Pitanja iz ekologije, teorije evolucije, populacione biologije i drugih nauka često uključuju koncept varijabilnosti (i definitivne i neodređene). Ovo je kamen temeljac za razumijevanje porijekla vrsta, njihove sposobnosti da se prilagode promjenjivim uvjetima okoline. Ovi principi su u osnovi modernog uzgoja i molekularne biologije. Hajde da pokušamo da shvatimo šta ovi koncepti znače.
Vrste varijabilnosti
Ovi koncepti se također nazivaju nenasljedna i nasljedna varijabilnost. Koja je razlika između definitivne i neodređene varijabilnosti? Prvi se javlja u grupi pojedinaca kao odgovor na vanjske faktore. Regulira se vrijednošću norme reakcije. Kao primjer možemo se prisjetiti hibernacije medvjeda, gustine pseće dlake, dužine stabljike maslačka. Ako promijenite uvjete okoline, ovi znakovi se možda neće pojaviti. Dakle, ako umjetno stvorite obilje hrane i toplu temperaturu tijekom cijele godine, tada medvjed neće prespavati zimu. Pas koji zimi živi u zatvorenom prostoru imat će mnogo manje podlake od lančanog dvorišnog psa. Uz stalno košenje travnjaka, maslačakće rasti s kraćom dužinom stabljike, što će mu omogućiti da formira stabljiku i izbjegne rezanje. Naravno, takve osobine nisu genetski naslijeđene.
Nasljedna varijabilnost javlja se kao spontane mutacije unutar grupe pojedinaca i nasljeđuje se kroz generacije. Međutim, nisu sve mutacije korisne. Većina njih postaje beskorisna ili štetna. Samo neke promjene će biti podržane prirodnom selekcijom. Ovo svojstvo je osnova evolucije, jer omogućava organizmu da se prilagodi promjenama u okruženju, da stekne kvalitete koji doprinose opstanku. Hajde da se zadržimo na ovoj vrsti detaljnije.
Historija proučavanja neizvjesne varijabilnosti
Kada se pominju faktori koji utiču na nastanak vrsta, ne može se ne spomenuti autor istoimene knjige i teorije evolucije, Charles Darwin. Naravno, u ovom trenutku ova teorija je finalizirana i naziva se sintetičkom. Međutim, opis osnovnih koncepata i principa ostao je nepromijenjen.
Prema Darwinu, neodređena varijabilnost – je "beskonačno različite manje karakteristike koje razlikuju pojedince iste vrste i koje se ne mogu objasniti nasljeđem od jednog od njihovih roditelja ili od više daleki preci." Takođe je govorio o direktnom i indirektnom uticaju uslova postojanja na formiranje živog organizma, o korelaciji znakova. Istovremeno, koncept gena još nije postojao, a razlozi za pojavu podatakakarakteristike nisu bile jasne ovom naučniku. Sada je poznato da je naslijeđe genetske prirode i da se mutacije u DNK stalno javljaju.
Kako ovaj mehanizam funkcionira?
DNK replikacija stalno dobija greške. Obično ih mora ukloniti imuni sistem ili sistem ćelijske apoptoze (programirana smrt). U slučaju kvara ovih sistema, ova ćelija može preživjeti i stvoriti svoje kopije. Ako je organizam jednoćelijski ili su promjene zahvatile polne ćelije, ovaj defekt će se naslijediti i prenijeti na druge generacije. Ovo stvara raznolikost u populaciji i garantuje opstanak vrste i evoluciju općenito.
Vrste mutacija
- Gene. Utječu na strukturu DNK na nivou nukleotida. Izražavaju se u gubitku, zamjeni bilo kojeg nukleotida (kao primjer se mogu navesti ljudske bolesti kao što su fenilketonurija, anemija srpastih stanica).
- Generativno. Utječu na gene zametnih stanica. Naslijeđeno kroz generacije.
- Somatic. Mutacije nespolnih ćelija. Oni se ne nasljeđuju kod životinja, ali se nasljeđuju u biljkama kada se razmnožavaju vegetativnom metodom (in vitro ćelijska kultura).
- Genomic. Povezano s promjenom broja hromozoma u jezgru. Mogu se manifestovati kao povećanje jednog ili više hromozoma (kod ljudi je Daunova bolest povezana sa dodatnim hromozomom) i kao umnožavanje njihovog broja (poliploidne biljke su indikativne: većina modernih sorti pšenice je oktoploidna, odnosno ima osam skupovi hromozoma).
- hromozomski.
Značenje
- Vrta ne živi uvijek u istim uslovima. U slučaju promjene životnih uslova, ponekad nagle, na primjer, zbog prirodne katastrofe, preseljenja na drugi kontinent, itd., cjelokupno stanovništvo može biti podložno izumiranju. Ali neki organizmi mogu imati mutacije koje su do sada bile beskorisne, ali su sada neophodne za preživljavanje. To znači da će samo ove osobe preživjeti i dati potomstvo sa ovim osobinama. Primjer bi bila stalna borba između bakterija i antibiotika. Razvijeni antibakterijski agensi su prilično efikasni određeno vrijeme, sve dok se potomci mikroorganizama sa genima za otpornost na ovu vrstu lijekova ne razmnože. To prisiljava farmaceutsku industriju da stvara nove proizvode i nesvjesno stimulira bakterije da dalje evoluiraju.
- Vrijednost u odabiru. Upravo je ovu vrstu varijacije Charles Darwin smatrao osnovom za umjetnu selekciju. Mutacije koje se pojave na početku, bez obzira na faktore okoline, mogu biti vrijedne za ljude. Tako, na primjer, plodovi rajčice s velikim plodovima nisu korisni za samu biljku - grane neće izdržati njihovu težinu bez podupirača i podvezica. Ali selekcija na ovoj osnovi nam je omogućila da dobijemo produktivnije sorte.
Definicija: šta je neodređena varijabilnost u biologiji
Sumirajući gore navedeno, sumiramo šta ovaj koncept znači u nauci. Neodređena varijabilnost u biologiji je pojam sinonim zamutacije. Nasljedne je prirode (za razliku od definitivne), dok se manje promjene u genomu u prvoj generaciji akumuliraju i intenziviraju u sljedećim. Ova vrsta varijabilnosti povezana je i sa promjenama faktora okoline, ali ne u obliku adaptacija, već posredno. Dakle, pomaže pri prilagođavanju ne određenom organizmu, već svojti u cjelini.
Primjeri neizvjesne varijabilnosti
Ranije u članku raspravljalo se o konkretnim primjerima mutacija koje pomažu pri prilagođavanju okolini. Razmotrite nekoliko širokih tipova takve varijabilnosti u prirodi:
- Zaštitna boja. Javlja se kod mnogih životinja. U procesu prirodne selekcije, jedinke neupadljivije boje u okolnom krajoliku manje su podložne napadima grabežljivaca i stoga mogu proizvesti više potomaka. Ova karakteristika je fiksirana generacijama. Istovremeno, kada se uslovi životne sredine promene (na primer, kada se populacija preseli u drugo stanište), boja koja se održava selekcijom se može promeniti.
- Signal coloring. Kao rezultat promjena u genomu, neki insekti su dobili svijetle boje koje upozoravaju predatore na otrovne žlijezde. Neotrovni insekti se također mogu obojiti na ovaj način kako bi se zaštitili od jela. Ovaj fenomen se zove mimikrija.
- Oblik tijela. Indirektni uticaj okoline podržava pojedince čiji je oblik tela njemu najprilagođeniji. Dakle, oblik u obliku torpeda, koji pomaže u plivanju, karakterističan je za vodene organizme. Slično je kod delfina, foka, pingvina, riba, plivača. Naravno, ovaj oblik se kod ovih životinja razvijao samostalno. Samo što su u procesu evolucije one osobe koje su bile najbolje prilagođene plivanju preživjele i rodile.
- Zaštitni mehanizmi. Na primjer, iglice ježa, dikobraza - modificirana linija kose. Prednost u reprodukciji su dobile jedinke koje su zbog spontane mutacije dobile gušće čekinje, koje grabežljivcu mogu uzrokovati neugodnosti. U narednim generacijama, očigledno, izbor je podržavao oštrinu dlake - ova karakteristika se intenzivirala.
Sumiranje
Ova vrsta varijabilnosti ne garantuje opstanak organizma, ali osigurava opstanak vrste u uslovima sredine koja se stalno menja. Neograničena varijabilnost je neophodna za ljude kao sredstvo za razmnožavanje. Doprinosi prirodnom i vještačkom poreklu novih svojti. Zbog toga je neizvjesna varijabilnost osnova evolucije.
