Генотип как целостная система
Современная наука оперирует целым рядом специфических терминов. Не является исключением и генетика. Ключевые понятия этой молодой отрасли биологии связаны с носителем наследственной информации – геном.
Ген – это наследственный фактор, функционально неделимая единица генетического материала в виде участка молекулы нуклеиновой кислоты, который кодирует структуру полипептида, молекулы транспортной или рибосомальной РНК или взаимодействует с регуляторным белком.
Это современное определение понятия «ген». Впервые этот термин предложил в $1909$ году датский ученый В. Иогансен. Он считал ген неделимой единицей наследственной информации, рекомбинаций и мутаций.
Позже установили, что ген состоит из более мелких структурных образований. Но функционально он – целостная единица. Любые нарушения его строения и структуры могут привести к изменению закодированной в нем информации или к полной ее потере.
Различают гены, которые определяют (кодируют) структуру белков и нуклеиновых кислот. Такие гены называются структурными. А есть гены, которые служат местом присоединения ферментов и иных биологически активных веществ, регулирующих активность структурных генов. Такие гены называются регуляторными. Они принимают участие в процессах репликации ДНК и транскрипции.
Эти группы генов отличаются по строению и размеру. Регуляторные гены состоят из нескольких десятков пар нуклеотидов. А структурные гены насчитывают в своем составе сотни и десятки тысяч нуклеотидов.
Количество генов является видовым признаком и значительно варьирует у различных организмов.
Совокупность генов гаплоидного набора, характерная для организмов определенного вида, называется геномом.
Самый простой геном у вирусов, а самый сложный – у высших эукариотических организмов.
Вся наследственная информация, закодированная в генах организма, называется генотипом.
Именно набор генов в генотипе определяет возможности развития тех или иных признаков организма.
Взаимодействие генотипа и условий окружающей среды
С момента открытия генов ученые пытаются выяснить соотношение роли генотипа и условий окружающей среды в процессе формирования и развития внешних признаков организма – фенотипа.
Зависимость проявления признаков от влияния окружающей среды отмечал еще выдающийся естествоиспытатель Жан-Батист Ламарк. Он рассматривал влияние среды как один из важнейших эволюционных факторов. С помощью близнецового метода удалось выяснить, что однояйцевые близнецы (организмы с одинаковым генотипом), развивавшиеся в разных условиях, отличаются фенотипически. Это является результатом проявления ненаследственной изменчивости.
Проявление модификационной (ненаследственной) изменчивости современные ученые объясняют следующими обстоятельствами. Каждый ген кодирует признак. Но на степень проявления этого признака могут влиять различные обстоятельства. Это может быть влиянием других, неаллельных генов. Кроме того, проявление каждого признака варьирует в определенных пределах. Это называется нормой реакции. Степень проявления такой реакции может зависеть от интенсивности воздействия факторов окружающей среды.
Самый простой пример – загар человека. Он определяется количеством пигмента, синтезируемого в клетках нашей кожи. Каждый человек имеет свою индивидуальную предрасположенность к загару. Она определяется генетически. Но интенсивность загара одного и того же человека зависит от степени освещенности (количества ультрафиолетового излучения) того места, где он пребывает.
Чем интенсивнее и дольше действует фактор среды, тем сильнее будет отклонение проявления признака от нормы реакции. Можно сделать вывод, что в процессе адаптации к условиям среды организм может проявлять изменчивость признаков в пределах норм реакции генотипа.
Но иногда реакция может быть неспецифической. При действии сильного раздражителя или если он действует довольно длительное время, реакция организма может не соответствовать силе и степени раздражителя. Эта ситуация называется стрессовой. Она может вызвать не только изменения фенотипа, но и привести к мутациям (ионизирующее излучение. химические вещества). А это, в свою очередь, приведет к изменению генотипа.
