Вспомните, что называют изменчивостью. Какую роль для организма играет ненаследственная изменчивость?
Рис. 157. Модификационная изменчивость: одуванчик, выросший на плодородной (вверху) и бедной (внизу)почве
На одном и том же растении, обладающим одним генотипом, встречаются листья, цветки, плоды, различающиеся по величине, окраске и другим признакам. Значит, при одинаковом генотипе могут развиваться разные фенотипы, т.е. происходит изменчивость.
Изменчивость - это способность организма изменять свои признаки в зависимости от генотипа и условий среды. Изменения признаков могут наследоваться или не наследоваться. Если они затрагивают лишь фенотип, то в этом случае генотип сохраняется, и возникшие в процессе индивидуального развития изменения не передаются потомству. В случае же, когда изменения затрагивают генотип, они всегда наследуются. Отсюда, выделяют два вида изменчивости: ненаследственную и наследственную.
Модификационная изменчивость Модификационная (от лат. modus - вид и facio - делаю), или фенотипическая — это ненаследственная изменчивость, возникающая у организмов под влиянием условий среды. Она не связана с изменением генотипа и проявляется лишь в разнообразии фенотипов (модификациях).
Изменение фенотипа при одном и том же генотипе связано с разным воздействием условий среды на организм. Например, если часть корня от одного растения одуванчика посадить в плодородную почву, то из него вырастет мощное высокорослое растение с множеством соцветий (рис. 157). На бедной почве из того же корня разовьется слабое и низкорослое растение.
Другим примером модификационной изменчивости служит изменение окраски шерсти у зайца-беляка в зависимости от температуры окружающей среды. Зимой при низких температурах у зайца вырастает белая шерсть, т.е. пигмент не развивается. Весной при повышении температуры пигмент вновь вырабатывается, и шерсть становится серо-коричневой. Такая изменчивость является приспособительной, так как позволяет зайцам быть незаметными на фоне белого снега зимой или темной земли летом.
Рис. 158. Вильгельм Иоганнсен (1857-1927)
Характеристика модификационной изменчивости. Для характеристики модификационной изменчивости необходимо определить предел изменчивости и среднюю величину признака. Так, датский ученый В. Иоганнсен (рис. 158), изучая семена в чистой линии фасоли, установил, что все они отличались по размерам. Расположив семена в порядке увеличения их размеров, он получил вариационный ряд (от лат. varietas - разнообразие, переменчивость), отображающий последовательное изменение признака от наименьшего к наибольшему (рис. 159). Каждое семя в этом ряду представляло собой варианту. Вариационный ряд показывал степень изменчивости признака.
Рис. 159. Вариационный ряд семян фасоли и полигон их распределения по массе
Полученные результаты Иоганнсен представил в виде графика. Вариационная кривая - это графическое выражение изменчивости признака, которая отражает размах вариаций и частоту встречаемости вариант (рис. 160). Средние члены вариационного ряда встречаются чаще, а крайние реже. Эта закономерность касается не только рассмотренного примера, а распространяется и на другие количественные признаки. Для получения достоверных результатов число исследуемых вариант должно быть достаточно большим. В этом случае вариационная кривая имеет плавный характер в виде колокола.
Рис. 160. Вариационная кривая нормального распределения: по оси абсцисс откладывают значения отдельных вариант, по оси ординат - частоту встречаемости признака
По характеру вариационной кривой судят о степени изменчивости признака. Две крайние точки графика соответствуют пределу изменчивости признака, его верхней и нижней границе. Весь полигон распределения признака означает его норму реакции. Норма реакции - это предел изменчивости признака, который обусловлен данным генотипом. Центральная часть графика - это средняя величина признака.
Норма реакции может быть широкой и может изменяться в большом диапазоне и узкой, когда изменения незначительны. Широкой нормой реакции обладают количественные признаки, например, у коров - надои молока, а у овец - масса тела. Узкая норма реакции характерна для качественных признаков, например, степень жирности молока у коров и длина шерсти у овец. Проявление этих признаков в меньшей степени зависит от условий среды и больше обусловлено генотипом. Следовательно, наследуется не сам признак как таковой, а его норма реакции. Чем шире норма реакций, тем пластичнее признак, тем он более приспособлен к условиям среды. Это увеличивает вероятность выживания вида в изменяющихся условиях.
Рис. 161. Горностаевый кролик и изменение окраски его шерсти под влиянием температуры
Наглядный пример модификационной изменчивости - изменение окраски шерсти у горностаевого кролика (рис. 161). Молодые горностаевые кролики имеют белую окраску шерсти. Позже у них в связи с разной температурой на лапах, кончике морды, ушных раковинах и хвосте развивается темная шерсть. Если у горностаевого кролика выщипать шерсть на каком-либо участке тела, то окраска новой шерсти будет зависеть от температуры среды. Так, если выщипанный участок на спине кролика продолжительное время охлаждать пузырем со льдом, на нем вырастает такая же темная шерсть, как на ушах, лапах и хвосте. Если же выщипанный участок будет согреваться компрессом, на нем образуется белая шерсть. Эти опыты доказывают ненаследственный характер наблюдаемой изменчивости и объясняют, почему молодые горностаевые кролики совершенно белые: в период новорожденности они находятся в условиях повышенной температуры - в гнезде, устраиваемом крольчихой.
Можно сделать вывод, что генотип определяет способность организма реагировать на условия внешней среды, т.е. норму реакции признака. Развитие признаков у организма есть результат взаимодействия генотипа с внешней средой, что определяет появление модификационной изменчивости.
Свойства модификационной изменчивости.
1. Возникает в процессе индивидуального развития организма, носит фенотипический характер, т.е. не затрагивает генотип и не наследуется.
2. Проявляется у многих особей, т.е. имеет массовый характер.
3. Происходит постепенно. Например, надои молока у коров при хорошем уходе повышаются не сразу.
4. Соответствует условиям среды, т.е. изменения являются приспособительными. Они повышают жизнестойкость особей и способствуют выживанию.
5. Образует вариационный ряд признака в пределах его нормы реакции. Причина вариаций - различия в воздействии условий среды.
Ненаследственная (модификационная, или фенотипическая) изменчивость; наследственная изменчивость; вариационный ряд, варианта, вариационная кривая; норма реакции, признаки: количественные, качественные.
1.Что такое изменчивость? Чем она обусловлена? 2.Сравните два свойства организма: наследственность и изменчивость. Какое из свойств организма первично, а какое вторично? 3. Какая изменчивость не наследуется? Почему она называется модификационной, или фенотипической? 4. На какие две группы можно разделить все признаки организма? Приведите примеры признаков каждой группы. 5. Что такое норма реакции? Чем определяется предел изменчивости признака? Приведите примеры признаков с различной нормой реакции.
6. Перечислите основные свойства модификационной изменчивости.
Постройте вариационную кривую для такого количественного признака, как рост (в см) учащихся вашего класса: каковы его норма реакции и среднее значение?