Фенотипическая изменчивость

Разновидности модификационной изменчивости

Модификациям подвергаются качественные и количественные признаки. Возникновение таких изменений связано с динамикой развития важнейших факторов окружающей среды, таких как свет, температура, влажность. Они серьезно влияют на активность работы некоторых ферментов организма, определяющих ход химических реакций. Такой тенденцией можно признать появление различной окраски цветков у примулы или шерсти гималайских кроликов.

Также примерами модификационной изменчивости для человека можно признать пигментацию кожи при появлении загара под влиянием ультрафиолетовых лучей или развитие мышечной системы в ходе систематических физических нагрузок.

Также многие исследователи относят к модификационной изменчивости и явление гомеостаза физиологических процессов организма. Так, у человека при пребывании на разных высотах над уровнем моря вырабатывается неодинаковое количество эритроцитов: в крови у людей, живущих в местностях на уровне моря, их в два раза меньше, чем у людей, живущих высоко в горах.
Таким образом, отличительными чертами модификационной изменчивости можно признать:

не наследуемость признаков;
обратимость появившихся изменений;
приспособительный или адаптивный характер;
однотипный характер изменений у всех особей представителей одного и того же вида.

Именно эти признаки дали возможность Дарвину назвать модификационную изменчивость определенной.

Для того, чтобы трактовать сущностный смысл модификационной изменчивости необходимо провести ее статистический анализ. Поскольку условия среды даже для организмов одного и того же вида изначально всегда различны для всех организмов, то колосья пшеницы в пределах одного поля могут иметь размеры от 6 до 14 сантиметров. Учитывая эту динамику, можно составить вариационный ряд изменчивости для данного признака, который складывается из отдельных вариант, то есть числа листьев дерева или колосков в колосе пшеницы, имеющих одинаковые показатели.

Статистические подсчеты иллюстрируют тот факт, что частота встречаемости отдельных вариант признака в пределах одного вариационного ряда неодинакова. Чаще всего встречается среднее значение признака. К концам ряда частота встречаемости конкретных признаков снижается.

Среди механизмов формирования модификационной изменчивости можно отметить: изменение генетической активности, а также скорости синтеза белка, которые приводят к уменьшению или увеличению количества синтезируемого генетического продукта. Также выделяют изменение гомеостатических клеточных показателей, которые сказываются на генетической продуктивности. Эффективным механизмом возникновения генетической активности является взаимодействие генов, генетическая депрессия.

Разновидностью модификаций называют такие явления, как морфозы. Их трактуют как ненаследуемые изменения фенотипа организма, которые возникают под действием тех или иных экстремальных факторов окружающей среды. Они не несут функции адаптации и при этом не могут быть обратимыми. Эти изменения зачастую имеют грубый характер и могут приводить к гибели организма или групп особей внутри организма. Расширение нормы реакции признака увеличивает возможность для приспособления к динамике условий окружающей среды. Морфозы не имеют наследственного характера, но и не относятся к мутациям, они сходны с ними по действию, но не могут быть тождественны данному виду генетических изменений.

Модификационная изменчивость внутри естественных процессов носит адаптивный характер и имеет важное значение в эволюции. Все адаптивные модификации обусловлены нормой реакции, которая дает возможность особи выживать и оставлять потомство в меняющихся условиях среды

Значение исследования закономерностей модификационной изменчивости имеет практическое значение, поскольку дает возможность спланировать максимально возможное эффективное использование каждой особи: сорта растений и породы животных. В частности, создание заведомо оптимальных условий для реализации генотипа обеспечивает их высокую продуктивность во всех ипостасях.

Основные характеристики фенотипической изменчивости

Степень проявления фенотипической изменчивости в большинстве своем напрямую связана с окружающей средой. Изменение фенотипа не передается потомкам. Со временем оно на генном уровне приобретают только норму реакции. Но в любом случае, несмотря на особенности окружающей среды, оно не может превышать допустимую норму.

Классификация и норма реакции, разновидности

Всевозможные разновидности фенотипической изменчивости представленными биологами двумя типами: сезонным и возрастным. Сезонный тип обусловлен влиянием природных процессов на организм. Возрастная изменчивость обусловлена процессами, происходящими внутри самого организма с возрастом.

Норма реакции может быть узкой и количественной. К примерам первой разновидности можно отнести допустимую норму выгорания цвета волос человека на солнце в летний период. Знойным летом каштановый цвет волос человека выгорает, приобретая желтый оттенок. Благодаря норме реакции, несмотря на качество палящего солнца и на оттенок каштанового волоса, исключается вероятность кардинального выгорания цвета волос.

Количественный фенотип изменчивости проявляется возможностью, например, повысить удой молока у коз или коров. Для этого необходимы такие благоприятные условия, как достаточное количество света и влаги, благоприятно сказывающиеся на качестве травы.

Примеры модификационной изменчивости

Модификационные изменения организма – ответ на перемены в условиях существования.

Рацион питания, температура окружающей среды, уровень влажности и освещенности – от этих и многих других факторов зависит внешний вид организма, поведение его клеток.

Примеры в различиях фенотипа доступны на каждом шагу – одуванчик, выросший в поле, отличается от одуванчика, выросшего в горах, высотой стебля, расположением листьев, развитостью корневой системы.

Другой пример – растения одного вида будут различаться размерами в зависимости от уровня освещенности и количества питательных элементов в почве. В зависимости от температуры, изменяется окраска шерсти некоторых животных.

Фенотипические изменения можно наблюдать и у человека. Наиболее ярким примером служит загар, возникающий в виде защитной реакции на воздействие ультрафиолета.

У жителей северных стран смуглый цвет кожи – временное явление, что говорит об адаптивном характере данной модификации. Частые физические нагрузки также ведут к изменению в фенотипе – укрепляются мышцы и кости организма.

Не все модификационные изменения проявляются внешне, порой они происходят только на клеточном уровне. В условиях разреженного воздуха организм человека, стремясь поддержать жизнедеятельность, увеличивает уровень эритроцитов в крови, которые доставляют кислород к органам и тканям.

Это явление наблюдается при подъеме в горы

Поэтому альпинисты уделяют особое внимание адаптации к резко изменившимся условиям окружающей среды

Что такое фенотипическая изменчивость

Живой организм по своей структуре — уникальное явление. Он обладает возможностью подстраиваться под различного рода агрессивную среду. Ярким тому примером является фенотипическая изменчивость.

Внешний вид многих живых организмов рано или поздно в силу определенных причин подвергается изменению. Речь идет о таких изменениях, которые носят адаптивный характер. Они, как правило, не происходят на генетическом уровне. Это изменение фенотипа без изменения генотипа, что носит модификационный характер. Это не наследственные изменения. Их появление обусловлено способностью организма подстраиваться под ситуацию.

С наступлением зимы, белки и зайцы, например, меняют окрас. Птицы в брачный период приобретают дополнительные оперенья. Организм человека также подвержен данным изменениям. Примером тому является выпадение волос у мужчин или появление седины в определенном возрасте.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Особенности процесса в биологии, в чем суть

Фенотипическая изменчивость имеет групповой характер и у каждой разновидности организмов проявляется по-разному. Одни организмы меняют окрас, другие могут изменить форму, вес или особенность роста.

В качестве факторов воздействия здесь выступают температура воздуха, свет. Для растений это будет качество почвы и степень ее увлажненности.

Отличие мутационной от модификационной изменчивости

Мутация, как и модификация, ведет к изменению организма, однако происходит это благодаря изменениям в наследственном материале, путем перестройки генов, хромосом, генома.

Особь, подвергнутая мутациям, остается такой до конца жизни, и в дальнейшем передает ген с мутацией своим потомкам.

Воздействие радиации, химических веществ, изменение температурного режима – частые причины возникновения мутаций. Их появление спонтанно – под воздействием одного и того же фактора появившиеся признаки с большой вероятностью будут различны.

В то же время мутация – важнейший двигатель эволюции, поскольку в ходе естественного отбора свой род продолжают лишь носители полезных изменений, которые обеспечивают им конкурентное преимущество.

Примеры изменчивости в природе

Человеческий организм не является исключением. Он достаточно быстро приспосабливается к различным изменениям. Появление в природе любой вирусной бактерии яркий тому пример. Их возникновение становится первопричиной инфекции.

На начальной стадии появления она обладает разрушающим свойством для микроорганизма человека. Но с течением времени между ними происходит некая диссоциация. Ее признак — это выработка организмом иммунитета к бактериям разного рода.

Онтогенетические процессы живых организмов привлекают внимание различного рода ученых: биологов, медиков, химиков и других. Это обусловлено стремлением не только увеличить продолжительность жизни человека, но и определить норму реакции организма, чтобы, например, повысить урожайность или увеличить показатель роста домашних животных

Принципы модификации не исключают вероятность появления полиморфизма. В его основе лежит вероятность появления таких особей внутри группы, которые могут иметь пусть и идентичный, но в то же время и отличающийся вид.

Закономерности

Модификационную изменчивость можно измерить с помощью статистических закономерностей. Для этого исследуют возможности организма по определённому признаку у группы особей. Например, размер пшеницы на одном поле в зависимости от освещения (часть поля хорошо освещена, часть – в тени).

Количественные показатели определённого качества живых организмов, расположенные в порядке возрастания или убывания, называются вариационным рядом. Длина ряда показывает возможности изменчивости для определённой группы особей.

Графически ряд можно изобразить с помощью вариационной кривой. Обычно большое количество особей имеет средний показатель, поэтому кривая симметрична.

Рис. 3. Пример вариационной кривой.
С помощью изменчивости организм быстрее адаптируется к условиям окружающей среды. Кроме того, понятие о том, какое практическое значение имеет модификационная изменчивость в жизни организма, помогает прогнозировать и максимально использовать возможности особи (в селекции – повышение урожайности, для человека – раскрытие потенциала ребёнка).

Что мы узнали?

Из урока 11 класса узнали о закономерностях модификационной изменчивости и её значении в жизни организма. Причиной модификаций являются условия внешней среды. Под влиянием температуры, света, влажности меняются количественные черты организма (рост, мышечная масса, вес). Изменчивость ограничена генотипом и имеет норму реакций. Все приобретённые в течение жизни модификации не передаются по наследству.

/10

Вопрос 1 из 10

Что такое модификационная изменчивость?
- Фенотипическая изменчивость, не передающаяся по наследству
- Фенотипическая изменчивость, передающаяся по наследству
- Генетическая изменчивость, не передающаяся по наследству
- Генетическая изменчивость, передающаяся по наследству

Особенности

Модификационную изменчивость также называют адаптивной модификацией или фенотипической пластичностью. В отличие от наследственной изменчивости адаптивная модификация может появляться и исчезать в течение жизни, не выходя за рамки онтогенеза.

Основные характеристики:

соответствует возможностямгенотипа (ограничена нормой реакции);
сохраняется только в процессе онтогенеза, т.к. не затрагивает гены;
зависит от факторов среды;
носит групповой характер;
может быть обратимой и необратимой в течение жизни;
затрагивает качественные и количественные свойства организма.

Качественные черты определяются генами и меньше подвержены внешним факторам. К ним относятся цвет и разрез глаз, группа крови, структура волос (волнистые или прямые), гладкость семян. Количественные черты зависят от внешних условий и определяются измерением (рост, вес, длина шерсти).

Какую роль играет, значение для выживания организма

Данные изменения – это своего рода защитная реакция организма. Чрезмерное количество света, влажности и определенная температура воздуха стремительно влияют на отдельные ферменты живого организма. За счет этого происходят определенные химические реакции, позволяющие живому существу приспособиться к окружающей среде. Белый окрас зайца, например, позволяет ему слиться со средой и стать менее заметным.

Знойным летом или, наоборот, дождливым, большинство культур на садовом участке не гибнет, а приспосабливается к погодным условиям. Одни культуры заметно вытягиваются в длину, у других заметно увеличивается ширина листа, что позволяет сэкономить дефицит влаги в полусухой почве.

Свойства модификационной изменчивости

Модификационная наследственность не наследуется. Её проявления носят временный характер. Изменение генотипа при этом не происходит – гены, которые передаются потомкам, не затрагиваются.

Особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, будут иметь схожие перемены в фенотипе, что говорит о групповом характере модификационной изменчивости.

Обычно модификации не сохраняются надолго и исчезают при возвращении к исходным условиям. Этими признаками определяется закономерность и предсказуемость изменений.

Полезна или вредна модификационная изменчивость? Здесь ответ простой модификации помогают организму адаптироваться к перемене окружающих условий, а значит выжить.

Что такое модификационная (фенотипическая) изменчивость

Модификационная изменчивость сложилась в результате эволюции, как реакция организма на перемены в условиях существования.

Отличительной особенностью модификаций является то, что изменения происходят в границах фенотипа, т. е. набора внешних и внутренних особенностей организма, которые появились в ходе его развития. Поэтому в литературе встречается равнозначное наименование фенотипическая изменчивость.

Воздействие на живую клетку неизменно приводит к ответной реакции. Реагируя на внешний раздражитель, клетки направляют сигналы к генам, что приводит к изменениям в синтезе белков, отвечающих за физиологию организма. Тем не менее перемены, происходящие в фенотипе, имеют предел, который называется нормой реакции.

В зависимости от того, в какой степени изменяется тот или иной признак фенотипа, в биологии различают следующие нормы реакции:

Широкая – признак характеризуется большой степенью изменчивости. Чаще всего он проявляется в количественном значении.
Узкая – под воздействием окружающей среды признак изменяется незначительно и обычно имеет качественный характер.

Варианты развития модификации организма, расположенные по возрастанию или убыванию, образуют вариационный ряд. Связь между признаком фенотипа и частотой его проявления наглядно отражает график в виде кривой.

Эти статистические методы необходимы в важных сферах деятельности человека: сельском хозяйстве, медицине, промышленности. Вариационная кривая позволяет выявить закономерности фенотипической изменчивости, границы норм реакции, спрогнозировать значения показателей.

Причины

Основная причина модификационной изменчивости – непостоянные условия окружающей среды. На изменение внешних и внутренних признаков могут влиять:

температура;
давление;
содержание кислорода в атмосфере;
питание;
ультрафиолет;
химический состав почвы, воды, воздуха;
степень освещённости;
влажность;
ветреность;
структура почвы.

Наглядные примеры модификационной изменчивости:

ТОП-4 статьи

которые читают вместе с этой

Эксперимент с гималайским кроликом. Кролика с выстриженной на спине белой шерстью помещали в холодные условия. Взамен вырастала чёрная шерсть. При изменении холода на тепло спина обрастала белой шерстью. Это объясняется тем, что тёмный пигмент при высокой температуре разрушается.
Эксперимент с одуванчиком. Ботаник Гастон Боннье разделил корни одного одуванчика и поместил в разные условия. Одно растение росло на равнине, второе – в горах. На равнине вырос высокий одуванчик с широкими листьями, поверхностной коневой системой. «Горный» приземистый одуванчик имел хорошо развитые корни.
Изменение яйценоскости кур. Активность птиц зависит от света. С увеличением светового дня яйценоскость повышается.

Рис. 1. Примеры модификационной изменчивости.

Виды

В таблице приведена классификация адаптивной модификации.

Классификация	Виды	Особенности	Пример
По изменению организма	Морфологические	Меняются внешние признаки	Форма листьев стрелолиста меняется в зависимости от условий выращивания
Физиологические	Изменяются биохимические реакции организма	Бактерии при присутствии лактозы и отсутствии глюкозы начинают вырабатывать ферменты, расщепляющие лактозу. При появлении глюкозы выработка специфичных ферментов прекращается
По значению	Морфоз	Резкое изменение фенотипа как ответ на стрессовую ситуацию	После облучения семян вырастают растения со сморщенными листьями, неравномерной окраской
Адаптация	Приспособленность к изменчивым условиям среды	Повышение эритроцитов в крови при проживании в горах
По периодичности	Сезонные (обратимые)	Проявляются в определённое время жизни	Смена шубки зайцем
Возрастные	Проявляются с возрастом	Седина волос
По длительности	Кратковременные	Ограничены онтогенезом	Увеличение мускулатуры
Длительные	Могут закрепляться на протяжении нескольких поколений	Устойчивость к мышьяку у поколений инфузории туфельки

Рис. 2. Смена шубки зайцем.

Модификации имеют пределы, ограниченные генотипом. Например, житель северных краёв никогда не сможет загореть до состояния африканца. Такие ограничения, передающиеся по наследству, называются нормой реакции.

Появление способности, что на это влияет

Приобретение той или иной особенности зачастую носит постоянный характер. Благодаря этому, особи одной и той же группы могут стать гораздо выносливее своих собратьев, обитающих в других условиях. Если говорить о домашних животных, то они, в отличие от своих собратьев, обитающих на улице, являются менее выносливыми.

Уличные животные находятся в постоянном поиске пищи, что делает их гораздо ловчее тех особей, которые привыкли к заботе со стороны хозяина. Кроме того, выживание в суровых погодных условиях закаляет организм, развивая его сопротивляемость.

Подобного рода исследования в области выносливости проводятся на особях мухи-дрозофилы. Будучи насекомыми, которые откладывают яйца в различного рода гнили, деятельность организма дрозофилы в подобных условиях срабатывает по-разному. И в живой природе это случаи далеко не единичные.