Küsimused ökoloogias, evolutsiooniteoorias, populatsioonibioloogias ja teistes teadustes hõlmavad sageli varieeruvuse mõistet (nii kindlat kui ka määramatut). See on nurgakivi selleks, et mõista liikide päritolu, nende võimet kohaneda muutuvate keskkonnatingimustega. Need põhimõtted on kaasaegse aretus- ja molekulaarbioloogia aluseks. Proovime aru saada, mida need mõisted tähendavad.
Muutlikkuse tüübid
Neid mõisteid nimetatakse ka mittepärilikuks ja pärilikuks muutlikkuseks. Mis vahe on kindlal ja määramatul varieeruvusel? Esimene esineb üksikisikute rühmas vastusena välisteguritele. Seda reguleerib reaktsiooninormi väärtus. Näitena võib meenutada karu talveund, koera karva tihedust, võilille varre pikkust. Kui muudate keskkonnatingimusi, ei pruugi need märgid ilmuda. Seega, kui luua kunstlikult toiduküllus ja aastaringselt soe temperatuur, siis ei maga karu talve läbi. Talvel siseruumides elaval koeral on palju vähem aluskarva kui kettaia koeral. Pideva muruniitmisega, võilillkasvab lühema varrepikkusega, mis võimaldab tal moodustada varre ja vältida lõikamist. Loomulikult ei ole sellised tunnused geneetiliselt päritud.
Pärilik varieeruvus ilmneb spontaansete mutatsioonidena indiviidide rühmas ja pärandub põlvkondade kaupa. Kuid mitte kõik mutatsioonid ei ole kasulikud. Enamik neist muutub kasutuks või kahjulikuks. Looduslik valik toetab vaid mõningaid muutusi. See omadus on evolutsiooni aluseks, kuna võimaldab organismil kohaneda keskkonna muutustega, omandada omadusi, mis aitavad kaasa ellujäämisele. Peatume sellel tüübil üksikasjalikum alt.
Ebakindla varieeruvuse uurimise ajalugu
Liikide teket mõjutavate tegurite mainimisel ei saa mainimata jätta ka samanimelise raamatu ja evolutsiooniteooria autorit Charles Darwinit. Muidugi on see teooria hetkel lõplikult vormistatud ja seda nimetatakse sünteetiliseks. Põhimõistete kirjeldus ja põhimõte jäid aga muutmata.
Darwini järgi on määramatu varieeruvus – "lõpmatult mitmekesised väikesed tunnused, mis eristavad sama liigi isendeid ja mida ei saa seletada pärimisega ühelt nende vanem alt või mitmelt vanem alt kauged esivanemad." Ta rääkis ka eksistentsitingimuste otsesest ja kaudsest mõjust elusorganismi tekkele, märkide korrelatsioonist. Samal ajal polnud geeni mõistet ja andmete ilmumise põhjuseid veel olemasomadused ei olnud sellele teadlasele selged. Nüüd on teada, et pärand on oma olemuselt geneetiline ja DNA-s esineb pidev alt mutatsioone.
Kuidas see mehhanism töötab?
DNA replikatsioonis ilmnevad pidev alt vead. Tavaliselt peab need eemaldama immuunsüsteem või rakulise apoptoosi süsteem (programmeeritud surm). Nende süsteemide rikke korral võib see rakk ellu jääda ja luua endast koopiaid. Kui organism on üherakuline või muutused on mõjutanud sugurakke, siis see defekt pärineb ja kandub edasi teistele põlvkondadele. See loob populatsiooni mitmekesisuse ja tagab liikide säilimise ja evolutsiooni üldiselt.
Mutatsioonide tüübid
- Geen. Mõjutavad DNA struktuuri nukleotiidide tasemel. Need väljenduvad mis tahes nukleotiidi kadumises, asendamises (näiteks võib tuua inimese haigused, nagu fenüülketonuuria, sirprakuline aneemia).
- Generatiivne. Mõjutavad sugurakkude geene. Põlvkondade kaupa päritud.
- Somaatiline. Mittesugurakkude mutatsioonid. Need ei ole päritud loomadele, kuid vegetatiivsel meetodil (in-vitro rakukultuuris) paljundamisel taimedes.
- Genomic. Seotud kromosoomide arvu muutumisega tuumas. Need võivad avalduda ühe või mitme kromosoomi suurenemisena (inimesel on Downi tõbi seotud lisakromosoomiga) ja nende arvu suurenemisena (polüploidsed taimed on indikatiivsed: enamik tänapäevaseid nisusorte on oktoploidsed, st neil on kaheksa. kromosoomide komplektid).
- Kromosomaalne.
Tähendus
- Liik ei ela alati samades tingimustes. Elutingimuste muutumisel, mõnikord järsult, näiteks loodusõnnetuse, teisele mandrile ümberasumise vms tõttu, võib kogu populatsioon väljasureda. Kuid mõnel organismil võib olla mutatsioone, mis olid seni kasutud, kuid on nüüd ellujäämiseks vajalikud. See tähendab, et ainult need isendid jäävad ellu ja annavad nende tunnustega järglasi. Näiteks võiks tuua pideva võitluse bakterite ja antibiootikumide vahel. Väljatöötatud antibakteriaalsed ained on teatud aja jooksul üsna tõhusad, kuni seda tüüpi ravimite suhtes resistentsete geenidega mikroorganismide järglased paljunevad. See sunnib farmaatsiatööstust looma uusi tooteid ja tahtmatult stimuleerima baktereid edasi arenema.
- Väärtus valikus. Just seda tüüpi variatsioone pidas Charles Darwin kunstliku valiku aluseks. Esialgu ilmnevad mutatsioonid, sõltumata keskkonnateguritest, võivad olla inimestele väärtuslikud. Nii pole näiteks suureviljalised tomati viljad taimele endale kasulikud – ilma rekvisiitide ja sukapaelteta oksad oma raskusele vastu ei pea. Kuid sel alusel tehtud valik võimaldas meil saada produktiivsemaid sorte.
Definitsioon: mis on bioloogia määramatu varieeruvus
Ül altoodut kokku võttes teeme kokkuvõtte, mida see mõiste teaduses tähendab. Bioloogia määramatu varieeruvus on mõiste sünonüümmutatsioonid. See on oma olemuselt pärilik (erinev alt kindlast), samas kui esimese põlvkonna genoomi väikesed muutused kogunevad ja intensiivistuvad järgmistes. Seda tüüpi varieeruvust seostatakse ka keskkonnategurite muutustega, kuid mitte kohanemiste näol, vaid kaudselt. Seega aitab see kohaneda mitte konkreetse organismiga, vaid taksoniga tervikuna.
Ebakindla varieeruvuse näited
Artiklis käsitleti varem konkreetseid näiteid mutatsioonidest, mis aitavad keskkonnaga kohaneda. Mõelge mitmele sellisele looduse varieeruvusele:
- Kaitsevärv. Esineb paljudel loomadel. Loodusliku valiku protsessis on ümbritseva maastiku silmapaistmatuma värvusega isendid röövloomade rünnakutele vähem vastuvõtlikud ja võivad seetõttu saada rohkem järglasi. See funktsioon on fikseeritud põlvkondade kaupa. Samal ajal võib keskkonnatingimuste muutudes (näiteks kui populatsioon kolib teise elupaika) muutuda valikuga säilitatav värv.
- Signaalivärvimine. Genoomi muutuste tulemusena on osa putukaid omandanud erksad värvid, mis hoiatavad kiskjaid mürginäärmete eest. Mittemürgiseid putukaid võib ka niimoodi värvida, et kaitsta neid söömise eest. Seda nähtust nimetatakse mimikriks.
- Kehakuju. Keskkonna kaudne mõju toetab isikuid, kelle kehakuju on sellega kõige paremini kohanenud. Niisiis on veeorganismidele iseloomulik torpeedokujuline vorm, mis aitab ujuda. See on sarnane delfiinidel, hüljestel, pingviinidel, kaladel, ujuvatel mardikatel. Loomulikult arenes see vorm nendel loomadel iseseisv alt. Lihts alt evolutsiooni käigus jäid ellu ja sünnitasid need isendid, kes olid ujumiseks kõige paremini kohanenud.
- Kaitsemehhanismid. Näiteks siili nõelad, porcupine - modifitseeritud juuksepiir. Isendid, kes said spontaanse mutatsiooni tõttu tihedamad harjased, mis võivad kiskjale ebamugavusi tekitada, said sigimisel eelise. Järgmistes põlvkondades ilmselt toetas valik karvkatte teravust – see omadus tugevnes.
Kokkuvõtted
Seda tüüpi varieeruvus ei taga organismi püsimajäämist, küll aga tagab liigi püsimajäämise pidev alt muutuvates keskkonnatingimustes. Inimesele on aretusvahendina vajalik määramatu muutlikkus. See aitab kaasa uute taksonite loomulikule ja kunstlikule päritolule. Seetõttu on evolutsiooni aluseks ebakindel varieeruvus.
