33. Форми мінливості. Модифікаційна (фенотипова) та комбінативна мінливість

Ви вже ознайомилися з такою наукою, як генетика. Пригадайте, що вивчає генетика. Які закономірності описують закони Г. Менделя? Як між собою взаємодіють гени? До яких наслідків призводить кросинговер?

Різноманітність форм мінливості

Ви вже знаєте, що мінливість — це властивість живих організмів змінюватися. Ці зміни можуть відбуватися як із самим організмом упродовж певного часу, так і зі зміною поколінь у кожного з видів живих організмів.

Генетики виділяють дві основні форми мінливості — спадкову (генотипову) і неспадкову (модифікаційну, або фенотипову). Зміни, які виникають у випадку спадкової мінливості, передаються нащадкам. А зміни, які виникають у випадку неспадкової мінливості, нащадкам не передаються.

Спадкова мінливість поділяється на комбінативну й мутаційну. За комбінативної мінливості не змінюється структура ДНК. Відбувається лише перекомбінування алелів різних генів. За мутаційної мінливості структура ДНК може змінюватися (про це ви дізнаєтеся з наступного параграфа).

Модифікаційна (фенотипова) мінливість

Неспадкову мінливість іще називають фенотиповою, або модифікаційною. Модифікації — це фенотипові зміни, які виникають під впливом умов середовища. Модифікаційні зміни ознаки не успадковуються, але її діапазон (норма реакції) генетично зумовлений і успадковується. Вони не спричиняють змін генотипу. Модифікаційна мінливість відповідає умовам існування, є пристосувальною.

Унаслідок цієї мінливості під дією на організм факторів навколишнього середовища змінюється інтенсивність ферментативних реакцій або відбувається «включення» чи «виключення» певних генів. Характерною рисою модифікаційної мінливості є оборотність — зникнення змін у разі зникнення специфічних умов середовища, що зумовлює виникнення модифікації.

Мал. 33.1. Модифікаційна мінливість у тварин і рослин

Прикладами модифікаційної мінливості є:

— зміна маси тіла тварин у разі зміни кількості їжі;

— зміна забарвлення хутра у зайця біляка після настання зими (мал. 33.1);

— зміна розміру окремих листків на одному дереві (мал. 33.1);

— утворення засмаги на шкірі людини під впливом сонячного проміння.

Комбінативна мінливість

Комбінативна мінливість пов’язана з отриманням нових поєднань генів у генотипі. Ви вже добре знайомі з цим типом мінливості на прикладі законів Г. Менделя і взаємодії генів.

В еукаріотів, які розмножуються статевим шляхом, комбінативна мінливість досягається в результаті трьох процесів:

— незалежного розходження хромосом під час мейозу;

— випадкового поєднання гамет під час запліднення;

— рекомбінації генів завдяки кросинговеру.

Самі гени при цьому не змінюються, але виникають нові їх поєднання, що призводить до появи організмів з іншими генотипом і фенотипом.

Мал. 33.2. Комбінативна мінливість у рослин гороху

Прикладами комбінативної мінливості є:

— поява рослин із рожевими квітками в разі схрещування рослин з білими й червоними квітками за неповного домінування (мал. 33.2);

— поява рослин гороху із жовтими зморшкуватими насінинами у другому поколінні нащадків від схрещування рослин із зеленими зморшкуватими й жовтими гладенькими насінинами.

Комбінативна мінливість у прокаріотів

Комбінативна мінливість трапляється не тільки в еукаріотів, які здійснюють її під час статевого розмноженя. У мікроорганізмів, які розмножуються нестатевим шляхом, теж виникли спеціальні механізми комбінативної мінливості. Це кон’югація, трансдукція і трансформація.

Кон’югація — це безпосередній контакт між двома бактеріальними клітинами за допомогою спеціальних порожнистих трубочок (F-пілі), під час якого генетичний матеріал з однієї клітини переноситься в іншу. Зазвичай кон’югація контролюється генами, які розташовані в плазміді.

Трансформація — це перенесення ДНК, яка була ізольована, із одних бактеріальних клітин до інших бактеріальних клітин. Найчастіше вона відбувається після загибелі бактеріальних клітин. Після того як загиблі клітини руйнуються, окремі фрагменти їхньої ДНК можуть поглинатися іншими бактеріями. Потім бактерії вбудовують ці фрагменти у свою кільцеву молекулу ДНК.

Трансдукція — це перенесення бактеріальних генів з однієї клітини в іншу за допомогою бактеріофага. Коли бактеріофаги розмножуються в клітині, то в деякі з вірусних часток потрапляє ДНК не вірусу, а бактерії. Вірусна частка переносить цю ДНК в іншу бактеріальну клітину, де вона вбудовується у бактеріальну хромосому.

За допомогою таких процесів бактерії можуть, наприклад, обмінюватися генами стійкості до антибіотиків.

Часто вчені виділяють як окремий вид мінливості онтогенетичну мінливість. Вона відбувається протягом життя особини під контролем генів. Саме ця мінливість відповідає за те, що одна й та сама людина у віці одного, шести, двадцяти й сімдесяти років виглядає зовсім по-різному.

Наслідком комбінативної мінливості є явище гетерозису. Гетерозис (грец. heterosis — видозміни, перетворення), або «гібридна сила», може спостерігатися в першому поколінні в разі гібридизації між представниками різних видів або сортів. Виділяють три основні форми гетерозису: репродуктивний (підвищується врожайність), соматичний (збільшуються лінійні розміри організму) і адаптивний (підвищується стійкість до дії чинників середовища).

Мінливість поділяють на спадкову й неспадкову. Зміни, які виникли внаслідок неспадкової (модифікаційної) мінливості, не передаються нащадкам. Зміни, які виникли внаслідок спадкової мінливості, нащадкам передаються. Спадкова мінливість поділяється на комбінативну й мутаційну. За комбінативної мінливості структура ДНК не змінюється, а за мутаційної може змінюватися.

Перевірте свої знання

1. Що таке мінливість? 2. Що таке модифікаційна мінливість? 3. Наведіть приклади модифікаційної мінливості у рослин і тварин. 4. Складіть список характерних особливостей комбінативної мінливості. 5. Наведіть приклади комбінативної мінливості у живих організмів. 6. Порівняйте спадкову й неспадкову мінливість. 7*. Складіть список факторів, які можуть впливати на мінливість живих організмів.

§ 56. Тварини та їхня пристосованість до умов життя

Як вам відомо, тварини — це організми, які споживають готові органічні речовини: інші організми, їхні рештки або продукти їхньої життєдіяльності. За способом живлення тварин поділяють на рослиноїдні, хижаки (м’ясоїдні), всеїдні, паразити та сапротрофи, які живляться відмерлими рештками рослин і тварин. Тварини мають певні пристосування до способу живлення.

• Назвіть відомі вам пристосування тварин до живлення.

Мал. 43. Різноманітність тварин: 1. Лось — рослиноїдна тварина 2. Жук-гнойовик — сапротроф 3. Вовк — хижак 4. Ведмідь — всеїдна тварина

Більшість тварин здатна активно рухатись і пересуватися. Рухи тварин дуже різноманітні: біг, плавання, політ тощо.

• Наведіть приклади тварин, які пристосовані до певного способу пересування.

Тварини мають нервову систему та різні органи чуття. Завдяки цьому вони можуть чітко сприймати різноманітні подразники довкілля та швидко на них реагувати. Це дає їм змогу ефективно пристосовуватися до змін, що відбуваються в навколишньому середовищі.

У яких середовищах мешкають тварини?

Тварини населяють всі основні природні середовища життя на нашій планеті: водне (риби, молюски, кити, дельфіни, раки), наземно-повітряне (птахи, звірі, комахи), ґрунтове (кріт, дощові черв’яки, сліпаки) та організми інших істот (паразити рослин, тварин і людини). Тварини, що живуть у різних середовищах, мають різні пристосування.

• Чи може риба жити на суші, а гепард у воді? Птахи здатні до польоту, а кроти проживають у ґрунті. Чому?

Пристосування тварин до наземно-повітряного середовища

• добре розвинені кінцівки, завдяки чому здатні до бігу, стрибання тощо, а птахи до польоту — завдяки наявності крил;
• орієнтуються за допомогою добре розвинених органів чуття: зору, нюху, слуху;
• дихають атмосферним повітрям;
• пристосовані до добового ритму: нічні тварини активні вночі, а денні активні у світлу частину доби;
• із настанням несприятливих умов здатні до міграції (птахи, кажани) або впадання у сплячку (бабаки, їжаки);
• добре розвинена опорно-рухова система, завдяки чому здатні до бігу, а птахи — до польоту завдяки наявності крил.

Тварини наземно-повітряного середовища мають різні пристосування щодо вологості та температури.

Особливості водного середовища та пристосування тварин до життя в ньому

Водне середовище характеризується:

• високою густиною;
• відсутністю світла;
• значними перепадами тиску;
• невеликим вмістом кисню.

Крім того, різні типи водойм відрізняються за концентрацією солей, швидкістю течій тощо. Тому мешканці водойм мають пристосування як до існування у водному середовищі взагалі, так і до певного типу водойм чи зони Світового океану.

Пристосування тварин до водного способу життя:

• дихають киснем, розчиненим у воді;
• обтічна форма тіла, добре розвинені органи руху, що забезпечують активне пересування у воді (більшість риб, деякі молюски);
• організми, що живуть на дні, мають органи кріплення;
• дрібні тваринні організми (рачки, медузи) переносяться течіями води.

Дощові черв’яки, кроти, сліпаки пристосовані до життя в ґрунті. В ньому відсутнє світло, зате відносно постійна температура.

Робота у групі

Використовуючи інтернет-джерела створіть опорний конспект із теми «Ґрунт як середовище існування. Пристосування тварин до життя в ґрунті».

Пристосування тварин до паразитизму

Особливістю живих організмів як середовища існування є те, що чинники довкілля впливають опосередковано на організми паразитів через організми хазяїнів.

Словник

Паразитизм — це такий тип взаємозв’язків між різними видами організмів, за якого один із них (паразит) більш-менш тривалий час використовує іншого (хазяїна) як джерело живлення та середовище існування, завдаючи йому шкоди.

Тварини-паразити найчастіше трапляються серед одноклітинних (амеба дизентерійна), червів (печінковий сисун, аскарида, гострик), комах (воша головна, свербун коростяний) тощо. В ролі хазяїнів можуть бути будь-які організми — від бактерій до квіткових рослин і ссавців.

Пристосування тварин до паразитизму:

• спрощення або відсутність певних органів чи систем (наприклад травної системи чи органів чуття);
• добре розвинені органи кріплення (присоски, гачки тощо);
• значна плодючість (людська самка аскариди за добу відкладає 240 000 яєць).

• Яких заходів слід дотримувати в повсякденному житті, щоб не заразитися паразитами?

Підсумки параграфа

Тваринний світ різноманітний і широко розповсюджений завдяки пристосуванню до умов життя. Тварини населяють чотири основних середовища: наземно-повітряне, водне, ґрунтове, живі організми. Кожне середовище характеризується певними особливостями. Тварини пристосувалися до них, що виявляється в особливостях будови тіла і процесах життєдіяльності.

Робота в парі

Нині майже 50 % населення Землі живе в містах. Це зумовило появу штучного середовища, де оселяються тварини. Наведіть приклади пристосування кількох тварин (на ваш вибір) до життя в містах.

• 1. У яких середовищах живуть тварини?
• 2. Які ознаки пристосованості тварин до наземно-повітряного середовища?
• 3. Назвіть тварини, пристосовані до життя у воді?
• 4. Які особливості має ґрунтове середовище життя?
• 5. Чи мають спеціальні пристосування до умов життя свійські тварини?