Ερωτήσεις στην οικολογία, την εξελικτική θεωρία, την πληθυσμιακή βιολογία και άλλες επιστήμες συχνά περιλαμβάνουν την έννοια της μεταβλητότητας (τόσο οριστικής όσο και αόριστης). Αυτός είναι ο ακρογωνιαίος λίθος για την κατανόηση της προέλευσης των ειδών, την ικανότητά τους να προσαρμόζονται στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Αυτές οι αρχές αποτελούν τη βάση της σύγχρονης αναπαραγωγής και της μοριακής βιολογίας. Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τι σημαίνουν αυτές οι έννοιες.
Τύποι μεταβλητότητας
Αυτές οι έννοιες ονομάζονται επίσης μη κληρονομική και κληρονομική μεταβλητότητα. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ οριστικής και αόριστης μεταβλητότητας; Η πρώτη εμφανίζεται σε μια ομάδα ατόμων ως απάντηση σε εξωτερικούς παράγοντες. Ρυθμίζεται από την τιμή του κανόνα αντίδρασης. Ως παράδειγμα, μπορούμε να θυμηθούμε τη χειμερία νάρκη μιας αρκούδας, την πυκνότητα του τριχώματος ενός σκύλου, το μήκος ενός στελέχους πικραλίδας. Εάν αλλάξετε τις περιβαλλοντικές συνθήκες, τότε αυτά τα σημάδια ενδέχεται να μην εμφανίζονται. Έτσι, εάν δημιουργήσετε τεχνητά μια αφθονία φαγητού και μια ζεστή θερμοκρασία όλο το χρόνο, τότε η αρκούδα δεν θα κοιμηθεί τον χειμώνα. Ένας σκύλος που ζει σε εσωτερικούς χώρους το χειμώνα θα έχει πολύ λιγότερο υπόστρωμα από έναν σκύλο αυλής με αλυσίδα. Με συνεχές κούρεμα γκαζόν, πικραλίδαθα αναπτυχθεί με μικρότερο μήκος στελέχους, που θα του επιτρέψει να σχηματίσει μίσχο και να αποφύγει το κόψιμο. Φυσικά, τέτοια χαρακτηριστικά δεν κληρονομούνται γενετικά.
Η κληρονομική μεταβλητότητα εμφανίζεται ως αυθόρμητες μεταλλάξεις σε μια ομάδα ατόμων και κληρονομείται από γενιά σε γενιά. Ωστόσο, δεν είναι όλες οι μεταλλάξεις ευεργετικές. Τα περισσότερα από αυτά γίνονται άχρηστα ή επιβλαβή. Μόνο ορισμένες αλλαγές θα υποστηρίζονται από τη φυσική επιλογή. Αυτή η ιδιότητα είναι η βάση της εξέλιξης, καθώς επιτρέπει στον οργανισμό να προσαρμοστεί στις αλλαγές του περιβάλλοντος, να αποκτήσει ιδιότητες που συμβάλλουν στην επιβίωση. Ας σταθούμε σε αυτό το είδος με περισσότερες λεπτομέρειες.
Ιστορία της μελέτης της αβέβαιης μεταβλητότητας
Όταν αναφέρουμε τους παράγοντες που επηρεάζουν την προέλευση των ειδών, δεν μπορούμε να μην αναφέρουμε τον συγγραφέα του ομώνυμου βιβλίου και της θεωρίας της εξέλιξης, Κάρολο Δαρβίνο. Βέβαια αυτή τη στιγμή αυτή η θεωρία έχει οριστικοποιηθεί και ονομάζεται συνθετική. Ωστόσο, η περιγραφή των βασικών εννοιών και η αρχή παρέμειναν αμετάβλητες.
Σύμφωνα με τον Δαρβίνο, η απροσδιόριστη μεταβλητότητα – είναι «απεριόριστα ποικίλα δευτερεύοντα χαρακτηριστικά που διακρίνουν άτομα του ίδιου είδους και τα οποία δεν μπορούν να εξηγηθούν από την κληρονομιά από έναν από τους γονείς τους ή από περισσότερους μακρινούς προγόνους». Μίλησε επίσης για την άμεση και έμμεση επίδραση των συνθηκών ύπαρξης στη διαμόρφωση ενός ζωντανού οργανισμού, για τη συσχέτιση των ζωδίων. Ταυτόχρονα, η έννοια του γονιδίου δεν υπήρχε ακόμη και οι λόγοι για την εμφάνιση των δεδομένωνχαρακτηριστικά δεν ήταν ξεκάθαρα σε αυτόν τον επιστήμονα. Είναι πλέον γνωστό ότι η κληρονομικότητα είναι γενετικής φύσης και μεταλλάξεις στο DNA συμβαίνουν συνεχώς.
Πώς λειτουργεί αυτός ο μηχανισμός;
Η αντιγραφή
DNA λαμβάνει συνεχώς σφάλματα. Κανονικά, πρέπει να αφαιρεθούν από το ανοσοποιητικό σύστημα ή το σύστημα της κυτταρικής απόπτωσης (προγραμματισμένος θάνατος). Σε περίπτωση αποτυχίας αυτών των συστημάτων, αυτό το κύτταρο μπορεί να επιβιώσει και να δημιουργήσει αντίγραφα του εαυτού του. Εάν ο οργανισμός είναι μονοκύτταρος ή οι αλλαγές έχουν επηρεάσει τα γεννητικά κύτταρα, αυτό το ελάττωμα θα κληρονομηθεί και θα μεταδοθεί σε άλλες γενιές. Αυτό δημιουργεί ποικιλομορφία στον πληθυσμό και εγγυάται την επιβίωση του είδους και την εξέλιξη γενικότερα.
Τύποι μεταλλάξεων
- Γονίδιο. Επηρεάζουν τη δομή του DNA σε επίπεδο νουκλεοτιδίων. Εκφράζονται στην απώλεια, αντικατάσταση οποιουδήποτε νουκλεοτιδίου (ασθένειες του ανθρώπου όπως η φαινυλκετονουρία, η δρεπανοκυτταρική αναιμία μπορούν να αναφερθούν ως παράδειγμα).
- Γεννητικό. Επηρεάζουν τα γονίδια των γεννητικών κυττάρων. Κληρονομήθηκε από γενιά σε γενιά.
- Σωματική. Μεταλλάξεις μη σεξουαλικών κυττάρων. Δεν κληρονομούνται στα ζώα, αλλά κληρονομούνται στα φυτά όταν πολλαπλασιάζονται με βλαστική μέθοδο (in-vitro κυτταρική καλλιέργεια).
- Γονιδιωματικό. Συνδέεται με μια αλλαγή στον αριθμό των χρωμοσωμάτων στον πυρήνα. Μπορούν να εκδηλωθούν ως αύξηση ενός ή περισσότερων χρωμοσωμάτων (στον άνθρωπο, η νόσος Down συνδέεται με ένα επιπλέον χρωμόσωμα) και ως πολλαπλασιασμός του αριθμού τους (τα πολυπλοειδή φυτά είναι ενδεικτικά: οι περισσότερες σύγχρονες ποικιλίες σιταριού είναι οκτοπλοειδείς, δηλαδή έχουν οκτώ σύνολα χρωμοσωμάτων).
- Χρωμοσωματικό.
Σημασία
- Το είδος δεν ζει πάντα στις ίδιες συνθήκες. Σε περίπτωση αλλαγής των συνθηκών διαβίωσης, μερικές φορές απότομη, για παράδειγμα, λόγω φυσικής καταστροφής, επανεγκατάστασης σε άλλη ήπειρο κ.λπ., ολόκληρος ο πληθυσμός μπορεί να υπόκειται σε εξαφάνιση. Αλλά ορισμένοι οργανισμοί μπορεί να έχουν μεταλλάξεις που ήταν άχρηστες μέχρι αυτό το σημείο, αλλά τώρα είναι απαραίτητες για την επιβίωση. Αυτό σημαίνει ότι μόνο αυτά τα άτομα θα επιβιώσουν και θα δώσουν απογόνους με αυτά τα χαρακτηριστικά. Ένα παράδειγμα θα ήταν η συνεχής μάχη μεταξύ βακτηρίων και αντιβιοτικών. Οι ανεπτυγμένοι αντιβακτηριδακοί παράγοντες είναι αρκετά αποτελεσματικοί για ορισμένο χρονικό διάστημα, έως ότου πολλαπλασιαστούν οι απόγονοι μικροοργανισμών με γονίδια αντίστασης σε αυτό το είδος φαρμάκων. Αυτό αναγκάζει τη φαρμακοβιομηχανία να δημιουργήσει νέα προϊόντα και να διεγείρει άθελά της τα βακτήρια να εξελιχθούν περαιτέρω.
- Αξία στην επιλογή. Ήταν αυτός ο τύπος παραλλαγής που ο Κάρολος Δαρβίνος θεώρησε τη βάση για την τεχνητή επιλογή. Οι μεταλλάξεις που εμφανίζονται αρχικά, ανεξάρτητα από περιβαλλοντικούς παράγοντες, μπορεί να είναι πολύτιμες για τον άνθρωπο. Έτσι, για παράδειγμα, οι καρποί ντομάτας με μεγάλους καρπούς δεν είναι χρήσιμοι για το ίδιο το φυτό - τα κλαδιά δεν θα αντέξουν το βάρος τους χωρίς στηρίγματα και καλτσοδέτες. Αλλά η επιλογή σε αυτή τη βάση μας επέτρεψε να αποκτήσουμε πιο παραγωγικές ποικιλίες.
Ορισμός: τι είναι η απροσδιόριστη μεταβλητότητα στη βιολογία
Συνοψίζοντας τα παραπάνω, συνοψίζουμε τι σημαίνει αυτή η έννοια στην επιστήμη. Η αόριστη μεταβλητότητα στη βιολογία είναι μια έννοια συνώνυμημεταλλάξεις. Είναι κληρονομικής φύσης (σε αντίθεση με οριστική), ενώ μικρές αλλαγές στο γονιδίωμα στην πρώτη γενιά συσσωρεύονται και εντείνονται στις επόμενες. Αυτός ο τύπος μεταβλητότητας συνδέεται επίσης με αλλαγές στους περιβαλλοντικούς παράγοντες, αλλά όχι με τη μορφή προσαρμογών, αλλά έμμεσα. Έτσι, βοηθά στην προσαρμογή όχι σε έναν συγκεκριμένο οργανισμό, αλλά στο ταξικό σύνολο.
Παραδείγματα αβέβαιης μεταβλητότητας
Νωρίτερα στο άρθρο, συζητήθηκαν συγκεκριμένα παραδείγματα μεταλλάξεων που βοηθούν στην προσαρμογή στο περιβάλλον. Εξετάστε αρκετούς γενικούς τύπους τέτοιας μεταβλητότητας στη φύση:
- Προστατευτικός χρωματισμός. Εμφανίζεται σε πολλά ζώα. Στη διαδικασία της φυσικής επιλογής, τα άτομα με πιο δυσδιάκριτο χρωματισμό στο περιβάλλον τοπίο είναι λιγότερο επιρρεπή στην επίθεση από αρπακτικά και, ως εκ τούτου, μπορούν να παράγουν περισσότερους απογόνους. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι σταθερό σε γενιές. Ταυτόχρονα, όταν αλλάζουν οι περιβαλλοντικές συνθήκες (για παράδειγμα, όταν ένας πληθυσμός μετακινείται σε άλλο βιότοπο), το χρώμα που διατηρείται από την επιλογή μπορεί να αλλάξει.
- Χρωματισμός σήματος. Ως αποτέλεσμα των αλλαγών στο γονιδίωμα, ορισμένα έντομα έχουν αποκτήσει φωτεινά χρώματα που προειδοποιούν τα αρπακτικά για δηλητηριώδεις αδένες. Τα μη δηλητηριώδη έντομα μπορούν επίσης να χρωματιστούν με αυτόν τον τρόπο για να προστατεύονται από το να φαγωθούν. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται μιμητισμός.
- Σχήμα σώματος. Η έμμεση επιρροή του περιβάλλοντος υποστηρίζει άτομα των οποίων το σχήμα του σώματος είναι πιο προσαρμοσμένο σε αυτό. Έτσι, η τορπιλοειδής μορφή, που βοηθά στην κολύμβηση, είναι χαρακτηριστική των υδρόβιων οργανισμών. Είναι παρόμοιο με τα δελφίνια, τις φώκιες, τους πιγκουίνους, τα ψάρια, τα σκαθάρια κολύμβησης. Φυσικά, αυτή η μορφή σε αυτά τα ζώα αναπτύχθηκε ανεξάρτητα. Απλώς, στη διαδικασία της εξέλιξης, εκείνα τα άτομα που ήταν καλύτερα προσαρμοσμένα στην κολύμβηση επέζησαν και γέννησαν.
- Μηχανισμοί προστασίας. Για παράδειγμα, οι βελόνες ενός σκαντζόχοιρου, ενός σκαντζόχοιρου - μια τροποποιημένη γραμμή μαλλιών. Άτομα που, λόγω αυθόρμητης μετάλλαξης, έλαβαν πιο πυκνές τρίχες, που μπορεί να προκαλέσουν ταλαιπωρία σε ένα αρπακτικό, απέκτησαν πλεονέκτημα στην αναπαραγωγή. Στις επόμενες γενιές, προφανώς, η επιλογή υποστήριξε την ευκρίνεια του παλτού - αυτό το χαρακτηριστικό εντάθηκε.
Σύνοψη
Αυτό το είδος μεταβλητότητας δεν εγγυάται την επιβίωση του οργανισμού, αλλά εξασφαλίζει την επιβίωση του είδους σε συνεχώς μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Η αόριστη μεταβλητότητα είναι απαραίτητη για τον άνθρωπο ως εργαλείο αναπαραγωγής. Συμβάλλει στη φυσική και τεχνητή προέλευση νέων taxa. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η αβέβαιη μεταβλητότητα είναι η βάση της εξέλιξης.
