Механизмы и примеры наследственной изменчивости

Механизмы и примеры наследственной изменчивости

Что такое наследственная изменчивость?

Изменчивость наследственная обусловлена появлением различных типов мутаций, а также их комбинациями в ряду скрещиваний. Есть несколько видов или примеров наследственной изменчивости:

• комбинативная, она базируется на перекомбинации генов в процессе мейоза и в результате оплодотворения;
• мутационная изменчивость обусловлена появлением ненаправленных изменений, то есть, мутаций.

Примеры наследственной изменчивости

Особенности комбинативной изменчивости

Комбинативная изменчивость представляет такой тип изменчивости, который основан на половом размножении организмов, что обеспечивает разнообразие в сочетании генов.

Можно выделить несколько процессов, которые являются источниками генетического разнообразия при половом размножении:

• независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе мейоза в ходе первого деления. Это независимое комбинирование генов — база для формирования 3-го закона Менделя. Пример комбинативной изменчивости — возникновение различных сочетаний признаков цвета и форм гороха;
• кроссинговер или обмен гомологичными участками хромосом. Кроссинговер происходит в профазе первого деления мейоза и является источником нескольких групп сцепления генов. Эти гены — источники различных генетических комбинаций аллелей. Кроссинговеру свойственно проявление в различном процентном соотношении;
• случайность сочетания гамет в процессе оплодотворения.

Перечисленные источники комбинативной изменчивости действуют как независимо, так и одновременно. В результате реализуется «перетасовка» генов, что приводит к изменению генотипа и фенотипа. Новым комбинациям генов свойственно довольно легко распадаться в ходе передачи от одного поколения к другому.

Особенности мутационной изменчивости

В результате мутаций появляются более стабильные изменения генотипа.

Мутации в организме закрепляются надолго и передаются от поколения к поколению. Как и комбинативная изменчивость, мутации играют важную роль в эволюционном процессе. В некоторых случаях мутации называют «сырым эволюционным материалом». Для мутаций свойственен индивидуальный характер и отсутствие конкретной направленности. Мутациям свойственно менять генотип, что, тем не менее, не приводит к изменениям признаков.

Такой вариант генетических изменений может возникать на протяжении всего онтогенеза человека — и эмбрионального, и постэмбрионального. Поэтому примеров мутационной изменчивости предостаточно.

Мутации могут быть:

• нейтральными;
• вредными;
• полезными.

Согласно последним данным генетиков, почти все снова возникающие мутации являются нейтральными. Они никаким образом не влияют на приспособленность человека. Основное место протекания нейтральных мутаций — межгенные участки: интроны. Это участки ДНК, которые не кодируют белки.

Вредные мутации идут следом по частоте встречаемости. Их негативное влияние обусловлено затрагивание группы наследственных признаков. Эти признаки имеют адаптивное значение и полезны для приспособления к определенным условиям обитания в рамках окружающей среды. В большинстве случаев именно эти мутации подвергаются различным исследованиям.

Лишь небольшая часть мутаций обуславливает повышение приспособленности организма к изменениям окружающей среды.

Учеными выделяются определенные факторы, которые становятся причинами мутаций. Такие факторы называют мутагенами. Это:

Разнообразные химические вещества;

• вирусы;
• радиация;
• канцерогены;
• уф-излучение.

Выделяют также генные, геномные и хромосомные мутации.

Причинами генных или точечных мутаций являются изменения нуклеотидной последовательности в молекуле ДНК в пределах одного гена. В этой группе мутаций выделяют:

• дупликацию или повторение участка генов;
• вставку или появление лишней пары нуклеотидов в геноме;
• делецию или выпадение определенного количества нуклеотидов.

Генные мутации приводят к разнообразным результатам или последствиям, хотя большинство мутаций носит нейтральный характер.

Если говорить о геномных мутациях, то они являются следствием изменения числа хромосом в геноме. Выделяют анеуплоидию и полиплоидию.

Очень часто мутации являются причиной наследственных заболеваний. Множество мутаций в геноме человека являются рецессивными. Они не проявляют себя фенотипически, но могут появиться в ряду поколений.

Наследственные заболевания могут быть сцеплены с полом. Пример мутационной изменчивости — синдром Клайнфельтера. Это патология, которая подразумевает наличие у мальчиков минимум одной лишней Х-хромосомы, что приводит к нарушению их полового созревания. Еще выделяют аутосомно-рецессивные заболевания: фенилкетонурия или поражение нервной системы.

Среди различных вариантов наследственной изменчивости можно выделить цитоплазматическую разновидность. Под ними понимают спектр мутаций, затрагивающих ДНК митохондрий или пластид.

Выявление спонтанных цитоплазматических мутаций происходит реже, чем хромосомных. Однако оба варианта имеют важное значение.

Проявление цитоплазматических мутаций связано с наличием единичного органоида в клетке или случаем, когда он представлен в небольшом количестве. Такая мутация может появиться в случае оказания мутагеном специфического действия на определенный органоид.

Цитоплазматические мутации или изменчивости изучаются на примере хламидомонады. Она характеризуется наличием довольно большого количества мутаций — они вызываются стрептомицином. В ходе обработки этим веществом штаммов микроорганизма, ученые нашли особей, на которых оно никак не влияет.

Как видно, наследственная изменчивость в ходе эволюции представлена несколькими формами, каждая из которых имеет уникальное значение. Все они должны быть всесторонне изучены и эмпирически обоснованы. С примерами ненаследственной изменчивости познакомимся позже.