Різноманітність форм мінливості ознак

Ви вже знаєте, що мінливість — це властивість живих організмів змінюватися. Ці зміни можуть відбуватися як із самим організмом упродовж певного часу, так і зі зміною поколінь у кожного з видів живих організмів.

У генетиці виділяють дві основні форми мінливості — спадкову (генотипову) і неспадкову (модифікаційну, або фенотипову). Зміни, які виникають у випадку спадкової мінливості, передаються нащадкам, а неспадкової — нащадкам не передаються.

Спадкова мінливість поділяється на ком-бінативну й мутаційну. За комбінативної мінливості не змінюється структура ДНК. Відбувається лише перекомбінування алелів різних генів. За мутаційної мінливості структура ДНК може змінюватися. Такі зміни не завжди пов’язані зі зміною послідовності нуклеоти-дів у межах гена. Зміни можуть відбуватися як на рівні окремих хромосом, так і всього геному в цілому. Наприклад, дві хромосоми можуть об’єднатися в одну. Або загальна кількість хромосом у геномі може подвоїтися.

Часто вчені виділяють як окремий вид мінливості онтогенетичну мінливість. Вона відбувається протягом життя особини під контролем генів. Саме ця мінливість відповідає за те, що одна й та сама людина у віці одного, шести, двадцяти й сімдесяти років виглядає зовсім по-різному.

Комбінативна мінливість

Комбінативна мінливість пов’язана з отриманням нових поєднань генів у генотипі. Ви вже добре знайомі з цим типом мінливості на прикладі законів Г. Менделя і взаємодії генів.

В еукаріотів, які розмножуються статевим шляхом, комбінативна мінливість досягається в результаті трьох процесів:

— незалежного розходження хромосом під час мейозу;

— випадкового поєднання гамет під час запліднення;

— рекомбінації генів завдяки кросинговеру.

Самі гени при цьому не змінюються, але виникають нові їх поєднання, що спричинює появу організмів з іншими генотипом і фенотипом.

Наслідком комбінативної мінливості є явище гетерозису. Гетерозис (від грец. heteroisis — видозміни, перетворення), або «гібридна сила», може спостерігатися в першому поколінні в разі гібридизації між представниками різних видів або сортів. Виділяють три основні форми гетерозису: репродуктивний (підвищується врожайність), соматичний (збільшуються лінійні розміри організму) і адаптивний (підвищується стійкість до дії чинників середовища).

Мінливість ознак бактерій

Комбінативна мінливість трапляється не тільки в еукаріотів, які здійснюють її під час статевого розмноження. У мікроорганізмів, які розмножуються нестатевим шляхом, теж виникли спеціальні механізми комбінатив-ної мінливості. Це кон’югація, трансдукція і трансформація.

Кон’югація — це безпосередній контакт між двома бактеріальними клітинами за допомогою спеціальних порожнистих трубочок (F-пілей), під час якого генетичний матеріал з однієї клітини переноситься в іншу. Зазвичай кон’югація контролюється генами, які розташовані в плазміді.

Трансформація — це перенесення ДНК, яка була ізольована, з одних бактеріальних клітин до інших. Найчастіше вона відбувається після загибелі бактеріальних клітин. Після того як загиблі клітини руйнуються, окремі фрагменти їхньої ДНК можуть поглинатися іншими бактеріями. Потім бактерії вбудовують ці фрагменти у свою кільцеву молекулу ДНК.

Трансдукція — це перенесення бактеріальних генів з однієї клітини в іншу за допомогою бактеріофага. Коли бактеріофаги розмножуються в клітині, то в деякі з вірусних частинок потрапляє ДНК не вірусу, а бактерії. Вірусна частинка переносить цю ДНК в іншу бактеріальну клітину, де вона вбудовується в бактеріальну хромосому.

За допомогою таких процесів бактерії можуть, наприклад, обмінюватися генами стійкості до антибіотиків.

Мінливість вірусів

Мінливість у вірусів може бути як спадковою, так і неспадковою. Неспадкова мінливість вірусів виникає, коли вірус покидає клітину, в якій утворився, і захоплює частину її клітинної мембрани, утворюючи свою зовнішню оболонку. Різні ділянки мембрани дещо відрізняються між собою, і тому різні віріони також мають незначні відмінності. Ці відмінності нащадкам не передаються.

Спадкова мінливість вірусів, як і інших організмів, може бути мутаційною і комбі-нативною. Мутаційна мінливість у вірусів є наслідком мутацій. У вірусів немає таких репараційних систем, які виправляють пошкодження спадкового матеріалу, як у клітинах. Тому шанси на виникнення мутацій у них більші, ніж у клітинних організмів. Найбільший ризик виникнення мутацій у РНК-вірусів, бо РНК є менш стабільною, ніж ДНК, з точки зору збереження генетичної інформації.

Комбінативна мінливість у вірусів виникає внаслідок зараження однієї клітини кількома різними варіантами вірусу. У процесі «збірки» віріонів ці різновиди вірусу можуть обмінюватися фрагментами ДНК і утворювати нові комбінації. Це явище є дуже характерним для вірусу грипу. Його геном складається з восьми окремих фрагментів РНК. У разі зараження однієї клітини кількома вірусами ці фрагменти перемішуються, що стає причиною появи нових варіантів вірусу грипу (мал. 65.1).

Ключова ідея

Мінливість є характерною ознакою всіх живих організмів. Вона трапляється і в еукаріотів, і в прокаріотів, і у вірусів. Мінливість може передаватися (спадкова) або не передаватися (неспадкова) нащадкам. Крім того, протягом життя у живих організмів спостерігається онтогенетична мінливість.

Практична робота

Виявлення та опис нормальних і мутантних форм дрозофіли

1. Розгляньте нормальні форми дрозофіли. Зверніть увагу на нормальні ознаки: сіре тіло, червоні очі, сформовані крила. Відрізніть самців від самок.

2. Розгляньте мутантні форми дрозофіли. Визначте, які ознаки в них є мутантними.

3. Складіть порівняльну таблицю нормальних і мутантних форм дрозофіл.

4. Сформулюйте висновок.

Запитання та завдання

1. На конкретному прикладі поясніть особливості комбінативної мінливості. 2. Складіть список факторів, які можуть впливати на мінливість живих організмів. 3. Використовуючи додаткові джерела, наведіть приклади гетерозису і запропонуйте пояснення механізму цього явища.

Це матеріал з підручника Біологія і Екологія 10 клас Задорожний