Материальные основы наследственности и изменчивости

Генотип – целостная система. Ознакомившись с основными законами генетики, мы можем теперь подвести некоторые итоги и углубить наше представление о гене и генотипе организмов. Реальное существование гена доказывается двумя группами фактов: относительно независимым комбинированием при расщеплении; способностью изменяться – мутировать. К числу основных свойств гена относится и его способность к удвоению при удвоении хромосом. Гены обладают значительной устойчивостью, что и определяет относительное постоянство вида. Между генами осуществляется тесное взаимодействие, в результате чего генотип в целом не может рассматриваться как простая механическая сумма генов, а представляет собой сложную, сложившуюся в процессе эволюции организмов систему.

Носителями материальных основ наследственности – генов служат хромосомы, в состав которых входят ДНК и белки. Основой перечисленных выше свойств гена является способность ДНК к самоудвоению. В основе действия гена в процессе развития организма лежит его способность через посредство РНК определять синтез белков. В молекуле ДНК как бы записана информация, определяющая химическую структуру белковых молекул.

Этот механизм является общим на всех ступенях эволюции от вирусов и бактерий до млекопитающих и цветковых растений. Это указывает на то, что биологическая роль нуклеиновых кислот определилась на очень ранних этапах эволюции жизни, возможно, в самый момент перехода от неживого к живому.

Несмотря на большие успехи в развитии генетики, еще многие вопросы не решены наукой. Так, не вполне ясно, каким образом гены действуют в процессе индивидуального развития организма (онтогенеза). В каждой клетке имеется диплоидный набор хромосом, а следовательно, и весь набор генов данного вида. Очевидно, что в разных клетках и тканях функционируют лишь немногие гены, а именно те, которые определяют свойства данной клетки, ткани, органа. Каков же механизм, обеспечивающий активность определенных генов? Эта проблема сейчас усиленно разрабатывается в науке.

Цитоплазматическая наследственность. Все данные современной генетики подтверждают ведущую роль хромосом в наследственности. Хромосомная теория основывается на огромном количестве фактов. Но и в цитоплазме существуют структуры. которые наряду с хромосомами ядра играют роль В наследственности, они определяют цитоплазматическую наследственность.

У растений пластиды (в том числе и хлоропласты) размножаются путем деления. Эти органоиды, так же как и клеточное ядро, обладают способностью к самовоспроизведению. У цветковых растений в яйцеклетке содержатся пластиды, которые передаются следующему поколению. Через пыльцевую трубку передача пластид тоже возможна, но в небольшом количестве и не всегда. У ряда растений описаны наследственные изменения (мутации), касающиеся свойств хлоропластов. Одним из таких изменений является потеря (полная или частичная) хлоропластами способности к синтезу хлорофилла. Если это изменение затронет только часть клеток, то получается характерная картина пестролистности: отдельные части листа и других зеленых органов растений лишены хлорофилла и оказываются светлыми. Кроме хлоропластов, самовоспроизводящимися органоидами клетки являются митохондрии. В них так же, как и в хлоропластах. обнаружена ДНК. В настоящее время главным образом у одноклеточных организмов (дрожжи, простейшие) найдены мутации, связанные с изменением ДНК митохондрий. У многоклеточных организмов, размножающихся половым путем, характерная черта цитоплазматической наследственности передача наследственной информации по материнской линии. Это объясняется тем, что яйцеклетка богата цитоплазмой, а сперматозоид почти лишен ее.

Все это позволяет говорить не только о хромосомной, но и о цитоплазматической наследственности, играющей, однако, второстепенную, подчиненную роль.

1. Что является материальной основой гена? Объясните подробно, как вы понимаете выражение «наследственная информация записана в последовательности нуклеотидов молекулы ДНК». 2. Одинакова или различна наследственная информация, записанная в ДНК хромосом нервной и эпителиальной клеток одного и того же организма? Подробно аргументируйте ваш ответ. 3. Что представляет собой цитоплазматическая наследственность? Приведите примеры.

Биология: