Изменчивость. Виды изменчивости. Популяционная генетика.

Классификация изменчивости

┌─────────────────────────────────────────┐

│ изменчивость │

└──────────────────┬──────────────────────┘

┌────────────────┴───────────────┐

┌────────┴─────────┐ ┌─────────────┴──────────────────┐

│ фенотипическая │ │ генотипическая │

└────────┬─────────┘ └─────────────────┬──────────────┘

┌────┴──────┐ ┌───────┴────┐

┌───┴─────┐ ┌───┴───────────┐ ┌───────┴──────┐ ┌───┴─────────┐

│случайная│ │модификационная│ │ генеративная │ │соматическая │

└─────────┘ └───────────────┘ └───────┬──────┘ └──────┬──────┘

┌────────────────────┬───┘ │

┌───────────┴───────┐┌───────────┴─────────┐

│ комбинативная ││ мутационная │

└───────────────────┘└────────┬────────────┘

┌─────────────────────┴─┬─────────────┐

┌────────┴─────────────┐┌────────┴──────┐┌─────┴─────────────┐

│ геномная ││ хромосомная ││ генная (точковая) │

└───────────┬──────────┘└───────────┬───┘└───────────────────┘

┌──────┴───────┐ │

┌────┴────────┐┌────┴─────┐ ┌──┴──────────────┐

│изменение ││изменение │┌─────┴────────┐┌───────┴─────────┐

│числа наборов││числа ││межхромосомная││внутрихромосомная│

│хромосом (ге-││отдельных ││(транслокации)││(делеции, дупли- │

│номов) ││хромосом ││ ││кации, инверсии) │

└─────┬───────┘└──────┬───┘└──────────────┘└─────────────────┘

┌─┴──────┐ └──┬──────────┐

┌───┴─────┐┌─┴─────────┐┌┴────────┐┌┴─────────────────────────┐

│гаплоидии││полиплоидии││моносомии││полисомии(трисомии, тетра-│

└─────────┘└───────────┘└─────────┘│сомии, пентасомии и т. д.)│

└──────────────────────────┘

Если наследственность обеспечивает единообразие общего плана строения, развития и жизнеобеспечения, то изменчивость – это свойство, определяющее разнообразие деталей анатомии и физиологии конкретных особей.

Биологический смысл изменчивости – создание материала для естественного отбора тех особей, которые обладают способностью выживать и размножаться в конкретных условиях существования.

Фенотипическая изменчивость возникает под влиянием на организм среды обитания. При этом наследственный материал не затрагивается. Если фактор внешней среды, вызывающий проявление признака известен, то эту изменчивость называют модификационной. Так, если у кролика русской горностаевой породы выбрить участок кожи на спине и поместить животное на холод, то оголенное место зарастает темной шерстью. При обычной температуре растет белая шерсть. Если фактор среды, вызывающий изменчивость не ясен или изменения вызываются при совместном действии нескольких факторов, то такую изменчивость называют случайной. В ряде случаев возникает фенокопия – фенотипическая изменчивость, которая выглядит как генетическая наследственная болезнь. Так, один из 300 новорожденных мальчиков имеет гипоспадию - порок развития мужской половой системы, при которой происходит смещение наружного отверстия мочеиспускательного канала с головки полового члена на основание. Причина этого феномена может быть связана с генетическим дефектом, но возможна и при нарушении внутриутробного развития под влиянием факторов внешней среды, т.е. является фенотипической изменчивостью.

Генотипическая изменчивость связана с нарушениями наследственного материала.

Если изменяется наследственный материал соматических клеток, не принимающих участия в размножении организма, то изменения фенотипа данной особи не передаются потомкам. Такую генотипическую изменчивость называют соматической. Как правило, причиной этой изменчивости являются мутации соматических клеток. Примером соматической изменчивости может служить односторонняя гинекомастия – увеличение одной грудной железы у мужчин (часть соматических клеток теряет Y-хромосому). Опухолевые заболевания также связывают с соматической генетической изменчивостью.

Если изменяется наследственный материал половых клеток, зигот и клеток раннего этапа внутриутробного периода развития, то изменения фенотипа проявляются у потомков данной особи. Такую генотипическую изменчивость называют генеративной. Генеративная изменчивость может быть следствием воздействия на организм мутагенных факторов (мутационная изменчивость) или быть следствием нормального процесса случайной перетасовки генетического материала (комбинативная изменчивость).

Мутационный процесс может быть на уровне отдельных генов и нуклеотидов (генные точковые мутации), на уровне отдельных хромосом (хромосомные мутации) и на уровне генотипа (геномные мутации).

К генным точковым мутациям относят вставки, замещения, выпадения и инверсии (вращения) отдельных нуклеотидов или их групп, что может приводить к нарушению аминокислотных последовательностей белков.

Хромосомные мутации или аберрации могут быть "внутренним делом" конкретной хромосомы – это внутрихромосомные мутации. При этом происходят процессы, сходные с точковыми мутациями, но изменениям подвергаются крупные участки хромосом. Виды внутрихромосомных мутаций (см. рис. 2): делеции (аналог выпадения нуклеотидов), дупликации (аналог удвоения), инверсии (аналог инверсии нуклеотидов).

Рисунок 2. Внутрихромосомные мутации.

│А │А │А │А │А │А │А │А │А │А

│В │В │В │В │В │В │В │D ─┐ │В │В

* * * * * * * │C │ * *

│С │С │С │С │С │С │С * │ │С │С

│D │D │D │D │D │D │D │В ─┘ │D │E ─┐

│E │E │E │E │E │E │E │E │D ─┘

│F │F │F │E │F │E │F │F │F │F

исходная │F │F