Изменчивость

Современная генетика доказала, что в основе эволюции базой естественного отбора может быть только наследственная изменчивость. Т. е. изменения (модификационная изменчивость), которые возникают в организме в процессе жизни, не выходят за пределы генетической информации и, следовательно, не могут служить базой для отбора. Сколько бы мы ни откладывали для посадки семена самых крупных плодов, все равно на каждом дереве будут расти плоды разной величины, в зависимости от пределов, определенных наследственностью и условиями созревания каждого плода.

Изменения, происходящие в организме, не могут стать наследственными потому, что касаются только структуры и функций белков, но информация передается только в одном направлении от нуклеиновых кислот к белкам и, значит, возникающие изменения в структуре белка не будут отражены соответственным изменением ответственного за него гена.

Мутационная изменчивость

Передача наследственной информации от клетки к клетке идет путем удвоения, а затем распределения копий между двумя новыми клетками. По законам кибернетики любое копирование и передача информации сопровождаются искажениями этой информации, и вероятность искажения пропорциональна объему информации. Вероятность искажения одного гена при каждом его копировании составляет 1/100000. Искажение наследственной информации называется мутацией. Ряд факторов внешней среды может повысить естественную частоту мутации. Эти факторы называются мутагены. Температура, влажность, давление, звуковые колебания разных частот, некоторые химикаты могут нарушать процесс деления клеток и приводить к неправильному распределению хромосом между дочерними клетками. Это - хромосомные мутации. Они, как правило, приводят или к гибели, или к тяжелым врожденным дефектам. Иногда бывает, что весь набор хромосом попадает в одну клетку. У животных это приводит к гибели, а у растений такое кратное увеличение набора хромосом может привести к резкому увеличению параметров физиологического развития, например плодов. Большинство культурных плодовых растений - результат такой мутации.

Радиоактивные и ультрафиолетовые излучения, вещества, способные взаимодействовать с нуклеиновыми кислотами, вызывают генные мутации, т. е. изменения в структуре самих генов, в последовательности их нуклеотидов. В зависимости от того, в каких клетках произошли мутации, их делят на:

Соматические - это мутации в соматических клетках, т. е. в любых клетках организма, кроме половых. Большинство мутаций носят отрицательный для организма характер, но являются рецессивными. Поэтому соматические мутации не играют большой роли в жизни организма. Но если соматическая мутация происходит в ранние периоды развития зародыша, она может привести к тяжелым врожденным дефектам. В некоторых случаях соматическая мутация активизирует обычно "спящие" ОНК-гены. Их активизация приводит к тому, что клетка перестает выполнять свои функции и одновременно приобретает способность к быстрому и неограниченному делению. Так развиваются опухоли.

Генеративные - это мутации в половых клетках и их предшественниках. Они никак не проявляются в организме, в клетках которого происходят, но передаются потомству. Благодаря рецессивному характеру большинство мутаций, они могут не проявляться в длинном ряду гетерозиготных поколений и проявляются только в гомозиготном состоянии, т. е. когда в результате оплодотворения окажутся в сочетании с точно таким же геном. Именно генеративная мутационная изменчивость создает базу для естественного отбора.

Комбинативная изменчивость и законы наследования

Рекомбинация родительских генов в процессе оплодотворения происходит за счет случайного распределения гомологичных хромосомпри созревании половых клеток и такого же случайного слияния этих клеток. Поэтому наследование тех или иных генов одного из родителей носит не обязательный, а вероятностный статистический характер. Обязательное наследование от каждого родителя аллельных генов, отвечающих за определенное проявление данного признака, может быть только в том случае, если оба родителя гомозиготны по этому признаку (АА и аа), но проявление этого признака у них различно. Такое скрещивание называется моногибридным. Все представители первого поколения потомства такой пары родителей будут иметь одно и то же сочетание родительских генов (Аа) и, следовательно одно и то же проявление этого признака. Единообразие первого поколения при моногибридном скрещивании – первая закономерность наследования.

При скрещивании организмов первого поколения (Аа) распределение генов в половых клетках и их сочетание после оплодотворения будет носить уже не обязательный, а вероятностный характер со статистической закономерностью 1АА:2Аа:1аа –второй закон наследования. При этом характер проявления признака у гетерозиготных представителей второго поколения будет зависеть от типа взаимодействия генов данной аллели.