Наследственная изменчивость – это вид изменчивости организмов, проявляющийся в изменениях генотипа особи, которые передаются при осуществлении полового размножения.
Наследственная изменчивость формируется под влиянием различных типов мутаций и комбинаций генотипов в нескольких типах скрещиваний.
К основным видам наследственной изменчивости относят:
- комбинативную изменчивость, обусловленную рекомбинацией генов в ходе первого деления мейоза и оплодотворения;
- мутационную изменчивость, которая возникает в ходе мутаций.
Комбинативная изменчивость: основные свойства
Комбинативная изменчивость обуславливает появление тех генов, которых не было у родителей. Комбинативная изменчивость базируется на половом размножении и формирует колоссальное разнообразие генотипов особей. Источниками данного генетического разнообразия, возникающего при половом размножении, служат несколько процессов:
- независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе мейоза I. Такой процесс является основой закона независимого наследования, сформулированного основоположником генетики – Г. Менделем;
- взаимный обмен гомологичными участками хромосом или кроссинговер, который протекает в профазе первого деления мейоза. Кроссинговер создает обновленные группы сцепления, служит важным источником рекомбинации аллелей, что, в конечном счете, приводит к появлению новых адаптивных признаков;
- формирование ненаправленного сочетания половых клеток во время оплодотворения.
Следует отметить тот факт, что все источники комбинативной изменчивости действуют независимо друг от друга, фактически одновременно и поэтому «перетасовка генов» происходит практически непрерывно. Иногда новые комбинации генов легко распадаются при переходе от одного поколения к другому.
Таким образом, комбинативная изменчивость является важнейшим источником генетического разнообразия и не порождает стабильных изменений в генотипе, которые могут обеспечить течение эволюционного процесса.
Мутационная изменчивость: основные свойства
Мутационная изменчивость – это устойчивое и ненаправленное изменение в геноме.
Мутации надолго сохраняются в ряду поколений. Их значение для эволюции очень большое. Благодаря им возникают новые варианты генов. Иногда мутации считаются фундаментом для эволюционного процесса всех форм и направленностей. Мутации носят индивидуальный (каждая мутация в отдельной молекуле ДНК возникает случайно) и ненаправленный характер.
Мутации не всегда приводят к изменениям генотипа. Они постоянно возникают в течение всего онтогенеза личности. Чем раньше возникает конкретная мутация, тем большее влияние она оказывает на развитие организма.
Все мутации делятся на:
- нейтральные;
- вредные;
- полезные.
Многие современные генетики придерживаются мнения о том, что возникающие мутации имеют нейтральный характер и не влияют на приспособленность организма. Нейтральные мутации происходят между генами-интронами.
Также вторыми по частоте являются вредные мутации, действие которых объясняется влиянием возникающих изменений на наследственные признаки, которые имеют адаптивные значение. Эти признаки характерны для конкретных условий среды.
Следует отметить тот факт, что вредность и полезность мутаций имеют относительный характер, который может в одних условиях быть полезным, а в других стать резко негативным.
Мутагенез – это процесс возникновения мутаций.
Мутации появляются как в соматических, так и в половых клетках организма. Возникновению мутаций способствует ряд факторов:
- химические вещества;
- температурные воздействия;
- радиация и пр.
Все эти факторы именуются мутагенами. Согласно характеру изменений генотипа мутации, могут быть:
- генными (точечными);
- хромосомными;
- геномными.
Генные мутации являются результатом изменения последовательности нуклеотидов внутри молекулы ДНК. Это наиболее распространённый вид мутаций и важнейший источник наследственной изменчивости организмов. К генным мутациям относят: дупликации (повторение участков генов); вставки (появление лишней нуклеотидной пары), делеции или выпадение одной или более пар нуклеотидов и пр.
Хромосомные мутации в свою очередь отражают изменения в структуре хромосом. Они чаще всего выявляются под световым микроскопом. Хромосомные мутации представлены: делециями, инверсиями, транслокациями (или изменением положения хромосом). К наиболее распространённому типу транслокаций относится обмен участками между двумя негомологичными хромосомами.
Геномные мутации отражают изменение числа хромосом. К ним относят анеуплоидию и полиплоидию.
Анеуплоидия – это увеличение или уменьшение числа хромосом в генотипе.
Полиплоидия – это кратное увеличение гаплоидного набора хромосом (Зn, 4n и т. д.).
Полиплоидия достаточно широко распространена в растительном мире, это свойство используют для получения полиплоидных сортов растений.
Мутационная изменчивость провоцирует возникновение некоторых наследственных заболеваний.
Например, синдром Клайнфельтера является патологией, которая характеризуется наличием у мальчиков лишней X хромосомы. В результате этого нарушается половое созревание. Также при подобных нарушениях часто возникают различные степени умственной отсталости.
Многочисленные аутосомно-доминантные заболевания связаны с нарушением обмена веществ. Таким заболеванием, в частности, является фенилкетонурия, которая проявляется в отсутствии фермента, превращающего фенилаланин в тирозин. Вследствие чего поражается нервная система и у людей возникает слабоумие.
Еще одним заболеванием, возникающим из-за мутаций, является серповидная клеточная анемия. При этом эритроциты крови деформируются и достаточно быстро разрушаются.
Наконец, лейциноз представляет собой тяжелое наследственное заболевание, сопровождающееся нарушением аминокислотного обмена, и имеющее аутосомно-рецессивный тип наследования. При этом у человека может быть специфический запах мочи, несколько схожий с запахом клена.
