Биология в лицее

Зависимость проявления генов от условий внешней среды (фенотипическая изменчивость)

На проявление гена значительное влияние оказывают другие гены, т. е. выражение гена в виде признака зависит от генотипической среды. На развитие признака влияют и регуляторные системы организма, в первую очередь эндокринная. Такие признаки у петухов, как яркое оперение, большой гребень, характер пения и тембр голоса, обусловлены действием мужского полового гормона. Введение же петухам женских половых гормонов включает гены, обусловливающие синтез в печени белков, входящих в состав желтка яйцеклетки. В норме эти гены «работают» только у кур. Следовательно, внутренняя среда организма также оказывает сильное влияние на проявление генов в форме признака.

Каждый организм развивается и обитает в определённых внешних условиях, испытывая на себе действие факторов внешней среды — колебаний температуры, освещённости, влажности, количества и качества пищи, а также вступает во взаимоотношения с другими организмами. Все эти факторы могут изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т. е. их фенотип. В этом параграфе будет рассмотрена изменчивость признаков, вызванная действием внешних по отношению к организму условий среды.

Если у гималайского кролика на спине выщипать белую шерсть и поместить его в холод (или наложить холодную повязку), на этом месте вырастет чёрная шерсть. Если чёрную шерсть удалить и наложить тёплую повязку, вырастет белая шерсть. При выращивании гималайского кролика при температуре 30°С вся шерсть у него будет белая. У потомства двух таких белых кроликов, выращенного в нормальных условиях, будет обычное распределение пигмента.

Отметим ещё одну особенность изменчивости, вызванную факторами внешней среды. Листья одного и того же растения стрелолиста или водяного лютика имеют разную форму в зависимости от того, находятся ли они в воде или в воздушной среде. У всех стрелолистов в воде будут длинные тонкие листья, а у всех лютиков — изрезанные.

 

Наличие у растений листьев разной формы при развитии в воздушной среде (1), на поверхности (2) и в толще воды (3); А — стрелолист; Б — водяной лютик

 

Точно также под действием ультрафиолетовых лучей у всех людей, если они не альбиносы, возникает загар — накопление в коже гранул пигмента меланина, хотя и в неодинаковой степени. Таким образом, на действие определённого фактора внешней среды каждый вид организмов реагирует специфически, и реакция (в форме изменения признака) оказывается сходной у всех особей данного вида. Это обстоятельство позволило Ч. Дарвину назвать ненаследственную изменчивость групповой или определённой. Вместе с тем изменчивость признака под влиянием условий внешней среды не беспредельна. Для каждого организма существуют определённые пределы изменения признака: нельзя беспредельно увеличивать мышечную массу в результате тренировок, загорать до состояния пигментации представителя негроидной расы и т. д.

Если рассмотреть проявление какого-либо признака в группе организмов, то можно заметить, что степень его выраженности различна у разных организмов. Однако большая часть особей будет обладать средними значениями изучаемого признака или свойства, и чем дальше отклонения от средней нормы, тем меньшее число особей будет обладать такими отличиями. Степень варьирования признака, или, другими словами, пределы модификационной изменчивости, называют нормой реакции. Широта индивидуальной нормы реакции обусловлена генотипом, а групповой — генофондом вида и зависит от важности признака в жизнедеятельности организма. Узкая норма реакции свойственна таким признакам, как размеры сердца или головного мозга у животных или форма и размеры цветка у насекомоопыляемых растений. В то же время количество жира в организме млекопитающих и размер листьев растений изменяются в широких пределах.

Кривая нормы реакции: А. Отдельного организма. Б. Популяции (a—b — пределы модификационной изменчивости; c — средняя норма

Свойства модификаций.

1. Ненаследуемость.

2. Групповой характер изменений.

3. Соотнесение изменений с действием определённого фактора среды.

4. Обусловленность пределов изменчивости генотипом. (Хотя направленность изменений одинакова, степень изменений у разных организмов различна.)

• Модификационная изменчивость представляет собой способность организмов приобретать признаки под непосредственным воздействием факторов окружающей среды.
• Модификации не затрагивают структуру наследственного материала.
• Возможность изменений того или иного признака под действием фактора среды определяется генотипом организма.
• Степень варьирования признака — пределы модификационной изменчивости — называют нормой реакции.

 

< Предыдущая страница "Наследственная (генотипическая) изменчивость"

 

Следующая страница "Основы селекции" >