Тема 2: Основные закономерности изменчивости организмов.

Цель занятия:

- изучить явление изменчивости как свойства живых организмов;

- разобрать закономерности возникновения и фенотипические эффекты различных форм изменчивости;

- рассмотреть общие закономерности мутагенеза и определить влияние мутационной изменчивости на процессы биологической эволюции и на особенности индивидуального развития организма;

- выявить основные биологические последствия воздействий мутагенных факторов;

- разобрать клеточные системы защиты наследственной информации.

Вопросы для устного собеседования:

1. Изменчивость как свойство живых организмов. Классификация форм изменчивости.

2. Фенотипическая изменчивость. Норма реакции генетически обусловленных признаков. Адаптивный характер модификаций. Понятие о случайной изменчивости.

3. Комбинативная изменчивость. Механизмы возникновения и значение в

обеспечении генетического разнообразия популяций.

4. Общие закономерности мутагенеза. Мутагенные факторы среды.

5. Классификации мутаций в зависимости от типа клеток, уровня организации наследственного материала, причин возникновения и биологических последствий.

6. Фенотипические проявления мутационной изменчивости.

7. Биологические антимутационные механизмы.

Изменчивость является одним из основных свойств живого и заключается в способности организмов изменять свои свойства и признаки в ходе исторического развития (филогенеза) или индивидуального развития (онтогенеза). Эти изменения исключительно многообразны по своим проявлениям, и выявить их можно на любом уровне организации живого. А это предполагает, в свою очередь, существование различных форм классификаций изменчивости. Так, например, при изучении процессов эволюции организмов изучаются причины и проявления таких видов изменчивости как межвидовая, межпопуляционная, внутрипопуляционная, индивидуальная. Анализируя эти виды изменчивости, обычно рассматривают отдельные морфологические признаки, которые учитываются в систематике живых организмов.

В последнее время внимание генетиков все больше привлекают формы проявления индивидуальной изменчивости: биохимической, физиологической, иммунологической, поведенческой, адаптационной, так как совокупность всех этих отличий и определяет уникальную индивидуальность любого организма.

Возникновение и развитие генетики способствовало не только раскрытию механизмов наследственности, но и также изменчивости, поскольку эти два свойства живого диалектически взаимосвязаны между собой. Появились новые термины для обозначения форм изменчивости: наследственная и ненаследственная. Однако в настоящее время такое разделение является не совсем корректным, поскольку абсолютное большинство признаков и свойств организмов в той или иной степени наследственно обусловлены.

В основу современной классификации форм изменчивости положен причинный подход: какой фактор является определяющим в возникновении изменчивости. (Рис. 1) Причины и механизмы возникновения изменчивости носят универсальный характер для всех живых организмов. А среди причин можно выделить следующие:

- влияние факторов среды, но их воздействие не изменяет генотип организма;

- образование новых комбинаций генетического материала в генотипах потомков;

- различные изменения генетического материала.

Изменчивость

Наследственная

Ненаследственная

Комбинативная

Мутационная

Онтогенетическая

Модификационная

Случайная

Рисунок 1.

Следует отметить, что данная классификация является общей и относительно условной, поскольку при возникновении признаков (нормальных или патологических) имеет место сочетание разных причин. Например, непереносимость различных пищевых продуктов человеком обусловлена наличием патологических (мутантных) генов, но выявляется только при употреблении определенных продуктов.

Среди специалистов разных областей медико-биологических специальностей взгляд на роль генотипической изменчивости может не совпадать. Так, для биолога основополагающим является тезис: «Мутации – материал для естественного отбора». Для онколога мутации представляют интерес как причина превращения нормальной клетки в злокачественную. В такой области как генетическая токсикология, на первом плане – генетическая безопасность разнообразных воздействий, которым подвергается человек. Для специалистов в области медицинской генетики мутации – причина наследственных болезней человека.

Мутационные изменения крайне разнообразны и могут затрагивать любые морфологические, физиологические, биохимические признаки организма. Современные исследование генетиков показывают, что возникновение тех или иных признаков определяется не только наличием определенных генов, но и их взаимоотношениями. Так, например, имеет место избирательная активность генов в ходе онтогенеза (гемоглобин плода и взрослого отличается по строению), или в генотипе имеются гены, обладающие противоположным эффектом (возникновение опухоли во многом определяется взаимоотношением онкогены-антионкогены). Существуют участки хромосом, склонные к транспозициям, их называют «прыгающими генами», мобильными генетическими элементами,или транспозонами. При транспозициях гены, изменившие свое положение, могут изменять свою активность – такое явление называется эффектом положения.

ВНЕАУДИТОРНАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА: