ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОРГАНИЗМОВ

Решим задачу № 6. Линия А обладает мужской стерильностью, значит, ее генотип может быть единственно возможным - Цит^S rf rf. При скрещивании ее с линией В возникают стерильные гибриды. Это значит, что линия Б – закрепитель стерильности и ее генотип таков - Цит^N rf rf. Теперь проводим скрещивание этих линий:

РР ♀ Цит^S rf rf × ♂ Цит^N rf rf

стерильная фертилен

гаметы: ♀ Цит^S rf ♂ rf

F₁ Цит^S rf rf

стерильно

Далее при скрещивании стерильной линии А с линией В получаются фертильные гибриды, что возможно только в том случае, если линия В будет восстановителем фертильности и иметь генотип - Цит^N(S) Rf Rf (тип цитоплазмы в этом случае не имеет значения). Проводим и это скрещивание:

РР ♀ Цит^S rf rf × ♂ Цит^N(S) Rf Rf

стерильная фертилен

гаметы: ♀ Цит^S rf ♂ Rf

F₁ Цит^S Rf rf

фертильно

Теперь скрещиваем линии В и Б согласно условию задачи:

РР ♀ Цит^N(S) Rf Rf × ♂ Цит^N rf rf

фертильная фертилен

гаметы: ♀ Цит^N(S) Rf ♂ rf

F₁ Цит^N(S) Rf rf

фертильно

Поскольку гибриды и второго поколения оказались фертильными, то это значит, что у линии В возможна только нормальная цитоплазма, иначе во втором поколении выщепилось бы 25% мужскостерильных растений.

Следовательно, генотип исследуемых линий таков:

А - Цит^S rf rf - стерильная;

Б - Цит^N rf rf - закрепитель стерильности;

В - Цит^N Rf Rf - восстановитель фертильности.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОРГАНИЗМОВ

Изменчивость – процесс, отражающий взаимосвязь организмов с условиями среды. С генетической точки зрения изменчивость представляет собой результат реакции генотипа в процессе индивидуального развития организма на условия внешней среды (генотип × среда).

Изменчивость является одним из главных факторов эволюции. Она служит источником для искусственного и естественного отборов.

Биологи различают наследственную и ненаследственную изменчивость. К наследственной изменчивости относятся такие изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений.

Свойство организмов изменять свой генотип в процессе индивидуального развития под влиянием специфических условий среды называют генотипической изменчивостью.

К ненаследственной изменчивости относят изменения признаков организма, не сохраняющиеся при половом размножении. Она связана с реакцией одного и того же генотипа на изменение внешних условий, в которых протекает развитие организмов.

Свойство организмов изменять свой фенотип под воздействием условий среды (или: определяемое генотипом свойство организмов приспособительно изменяться под воздействием изменения условий среды) называют модификационной, или средовой, изменчивостью. Сами измененные признаки называются модификациями. Они возникают под влиянием преобладающих условий среды. Имеют массовый, приспособительный характер и не наследуются, то есть исчезают при изменении условий среды. Модификации не являются новообразованиями и поэтому для эволюции не представляют интереса. Так, если взять вегетативные побеги от одного и того же растения, например, земляники, и выращивать в различных условиях влажности, температуры, освещенности, на разных почвах, то, несмотря на одинаковый генотип, они окажутся разными. Однако семена, собранные с таких растений и высеянные в одинаковых условиях, дадут идентичное потомство.

У некоторых сортов пшеницы окраска остей изменяется в зависимости от погодных условий: при сухой жаркой погоде во время налива зерна ости имеют черную окраску, если же в это время стоит дождливая, прохладная погода, то черный пигмент не образуются и ости имеют белый цвет. Точно так же у некоторых безостых сортов пшеницы величина остевидных отростков возрастает при выращивании в неблагоприятных, засушливых условиях.

Исключительно интересно проявляется реакция генотипа на изменение условий окружающей среды у стрелолиста. У этого растения изменяется форма листьев в зависимости от условий развития: наземного, подводного или частично погруженного в воду.

Способ реагирования генотипа на изменение условий окружающей среды называют наследственной нормой реакции. Норма реакции генотипа проявляется в процессе модификационной изменчивости. Например, при оценке сортов сельскохозяйственных культур стараются выявить их норму реакции на условия возделывания. При этом могут выявиться сорта с узкой и широкой нормой реакции генотипов.

Это становится очевидным при сравнении модификаций, вызванных одним и тем же фактором у неродственных организмов. Например, урожайность двух сортов пшеницы будет различной в одних и тех же условиях. Урожайность любого сорта ограничена нормой реакции.

Полностью изучить норму реакции, присущую тому или иному генотипу, практически невозможно, так как для этого пришлось бы изучить изменение фенотипа в самых разнообразных условиях среды.

Благодаря модификационной изменчивости организмы приспосабливаются к условиям внешней среды. Приспособление организмов к изменениям внешней среды в процессе индивидуального развития (онтогенеза) называется онтогенетической адаптацией.

Примером ее может служить тот факт, что человек при жизни на разных высотах над уровнем моря вырабатывает разное количество эритроцитов: их число на 1 мл³ крови у людей, живущих на уровне моря, в два раза меньше, чем у людей, живущих высоко в горах. Эритроциты транспортируют кислород, поэтому их число растет в условиях, когда в атмосфере его концентрация падает. Потребность в кислороде вынуждает человека и животных адаптивно реагировать на его изменение путем увеличения или уменьшения количества эритроцитов в крови.

Таким образом, хотя модификационная изменчивость и не наследуется, но она запрограммирована в генотипе, и все вариации, вызванные действием внешних условий, если они не изменяют генотип, укладываются в норму его реакции.

Знание нормы реакции организма, пределов его модификационной изменчивости имеет большое значение при конструировании новых форм растений, животных и микроорганизмов, полезных человеку. Особенно важно это для практики сельского хозяйства, цель которой – повышение продуктивности растений и животных не только путем внедрения новых селекционных сортов и пород, но и максимальное использование возможностей каждой породы или сорта. Знание закономерностей модификационной изменчивости важно и для медицины, усилия которой направлены в настоящее время не на изменение генетических возможностей человека, а на поддержание и развитие человеческого организма в пределах нормы реакции.

Все это определяет значение исследований модификационной изменчивости как одного из проявления действия генов во взаимодействии с факторами окружающей среды.