Изменчивость - свойство организмов

Понятие об изменчивости организмов

Стабильность генетического материала и обусловленный им консерватизм наследственности – это лишь одна сторона механизма передачи наследственных признаков организма. Другой его стороной, также являющейся важнейшим свойством живого, является изменчивость. Лишь в своей совокупности наследственность и изменчивость обеспечили сохранение жизни на Земле и непрекращающуюся биологическую эволюцию.

Изменчивость – это способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства.

Изменчивость проявляется у организмов, например, в различии формы головы, конечностей, ушей, цвета глаз, волос, перьев, кожи, обмена веществ, темперамента, способности к различной деятельности, восприимчивости к разнообразным болезням. В одном и том же помете мышей или в одной и той же культуре бактерий (развившихся от одной бактериальной клетки) можно встретить организмы, которые по каким-то признакам будут отличаться от родителей. Иногда у потомства обнаруживаются признаки, которые были свойственны лишь далеким предкам, или признаки, совершенно новые не только для родителей, но и для их дальних предков. Это свидетельствует о том, что особям как индивидуальным организмам свойственны различия, обусловленные изменчивостью признаков.

Изменчивость является свойством организмов, прямо противоположным наследственности. Она обусловлена изменением генетического материала (наследственности), которое проявляется в новых признаках и свойствах у потомков в сравнении с признаками их родителей. Изменения становятся особенно заметными в ходе развития дочерних организмов. В результате изменчивости появляются новые варианты организмов в пределах вида. Это хорошо видно, например, при сравнивании плодов разных растений одного вида.

Изменчивость желудя пробкового дуба по форме и величине ореха и плюски

Изменчивость обусловила все многообразие живой природы в ходе эволюции.

Таким образом, изменчивость как свойство живого характеризует способность организмов изменяться, приобретать новые признаки или утрачивать прежние. Она проявляется и в разнообразии особей. Именно на изменчивости признаков организма основаны многообразие популяций в пределах вида, процессы микроэволюции, видообразование и развитие приспособленности. Изменчивость обеспечивает необходимую приспособленность к условиям существования как одной особи, так и биологического вида в целом.

Изменчивость наследственных признаков у человека

Человек обладает большой физиологической пластичностью, обеспечивающей ему возможность жить в любых местах нашей планеты. Физиологическая пластичность человека, безусловно, является результатом его длительной эволюции. При этом следует учитывать и особенности эволюции человека не только как биологического, но и как социального существа, в формировании которого имели большое значение социальные факторы. У человека как социального существа естественный отбор со временем принимал более специфические формы, при которых изменчивость расширяла наследственное разнообразие признаков. Как отмечает генетик Николай Павлович Бочков, у человека сохранялось то, что могло отметаться у животных, или, наоборот, терялось то, что нужно животным. Например, возможность обеспечивать себя более полноценной пищей и восполнять потребность в витамине C в процессе эволюции человека привела к утере активности гена, ответственного за синтез фермента L-гулонолактоноксидазы, катализирующей синтез аскорбиновой кислоты. Наличие этого гена у животных делает их устойчивыми к заболеванию цингой, а человек из-за такой «всеобщей врожденной ошибки метаболизма» подвержен авитаминозу C. В процессе эволюции человек приобретал и некоторые признаки, в том числе нежелательные, имеющие непосредственное отношение к заболеванию организма. Например, большинство видов животных невосприимчивы к дифтерийному токсину и вирусу полиомиелита. Это связано с тем, что у животных отсутствуют компоненты мембраны клеток, обеспечивающие восприятие этих патогенных факторов. У человека эти компоненты присутствуют. Ученые уже идентифицировали их гены. Например, ген восприятия дифтерийного токсина локализован в 5-й хромосоме, а ген восприятия вируса полиомиелита – в 19-й хромосоме.

В процессе эволюции человек приобрел и серповидно-клеточную анемию за счет изменчивости гена, ответственного за синтез гемоглобина. Серповидно-клеточная анемия – заболевание, широко распространенное у населения, проживающего в эндемичных по малярии районах. В процессе эволюции в этих районах у человека подверглась изменчивости молекула гемоглобина (HbA), в полипептидной цепи которой на седьмом месте вместо аминокислоты валина оказалась глутаминовая кислота. Так появился гемоглобин S (или HbS). Признаком (феном) гена гемоглобина Б является серповидная форма эритроцитов. Имея такую форму, эритроциты не способны проникать в тонкие капилляры. У рецессивных гомозигот по такой аномалии гемоглобина (S, S) возникает острая кислородная недостаточность, которая в раннем возрасте приводит к смерти. Но если человек гетерозиготен по гемоглобину, то есть в его крови присутствует и гемоглобин A, и гемоглобин S (A, S), то его организм может вообще не проявлять признаки заболевания, хотя остается его носителем. Появление аутосомно-рецессивного, или «аномального», гена (мутантной аллели) HbS служит типичным примером эволюционного приспособления человека к возбудителю малярии – малярийному плазмодию, который не способен развиваться в таких эритроцитах.

Причины, вызывающие изменчивость

Изменчивость может возникать по разным причинам. Одни из них обусловлены изменениями в самом наследственном материале организмов (генотипе и геноме), другие – сменой условий среды обитания, определяющих разнообразие в проявлении признаков у организмов с одинаковым наследственным материалом.

Условия среды, в которой обитают организмы, не безразличны для них. Внешняя среда постоянно влияет на проявление наследственных признаков и обусловливает степень этого проявления. Свет, температура, влага, химический состав и многие другие факторы могут изменять внешние и внутренние признаки организма. Например, в темноте в клубнях картофеля не образуется хлорофилл, несмотря на наличие соответствующих генов. Но если перенести клубни на свет, они начнут зеленеть. Следовательно, синтез хлорофилла в клетках зависит не только от соответствующего гена, но и от наличия света. Таким образом, основные свойства организма определяются не только наследственностью, но и изменчивостью, которая проявляется у организмов в различных формах.

Генотип определяет наследственные возможности организма, а фенотип – их реальное проявление в условиях внешней среды с учетом нормы реакции. Например, наличие веснушек у человека определяется генотипом, однако степень их развития (то есть фенотип) зависит от длительности пребывания индивидуума на солнце.

Таким образом, наследственность и изменчивость – это важнейшие свойства живого, которые присущи всем организмам. От них зависит продолжение их жизни и способность существовать в изменяющихся условиях окружающей внешней среды. Непрерывность жизни организмов обусловлена генетически, то есть наследственностью, а способность жить в условиях нашей планеты обусловлена изменчивостью.