uabooks.top » Biológia » 33. Modifikációs változékonyság
Інформація про новину
  • Переглядів: 97
  • Дата: 5-07-2020, 20:34
5-07-2020, 20:34

33. Modifikációs változékonyság

Категорія: Biológia




Emlékezzetek, mi a modifikáció. Mi a rekciónorma? Melyek az ökológiai plaszticitásra képes és képtelen fajok? Mi az area?

Modifikációs változékonyság. Minden élő szervezet nyitott rendszer: az örökletes információ megvalósítása nem csupán a genotípus szabályozása alatt áll, hanem a környezet is befolyásolja. A környezeti tényezők a tulajdonság megnyilvánulásának erősségét (expresszivitás) és a tulajdonság megjelenését egészében véve (penetrancia).

Expresszivitás - a fenotípus kifejeződésének mértékét mutatja a tulajdonságra nézve azonos allélokat hordozó egyedeknél.

Penetrancia - azt mutatja meg, hogy azonos genotípusú egyedek csoportjában milyen gyakorisággal jelenik meg az adott tulajdonság (33.1. ábra). A penetrancia kifejezi, hogy egy genotípus egyedeinek hány százaléka mutatja a genotípusra jellemző fenotípust a populációban.

33.1. ábra. A penetrancia (A) és expresszivitás (B) sematikus ábrázolása. A - 9 egyedből, melynek azonos a genotípusa a tulajdonság csak 5 egyednél nyilvánul meg (sötét színnel jelölve; határozzátok meg a tulajdonság penetranci-áját). В - a 9 egyednél megnyilvánul a tuljdonság, de különböző mértékben (különböző színekkel jelölve).

Például teljes

penetrancia esetén a domináns alléi minden egyednél megjelenik, amelyik hordozza. A penetrancia homo- és heterozigótáknál eltérő lehet.

Az azonos genotípusú egyedek, a környezeti hatásoktól függően, eltérő fenotí-pusúak lehetnek. Az ilyen változékonyságot fenotípusos, vagy modifikációs változékonyságnak hívjuk. Klasszikus példája a fenotípus változékonyságának egy szervezeten belül a nyílfű levélformájának változása, attól függően, hogy víz alatt, vagy víz felett fejlődnek a levelek (33.2. ábra).

A modifikációs változékonyság oka nem a nukleotidok változása a DNS-ben, hanem a génexpresszió változása a külső tényezők hatására. Az ilyen génexp-resszió-változások állandóak is lehetnek és átadódhatnak a következő nemzedéknek vegetatív szaporodás során. Azonban nem öröklődnek ivaros szaporodáskor.

Megemlítjük: a modifikációs változékonyság határértékeit - a reakciónormát — minden egyes tulajdonság esetén a genotípus határozza meg. A reakció-norma határértékeinek terjedelme az adaptációs sajátosságokat mutatja, vagyis egy adott genotípusú egyed a környezeti tényezők milyen változó értékei között képes fennmaradni. Az, hogy milyen értékek között változik egy faj reakciónormája, határozza meg az ökológiai plaszticitását, alkalmazkodóképességét, ezáltal pedig elterjedésének areáját.

Megkülönböztethetünk szűk- és tág reakciónormát. A szűk reakciónorma azokra a tulajdonságokra jellemző, amelyek a szervezet normális működéséhez szükségesek. Embernél ilyen a szív-, agy-, vesék mérete, elhelyezkedése. Ezzel ellentétben a testmagasság, testtömeg, a zsírszövet mennyisége széles értékek között változhat.

A szervezet bélyegjeinek és tulajdonságainak változását a reakció-norma határértékein belül, melyek az életközeg különböző tényezőinek hatására következnek be, modifikációnak nevezzük. Egyes tulajdonságok kialakulásánál meghatározó a genotípus, másoknál a külső környezet tényezői a meghatározók.

A modifikációs változékonyság eredményeként olyan szervezet is létrejöhet, melyeknél a fenotípus bizonyos mutációkra hasonlít. Ezeket fenokópiának nevezzük. A fenokópiák valójában a reakciónormák szélsőséges megnyilvánulásai. Például, a D -vitaminhiány az emberi szervezetben angolkór kialakulását eredményezi. Angolkór azonban mutáció következtében is kialakulhat, ami egy örökletes betegséget eredményez, amikor a szervezet nem tudja hasznosítania D-vitamint. A szürkehályogot, ami a szemlencse elhomályosodását jelenti, okozhatja örökletes recesszív alléi, vagy fertőző betegség is (rózsahimlő).

A szerzett tulajdonságok (modifikációk) nem öröklődnek. Azonban vannak adatok, melyek megkérdőjelezik ezt a szabályt. A burgonyabogár bábjait, ha magas hőmérsékleten tartják, megváltozik színezetük. Az ilyen sötétebb szín viszont több nemzedéken át fennmarad. Ezt azzal magyarázzák, hogy magas hőmérsékleten a bábok egyes sejtjeinek citoplazmájáhan mRNS-molekulák halmozódnak fel, melyek olyan fehérjét kódolnak, amelyek a színváltozást okozzák. A petesejt citoplazmája révén az mRNS átadódik az utódoknak és olyan színt eredményez, amilyen a szülőké, holott az utódok már alacsony hőmérsékleten fejlődtek. Néhány nemzedék múlva az mRNS-molekulák mennyisége lecsökken, ami már nem elegendő a sötét szín kialakulásához.

Az említett példa — tartós modifikáció, amelynél nincs genotípus változás, és a modifikáció tartósságát epigenetikus öröklődéssel lehet magyarázni: az utódoknak olyan faktorok adódnak át, melyek hosszútávon befolyásolják egyes gének működését. Jelenlegi tudásunk szerint ilyen faktorok lehetnek a szabályozó RNS-ek, melyek a petesejtben, vagy a hímivarsejteben is jelen lehetnek.

Epigenetikus öröklődésnek nevezzük a fenotípus-, vagy génexp-resszió változásait, melyek nem függnek össze a DNS nukleotid-sorrendjének változásaival. Ezek a változások átörökíthetődnek a következő nemzedék sejtjeinek, vagy a következő nemzedék egyedeinek. Az epigenetikus öröklődést a génaktivitás szabályozásával hozzák összefüggésbe.

Mint tudjátok, a modifikációk adaptív (alkalmazkodó) jellegűek, ezért fontosak a szervezetek számára, különösen az életközeg tényezőinek periodikus, vagy előre nem látható változása esetén. Nézzünk egy példát. Magashegységekben a légnyomás sokkal alacsonyabb, ezért 2000-3000 méteren tengerszint felett az ember már érzékeli az oxigénhiányt, 4000 méteren pedig még nyugalmi állapotban is oxigénhiánnyal küzd.

Rövidebb tartózkodás magasabb helyeken (néhány óra) ideiglenes alkalmazkodást eredményez, hosszabb tartózkodás (néhány naptól néhány hónapig) - olyan folyamatokat indít be, melyek hosszantartó adaptációt eredményez (úgynevezett élettani adaptáció).

Azonos tényezők hatására bekövetkező modifikációs változások hasonlóak a genotípusos szerint azonos egyedeknél. A vizsgált példánál minden embernél hasonló változások következnek be. Megnő a légzésszám, az időegység alatt belélegzett levegő térfogata. Hosszabb idő alatt az embernél és állatnál a hegyekben morfológiai változások is végbe mennek: a mellkas és tüdő térfogata növekszik, az izmokban sűrű kapillárishálózat alakul ki.

A modifikációs változás mértéke egyenesen arányos a kiváltó ökológiai tényező intenzitásával és hatásának időtartalmával. Például minél magasabban van az ember a hegyekben, annál magasabb a vörösvérsejt-száma és a hemoglobin mennyisége a vérében (kezdetben ezek a mutatók csökkennek az eritrociták szétesése miatt). A vér megváltozása lehetővé teszi, hogy egy időegység alatt több oxigént szállítson. Érthető, hogy ezek a változások csak a reakciónorma értékein belül valósulhatnak meg.

Nem minden modifikációnak van alkalmazkodó jellege. Ha a burgonya szárának alsó részét beárnyékoljuk, földfeletti burgonyagumók képződnek rajta. Nem adaptív jellegű modifikációk olyankor jelennek meg, amikor az élőlény olyan körülmények közé kerül, melyekkel elődei nem találkozhattak.

A modifikációs változékonyságot a matematikai statisztika módszereivel tanulmányozzák. A tavalyi évben a variációs sorozat görbéjének a szerkesztésekor is ezt alkalmaztátok.

A mutáció és modifikáció összehasonlító jellemzése. A mutációval és modifikációval kapcsolatos tananyag alaposabb megjegyzése céljából összehasonlítjuk őket. E célból elemezzétek a 33.1. táblázatot.

33.1. táblázat

A mutáció és modifikáció összehasonlító jellemzése

Jellemzők

Modifikációs változékonyság

Mutációs változékonyság

Hatása az örökítőanyagra

A genom nem változik

Változások mennek végbe melyek érintik a gén szerkezetét (pontmutációk), kromoszómaszerkezetet (kromoszómamutációk), kromoszómák számát a kariotípusban (genom-mutációk).

Meghatáro

zottsága

Adott tényezők a fenotípus meghatározott változását eredményezi

A változások előre nem láthatóak: ugyanaz a mutagén hatás különböző mutációkat eredményezhet a genetikailag egyforma szervezeteknél

Adaptív jelleg

Általában adaptív jellegűek, segítik a környezethez való alkalmazkodást

Általában nem adaptív jellegűek, gyakran csökkentik a szervezetek életképességét, vagy akár pusztulásukat is okozzák

A változékonyság jellegzetessége

Tömeges: egy adott tényező minden genetikailag azonos szervezetnél változást eredményez

Egyedi: mutagén hatás következtében mutációs változások egy faj egyes egyedeinél jelennek meg

Öröklődés

A modifikációs változások nem öröklődnek

A mutációk öröklődhetnek, elsősorban azok, amelyek az ivarsejtekben mennek végbe.

Állandóság

Az élet során eltűnhetnek, amennyiben megszűnik a kiváltó faktor hatása; ritkábban egész élet folyamán fennmaradnak, nagyon ritkán-az utódoknak is átadódnak

Visszafordíthatatlanok: az egyed egész élete folyamán fennmaradnak

Mennyiben függnek a kiváltó tényező intenzitásától és a hatás idejétől

A modifikációs változás mértéke a reakciónorma értékei között függ a tényező időtartamától és a hatás erősségétől

A mutációs változás mértéke nem függ a tényező időtartamától és a hatás erősségétől: gyenge mutagén hatás időnként komolyabb változásokat okoz, mint az erősebb

1. Miért nem tekinthető a modifikációs változékonyság örökletesnek? 2. Mi jellemző a modifikációs változékonyságra? 3. Miért nincs adaptációs jellege a legtöbb modifikációnak? 4. Mi határozza meg a szervezetek reakciónormáját? 5. Mi a fonokópia? 6. Mi a szerepe a genotípusnak és környezeti tényezőknek a fenotípus kialakításában? 7. Mely modifikációkat nevezhetünk tartósoknak? 8. Mi a szerepe a modifikációs változékonyságnak?

Miért őrződnek meg az egész élet folyamán azok a modifikációk, amelyek az egyedfejlődés korai szakaszában alakultak ki?

 

 

Tankönyv 10. osztálya számára Biológia és ökológia Osztapcsenko, Bálán,  Kompanec, Ruskovszkij

 




^