Vprašanja v ekologiji, evolucijski teoriji, populacijski biologiji in drugih znanostih pogosto vključujejo koncept variabilnosti (tako dokončne kot nedoločene). To je temelj za razumevanje izvora vrst, njihove sposobnosti prilagajanja spreminjajočim se okoljskim razmeram. Ta načela so osnova sodobne vzreje in molekularne biologije. Poskusimo ugotoviti, kaj ti pojmi pomenijo.
Vrste variabilnosti
Te koncepte imenujemo tudi nededna in dedna variabilnost. Kakšna je razlika med določno in nedoločeno variabilnostjo? Prvi se pojavi v skupini posameznikov kot odziv na zunanje dejavnike. Urejena je z vrednostjo reakcijske norme. Kot primer se lahko spomnimo zimskega spanja medveda, gostote pasjega kožuha, dolžine regratovega stebla. Če spremenite okoljske razmere, se ti znaki morda ne bodo pojavili. Torej, če umetno ustvarite obilico hrane in toplo temperaturo skozi vse leto, potem medved ne bo prespal zime. Pes, ki pozimi živi v zaprtih prostorih, bo imel veliko manj podlanke kot verižni pes. Z nenehno košnjo trate, regratbo rasla s krajšo dolžino stebla, kar mu bo omogočilo oblikovanje peclja in se izognilo rezanju. Seveda takšne lastnosti niso genetsko podedovane.
Dedna variabilnost se pojavi kot spontane mutacije znotraj skupine posameznikov in se podeduje skozi generacije. Vendar pa niso vse mutacije koristne. Večina jih postane neuporabnih ali škodljivih. Le nekatere spremembe bo podprla naravna selekcija. Ta lastnost je osnova evolucije, saj omogoča, da se organizem prilagaja spremembam v okolju, pridobi lastnosti, ki prispevajo k preživetju. Oglejmo si to vrsto podrobneje.
Zgodovina študije negotove variabilnosti
Ob omembi dejavnikov, ki vplivajo na nastanek vrst, ne moremo mimo omeniti avtorja istoimenske knjige in teorije evolucije Charlesa Darwina. Seveda je ta teorija trenutno dokončno oblikovana in se imenuje sintetična. Vendar je opis osnovnih konceptov in principa ostal nespremenjen.
Po Darwinu je nedoločena variabilnost – "neskončno raznolike manjše značilnosti, ki razlikujejo posameznike iste vrste in jih ni mogoče razložiti z dedovanjem od enega od njihovih staršev ali več daljni predniki." Govoril je tudi o neposrednem in posrednem vplivu pogojev obstoja na nastanek živega organizma, o korelaciji znakov. Hkrati koncept gena še ni obstajal in razlogi za pojav podatkovznačilnosti temu znanstveniku niso bile jasne. Zdaj je znano, da je dedovanje genetske narave in da se mutacije v DNK pojavljajo ves čas.
Kako ta mehanizem deluje?
Podvajanje DNK nenehno dobiva napake. Običajno jih mora odstraniti imunski sistem ali sistem celične apoptoze (programirana smrt). V primeru okvare teh sistemov lahko ta celica preživi in ustvari svoje kopije. Če je organizem enocelični ali so spremembe prizadele spolne celice, se ta napaka podeduje in prenaša na druge generacije. To ustvarja raznolikost v populaciji in zagotavlja preživetje vrste in evolucijo nasploh.
Vrste mutacij
- Gene. Vpliva na strukturo DNK na ravni nukleotidov. Izražajo se v izgubi, zamenjavi katerega koli nukleotida (kot primer lahko navedemo človeške bolezni, kot so fenilketonurija, anemija srpastih celic).
- generativno. Vpliva na gene zarodnih celic. Podedovano skozi generacije.
- Somatic. Mutacije nespolnih celic. Niso podedovani pri živalih, ampak se podedujejo v rastlinah, če se razmnožujejo z vegetativno metodo (in vitro celična kultura).
- Genomic. Povezan s spremembo števila kromosomov v jedru. Lahko se pokažejo kot povečanje enega ali več kromosomov (pri ljudeh je Downova bolezen povezana z dodatnim kromosomom) in kot pomnoževanje njihovega števila (poliploidne rastline so okvirne: večina sodobnih sort pšenice je oktoploidnih, torej jih je osem). nizi kromosomov).
- kromosomski.
pomen
- Vrsta ne živi vedno v enakih razmerah. V primeru spremembe življenjskih razmer, včasih nenadnih, na primer zaradi naravne nesreče, preselitve na drugo celino ipd., je lahko celotno prebivalstvo izginilo. Toda nekateri organizmi imajo lahko mutacije, ki so bile do te točke neuporabne, zdaj pa so potrebne za preživetje. To pomeni, da bodo le ti posamezniki preživeli in dali potomce s temi lastnostmi. Primer bi bil nenehna bitka med bakterijami in antibiotiki. Razvita antibakterijska sredstva so precej učinkovita določen čas, dokler se ne namnožijo potomci mikroorganizmov z geni za odpornost proti tovrstnim zdravilom. To sili farmacevtsko industrijo, da ustvarja nove izdelke in nehote spodbuja bakterije k nadaljnjemu razvoju.
- Vrednost v izboru. To vrsto variacije je Charles Darwin menil za osnovo za umetno selekcijo. Mutacije, ki se pojavijo na začetku, ne glede na okoljske dejavnike, so lahko za človeka dragocene. Tako na primer plodovi paradižnika z velikimi plodovi niso uporabni za samo rastlino - veje ne bodo zdržale svoje teže brez podpornikov in podvezic. Toda selekcija na tej podlagi nam je omogočila pridobivanje bolj produktivnih sort.
Definicija: kaj je nedoločena variabilnost v biologiji
Če povzamemo zgornje, povzamemo, kaj ta koncept pomeni v znanosti. Neomejena variabilnost v biologiji je pojem sinonim zamutacije. Je dedne narave (v nasprotju z določeno), medtem ko se manjše spremembe genoma v prvi generaciji kopičijo in intenzivirajo v naslednjih. Ta vrsta variabilnosti je povezana tudi s spremembami okoljskih dejavnikov, vendar ne v obliki prilagoditev, temveč posredno. Tako se pomaga prilagoditi ne določenemu organizmu, temveč taksonu kot celoti.
Primeri negotove variabilnosti
Prej v članku so bili obravnavani posebni primeri mutacij, ki pomagajo pri prilagajanju na okolje. Razmislite o več širokih vrstah takšne variabilnosti v naravi:
- Zaščitna barva. Pojavlja se pri mnogih živalih. V procesu naravne selekcije so posamezniki z bolj neopazno obarvanostjo v okoliški pokrajini manj dovzetni za napade plenilcev in zato lahko proizvedejo več potomcev. Ta lastnost je določena v generacijah. Hkrati se lahko, ko se okoljske razmere spremenijo (na primer, ko se populacija preseli v drug habitat), spremeni barva, ki jo ohranja selekcija.
- Barvanje signala. Zaradi sprememb v genomu so nekatere žuželke pridobile svetle barve, ki plenilce opozarjajo na strupene žleze. Nestrupene žuželke lahko tudi obarvamo na ta način, da jih zaščitimo pred uživanjem. Ta pojav se imenuje mimikrija.
- Oblika telesa. Posredni vpliv okolja podpira posameznike, katerih telesna oblika je temu najbolj prilagojena. Torej je oblika v obliki torpeda, ki pomaga pri plavanju, značilna za vodne organizme. Podobno je pri delfinih, tjulnjih, pingvinih, ribah, plavalcih. Seveda se je ta oblika pri teh živalih razvila neodvisno. Samo v procesu evolucije so preživeli in rodili tisti posamezniki, ki so bili najbolje prilagojeni na plavanje.
- Zaščitni mehanizmi. Na primer, iglice ježa, dikobraza - spremenjena linija las. Prednost pri razmnoževanju so pridobili posamezniki, ki so zaradi spontane mutacije prejeli gostejše ščetine, ki lahko plenilcu povzročijo nevšečnosti. V naslednjih generacijah je očitno izbor podpiral ostrino dlake - ta lastnost se je okrepila.
Povzetek
Ta vrsta variabilnosti ne zagotavlja preživetja organizma, zagotavlja pa preživetje vrste v nenehno spreminjajočih se okoljskih razmerah. Neomejena variabilnost je potrebna za ljudi kot orodje za vzrejo. Prispeva k naravnemu in umetnemu nastanku novih taksonov. Zato je negotova variabilnost osnova evolucije.
