Краткое содержание: Параграф §59 / Биология 10 класс

Наследственная изменчивость: комбинативная и мутационная

Наследственная, или генотипическая, изменчивость затрагивает генотип и передается потомству. Она делится на комбинативную и мутационную.

Комбинативная изменчивость

Комбинативная изменчивость — это появление новых сочетаний признаков у потомков в результате комбинирования генов. Это приводит к возникновению признаков, нехарактерных для родителей. Например, у кроликов скрещивание приводит к появлению особей с новыми комбинациями окраски и типа шерсти. Основные факторы, обеспечивающие комбинативную изменчивость, включают:

• Случайное расхождение негомологичных хромосом при мейозе и, как следствие, независимое наследование признаков.
• Рекомбинация генов (кроссинговер) в процессе мейоза I.
• Случайное (вероятностное) слияние родительских гамет (половой процесс) при оплодотворении.

Комбинативная изменчивость играет важную роль в определении разнообразия особей, что позволяет виду лучше приспосабливаться к условиям внешней среды. Она используется в селекции для выведения новых сортов растений и пород животных.

Мутационная изменчивость (Мутации)

Мутационная изменчивость — это изменения в генетическом материале организма, возникающие под действием внешних факторов или ошибок в процессе деления клетки. Эти изменения называются мутациями (от лат. mutatio — изменение).

• Мутации — это внезапные, скачкообразные изменения наследственного материала клетки. Они наследственны и не зависят от модификаций.
• Мутационная изменчивость может привести к ошибкам при репликации ДНК или к нарушениям в структуре хромосом и генов.
• Примеры мутаций: потеря крыльев или неразвитые крылья у дрозофилы, появление бескрылых или бесшерстных особей у растений, образование новых сортов злаков.

Свойства мутационной изменчивости

Мутационная изменчивость имеет следующие особенности:

1. Изменения затрагивают генотип и передаются по наследству.
2. Изменения носят скачкообразный (внезапный) характер.
3. Изменения индивидуальны и возникают у единичных особей.
4. Изменения неадекватны условиям среды, т. е. носят ненаправленный характер. Они могут быть нейтральными, полезными, но чаще всего являются вредными.
5. Мутации могут привести к образованию новых признаков или гибели организма.

Классификация мутаций

По характеру изменения фенотипа мутации классифицируют:

• Биохимические: изменяется синтез белков-ферментов, например, альбинизм (отсутствие фермента, ответственного за синтез пигмента меланина).
• Физиологические: изменяется функционирование органов (например, серповидно-клеточная анемия, связанная с нарушением структуры гемоглобина, при котором эритроциты приобретают серповидную форму).
• Анатомо-морфологические: изменяется строение органов или систем (например, недоразвитие желудка у серых каракульских овец).

Большинство мутаций являются рецессивными, поэтому они скрыты в гетерозиготном состоянии и проявляются только у гомозиготных особей. Доминантные мутации встречаются реже, часто вызывая гибель особи.

По степени приспособленности мутации делят на полезные, нейтральные и вредные (чаще всего летальные).

По характеру изменения генотипа мутации классифицируются на:

• Генные: изменение последовательности нуклеотидов в ДНК в пределах одного гена.
• Хромосомные: изменение структуры хромосом (например, дупликации, делеции, инверсии, транслокации).
• Геномные: изменение числа хромосом (например, полиплоидия, анеуплоидия).

Классификация мутаций по происхождению и локализации

По способу возникновения мутации делятся на:

• Спонтанные: возникают самопроизвольно в природе (редко).
• Индуцированные: вызываются физическими (радиация, ультрафиолетовое излучение, температура), химическими (алкалоиды, гербициды), биологическими (вирусы, бактерии) факторами — мутагенами.

По локализации в клетке мутации бывают:

• Ядерные: связаны с аномалиями в хромосомном аппарате ядра и передаются по наследству.
• Цитоплазматические: связаны с нарушениями ДНК в цитоплазматических органоидах (хлоропласты, митохондрии). Передаются только по материнской линии (через яйцеклетку), поскольку цитоплазма с органоидами в сперматозоиде не переходит в зиготу.

Классификация мутаций по отношению к половому размножению

По отношению к половому размножению мутации делятся на:

• Половые (генеративные): происходят в половых клетках (гаметах) и передаются следующему поколению при половом размножении.
• Соматические: происходят в соматических клетках и не наследуются при половом размножении. Могут проявляться сразу, но не передаются потомству (например, соматическая мутация, вызывающая нарушение пигментации волоса или части глаза). Однако при вегетативном размножении соматические мутации передаются по наследству.

Прямые и обратные мутации

По направленности мутации могут быть:

• Прямые: изменение гена \( А \) в \( А^* \).
• Обратные: возвращение мутантного гена \( А^* \) в исходное состояние \( А \). Обратные мутации встречаются реже.