Чарльз Дарвін вважав основою для штучного відбору. Спочатку з’явилися незалежно від факторів навколишнього середовища мутації можуть бути цінні для людини. Так, наприклад, великоплідні плоди томата не корисні для самої рослини — гілки не витримають їх ваги без підпорок і підв’язок. Але відбір за цією ознакою дозволив отримати більш продуктивні сорти.

Визначення: що таке невизначена мінливість у біології

Підсумувавши вищесказане, резюмуємо, що ж означає дане поняття в науці. Невизначена мінливість у біології — це поняття, синонімічне мутаціям. Вона носить спадковий характер (на відміну від певної), при цьому незначні зміни в геномі в першому поколінні накопичуються і посилюються в наступних. Цей тип мінливості також пов’язаний зі змінами факторів навколишнього середовища, але не у вигляді адаптацій, а опосередковано. Таким чином вона допомагає пристосуватися не певному організму, а таксону в цілому.

Приклади невизначеної мінливості

Раніше в статті обговорювалися приватні приклади мутацій, які допомагають адаптуватися до навколишнього середовища. Розглянемо кілька великих типів такої мінливості в природі:

• Заступницьке забарвлення. Виникає у багатьох тварин. У процесі природного відбору особини, що мають більш непомітне забарвлення, в навколишньому ландшафті менш схильні до нападу хижаків і, значить, можуть дати більше потомства. Така особливість закріплюється в поколіннях. При цьому при зміні умов середовища (наприклад, при переселенні популяції в інше місце) підтримуваний відбором колір може змінитися.
• Сигнальне забарвлення. У результаті змін генома деякі комахи придбали яскраве забарвлення, що попереджає хижаків про отруйні залози. Неядовиті комахи можуть також мати такий колір, це захищає їх від поїдання. Таке явище називається мімікрією.
• Форма тіла. Опосередкований вплив навколишнього середовища підтримує особин, форма тіла яких найбільш до нього пристосована. Так, торпедоподібна форма, що допомагає в плаванні, характерна для водних організмів. Вона схожа у дельфінів, тюленів, пінгвінів, риб, жуків-плавунців. Природно, така форма у цих тварин розвивалася незалежно. Просто в процесі еволюції виживали і давали потомство ті особини, які були найкраще пристосовані до плавання.
• Захисні механізми. Наприклад, голки біля їжака, дикобраза — видозмінений волосяний покрив. Особи, які отримали у зв’язку зі спонтанною мутацією більш щільну щетину, яка може доставити хижаку незручність, отримали перевагу в розмноженні. У наступних поколіннях, очевидно, відбором підтримувалася колкість вовни — ця особливість посилилася.

Підбиваючи підсумок

Цей тип мінливості не гарантує виживання організму, але забезпечує виживання виду в постійно змінюваних умовах середовища. Невизначена мінливість необхідна для людини як інструмент селекційної роботи. Вона сприяє природному і штучному походженню нових таксонів. Ось чому невизначена мінливість представляє основу еволюції.