Сущность наследственности и изменчивости

Наследственность(лекция) - свойство живых организмов передавать наследственную информацию о своих признаках и особенностях развития последующим поколениям. Благодаря наследственности две особи одного вида схожи между собой, а дети похожи на своих родителей.

Изменчивость(лекция) - свойство живых организмов, заключающееся в изменении наследственных задатков или в изменении их проявления в процессе развития организма.

Наследственность и ее виды. При половом размножении передача признаков от родительских особей потомкам осуществляется через половые клетки, имеющие ядро и цитоплазму. В зависимости от того, ядру или цитоплазме принадлежит ведущая роль в передаче данного конкретного признака, различают ядерную (хромосомную) или цитоплазматическую наследственность (внеядерную, внехромосомную). Практически наследование всех признаков, за редким исключением, определяется ядерной наследственностью; наследственная информация о развитии признака закодирована в молекулах ДНК, находящихся в хромосомах ядра клетки. Цитоплазматическая наследственность определяется генами, локализованными в ДНК соответствующих органоидов клетки — митохондрий, пластид, кинетосом, плазмид. Ядерную и цитоплазматическую наследственность объединяют понятием «истинная наследственность», так как проявление признака контролируется собственными генами данной особи.
На степень и характер проявления признака может влиять ложная наследственность, обусловленная генами, локализованными в ДНК возбудителей болезней (бактерий, вирусов), симбионтов, или включением в клетки тех или иных веществ. У животных и человека ложная наследственность проявляется довольно редко при заражении их так называемыми медленными вирусами. Некоторые вирусы способны повреждать определенные локусы молекулы ДНК и хромосом. Так, например, у человека аденовирус 12 специфически повреждает хромосому 17 и инактинирует серию генов, локализованных в ней. Вирусы, встроенные и ДНК клетки-«хозяина», могут воспроизводиться с ней, и гены вируса становятся, как бы собственными генами клетки Они могут оказать существенное влияние на ее функции, вызвать ее злокачественное перерождение или развитие различных болезненных синдромов.
Примером ложной наследственности, обусловленной симбионтами, может служить появление зеленой окраски тела у некоторых витое червей, которая определяется развитием в их клетках, симбионтов — одноклеточных зеленых водорослей. У некоторых видов бабочек зеленая окраска тела гусениц наблюдается при накоплении в клетках зерен хлорофилла поедаемых ими листьев.
В генетике выделяют так называемый переходный тип наследственности, который трудно квалифицировать однозначно, так как признак несет в себе черты истинной и ложной наследственности. Примером переходной наследственности может служить способность штамма инфузорий Paramecia aurelia вырабатывать токсическое вещество парамеции, который убивает инфузорий другого штамма, но абсолютно безвреден для инфузорий, его вырабатывающих. В цитоплазме таких инфузорий обнаружены ДНК-содержащие каппа-частицы. До сих пор не выяснено, являются ли каппа-частицы органоидами цитоплазмы и тем самым для них характерна истинная цитоплазматическая наследственность, или же они играют роль своеобразного инфекционного начала, характерного для ложной наследственности.
Изменчивость и ее виды. Способность организмов изменяться под действием наследственных и ненаследственных факторов называется изменчивостью. Она определяет различия между признаками у особей одного вида, а также между родственными особями одного или нескольких поколений, между родительскими особями и потомками. Изменчивость может быть наследственной — онтогенетической, комбинативной, мутационной, коррелятивной — и ненаследственной — модификационной.
Онтогенетическая изменчивость. Ее можно определить как совокупность последовательных изменений признаков и свойств особи в процессе ее индивидуального развития (онтогенеза). В онтогенезе особи происходит реализация наследственной информации, полученной от родителей, путем последовательного совместного действия комплекса генов. В результате у животного или растения формируются органы, признаки и свойства, характерные для данного вида и присущие только данным особям. В онтогенетической изменчивости важная роль принадлежит морфогенетическим корреляциям, благодаря которым сохраняется строго определенный тип развития органов и их признаков. В процессе онтогенеза каждый признак формируется самостоятельно, но в строгом соответствии с генетически детерминированным общим планом развития данной особи.
Комбинативная изменчивость. В этом случае новые наследственные сочетания признаков у потомства возникают в результате перекомбинации признаков отцовской и материнской форм. Этот вид изменчивости широко используют в животноводстве, при создании новых сортов сельскохозяйственных растений. Сущность комбинативной изменчивости выражена законом Г. Менделя о независимом наследовании признаков. Причиной комбинативной изменчивости может быть кроссинговер, определяющий перекомбинацию генов в группах сцепления родительских хромосом.
В процессе оплодотворения происходит слияние отцовской и материнской половых клеток, объединение в организме потомка наследственной информации родительских форм. В онтогенезе особи признаки родительских форм проявятся в самых различных сочетаниях. В племенном деле, в селекции растений зачастую скрещивают родительские формы с альтернативными признаками. Среди гибридов для создания новой породы или нового сорта отбирают потомков, у которых наиболее удачно сочетаются признаки родительских форм. Например, скрещивание высокоудойных животных черно-пестрой породы с животными айрширской породы, которую отличает высокая жирность молока, позволяет получать помесей, сочетающих наилучшие показатели того и другого признака.
Мутационная изменчивость. Мутациями называют наследственные изменения отдельных признаков и свойств или комплекса их, которые возникают в результате воздействия мутагенных факторов на наследственный аппарат клетки. Под влиянием мутагенов изменяется наследственная информация о развитии соответствующего признака. Процесс возникновения мутаций называют мутагенезом, а организм, у которого мутировал тот или иной признак, — мутантом. Мутации могут возникать случайно (их называют спонтанными) или могут быть вызваны путем воздействия на животное или растение различными мутагенами (индуцированные мутации).
Индуцированная мутационная изменчивость довольно широко используется в селекции растений для создания новых сортов, а также в пушном звероводстве. Так, у норок насчитывают 27 мутаций окраски меха, многие из них имеют определенную ценность для пушной промышленности.
Коррелятивная изменчивость. В зависимости от изменчивости или степени развития другого признака коррелятивная (соотносительная) изменчивость может быть положительной или отрицательной. Например, с увеличением живой массы коров-первотелок возрастает удой, с увеличением удоя снижается жирномолочность и т. д. Коррелятивная изменчивость оказывает существенное влияние на онтогенетическую, комбинативную и мутационную изменчивость. Ее влияние распространяется и на степень и характер ненаследственной, модификационной изменчивости.
Модификационная изменчивость. Ненаслёдственное изменение признака или свойства в онтогенезе может происходить в результате влияния внешних условий. Формирование каждого органа или признака и свойства контролируется совокупностью генов, но протекает в конкретных условиях внешней среды, которые оказывают весьма существенное влияние на степень и характер реализации наследственной информации.
Характерной особенностью модификационной изменчивости является соответствие условиям, ее вызывающим (адекватность). Она, как правило, носит приспособительный характер. Степень и характер модификационной изменчивости контролируется генотипом особи, нормой реакции генотипа на условия внешней среды.
Модификационная изменчивость имеет большое практическое значение: рост и развитие, продуктивность животных, их воспроизводительная способность во многом зависят от условий кормления и содержания. Создание оптимальных условий для реализации наследственной информации данного генотипа особи — основа повышения продуктивности животных.
Модификационная изменчивость не наследуется, но возможны длительные модификации, то есть изменчивость количественных признаков, сохраняющаяся в ряду поколений при сохранении условий, определивших их появление. Большое влияние на проявление длительных модификаций оказывают состояние, здоровья и воспроизводительные способности материнской особи, что следует учитывать при разведении животных.
Морфозы. Резкие изменения в строении органов и проявлении признаков принято называть морфозами. Причинами их бывают нарушения процесса органогенеза в эмбриональный период онтогенеза. Морфозы не наследуются, чаще всего носят патологический характер.

Понятие о наследовании

Наследование (лекция) -процесс передачи наследственных задатков из поколения в поколение.

Наследование — передача генетической информации (генетических признаков) от одного поколения организмов к другому. В основе наследования лежат процессы удвоения, объединения и распределения генетического материала, поэтому закономерности наследования у разных организмов зависят от особенностей этих процессов. В зависимости от локализации генов в клетке эукариот различают ядерное и цитоплазматическое наследование. В свою очередь ядерное наследование можно подразделить на аутосомное и сцепленное с полом. На основе характера проявления признаков в гетерозиготе выделяют также наследование с полным и неполным доминированием. Различают также зависимое от пола наследование (у признаков, проявляющихся по-разному у особей разного пола), а также ограниченное полом наследование. В последнее время выделяют также эпигенетическое наследование, которое определяет закономерности наследования импринтируемых генов и признаков, определяемых генами инактивируемой Х-хромосомы у особей женского пола.

У прокариот и вирусов наблюдают иные законы и типы наследования.

Типы наследования

Хромосомное наследование

Мнение о том, что хромосомы — подходящие кандидаты на роль материальных носителей наследственности, одним из первых высказал Август Вейсман. В своей «Эволюционной теории», вышедшей в 1903 году, Вейсман отнёс наследственное вещество, называемое им зародышевой плазмой, к ядру половых клеток, а затем — к хромосомам и хроматину. Он это сделал потому, что, судя по цитологическим данным, хромосомы вели себя именно так, как им следовало себя вести, если бы они представляли собой вещество наследственности: они удваивались и разделялись на две равные группы при делении соматических клеток; число их уменьшалось вдвое при образовании гамет, предшествующем смешиванию мужского и женского вкладов во время оплодотворения.

Хромосомы, заключённые в ядре клетки, являются носителями генов и представляют собой материальную основу наследственности.