Vererbung und Variabilität. Chromosomentheorie der Vererbung

Variabilität ist ein Prozess, der die Beziehung eines Organismus zur Umwelt widerspiegelt.

Aus genetischer Sicht ist Variabilität das Ergebnis der Reaktion des Genotyps im Prozess der individuellen Entwicklung des Organismus auf Umweltbedingungen.

Die Variabilität der Organismen ist einer der wichtigsten Faktoren der Evolution. Es dient als Quelle für künstliche und natürliche Selektion.

Biologen unterscheiden zwischen erblicher und nicht erblicher Variabilität. Erbliche Variabilität umfasst solche Veränderungen in den Eigenschaften eines Organismus, die durch den Genotyp bestimmt sind und über mehrere Generationen bestehen bleiben. Zur nicht erblichen Variabilität, die Darwin definitiv nannte und jetzt heißt Änderung, oder phänotypisch, Variabilität, beziehen sich auf Veränderungen in den Eigenschaften des Organismus; während der sexuellen Fortpflanzung nicht erhalten.

erbliche Variabilität ist eine Veränderung des Genotyps nicht erbliche Variabilität- Veränderung des Phänotyps des Organismus.

Während des individuellen Lebens eines Organismus können unter dem Einfluss von Umweltfaktoren zwei Arten von Veränderungen auftreten: In einem Fall ändert sich die Funktion, die Wirkung von Genen im Prozess der Merkmalsbildung, in dem anderen der Genotyp selbst.

Wir haben die erbliche Variabilität kennengelernt, die sich aus Kombinationen von Genen und deren Zusammenspiel ergibt. Die Kombination von Genen wird auf der Grundlage von zwei Prozessen durchgeführt: 1) unabhängige Verteilung von Chromosomen in der Meiose und ihre zufällige Kombination während der Befruchtung; 2) Chromosomenkreuzung und Genrekombination. Erbliche Variabilität aufgrund der Kombination und Rekombination von Genen wird allgemein als bezeichnet kombinatorische Variabilität. Bei dieser Art der Variabilität ändern sich die Gene selbst nicht, ihre Kombination und die Art der Interaktion im Genotypsystem ändern sich. Diese Art der erblichen Variabilität sollte jedoch als sekundäres Phänomen betrachtet werden, und die Mutationsänderung im Gen sollte als primär betrachtet werden.

Die Quelle für die natürliche Selektion sind erbliche Veränderungen - sowohl Mutationen von Genen als auch deren Rekombination.

Modifikationsvariabilität spielt eine begrenzte Rolle in der organischen Evolution. Wenn Sie also vegetative Triebe derselben Pflanze, z. B. Erdbeeren, nehmen und sie unter unterschiedlichen Feuchtigkeits-, Temperatur- und Lichtbedingungen auf verschiedenen Böden anbauen, werden sie sich trotz des gleichen Genotyps als unterschiedlich herausstellen. Die Wirkung verschiedener extremer Faktoren kann noch größere Unterschiede zwischen ihnen verursachen. Samen, die von solchen Pflanzen gesammelt und unter den gleichen Bedingungen gesät werden, ergeben jedoch die gleiche Art von Nachkommen, wenn nicht in der ersten, dann in nachfolgenden Generationen. Veränderungen in den Zeichen des Organismus, die durch die Einwirkung von Umweltfaktoren in der Ontogenese verursacht werden, verschwinden mit dem Tod des Organismus.

Gleichzeitig hat die Fähigkeit zu solchen Veränderungen, die durch die Grenzen der normalen Reaktion des Genotyps des Organismus begrenzt ist, eine wichtige evolutionäre Bedeutung. Wie A. P. Vladimirsky in den 1920er Jahren, V. S. Kirpichnikov und I. I. Shmalgauzen in den 1930er Jahren gezeigt haben, treten in dem Fall, in dem Modifikationsänderungen im adaptiven Wert auftreten, mit Umweltfaktoren auf, die ständig in einer Reihe von Generationen einwirken, was in der Lage ist, Mutationen zu verursachen, die dieselben Änderungen bewirken , kann man den Eindruck einer erblichen Fixierung von Modifikationen gewinnen.

Mutationsveränderungen sind notwendigerweise mit der Reorganisation der Reproduktionsstrukturen von Keim- und Körperzellen verbunden. Der grundlegende Unterschied zwischen Mutationen und Modifikationen besteht darin, dass Mutationen in einer langen Reihe von Zellgenerationen genau reproduziert werden können, unabhängig von den Umgebungsbedingungen, unter denen die Ontogenese stattfindet. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass das Auftreten von Mutationen mit einer Veränderung der einzigartigen Strukturen der Zelle - des Chromosoms - verbunden ist.

Zur Frage der Rolle der Variabilität in der Evolution gab es in der Biologie eine lange Diskussion im Zusammenhang mit dem Problem der Vererbung der sogenannten erworbenen Eigenschaften, das 1809 von J. Lamarck vorgebracht, teilweise von Charles Darwin akzeptiert und immer noch unterstützt wurde von mehreren Biologen. Aber die überwiegende Mehrheit der Wissenschaftler hielt die Formulierung dieses Problems für unwissenschaftlich. Gleichzeitig muss gesagt werden, dass die Vorstellung, dass erbliche Veränderungen im Körper entsprechend der Wirkung eines Umweltfaktors entstehen, völlig absurd ist. Mutationen treten auf verschiedene Weise auf; sie können für den Organismus selbst nicht adaptiv sein, da sie in Einzelzellen entstehen

Und ihre Wirkung wird nur in Nachkommen verwirklicht. Nicht der Faktor, der die Mutation verursacht hat, sondern nur die Selektion bewertet das adaptive Wissen um die Mutation. Da die Richtung und das Tempo der Evolution von der natürlichen Selektion bestimmt werden und diese von vielen Faktoren der inneren und äußeren Umwelt gesteuert wird, wird eine falsche Vorstellung von der anfänglich angemessenen Zweckmäßigkeit der erblichen Variabilität geschaffen.

Selektion auf Basis von Einzelmutationen „konstruiert“ Systeme von Genotypen, die den Anforderungen jener Dauerbedingungen genügen, unter denen die Art existiert.

Der Begriff " Mutation“ wurde erstmals von G. de Vries in seinem klassischen Werk „Mutation Theory“ (1901-1903) vorgeschlagen. Mutation nannte er das Phänomen einer krampfhaften, diskontinuierlichen Veränderung eines erblichen Merkmals. Die Hauptbestimmungen der Theorie von de Vries haben bisher ihre Bedeutung nicht verloren und sollen daher hier wiedergegeben werden:

1. Mutation tritt plötzlich ohne Übergänge auf;
2. die neuen Formen sind völlig konstant, dh sie sind stabil;
3. Mutationen bilden im Gegensatz zu nicht erblichen Veränderungen (Fluktuationen) keine fortlaufenden Serien, sie gruppieren sich nicht um einen Durchschnittstyp (Modus). Mutationen sind qualitative Veränderungen;
4. Mutationen gehen in verschiedene Richtungen, sie können sowohl nützlich als auch schädlich sein;
5. der Mutationsnachweis hängt von der Anzahl der Personen ab, die auf den Mutationsnachweis untersucht werden;
6. dieselben Mutationen können wiederholt auftreten.

G. de Vries machte jedoch einen grundlegenden Fehler, indem er die Theorie der Mutationen der Theorie der natürlichen Auslese gegenüberstellte. Er glaubte fälschlicherweise, dass Mutationen sofort zu neuen Arten führen könnten, die an die äußere Umgebung angepasst sind, ohne dass eine Selektion beteiligt wäre. Tatsächlich sind Mutationen nur eine Quelle erblicher Veränderungen, die als Selektionsmaterial dienen. Wie wir später sehen werden, wird die Genmutation nur durch Selektion im Genotypsystem bewertet. Der Fehler von G. de Vries hängt zum Teil damit zusammen, dass sich die von ihm untersuchten Mutationen in der Nachtkerze (Oenothera lamarciana) später als Ergebnis der Spaltung eines komplexen Hybriden herausstellten.

Aber man kann die wissenschaftliche Weitsicht bewundern, die H. de Vries hinsichtlich der Formulierung der Hauptbestimmungen der Mutationstheorie und ihrer Bedeutung für die Selektion gemacht hat. Bereits 1901 schrieb er: „...Mutation, Mutation selbst, sollte Gegenstand des Studiums werden. Und wenn es uns jemals gelingt, die Gesetzmäßigkeiten der Mutation aufzuklären, dann wird nicht nur unser Blick auf die wechselseitige Verwandtschaft lebender Organismen viel vertieft, sondern wir wagen auch zu hoffen, dass sich die Möglichkeit zur Beherrschung der Wandelbarkeit ebenso auftun wird wie der Züchter dominiert Variabilität, Variabilität. Natürlich werden wir nach und nach dazu kommen, einzelne Mutationen zu meistern, was auch viele Vorteile für die landwirtschaftliche und gärtnerische Praxis bringen wird. Vieles, was jetzt unerreichbar erscheint, wird in unserer Macht stehen, wenn wir nur die Gesetze kennen lernen, auf denen die Mutation der Arten beruht. Offensichtlich erwartet uns hier ein grenzenloses Feld hartnäckiger Arbeit von hoher Bedeutung sowohl für die Wissenschaft als auch für die Praxis. Dies ist ein vielversprechender Bereich, um Mutationen zu dominieren.“ Wie wir später sehen werden, steht die moderne Naturwissenschaft an der Schwelle, den Mechanismus der Genmutation zu verstehen.

Die Theorie der Mutationen konnte sich erst nach der Entdeckung der Mendelschen Gesetze und der in den Experimenten der Morgan-Schule aufgestellten Gesetze der Genverknüpfung und ihrer Rekombination als Ergebnis der Überkreuzung entwickeln. Erst seit der Etablierung der erblichen Diskretion von Chromosomen erhielt die Mutationstheorie eine Grundlage für die wissenschaftliche Forschung.

Obwohl die Frage nach der Natur des Gens gegenwärtig noch nicht vollständig aufgeklärt ist, sind dennoch einige allgemeine Muster der Genmutation fest etabliert.

Genmutationen kommen in allen Klassen und Arten von Tieren, höheren und niederen Pflanzen, mehrzelligen und einzelligen Organismen, Bakterien und Viren vor. Mutationsvariabilität als Prozess qualitativer krampfhafter Veränderungen ist universell für alle organischen Formen.

Rein konventionell wird der Mutationsprozess in spontan und induziert unterteilt. In Fällen, in denen Mutationen unter dem Einfluss gewöhnlicher natürlicher Umweltfaktoren oder als Folge physiologischer und biochemischer Veränderungen im Organismus selbst auftreten, werden sie als spontane Mutationen bezeichnet. Als Mutationen werden Mutationen bezeichnet, die unter dem Einfluss besonderer Einflüsse (ionisierende Strahlung, Chemikalien, extreme Bedingungen etc.) auftreten induziert. Es gibt keine grundlegenden Unterschiede zwischen spontanen und induzierten Mutationen, aber das Studium der letzteren führt Biologen dazu, die erbliche Variabilität zu meistern und das Geheimnis des Gens zu lüften.

Variabilität die gemeinsame Eigenschaft aller lebenden Organismen genannt, Unterschiede zwischen Individuen derselben Art zu erwerben.

Ch. Darwin hob Folgendes hervor Hauptarten der Variabilität: definitiv (Gruppe, nicht erblich, Modifikation), unbestimmt (individuell, erblich, mutationsbedingt) und kombiniert. Erbliche Variabilität umfasst solche Veränderungen in den Eigenschaften von Lebewesen, die mit Veränderungen (d. h. Mutationen) einhergehen und von Generation zu Generation weitergegeben werden. Die Übertragung des Materials von den Eltern auf die Nachkommen muss sehr genau sein, sonst kann die Art nicht erhalten werden. Manchmal gibt es jedoch quantitative oder qualitative Veränderungen in der DNA, und die Tochterzellen werden im Vergleich zu den elterlichen Genen verzerrt. Solche Fehler im Erbgut werden an die nächste Generation weitergegeben und als Mutationen bezeichnet. Ein Organismus, der durch Mutationen neue Eigenschaften erhalten hat, wird als Mutante bezeichnet. Manchmal sind diese Veränderungen phänotypisch deutlich sichtbar, zum Beispiel das Fehlen von Pigmenten in Haut und Haaren - Albinismus. Aber meistens sind Mutationen rezessiv und erscheinen nur dann im Phänotyp, wenn sie im homozygoten Zustand vorhanden sind. Das Vorhandensein erblicher Veränderungen war bekannt. All dies folgt aus der Lehre von den erblichen Veränderungen. Erbliche Variabilität ist eine notwendige Voraussetzung für natürliche und. Allerdings gab es zur Zeit Darwins noch keine experimentellen Daten zur Vererbung und die Gesetze der Vererbung waren nicht bekannt. Dies machte es unmöglich, zwischen verschiedenen Formen der Variabilität streng zu unterscheiden.

Mutationstheorie wurde im frühen zwanzigsten Jahrhundert von dem holländischen Zytologen Hugo de Vries entwickelt. haben mehrere Eigenschaften:

Mutationen treten plötzlich auf und jeder Teil des Genotyps kann mutieren.
Mutationen sind häufiger rezessiv und seltener dominant.
Mutationen können für den Organismus schädlich, neutral oder vorteilhaft sein.
Mutationen werden von Generation zu Generation weitergegeben.
Mutationen können sowohl unter dem Einfluss äußerer als auch innerer Einflüsse stattfinden.

Mutationen werden in verschiedene Typen unterteilt:

Punkt-(Gen-)Mutationen sind Veränderungen in einzelnen Genen. Dies kann passieren, wenn ein oder mehrere Nukleotidpaare in einem DNA-Molekül ersetzt, weggelassen oder eingefügt werden.
Chromosomale Mutationen sind Veränderungen in Teilen eines Chromosoms oder ganzer Chromosomen. Solche Mutationen können als Folge von Deletion auftreten – Verlust eines Teils des Chromosoms, Duplikation – Verdopplung eines Teils des Chromosoms, Inversion – Drehung eines Teils des Chromosoms um 1800, Translokation – Abreißen eines Teils des Chromosoms und Verschieben an eine neue Position, z. B. die Verbindung mit einem anderen Chromosom.
Mutationen bestehen darin, die Anzahl der Chromosomen im haploiden Satz zu ändern. Dies kann durch den Verlust eines Chromosoms des Genotyps oder umgekehrt durch eine Erhöhung der Kopienzahl eines beliebigen Chromosoms im haploiden Satz von eins auf zwei oder mehr erfolgen. Ein Sonderfall genomischer Mutationen - Polyploidie - eine Erhöhung der Chromosomenzahl um einen Faktor. Das Konzept der Mutationen wurde von dem holländischen Botaniker de Vries in die Wissenschaft eingeführt. Bei einer Pflanze der Espe (Primel) beobachtete er das Auftreten von scharfen, krampfartigen Abweichungen von der typischen Form, und diese Abweichungen erwiesen sich als erblich. Weitere Studien an verschiedenen Objekten - Pflanzen, Tieren, Mikroorganismen zeigten, dass das Phänomen der Mutationsvariabilität für alle Organismen charakteristisch ist.
Chromosomen sind die materielle Basis des Genotyps. Mutationen sind Veränderungen, die unter dem Einfluss äußerer Faktoren oder in Chromosomen auftreten. Mutationsvariabilität sind neu auftretende Änderungen im Genotyp, während Kombinationen neue Kombinationen von Elterngenen in der Zygote sind. Mutationen beeinflussen verschiedene Aspekte der Struktur und Funktionen des Körpers. Zum Beispiel bei Drosophila Mutationsänderungen in der Form der Flügel (bis zu ihrem vollständigen Verschwinden), Körperfarbe, Entwicklung von Borsten am Körper, Form der Augen, ihrer Farbe (rot, gelb, weiß, kirschrot), wie sowie viele physiologische Anzeichen (Lebensdauer, Fruchtbarkeit) sind bekannt. ).

Sie finden in verschiedene Richtungen statt und sind an sich keine adaptiven, wohltuenden Veränderungen für den Körper.

Viele neu auftretende Mutationen sind für den Organismus ungünstig und können sogar zu dessen Tod führen. Die meisten dieser Mutationen sind rezessiv.

Die meisten Mutanten haben eine reduzierte Lebensfähigkeit und werden durch natürliche Selektion ausgesondert. Evolution oder neue Rassen und Sorten erfordern jene seltenen Individuen, die günstige oder neutrale Mutationen aufweisen. Die Bedeutung von Mutationen liegt darin, dass sie erbliche Veränderungen hervorrufen, die das Material für die natürliche Auslese in der Natur sind. Mutationen sind auch für Individuen mit neuen, für den Menschen wertvollen Eigenschaften notwendig. Künstliche mutagene Faktoren werden weithin verwendet, um neue Tierrassen, Pflanzensorten und Mikroorganismenstämme zu erhalten.

Kombinationsvariabilität bezieht sich auch auf erbliche Formen der Variabilität. Es liegt an der Umordnung von Genen während der Verschmelzung von Gameten und der Bildung einer Zygote, d.h. während des sexuellen Prozesses.

• Untersuchung der Muster und Bedeutung der Variabilität für die Evolution.

Laborarbeit (für 15-17 Minuten).

"Die Variabilität der Organismen".

Ziel: Vererbung und Variabilität zu charakterisieren - die wichtigsten Faktoren der Evolution.

Bereiten Sie ein Herbarium vor (separate Schätzung!):

5 Blätter mit ein Baum bügeln (trocken) und auf einer Seite fixieren;

auf einer anderen Seite - repariere 5 Blätter von verschiedenen Bäumen eine Art .

Fortschritt:

Übung 1. Vergleichen Sie gepflückte Blätter eine Pflanze. Erklären Sie die Gründe für die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Blättern. Erweitern Sie die Bedeutung der nicht erblichen (Modifikations-)Variabilität für Organismen.

Aufgabe 2. Vergleichen Sie Blätter der gleichen Art, aber von verschiedenen Pflanzen gepflückt. Erklären Sie die Gründe für die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Blättern. Erweitern Sie die Bedeutung der erblichen Variabilität (mutativ und kombinativ) für die Evolution.

Variabilität

Variabilität bezeichnet die Fähigkeit lebender Organismen, neue Zeichen und Eigenschaften zu erwerben. Aufgrund der Variabilität können sich Organismen an veränderte Umweltbedingungen anpassen.

Es gibt zwei Arten von Variabilität:

nicht erblich, oder phänotypisch, - Variabilität, bei der es keine Veränderungen des Genotyps gibt. Sie wird auch gerufen Gruppe , bestimmt .

erblich, oder genotypisch , persönlich, unbefristet- Änderungen der Eigenschaften des Organismus aufgrund einer Änderung des Genotyps;

es passiert:

Mutation

kombinierbar

• Mutation- infolge einer plötzlichen Änderung des Zustands von Genen oder Chromosomen; kombinierbar- durch Bildung und Verschmelzung von Keimzellen entstehen;

Darwin unterscheidet zwei Hauptformen der Variabilität: Gruppe, oder bestimmt(Modifikation in moderner Terminologie) und Individuell, oder unbestimmt .

Gruppenvariabilität hängt von den Bedingungen ab, unter denen sich die Organismen befinden, während sich die Genotypen von Individuen nicht ändern und die Vererbung von Merkmalen nicht auftritt. Zum Beispiel hängt die Masse der Rinder von der Fütterung ab; Gut ernährte Kühe geben mehr Milch.

Nicht erbliche Variabilität

Die Blätter der Pfeilspitze sind unter Wasser bandförmig, auf dem Wasser herzförmig, in der Luft pfeilförmig;

Beim Wasser-Ranunkel sind die Unterwasserblätter fadenförmig, die Oberflächenblätter haben eine breite Blattspreite.

In der Sonne sonnen sich die Menschen, das ist auch eine gewisse Variabilität.

Bedeutung in der Natur?

erbliche Variabilität

Nur für Evolution und Selektion erbliche Variabilität, Variabilität verbunden mit einer Veränderung nicht nur des Phänotyps, sondern auch des Genotyps.

Erbliche Variabilität liefert Material für natürliche oder künstliche Selektion.

Erbliche Variabilität kann sein:

Mutation- infolge einer plötzlichen Änderung des Zustands des genetischen Materials.

kombinierbar- resultierend aus der sexuellen Fortpflanzung.

erbliche Variabilität

Mutationen sind das Material für die Evolution. Mutationen sind zufällig und ungerichtet. Sie können Gene, Chromosomen und die Anzahl der Chromosomen verändern.

Beispielsweise ist Polyploidie eine Art von Mutation, bei der die Anzahl der Chromosomen um ein Vielfaches der haploiden zunimmt. Polyploide in Pflanzen sind lebensfähiger als diploide Organismen.

erbliche Variabilität

Mutationen können sein:

dominant (manifestiert in Gegenwart eines dominanten Gens);

rezessiv (in Gegenwart eines dominanten Gens treten sie nicht auf).

Dominante Mutationen fallen sofort unter die Kontrolle der Selektion.

erbliche Variabilität

Aber die meisten Mutationen sind schädlich und rezessiv, treten nicht auf und fallen nicht unter die Kontrolle der Selektion, bis Keimzellen mit rezessiven Mutationen kombiniert werden.

erbliche Variabilität

Kombinationsvariabilität.

Bei der Bildung von Keimzellen wird das bereits vorhandene Erbgut des Organismus neu kombiniert, es gibt keine zwei identischen Keimzellen in einem Organismus.

Wenn einzigartige Gameten verschmelzen, wird ein einzigartiger Genotyp gebildet, der unter die Kontrolle der Selektion fällt.

Wiederholung:

• Welche Arten von Variabilität zeichneten Charles Darwin aus?
• Blätter gleichen Alters von einem Baum sind unterschiedlich. Was ist diese Variabilität? Erklären Sie die Antwort.
• Welche Bedeutung haben bestimmte Variabilitäten für Organismen?
• Welche Variabilität haben Bruder und Schwester? Erklären Sie die Antwort.
• Was bedeutet kombinative Variabilität?
• Welche Variabilität wird als Mutation bezeichnet?
• Welche Bedeutung hat die Mutationsvariation?
• Was ist das elementare Evolutionsmaterial?

Wiederholung:

Kombinationsvariabilität:

• Wann findet die Rekombination des genetischen Materials von Elterntieren statt?
• Auswirkungen auf den Genotyp?
• Auswirkung auf den Phänotyp?
• Bedeutung für den Körper?

Mutationsvariabilität:

• Kann es als eine gewisse Variabilität angesehen werden?
• Kann es als Gruppenvariabilität betrachtet werden?
• Auswirkungen auf den Genotyp?
• Auswirkung auf den Phänotyp?
• Vererbung erhaltener Änderungen?
• Bedeutung für den Körper?

Wiederholung:

Änderungsvariabilität

• Kann es als eine gewisse Variabilität angesehen werden?
• Kann es als Gruppenvariabilität betrachtet werden?
• Auswirkungen auf den Genotyp?
• Auswirkung auf den Phänotyp?
• Vererbung erhaltener Änderungen?
• Körperwert?
• Wert anzeigen?

Vererbung und Variabilität sind Eigenschaften von Organismen. Genetik als Wissenschaft

Vererbung- die Fähigkeit von Organismen, ihre Eigenschaften und Entwicklungsmerkmale an die Nachkommen weiterzugeben.
Variabilität- eine Vielzahl von Charakteren unter Vertretern dieser Art sowie die Eigenschaft der Nachkommen, Unterschiede zu den elterlichen Formen zu erwerben.
Genetik- die Wissenschaft der Gesetze der Vererbung und Variabilität.

2. Beschreiben Sie den Beitrag Ihnen bekannter Wissenschaftler zur Entwicklung der Genetik als Wissenschaft, indem Sie die Tabelle ausfüllen.

Entwicklungsgeschichte der Genetik

3. Welche Methoden der Genetik als Wissenschaft kennen Sie?
Die Hauptmethode der Genetik ist hybridologisch. Dies ist die Kreuzung bestimmter Organismen und die Analyse ihrer Nachkommen. Diese Methode wurde von G. Mendel verwendet.
Genealogie - das Studium der Stammbäume. Ermöglicht es Ihnen, die Muster der Vererbung von Merkmalen zu bestimmen.
Zwilling - Vergleich eineiiger Zwillinge, ermöglicht die Untersuchung der Modifikationsvariabilität (Bestimmung der Auswirkungen des Genotyps und der Umgebung auf die Entwicklung des Kindes).
Zytogenetik - die Untersuchung des Chromosomensatzes unter dem Mikroskop - die Anzahl der Chromosomen, die Merkmale ihrer Struktur. Ermöglicht die Erkennung von Chromosomenerkrankungen.

4. Was ist die Essenz der hybridologischen Methode zur Untersuchung der Vererbung von Merkmalen?
Die hybridologische Methode ist eine der Methoden der Genetik, eine Methode zur Untersuchung der erblichen Eigenschaften eines Organismus, indem man ihn mit einer verwandten Form kreuzt und dann die Eigenschaften der Nachkommen analysiert.

5. Warum können Erbsen als erfolgreiches Objekt der Genforschung angesehen werden?
Erbsenarten unterscheiden sich voneinander in einer kleinen Anzahl gut unterscheidbarer Merkmale. Erbsen sind einfach zu züchten, in der Tschechischen Republik werden sie mehrmals im Jahr gezüchtet. Außerdem sind Erbsen in der Natur Selbstbestäuber, aber in einem Experiment lässt sich die Selbstbestäubung leicht verhindern, und ein Forscher kann eine Pflanze leicht mit einem Pollen einer anderen Pflanze bestäuben.

6. Die Vererbung welcher Merkmalspaare bei Erbsen wurde von G. Mendel untersucht?
Mendel verwendete 22 reine Erbsenlinien. Die Pflanzen dieser Linien hatten stark ausgeprägte Unterschiede voneinander: die Form der Samen (rund - faltig); Farbe der Samen (gelb - grün); Bohnenform (glatt - faltig); Anordnung der Blüten am Stiel (achselständig - apikal); Pflanzenhöhe (normal - Zwerg).

7. Was versteht man in der Genetik unter einer klaren Linie?
Eine reine Linie in der Genetik ist eine Gruppe von Organismen, die einige Merkmale aufweisen, die aufgrund der genetischen Homogenität aller Individuen vollständig an die Nachkommen weitergegeben werden.

Vererbungsmuster. monohybrides Kreuz

1. Geben Sie Begriffsdefinitionen an.
allelische Gene- Gene, die für die Manifestation eines Merkmals verantwortlich sind.
Homozygoter Organismus Ein Organismus, der zwei identische allelische Gene enthält.
heterozygoter Organismus Ein Organismus, der zwei verschiedene allelische Gene enthält.

2. Was versteht man unter monohybrider Kreuzung?
Monohybride Kreuzung - Kreuzungsformen, die sich in einem Paar alternativer Merkmale voneinander unterscheiden.

3. Formulieren Sie die Uniformitätsregel für Hybriden der ersten Generation.
Wenn zwei homozygote Organismen gekreuzt werden, die sich in einem Merkmal voneinander unterscheiden, haben alle Hybriden der ersten Generation das Merkmal eines der Eltern, und die Generation für dieses Merkmal ist einheitlich.

4. Formulieren Sie eine Aufteilungsregel.
Wenn zwei Nachkommen (Hybriden) der ersten Generation in der zweiten Generation miteinander gekreuzt werden, wird eine Aufspaltung beobachtet und es treten wieder Individuen mit rezessiven Merkmalen auf; diese Personen machen ¼ der Gesamtzahl der Nachkommen der ersten Generation aus.

5. Formulieren Sie das Gesetz der Reinheit der Gameten.
Wenn sie gebildet werden, fällt jeweils nur eines der beiden „Vererbungselemente“, die für dieses Merkmal verantwortlich sind, in jeden von ihnen.

6. Erstellen Sie unter Verwendung allgemein anerkannter Konventionen ein monohybrides Kreuzungsschema.

Beschreiben Sie anhand dieses Beispiels die zytologischen Grundlagen der monohybriden Kreuzung.
P ist die elterliche Generation, F1 ist die erste Generation von Nachkommen, F2 ist die zweite Generation von Nachkommen, A ist das Gen, das für das dominante Merkmal verantwortlich ist, und das Gen, das für das rezessive Merkmal verantwortlich ist.
Als Ergebnis der Meiose gibt es in den Gameten der Elterntiere ein Gen, das für die Vererbung eines bestimmten Merkmals (A oder a) verantwortlich ist. In der ersten Generation sind somatische Zellen heterozygot (Aa), sodass die Hälfte der Gameten der ersten Generation das A-Gen und die andere Hälfte das a-Gen enthält. Als Ergebnis zufälliger Kombinationen von Gameten in der zweiten Generation entstehen die folgenden Kombinationen: AA, Aa, aA, aa. Personen mit den ersten drei Genkombinationen haben den gleichen Phänotyp (aufgrund des Vorhandenseins eines dominanten Gens) und mit der vierten einen anderen (rezessiv).

7. Löse das genetische Problem für die monohybride Kreuzung.
Aufgabe 1.
Bei der Wassermelone dominiert die grüne Farbe der Frucht über die gestreifte. Aus der Kreuzung einer grünfruchtigen Sorte mit einer gestreiftfruchtigen Sorte wurden Hybriden der ersten Generation mit grünen Früchten erhalten. Die Hybriden wurden bestäubt und erhielten 172 Hybriden der zweiten Generation. 1) Wie viele Arten von Gameten bildet eine Pflanze mit grünen Früchten? 2) Wie viele F2-Pflanzen werden heterozygot sein? 3) Wie viele verschiedene Genotypen wird es in F2 geben? 4) Wie viele Pflanzen mit gestreiften Früchten werden in F2 sein? 5) Wie viele homozygote Pflanzen mit grünen Früchten werden in F2 sein?
Lösung
A - grüne Farbe, a - gestreifte Farbe.
Da bei der Kreuzung von Pflanzen mit grünen und gestreiften Früchten Pflanzen mit grüner Frucht erhalten wurden, kann daraus geschlossen werden, dass die elterlichen Individuen homozygot (AA und aa) waren (nach Mendels Regel der Uniformität von Hybriden der ersten Mendel-Generation). .
Machen wir ein Crossover-Schema.

Antworten:
1. 1 oder 2 (bei Heterozygoten)
2. 86
3. 3
4. 43
5. 43.

Aufgabe 2.
Langes Haar bei Katzen ist rezessiv gegenüber kurzem Haar. Eine Langhaarkatze, die mit einer heterozygoten Kurzhaarkatze gekreuzt wurde, brachte 8 Kätzchen hervor. 1) Wie viele Arten von Gameten hat eine Katze? 2) Wie viele Arten von Gameten werden bei einer Katze gebildet? 3) Wie viele phänotypisch unterschiedliche Kätzchen sind im Wurf? 4) Wie viele genotypisch unterschiedliche Kitten sind im Wurf? 5) Wie viele Kätzchen mit langen Haaren sind im Wurf?
Lösung
A ist kurzes Haar und a ist langes Haar. Da die Katze lange Haare hatte, ist sie homozygot, ihr Genotyp ist aa. Die Katze hat den Aa-Genotyp (heterozygot, kurze Haare).
Machen wir ein Crossover-Schema.

Antworten:
1. 2
2. 1
3. 4 lang und 4 kurz
4. 4 mit dem Aa-Genotyp und 4 mit dem aa-Genotyp
5. 4.

mehrere Allele. Kreuz analysieren

1. Geben Sie Begriffsdefinitionen an.
Phänotyp- die Gesamtheit aller Zeichen und Eigenschaften des Organismus, die sich im Prozess der individuellen Entwicklung unter gegebenen Bedingungen zeigen und das Ergebnis der Wechselwirkung des Genotyps mit einem Komplex von Faktoren der inneren und äußeren Umgebung sind.
Genotyp- Dies ist die Gesamtheit aller Gene eines Organismus, die seine erbliche Grundlage darstellen.

2. Warum sind die Konzepte von dominanten und rezessiven Genen relativ?
Ein Gen für ein Merkmal kann andere "Zustände" haben, die weder dominant noch rezessiv sind. Dieses Phänomen kann als Folge von Mutationen auftreten und wird als "multiple Allelism" bezeichnet.

3. Was versteht man unter multiplem Allelismus?

Multipler Allelismus ist das Vorhandensein von mehr als zwei Allelen eines bestimmten Gens in einer Population.

4. Füllen Sie die Tabelle aus.

Arten der Interaktion von allelischen Genen

5. Was ist Kreuzanalyse und welche praktische Bedeutung hat sie?
Die Analyse von Kreuzungen wird verwendet, um den Genotyp von Individuen festzustellen, die sich im Phänotyp nicht unterscheiden. In diesem Fall wird das Individuum, dessen Genotyp bestimmt werden muss, mit einem Individuum gekreuzt, das für das rezessive Gen (aa) homozygot ist.

6. Lösen Sie das Problem der Crossover-Analyse.
Aufgabe.

Die weiße Farbe der Krone in Phlox dominiert über Rosa. Eine Pflanze mit einer weißen Krone wird mit einer Pflanze mit einer rosa Farbe gekreuzt. Es wurden 96 Hybridpflanzen erhalten, von denen 51 weiß und 45 rosa sind. 1) Was sind die Genotypen der Elternpflanzen? 2) Wie viele Arten von Gameten kann eine Pflanze mit weißer Blütenfarbe bilden? 3) Wie viele Arten von Gameten kann eine Pflanze mit rosa Blumenkrone bilden? 4) Welches Phänotypverhältnis kann in der F2-Generation aus der Kreuzung von F1-Hybridpflanzen mit weißen Blüten erwartet werden?
Lösung.
A - weiße Farbe, a - rosa Farbe. Der Genotyp der einen Pflanze A.. ist weiß, der zweite aa ist rosa.
Da in der ersten Generation eine Aufspaltung von 1:1 (51:45) beobachtet wird, ist der Genotyp der ersten Pflanze Aa.
Machen wir ein Crossover-Schema.

Antworten:
1. Aa und aa.
2. 2
3. 1
4. 3 mit weißer Krone: 1 mit rosa Krone.

Dihybrides Kreuz

1. Geben Sie Begriffsdefinitionen an.
Dihybrides Kreuz- sich kreuzende Individuen, die Unterschiede voneinander auf zweierlei Weise berücksichtigen.
Punnett-Gitter ist eine vom englischen Genetiker Reginald Punnett vorgeschlagene Tabelle als grafische Aufzeichnung zur Bestimmung der Kompatibilität von Allelen aus elterlichen Genotypen.

2. Welches Verhältnis von Phänotypen wird durch dihybride Kreuzung von Diheterozygoten erhalten? Illustrieren Sie Ihre Antwort, indem Sie ein Punnett-Gitter zeichnen.
A - Gelbe Farbe der Samen
a - Grüne Farbe der Samen
B - Glatte Samenform
c - Runzelige Samenform.
Gelb glatt (AABB) × Grün zerknittert (AABB) =
P: AaBv×AaBb (Diheterozygoten)
Gameten: AB, Av, aB, av.
F1 in der Tabelle:

Antwort: 9 (gelb glatt): 3 (grün glatt): 3 (gelb faltig): 1 (grün faltig).

3. Formulieren Sie das Gesetz der unabhängigen Vererbung von Merkmalen.
Bei einer Dihybridkreuzung werden die Gene und Merkmale, für die diese Gene verantwortlich sind, unabhängig voneinander vererbt.

4. Löse genetische Probleme für die Kreuzung von Dihybriden.
Aufgabe 1.

Bei Katzen dominiert die schwarze Farbe über Reh und kurze Haare dominieren über lange. Gekreuzte reinrassige Perserkatzen (schwarzes Langhaar) mit Siamesen (rehbraunes Kurzhaar). Die resultierenden Hybriden wurden miteinander gekreuzt. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, in F2 ein reinrassiges siamesisches Kätzchen zu bekommen? ein Kätzchen, das einem Perser phänotypisch ähnlich ist; langhaariges beiges Kätzchen (in Teilen ausdrücken)?
Lösung:
A - schwarze Farbe und - beige.
B - kurzes Haar, c - lang.

Lassen Sie uns ein Punnett-Gitter erstellen.

Antworten:
1) 1/16
2) 3/16
3) 1/16.

Aufgabe 2.

Bei Tomaten dominiert die runde Form der Frucht über der Birnenform und die rote Farbe der Frucht dominiert über dem Gelb. 120 Pflanzen wurden durch Kreuzen einer heterozygoten Pflanze mit roter Farbe und einer birnenförmigen Frucht und einer gelbfruchtigen Pflanze mit abgerundeten Früchten erhalten. 1) Wie viele Arten von Gameten bildet eine heterozygote Pflanze mit roter Fruchtfarbe und birnenförmiger Form? 2) Wie viele verschiedene Phänotypen werden durch eine solche Kreuzung erhalten? 3) Wie viele verschiedene Genotypen wurden aus einer solchen Kreuzung erhalten? 4) Wie viele Pflanzen haben eine rote Farbe und eine abgerundete Fruchtform? 5) Wie viele Pflanzen haben eine gelbe Farbe und eine abgerundete Fruchtform?
Lösung
A - abgerundete Form, a - birnenförmig.
B - rote Farbe, c - gelbe Farbe.
Wir bestimmen die Genotypen der Eltern, die Gametentypen und schreiben das Kreuzungsschema auf.

Lassen Sie uns ein Punnett-Gitter erstellen.

Antworten:
1. 2
2. 4
3. 4
4. 30
5. 30.

Chromosomentheorie der Vererbung. Moderne Ideen über das Gen und Genom

1. Geben Sie Begriffsdefinitionen an.
Überqueren- der Prozess des Austauschs von Abschnitten homologer Chromosomen während der Konjugation in der Prophase I der Meiose.
Chromosomenkarte- Dies ist ein Diagramm der gegenseitigen Anordnung und der relativen Abstände zwischen den Genen bestimmter Chromosomen, die sich in derselben Kopplungsgruppe befinden.

2. In welchem ​​Fall liegt ein Verstoß gegen das Gesetz der unabhängigen Vererbung von Merkmalen vor?
Beim Überqueren wird das Gesetz von Morgan verletzt, und die Gene eines Chromosoms werden nicht vererbt, da einige von ihnen durch allelische Gene des homologen Chromosoms ersetzt werden.

3. Schreiben Sie die wichtigsten Bestimmungen der Chromosomentheorie der Vererbung von T. Morgan auf.
Ein Gen ist ein Abschnitt eines Chromosoms.
Allelgene (Gene, die für ein Merkmal verantwortlich sind) befinden sich an genau definierten Stellen (Loci) homologer Chromosomen.
Gene sind auf Chromosomen linear angeordnet, also hintereinander.
Bei der Gametenbildung findet eine Konjugation zwischen homologen Chromosomen statt, wodurch sie allelische Gene austauschen können, dh es kann zu einer Überkreuzung kommen.

4. Formulieren Sie das Gesetz von Morgan.
Gene, die sich während der Meiose auf demselben Chromosom befinden, fallen in denselben Gameten, das heißt, sie werden vererbt und verknüpft.

5. Was bestimmt die Wahrscheinlichkeit der Divergenz zweier nicht allelischer Gene beim Crossing-over?
Die Wahrscheinlichkeit der Divergenz zweier nicht allelischer Gene beim Crossing Over hängt von der Entfernung zwischen ihnen im Chromosom ab.

6. Was liegt der Erstellung genetischer Karten von Organismen zugrunde?
Die Berechnung der Häufigkeit des Übertritts zwischen zwei beliebigen Genen desselben Chromosoms, die für unterschiedliche Merkmale verantwortlich sind, ermöglicht es, den Abstand zwischen diesen Genen genau zu bestimmen und damit mit dem Aufbau einer genetischen Karte zu beginnen, die ein Diagramm der gegenseitigen Anordnung von Genen ist, die sie ausmachen ein Chromosom hinauf.

7. Wozu dienen Chromosomenkarten?
Mit Hilfe von Genkarten können Sie die Lage von tierischen und pflanzlichen Genen und Informationen daraus herausfinden. Dies wird im Kampf gegen verschiedene unheilbare Krankheiten helfen.

Erbliche und nicht erbliche Variabilität

1. Geben Sie Begriffsdefinitionen an.

Reaktionsrate- die Fähigkeit des Genotyps, in der Ontogenese, je nach Umweltbedingungen, unterschiedliche Phänotypen auszubilden. Sie charakterisiert den Anteil der Beteiligung der Umwelt an der Umsetzung des Merkmals und bestimmt die Modifikationsvariabilität der Art.
Mutation- anhaltende (d. h. eine von den Nachkommen einer bestimmten Zelle oder eines bestimmten Organismus vererbbare) Transformation des Genotyps, die unter dem Einfluss der äußeren oder inneren Umgebung auftritt.
2. Füllen Sie die Tabelle aus.

3. Was bestimmt die Grenzen der Modifikationsvariabilität?
Die Grenzen der Modifikationsvariabilität hängen von der Reaktionsgeschwindigkeit ab, die genetisch bedingt und vererbt ist.

4. Was haben kombinative und mutationsbedingte Variabilität gemeinsam und wie unterscheiden sie sich?
Allgemein: Beide Variabilitätsarten sind auf Veränderungen im Erbgut zurückzuführen.
Unterschiede: Die kombinative Variabilität tritt aufgrund der Rekombination von Genen während der Fusion von Gameten auf, und die Mutationsvariabilität wird durch die Wirkung von Mutagenen auf den Körper verursacht.

5. Füllen Sie die Tabelle aus.

Arten von Mutationen

6. Was versteht man unter mutagenen Faktoren? Nennen Sie relevante Beispiele.
Mutagene Faktoren - Einflüsse, die zum Auftreten von Mutationen führen.
Dies können physikalische Effekte sein: ionisierende Strahlung und ultraviolette Strahlung, die DNA-Moleküle schädigt; Chemikalien, die DNA-Strukturen und Replikationsprozesse stören; Viren, die ihre Gene in die DNA der Wirtszelle einfügen.

Vererbung von Merkmalen beim Menschen. Erbkrankheiten beim Menschen

1. Geben Sie Begriffsdefinitionen an.
Genetische Krankheiten- Krankheiten, die durch Gen- oder Chromosomenmutationen verursacht werden.
Chromosomenerkrankungen- Krankheiten, die durch eine Veränderung der Anzahl der Chromosomen oder ihrer Struktur verursacht werden.

2. Füllen Sie die Tabelle aus.

Vererbung von Merkmalen beim Menschen

3. Was versteht man unter geschlechtsgebundener Vererbung?
Geschlechtsgebundene Vererbung ist die Vererbung von Merkmalen, deren Gene sich auf den Geschlechtschromosomen befinden.

4. Welche Merkmale sind beim Menschen geschlechtsgebunden?
Geschlechtsgebundene Hämophilie und Farbenblindheit werden beim Menschen vererbt.

5. Lösen genetischer Probleme bei der Vererbung von Merkmalen beim Menschen, einschließlich geschlechtsgebundener Vererbung.
Aufgabe 1.

Beim Menschen dominiert das Gen für lange Wimpern gegenüber dem Gen für kurze Wimpern. Eine Frau mit langen Wimpern, deren Vater kurze Wimpern hatte, heiratete Männer mit kurzen Wimpern. 1) Wie viele Arten von Gameten werden bei einer Frau gebildet? 2) Wie viele Arten von Gameten werden bei Männern gebildet? 3) Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit der Geburt eines Kindes mit langen Wimpern in dieser Familie (in %)? 4) Wie viele verschiedene Genotypen und wie viele Phänotypen können unter den Kindern dieses Ehepaares sein?
Lösung
A - lange Wimpern
a - kurze Wimpern.
Das Weibchen ist heterozygot (Aa), weil ihr Vater kurze Wimpern hatte.
Das Männchen ist homozygot (aa).

Antworten:
1. 2
2. 1
3. 50
4. 2 Genotypen (Aa) und 2 Phänotypen (lange und kurze Wimpern).

Aufgabe 2.

Beim Menschen dominiert ein freies Ohrläppchen über einem geschlossenen, und ein glattes Kinn ist rezessiv zu einem Kinn mit einer dreieckigen Fossa. Diese Eigenschaften werden unabhängig vererbt. Aus der Ehe eines Mannes mit geschlossenem Ohrläppchen und einer dreieckigen Fossa am Kinn und einer Frau mit freiem Ohrläppchen und glattem Kinn wurde ein Sohn mit glattem Kinn und geschlossenem Ohrläppchen geboren. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit der Geburt eines Kindes mit glattem Kinn und freiem Ohrläppchen in dieser Familie? mit einer dreieckigen Fossa am Kinn (in %)?
Lösung
A - freies Ohrläppchen
a - nicht freies Ohrläppchen
B - dreieckige Fossa
c - glattes Kinn.
Da das Paar ein Kind mit homozygoten Merkmalen (aavb) hatte, ist der Genotyp der Mutter Aavb und der Vater aaBv.
Schreiben wir die Genotypen der Eltern, die Gametentypen und das Kreuzungsmuster auf.

Lassen Sie uns ein Punnett-Gitter erstellen.

Antworten:
1. 25
2. 50.

Aufgabe 3.

Beim Menschen ist das Gen, das Hämophilie verursacht, rezessiv und befindet sich auf dem X-Chromosom, während Albinismus durch ein autosomal-rezessives Gen verursacht wird. Eltern, die in diesen Merkmalen normal waren, hatten einen Sohn mit einem Albino und einem Hämophilen. 1) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass ihr nächster Sohn diese beiden abnormen Merkmale zeigen wird? 2) Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, gesunde Töchter zu bekommen?
Lösung:
X° - das Vorhandensein von Hämophilie (rezessiv), X - das Fehlen von Hämophilie.
A - normale Hautfarbe
a ist ein Albino.
Genotypen der Eltern:
Mutter - Х°ХАа
Vater - HUAA.
Lassen Sie uns ein Punnett-Gitter erstellen.

Antwort: Die Wahrscheinlichkeit der Manifestation von Anzeichen von Albinismus und Hämophilie (Genotyp X ° Uaa) - beim nächsten Sohn - 6,25%. Die Wahrscheinlichkeit der Geburt gesunder Töchter - (XXAA-Genotyp) - 6,25%.

Aufgabe 4.

Bluthochdruck beim Menschen wird durch ein dominantes autosomales Gen bestimmt, während Optikusatrophie durch ein geschlechtsgebundenes rezessives Gen verursacht wird. Eine Frau mit Optikusatrophie heiratete einen Mann mit Bluthochdruck, dessen Vater ebenfalls Bluthochdruck hatte und dessen Mutter gesund war. 1) Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kind dieser Familie an beiden Anomalien leidet (in %)? 2) Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, ein gesundes Baby zu bekommen (in %)?
Lösung.
X° - das Vorhandensein von Atrophie (rezessiv), X - das Fehlen von Atrophie.
A - Bluthochdruck
a - kein Bluthochdruck.
Genotypen der Eltern:
Mutter - X ° X ° aa (da sie an Atrophie und ohne Bluthochdruck erkrankt ist)
Vater - XUAa (da er nicht an Atrophie erkrankt ist und sein Vater an Bluthochdruck litt und seine Mutter gesund ist).
Lassen Sie uns ein Punnett-Gitter erstellen.

Antworten:
1. 25
2. 0 (nur 25 % der Töchter werden diese Mängel nicht haben, aber sie werden Atrophieträgerinnen und ohne Bluthochdruck sein).

Denken!

Fragen

1. Welche Chromosomen werden als Geschlechtschromosomen bezeichnet?

2. Was sind Autosomen?

3. Was ist homogametischer und heterogametischer Sex?

4. Wann kommt es beim Menschen zur genetischen Geschlechtsbestimmung und was bewirkt sie?

5. Welche Mechanismen der Geschlechtsbestimmung kennen Sie? Nenne Beispiele.

6. Erklären Sie, was geschlechtsgebundene Vererbung ist.

7. Wie wird Farbenblindheit vererbt? Welche Farbwahrnehmung haben Kinder, deren Mutter farbenblind ist und deren Vater normal sieht?

Erklären Sie aus genetischer Sicht, warum es unter Männern viel mehr Farbenblinde gibt als unter Frauen.

Variabilität- eine der wichtigsten Eigenschaften von Lebewesen, die Fähigkeit lebender Organismen, in verschiedenen Formen zu existieren, neue Merkmale und Eigenschaften zu erwerben. Es gibt zwei Arten von Variabilität: nicht erblich(Phänotyp oder Modifikation) und erblich(genotypisch).

■ Nicht erbliche (Modifikations-)Variabilität. Diese Art der Variabilität ist der Prozess der Entstehung neuer Merkmale unter dem Einfluss von Umweltfaktoren, die den Genotyp nicht beeinflussen. Folglich werden die daraus resultierenden Änderungen von Zeichen - Änderungen - nicht vererbt. Zwei eineiige (eineiige) Zwillinge, die genau die gleichen Genotypen haben, aber durch den Willen des Schicksals unter unterschiedlichen Bedingungen aufgewachsen sind, können sehr unterschiedlich sein. Ein klassisches Beispiel für den Einfluss der äußeren Umgebung auf die Entwicklung von Merkmalen ist die Pfeilspitze. Diese Pflanze entwickelt je nach Wachstumsbedingungen drei Arten von Blättern - in der Luft, in der Wassersäule oder an der Oberfläche.

Unter dem Einfluss der Umgebungstemperatur verändert sich die Fellfarbe des Himalaya-Kaninchens. Der Embryo, der sich im Mutterleib entwickelt, befindet sich in einer erhöhten Temperatur, die das zum Färben von Wolle notwendige Enzym zerstört, sodass Kaninchen vollständig weiß geboren werden. Kurz nach der Geburt beginnen sich bestimmte hervorstehende Körperteile (Nase, Ohrenspitzen und Schwanz) zu verdunkeln, weil dort die Temperatur niedriger ist als an anderen Stellen und das Enzym nicht zerstört wird. Wenn Sie einen Bereich weißer Wolle zupfen und die Haut kühlen, wächst an dieser Stelle schwarze Wolle.

Unter ähnlichen Umweltbedingungen in genetisch nahen Organismen hat die Modifikationsvariabilität Gruppencharakter, beispielsweise lagert sich im Sommer unter dem Einfluss von UV-Strahlen ein Schutzpigment, Melanin, in der Haut der meisten Menschen unter dem Einfluss von UV-Strahlen ab , Leute sonnen sich.

Bei der gleichen Art von Organismen kann die Variabilität verschiedener Merkmale unter dem Einfluss von Umweltbedingungen völlig unterschiedlich sein. Bei Rindern beispielsweise sind Milchleistung, Gewicht und Fruchtbarkeit sehr stark von den Fütterungs- und Haltungsbedingungen abhängig, und beispielsweise ändert sich der Fettgehalt der Milch unter dem Einfluss äußerer Bedingungen nur sehr wenig. Manifestationen der Modifikationsvariabilität für jedes Merkmal sind durch ihre Reaktionsgeschwindigkeit begrenzt. Reaktionsrate- Dies sind die Grenzen, innerhalb derer eine Veränderung eines Merkmals bei einem bestimmten Genotyp möglich ist. Im Gegensatz zur Modifikationsvariabilität selbst wird die Reaktionsgeschwindigkeit vererbt, und ihre Grenzen sind für verschiedene Merkmale und für einzelne Individuen unterschiedlich. Die engste Reaktionsgeschwindigkeit ist typisch für Merkmale, die die lebenswichtigen Qualitäten des Körpers liefern.

Da die meisten Modifikationen einen Anpassungswert haben, tragen sie zur Anpassung bei - der Anpassung des Körpers innerhalb der Grenzen der Reaktionsnorm an das Dasein unter sich ändernden Bedingungen.

■ Erbliche (genotypische) Variabilität. Diese Art der Variabilität ist mit Veränderungen des Genotyps verbunden, und die dadurch erworbenen Eigenschaften werden an die nächsten Generationen vererbt. Es gibt zwei Formen der genotypischen Variabilität: kombinativ und mutationsbedingt.

Kombinationsvariabilität besteht im Auftreten neuer Merkmale als Ergebnis der Bildung anderer Kombinationen von Elterngenen in den Genotypen der Nachkommen. Diese Art der Variabilität basiert auf einer unabhängigen Divergenz homologer Chromosomen in der ersten meiotischen Teilung, einem zufälligen Treffen von Gameten im selben Elternpaar während der Befruchtung und einer zufälligen Auswahl von Elternpaaren. Es führt auch zu einer Rekombination des genetischen Materials und erhöht die Variabilität des Austauschs von Abschnitten homologer Chromosomen, der in der ersten Prophase der Meiose stattfindet. Somit ändert sich im Prozess der kombinativen Variabilität die Struktur von Genen und Chromosomen nicht, neue Kombinationen von Allelen führen jedoch zur Bildung neuer Genotypen und infolgedessen zum Auftreten von Nachkommen mit neuen Phänotypen.

Mutationsvariabilität Es äußert sich im Auftreten neuer Eigenschaften des Organismus als Folge der Bildung von Mutationen. Der Begriff „Mutation“ wurde erstmals 1901 von dem holländischen Botaniker Hugo de Vries eingeführt. Nach modernen Vorstellungen sind Mutationen plötzliche natürliche oder künstlich herbeigeführte vererbbare Veränderungen im Erbgut, die zu einer Veränderung bestimmter phänotypischer Merkmale und Eigenschaften des Organismus führen. Mutationen sind in der Natur ungerichtet, das heißt zufällig, und sind die wichtigste Quelle erblicher Veränderungen, ohne die die Evolution von Organismen nicht möglich ist. Ende des 18. Jahrhunderts. In Amerika wurde ein Schaf mit verkürzten Gliedmaßen geboren, aus dem eine neue Ancon-Rasse hervorging. in Schweden zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Auf einer Pelzfarm wurde ein Nerz mit Platinfell geboren. Die große Vielfalt an Merkmalen bei Hunden und Katzen ist das Ergebnis von Mutationsvariationen. Mutationen treten abrupt auf, da sich neue qualitative Veränderungen ergeben: aus Dornweizen wurde grannenloser Weizen, bei Drosophila traten kurze Flügel und gestreifte Augen auf, bei Kaninchen trat als Ergebnis von Mutationen weiße, braune, schwarze Farbe aus der natürlichen Farbe von Agouti auf.

Je nach Herkunftsort werden somatische und generative Mutationen unterschieden. Somatische Mutationen entstehen in den Körperzellen und werden nicht durch sexuelle Fortpflanzung an die nächsten Generationen weitergegeben. Beispiele für solche Mutationen sind Altersflecken und Hautwarzen. Generative Mutationen kommen in Keimzellen vor und werden vererbt.

Je nach Veränderungsgrad des Erbguts werden Gen-, Chromosomen- und Genommutationen unterschieden. Genmutationen Veränderungen in einzelnen Genen verursachen und die Reihenfolge der Nukleotide in der DNA-Kette stören, was zur Synthese eines veränderten Proteins führt.

Chromosomale Mutationen beeinflussen einen erheblichen Teil des Chromosoms, was zu einer Störung der Funktion vieler Gene auf einmal führt. Ein separates Fragment des Chromosoms kann sich verdoppeln oder verloren gehen, was zu schweren Funktionsstörungen des Körpers bis hin zum Tod des Embryos in den frühen Entwicklungsstadien führen kann.

Genomische Mutationen führen zu einer Veränderung der Chromosomenzahl infolge von Verletzungen der Chromosomendivergenz in den Teilungen der Meiose. Das Fehlen eines Chromosoms oder das Vorhandensein eines zusätzlichen führt zu nachteiligen Folgen. Das bekannteste Beispiel für eine genomische Mutation ist das Down-Syndrom, eine Entwicklungsstörung, die auftritt, wenn ein zusätzliches Chromosom 21 hinzugefügt wird. Bei solchen Menschen beträgt die Gesamtzahl der Chromosomen 47.

Bei Protozoen und Pflanzen wird häufig eine Zunahme der Chromosomenzahl, ein Vielfaches des haploiden Satzes, beobachtet. Diese Veränderung des Chromosomensatzes nennt man Polyploidie. Die Entstehung von Polyploiden ist insbesondere mit der Nichtdisjunktion homologer Chromosomen während der Meiose verbunden, wodurch sich in diploiden Organismen nicht haploide, sondern diploide Gameten bilden können.

Mutagene Faktoren. Die Fähigkeit zur Mutation ist eine der Eigenschaften von Genen, daher können Mutationen in allen Organismen auftreten. Einige Mutationen sind mit dem Leben nicht vereinbar, und der Embryo, der sie erhalten hat, stirbt im Mutterleib, während andere dauerhafte Veränderungen von Merkmalen verursachen, die in unterschiedlichem Maße für das Leben des Individuums von Bedeutung sind. Unter normalen Bedingungen ist die Mutationsrate eines einzelnen Gens extrem niedrig (10 -5), aber es gibt Umweltfaktoren, die diesen Wert erheblich erhöhen und irreversible Schäden an der Struktur von Genen und Chromosomen verursachen. Als mutagene Faktoren oder Mutagene werden Faktoren bezeichnet, deren Einfluss auf lebende Organismen zu einer Zunahme der Mutationszahlen führt.

Alle mutagenen Faktoren lassen sich in drei Gruppen einteilen.

Physikalische Mutagene sind alle Arten von ionisierender Strahlung (Gammastrahlen, Röntgenstrahlen), ultraviolette Strahlung, hohe und niedrige Temperaturen.

Chemische Mutagene- Dies sind Analoga von Nukleinsäuren, Peroxiden, Salzen von Schwermetallen (Blei, Quecksilber), salpetriger Säure und einigen anderen Substanzen. Viele dieser Verbindungen verursachen Störungen bei der DNA-Replikation. In der Landwirtschaft eingesetzte Substanzen zur Schädlings- und Unkrautbekämpfung (Pestizide und Herbizide), Abfallprodukte von Industriebetrieben, bestimmte Lebensmittelfarb- und Konservierungsstoffe, einige Arzneimittel, Bestandteile des Tabakrauchs wirken erbgutverändernd.

In Russland und anderen Ländern der Welt wurden spezielle Labors und Institute eingerichtet, um alle neu synthetisierten chemischen Verbindungen auf Mutagenität zu testen.