Изменчивость

Методы изучения

Анализ природы И. и передачи измененных признаков из поколения в поколение служит главным средством изучения механизма наследственности (см.). Внешне неразличимые фенотипы в одинаковых условиях среды в одних случаях могут быть результатом изменения генотипа, а в других— результатом ненаследственных модификаций. Без генетического анализа (см.) нельзя определить, какая доля фенотипической И. обусловлена ненаследственными модификациями и какая генетическими факторами. Если популяция состоит из особей с идентичными генотипами, то искусственный отбор (см.) в такой популяции будет бесперспективен, т. к. вся наблюдаемая фенотипическая И. обусловлена влиянием среды. Некоторые ламаркисты ошибочно полагали, что негенетические модификации, так наз. благоприобретенные признаки, могут превращаться в наследственные изменения. Такая точка зрения не была подтверждена и представляет сейчас лишь исторический интерес. Данные 60— 70-х гг. 20 в. показывают, что превращение модификаций в наследственные изменения совершенно невозможно. По мере развития генетики (см.) стало ясно, что противопоставление мутаций (крупных качественных изменений признаков) флюктуациям (мелким количественным вариациям) совершенно ошибочно. Мутации могут затрагивать любые признаки организма, на любой стадии его развития, и притом самого различного таксономического значения. Анализ причин и развитие точных количественных вариационно-статистических способов оценки И. показали, что мутации могут лежать в основе ничтожных количественных отклонений, внешне ничем не отличимых от ненаследственных модификаций. Для выявления относительной роли среды и генотипа в формировании того или иного признака используют два основных взаимодополняющих метода: один из них заключается в исследовании генотипически различных особей в как можно более одинаковой окружающей среде, а другой — в изучении генетически идентичных особей в разных условиях среды. Оба метода легко применить к таким организмам, как бактерии и дрожжи, которые в результате многократно повторяющихся делений образуют генетически идентичные клоны. У многих высших растений клоны можно получить путем бесполого размножения (клубнями, луковицами, черенками и т. п.). Напр., все растения одного сорта картофеля генетически идентичны, и поэтому различия между ними обусловлены внешними факторами. Если же два разных сорта картофеля выращивать в одинаковых условиях, то различия между растениями будут связаны с различиями в их генотипах. У животных клоны генетически идентичных особей можно получить в результате тесного и продолжительного инбридинга (см.). Для выявления роли наследственности и среды в формировании различных признаков у человека с успехом используют близнецовый метод (см.). Исследования на монозиготных близнецах, имеющих идентичную наследственность и воспитывающихся порознь, дают ценные сведения о влиянии среды на развитие наследственных признаков. При анализе прерывистой (качественной) И., обусловленной аллелями одного генного локуса, определить характер наследования и вклад в общую И. наследственных и средовых факторов обычно не представляет большого труда. В случае непрерывной (количественной) И. исследователь сталкивается со значительными трудностями. При изучении какого-либо количественного признака проводят анализ возможно большего числа различающихся между собой особей и полученные данные группируют в ряд размерных классов. Представив эти величины в виде графика распределения частот, можно исследовать характер И. Обычно бывает трудно разделить генетические и средовые компоненты изменчивости и исследовать отдельно ту ее часть, к-рая обусловлена генетически. Для изучения этих компонентов разработаны различные математико-статистические методы (см. Биометрия).

Примеры заданий на изменчивость в ЕГЭ по биологии

Пример
1. Рассмотрите таблицу
«Форма изменчивости» и заполните пустую ячейку, вписав соответствующий термин.

Форма изменчивости	Пример изменчивости
	обмен участками гомологичных хромосом
мутационная	рождение ребенка с синдромом Дауна

Синдром Дауна — трисомия по 21 паре хромосом, в кариотипе у человека с таким синдромом 47 хромосом, а не 46. Синдром Дауна — это мутация, изменчивость — мутационная. Обмен участками гомологичных хромосом (кроссинговер) происходит в профазе первого деления мейоза и, как мы теперь знаем, относится к комбинативной изменчивости.

Ответ: комбинативная

Пример
2. Выберите два верных ответа из пяти. Примером генной
мутации может служить

1) гемофилия

2) синдром Дауна

3) серповидно-клеточная анемия

4) синдром кошачьего крика

5) синдром Клайнфельтера

Генные мутации связаны с изменениями в нуклеотидах. Из представленных вариантов к генными мутациям относятся гемофилия и серповидно — клеточная анемия. Синдром кошачьего крика связан с выпадением фрагмента 5-й хромосомы, а все что связанно с изменениями в структуре хромосом — это хромосомные мутации. Синдром Дауна и синдром Клайнфельтера связаны с изменением количества хромосом в кариотипе и являются результатами геномных мутаций.

Ответ: 13

Пример
3. От одного растения бегонии взяли несколько листьев, укоренили их и
получили взрослые растения, которые пересадили в другие горшки. Однако цветы у
некоторых дочерних растения оказались более крупными, чем на материнском
растении. Назовите используемый способ размножения бегонии. Объясните причину
появления крупных цветов.

Ответ: Растения были получены в результате бесполого
вегетативного размножения. Различия растений обусловлены модификационной
изменчивостью, связанной с различием условий внешней среды, в которых
выращивались дочерние и материнские растения

Обратите внимание! Эта тема встречается в заданиях, которые оцениваются в 1, 2 и 3 балла. Как видите, этот раздел оказался не таким сложным

Теперь вы хорошо знаете все типы изменчивости и их различия, а значит можете решать задания на изменчивость в ЕГЭ по биологии. Удачи!

Как видите, этот раздел оказался не таким сложным. Теперь вы хорошо знаете все типы изменчивости и их различия, а значит можете решать задания на изменчивость в ЕГЭ по биологии. Удачи!

Изменчивость и ее типы

Изменчивость – это свойство дочерних организмов отличаться от родительских форм морфологическими, физиологическими и другими признаками и особенностями индивидуального развития. Различают две основные формы изменчивости: фенотипическую (ненаследственную) и генотипическую (наследственную).

Фенотипическая‚ или модификационная, изменчивость – это изменения фенотипа без изменения генотипа. Она обусловлена действием факторов внешней и внутренней среды на соответствующий организм. Модификации ненаследственны, так как структура генотипа при этом не затрагивается. Например, земляная груша, выращенная в долине в условиях достаточной влажности и освещенности, имеет высокий стебель. При перенесении такого растения высоко в горы стебель приобретает вид розетки листьев, прижатых к земле. При высевании семян такого растения в долине его потомки снова будут иметь высокий стебель.

Развитие ряда признаков зависит и от влияния различных регуляторных систем организма, в первую очередь эндокринной. Такие признаки петухов, как большой гребень, яркое оперение и способность к пению зависят от действия мужского полового гормона. Если у курицы удалить яичник и пересадить семенник, то через некоторое время она по вышеназванным признакам станет похожа на петуха. Следовательно, внутренняя среда организма также оказывает существенное влияние на проявление действия генов.

В генетической информации организма заложена способность развития определенных признаков и свойств. Эта способностъ реализуется лишь в определенных условиях среды. Одна и та же наследственная информация в разных условиях может проявляться по-разному. Например, окраска шерсти у гималайских кроликов и сиамских кошек зависит от температуры – более темная шерсть растет на участках тела, подверженных охлаждению. Следовательно, наследуется не сам признак, а определенный тип реакции на воздействие условий среды.

Пределы модификационной изменчивости называются нормой реакции. Различают широкую и узкую норму реакции. Признак, имеющий широкую норму реакции, изменяется в большом диапазоне. Например, количество молока у крупного рогатого скота зависит в значительной степени от условий содержания и кормления. Признак, имеющий узкую норму реакции, незначительно зависит от внешних условий, например окраска шерсти у крупного рогатого скота. Норма реакции определяется генотипом. Она складывалась историчсски в результате естественного отбора.

Дарвин называл модификационную изменчивость определенной, так как все особи одного вида, попав в сходные условия, изменяются одинаково, т.е. такая изменчивость предсказуема и носит групповой приспособительный характер. Например, все овцы при выращивании в холодных условиях будут иметь более густую шерсть.

Закономерности модификационной изменчивости носят статистический характер – это закономерности больших чисел. Для характеристики степени изменчивости количественных признаков применяют один из методов статистики – построение вариационной кривой. Например, если расположить новорожденных по величине роста (он колеблется от 41 до 60 см), то получится вариационный ряд изменчивости этого признака, состоящий из отдельных вариант. Частота встречаемости каждой варианты неодинакова: наиболее часто встречаются варианты со средним значением признака (около 50 см) и реже с большими или меньшими. Если построить графическое изображение этой закономерности, то при достаточно большом числе наблюдений получится относительно симметричная кривая.

Читайте: Взаимодействие и сцепление генов #53

Вариант 1

А1. Автор первой научной классификации живых организмов

1) Ж. Б. Ламарк
2) Ч. Дарвин
3) К. Линней
4) А. Р. Уоллес

А2. Предшественник Ч. Дарвина, создатель материалистического учения об истории Земли, возникновении и изменяемости видов:

1) Ж. Кювье
2) Н.И. Вавилов
3) Ж. Бюффон
4) Дж. Хаксли

А3. По Ч. Дарвину, движущими силами эволюции являются

1) естественный отбор
2) борьба за существование
3) наследственная изменчивость
4) все перечисленное

А4. Естественным отбором Ч. Дарвин назвал

1) процесс образования новых видов в природе
2) совокупность отношений между организмами и неживой природой
3) процесс сокращения численности популяции
4) процесс сохранения и оставления потомства наиболее приспособленными особями, уничтожение наименее приспособленных особей

А5. Причинам борьбы за существование, по Ч. Дарвину

1) отсутствие приспособлений к среде обитания
2) ограниченность ресурсов среды и интенсивное размножение
3) неблагоприятные факторы неживой природы
4) изменчивость особей в популяции

А6. Среди движущих сил эволюции, ведущих к возникновению приспособлений у особей к среде обитания, направляющий характер имеет

1) борьба за существование
2) естественный отбор
3) искусственный отбор
4) изоляция

А7. Согласно синтетической теории эволюции элементарным эволюционным явлением называется

1) естественный отбор
2) мутация
3) единица эволюции — популяция
4) стойкое изменение генофондов популяций в направлении лучшей приспособленности к среде

А8

Наследственная изменчивость имеет важное значение для эволюции, так как способствует. 1) снижению уровня борьбы за существование
2) снижению эффективности естественного отбора
3) увеличению генетической неоднородности особей в популяции
4) уменьшению генетической неоднородности особей в популяции

1) снижению уровня борьбы за существование
2) снижению эффективности естественного отбора
3) увеличению генетической неоднородности особей в популяции
4) уменьшению генетической неоднородности особей в популяции

А9. Результатом движущего отбора является

1) появление новых видов
2) сохранение нормы реакции
3) ослабление борьбы за существование
4) сохранение старых видов

А10. В популяциях, обитающих в почти постоянных условиях среды, действует вид естественного отбора, который называется

1) стабилизирующим
2) половым
3) разрывающим
4) движущим

А11. Фактором эволюции, заключающимся в возникновении преград к свободному скрещиванию особей, называется(ются)

1) модификация
2) изоляция
3) популяционные волны
4) естественный отбор

А12. Относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, — это

1) критерий вида
2) изменчивость
3) приспособленность
4) эволюция

А13. Борьба за существование, естественный отбор, наследственная изменчивость проявляются в популяции. Поэтому, согласно синтетической теории эволюции, популяцию считают

1) единицей эволюции
2) компонентом биосферы
3) единицей экосистемы
4) структурной единицей вида

А14. Наиболее высокого уровня организации в процессе эволюции животных достигли

1) рыбы
2) земноводные
3) пресмыкающиеся
4) млекопитающие

В1. Выберите три правильных ответа.

Видами борьбы за существование являются

1) естественный отбор
2) внутривидовая
3) борьба с условиями неживой природы
4) изоляция
5) межвидовая
6) модификационная и мутационная изменчивость

В2. Установите соответствие между признаком отбора и его видом.

ПРИЗНАК ОТБОРА

А. Действует в природе миллионы лет
Б. Приводит к созданию новых сортов растений и пород животных
В. Приводит к образованию новых видов
Г. Способствует созданию организмов с необходимыми человеку признаками
Д. Сохраняет особей с полезными признаками в данных условиях среды

ВИД ОТБОРА

1. Искусственный
2. Естественный

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Размножение

Любой вид в природе состоит из особей, существование каждой из которых ограничено во времени. Рано или поздно жизнь отдельно взятой особи прекратится, но вид не перестанет существовать. Выживание вида обеспечивается появлением потомства путем бесполого или полового размножения существующих особей (родителей). Размножение — свойство организмов воспроизводить себе подобных с сохранением главных признаков вида (см. рис.). Благодаря размножению обеспечивается непрерывность и преемственность жизни на Земле. В основе размножения лежит самовоспроизведение новых молекул и структур, обусловленное наследственной информацией, которая находится в хромосомах родительских клеток. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности. Если новый организм развивается на основе набора хромосом, идентичного набору одной родительской особи (бесполое размножение), он будет ее полной копией. У организма, содержащего хромосомы двух родителей разного пола (половое размножение), помимо признаков обоих родителей, могут появляться новые признаки как следствие образования новой комбинации наследственной информации. Например, у кареглазых родителей может появиться ребенок с голубыми глазами.

Значение изменчивости в жизни организмов и эволюции

Важна роль изменчивости в историческом развитии живого (эволюции) и в индивидуальном развития организмов (онтогенезе). Благодаря генным мутациям обеспечивается явление «полиморфизма» — выражающееся в увеличении гетерозиготности популяций, делая разнообразным генофонд. Мутационная изменчивость обеспечивает резерв выживаемости данного вида в меняющихся условиях среды.

Модификационная изменчивость способствует выработке приспособленностей к определенным условиям среды, и впоследствии возможно появление мутаций, которые бы закрепляли генетически лучшие варианты модификаций.

Смотри также:

Генетика пола. Наследование признаков, сцепленных с полом. Взаимодействие генов. Генотип как целостная система. Генетика человека
Виды мутаций и их причины. Значение изменчивости в жизни организмов и в эволюции
Значение генетики для медицины. Наследственные болезни человека, их причины, профилактика

Проверим знания

Ключевые вопросы

1. Какие органические вещества являются основными компонентами тела живых организмов? 2. Что является структурно-функциональной единицей организмов? *3. Какое свойство организмов обеспечивает постоянство существования жизни на Земле? *4. Почему свойства и признаки родителей проявляются у потомков? *5. Чем можно объяснить, что у одних и тех же родителей появляются потомки с разными признаками?

Сложные вопросы

1. Какие свойства живых организмов позволят сохраниться жизни на Земле в случае резкого потепления климата? Ответ обоснуйте. 2. Как вы думаете, может ли быть развитие без роста организма и наоборот? Ответ аргументируйте конкретными примерами. *3. Что означает выражение «организм — открытая система»? Можно ли считать открытой системой объект неживой природы? Почему? *4. В чем заключается индивидуальное и историческое развитие организмов? Приведите примеры.

*Индивидуальное домашнее задание.Проведите наблюдение за живыми организмами в окружающей природе (в лесу, парке, на лугу и др.). Сравните их с неживыми объектами. Найдите различия между ними. Установите общие свойства у живых организмов.

Теория

Живые тела — это открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот (ДНК, РНК).

Признаки (свойства) живого:

Определенный химический состав. Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы, однако соотношение этих элементов различно. Основными элементами живых существ являются С, О, N и Н.
Единый принцип структурной организации. Клетка является единой структурно-функциональной единицей, а также единицей развития почти для всех живых организмов. Все организмы состоят из клеток. Исключение – вирусы, но и у них некоторые свойства живого проявляются, когда они находятся в клетке (вирусы являются паразитами).
Обмен веществ (метаболизм) и энергозависимость. Живые организмы являются открытыми системами, они зависят от поступления в них веществ и энергии из внешней среды.
Саморегуляция. Живые организмы обладают способностью поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность обменных процессов.
Раздражимость. Живые организмы проявляют раздражимость, то есть способность отвечать на определенные внешние воздействия специфическими реакциями.
Наследственность и изменчивость. Живые организмы способны передавать признаки и свойства из поколения в поколение с помощью носителей информации — молекул ДНК и РНК. Наследственность — способность организмов обеспечивать передачу признаков, свойств и особенностей развития из поколения в поколение. Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки и свойства.
Самовоспроизведение (репродукция). Живые организмы способны размножаться — воспроизводить себе подобных.
Рост и развитие. Рост — увеличение массы организма (особи), органа или участка ткани за счет увеличения количества и размеров клеток и неклеточных образований. Развитие — биологический процесс тесно взаимосвязанных количественных (рост) и качественных преобразований особей с момента зарождения до конца жизни. Индивидуальное развитие. Онтогенез — развитие организма от момента зарождения до смерти. Развитие сопровождается ростом. Эволюционное развитие. Филогенез — развитие жизни на Земле с момента ее возникновения до настоящего времени.
Ритмичность. Биологические ритмы –периодически повторяющиеся изменения в ходе биологических процессов в организме. Живые организмы проявляют ритмичность жизнедеятельности (суточную, сезонную и др.), что связано с особенностями среды обитания.
Целостность и дискретность. С одной стороны, вся живая материя целостна, определенным образом организована и подчиняется общим законам; с другой стороны, любая биологическая система состоит из обособленных, хотя и взаимосвязанных элементов.

Модификации и их характеристики

Изменения фенотипа возникают по различным причинам, а степень их проявления зависит от интенсивности воздействия факторов окружающей среды.

Классифицировать виды модификационной изменчивости можно следующим образом:

Возрастные – изменения происходят в результате жизненного цикла организма. Особенно ярко проявляются у организмов, которые в ходе развития претерпевают метаморфозы – земноводные проводят часть жизни в виде головастиков, насекомые – в виде личинок, и лишь затем они принимают облик взрослой особи.
Сезонные изменения тесно связаны с изменениями температурного режима. Так, к примеру, зимой у некоторых животных изменяется цвет шерсти – это пигменты волос реагируют на холод.
Экологические – возникают в ответ на изменившиеся условия окружающей среды. Модификации этого вида могут сохраняться на протяжении всей жизни организма, если продолжится воздействие факторов, вызвавших изменение фенотипа.

Стоит отметить: подобное деление достаточно условно, поскольку фенотип нередко формируется как совокупность всех изменений.

Что такое изменчивость?

Изменчивость — свойство живых организмов: потомки приобретают признаки, отличающие их от предков. Этот термин достаточно общий, поэтому поделим его на типы и охарактеризуем каждый из них. Это позволит лучше разобраться, какой может быть изменчивость в ЕГЭ по биологии

Обратите на эту тему внимание: профессии, связанные с генетикой, явно будут востребованы в ближайшие годы!

Не знаете, какой вуз выбрать? Что это такое? Все просто: вы расскажете о себе и о своих интересах

А специалист посоветует, на какие специальности обратить внимание, в какой вуз поступать, какие ЕГЭ сдавать. Так вы сэкономите время на подготовку и сможете выбрать образование, которое точно окажется для вас интересным и полезным!

Ненаследственная изменчивость

Признаки не передаются потомкам по наследству. Подумайте: если хорошо кормить домашнюю кошку, родятся ли ее котята самыми упитанными? Конечно, нет.

У этой разновидности изменчивости есть еще несколько синонимичных названий. Например, фенотипическая, так как изменения затрагивают только фенотип (внешнее проявление признака). Еще одно название — групповая, она проявляется сходно у всех особей группы, допустим, целая группа людей поехала в отпуск к морю, и все члены этой группы долгое время провели под солнечными лучами. У каждого из них кожа изменит цвет: кто-то обгорит, кто-то сразу загорит, но изменит у всех. Так же эту изменчивость называют модификационной, а все изменения, не затрагивающие генотип — модификациями.

Еще одно название предложил Чарльз Дарвин, который не знал почти ничего о наследовании генов. Он ввел термин «определенная изменчивость». Такие изменения можно предугадать. Безусловно, если мы будем лежать на диване дни напролет, то процент жировой ткани в организме увеличится, а если каждый день будем выходить на пробежку, увеличится процент мышечной ткани.

Наследственная изменчивость

Второй тип изменчивости является абсолютной противоположностью модификационной. Она называется наследственной, так как передается от предков потомкам. По аналогии с первым типом, ее еще называют генотипической: она затрагивает генотип. Такая изменчивость проявляется у каждого организма по-своему, индивидуально, поэтому есть термин «индивидуальная изменчивость». Например, в одной семье, у одних родителей могут родиться два сына: один дальтоник, а второй с нормальным цветовым зрением. Ну и разве мог Дарвин остаться в стороне? Для этой изменчивости он предложил название — неопределенная, ведь нельзя однозначно предсказать у какого организма какие изменения проявятся.

Но на этом разновидности изменчивости не заканчиваются. Наследственную изменчивость можно разделить еще на два типа.

1. Комбинативная изменчивость

Представьте себе калейдоскоп, внутри которого несколько цветных стеклышек. Когда вы смотрите в него, то каждый раз видите разные узоры, но новые стеклышки внутрь не досыпаются. Вот и такая изменчивость возникает при сочетании уже имеющихся генов. В случае, если у темноволосых родителей рождается светловолосый ребенок, перед нами пример комбинативной изменчивости.

Перечислим основные причины, в результате которых происходят комбинации. Первая причина — это кроссинговер (обмен участками гомологичных хромосом), происходящий в профазе первого деления мейоза. А вторая — это случайный подбор родительских пар. Нельзя точно предсказать какой из самцов павлина победит в половом отборе, чей хвост в этом году будет самым красивым. Третья причина — это случайная встреча гамет, никто не знает, какой именно сперматозоид оплодотворит каждую из яйцеклеток и оплодотворит ли вообще. Четвертая причина – это расхождение хромосом в мейозе.

Мутационная изменчивость

Второй тип наследственной изменчивость – это мутационная изменчивость. Она бывает вызвана воздействием на организм мутагенов, а в основе ее лежит изменение структуры ДНК или хромосом.

Мутационная изменчивость тоже делится на
несколько типов. Она бывает генной, хромосомной и геномной. Генные мутации связаны с изменением
нуклеотидов в гене (выпадение, удвоение, замена и т.д.). Хромосомные мутации связаны с изменением в структуре в хромосом
(утрата плеча, выпадение участка, поворот участка на 180 градусов, удвоение
участков и т.д. ). Геномные мутации
связаны с изменением числа хромосом.

Только что мы повторили всю теорию, затрагивающую изменчивость в ЕГЭ по обществознанию! Теперь я предлагаю перейти к практике и разобрать задания, аналогичные тем, которые могут встретиться на ЕГЭ.