Otázky v ekológii, evolučnej teórii, populačnej biológii a iných vedách často zahŕňajú koncept variability (určitej aj neurčitej). To je základný kameň pre pochopenie pôvodu druhov, ich schopnosti prispôsobiť sa meniacim sa podmienkam prostredia. Tieto princípy sú základom moderného šľachtenia a molekulárnej biológie. Skúsme prísť na to, čo tieto pojmy znamenajú.
Typy variability
Tieto koncepty sa nazývajú aj nededičná a dedičná variabilita. Aký je rozdiel medzi určitou a neurčitou variabilitou? Prvý sa vyskytuje v skupine jednotlivcov ako reakcia na vonkajšie faktory. Reguluje sa hodnotou reakčnej normy. Ako príklad si môžeme spomenúť zimný spánok medveďa, hustotu srsti psa, dĺžku stonky púpavy. Ak zmeníte podmienky prostredia, tieto znaky sa nemusia objaviť. Ak teda umelo vytvoríte hojnosť potravy a teplú teplotu po celý rok, tak medveď cez zimu nezaspí. Pes, ktorý žije v zime vo vnútri, bude mať oveľa menej podsady ako reťazový pes. Pri neustálom kosení trávnika, púpavabude rásť s kratšou dĺžkou stonky, čo mu umožní vytvoriť stopku a vyhnúť sa rezaniu. Samozrejme, takéto vlastnosti nie sú geneticky zdedené.
Dedičná variabilita sa vyskytuje ako spontánne mutácie v rámci skupiny jednotlivcov a dedí sa z generácie na generáciu. Nie všetky mutácie sú však prospešné. Väčšina z nich sa stáva zbytočnou alebo škodlivou. Len niektoré zmeny podporí prirodzený výber. Táto vlastnosť je základom evolúcie, keďže umožňuje organizmu prispôsobovať sa zmenám prostredia, získavať vlastnosti, ktoré prispievajú k prežitiu. Poďme sa venovať tomuto typu podrobnejšie.
História štúdia neistej variability
Pri zmienke o faktoroch ovplyvňujúcich vznik druhov nemožno nespomenúť autora rovnomennej knihy a evolučnej teórie Charlesa Darwina. Samozrejme, v súčasnosti je táto teória dokončená a nazýva sa syntetická. Opis základných pojmov a princíp však zostal nezmenený.
Podľa Darwina je neurčitá variabilita – „nekonečne rôznorodé vedľajšie znaky, ktoré odlišujú jedincov toho istého druhu a ktoré nemožno vysvetliť dedičnosťou od jedného z ich rodičov alebo od viacerých vzdialených predkov“. Hovoril aj o priamom a nepriamom vplyve podmienok existencie na formovanie živého organizmu, o korelácii znakov. Zároveň koncept génu ešte neexistoval a dôvody objavenia sa údajovvlastnosti neboli tomuto vedcovi jasné. Teraz je známe, že dedičnosť je genetickej povahy a v DNA sa neustále vyskytujú mutácie.
Ako tento mechanizmus funguje?
Replikácia DNA neustále dostáva chyby. Normálne ich musí odstrániť imunitný systém alebo systém bunkovej apoptózy (programovaná smrť). V prípade zlyhania týchto systémov môže táto bunka prežiť a vytvárať svoje kópie. Ak je organizmus jednobunkový alebo zmeny ovplyvnili pohlavné bunky, tento defekt sa zdedí a prenesie na ďalšie generácie. To vytvára rozmanitosť v populácii a zaručuje prežitie druhu a evolúciu vo všeobecnosti.
Typy mutácií
- Gén. Ovplyvňujú štruktúru DNA na úrovni nukleotidov. Vyjadrujú sa stratou, nahradením akéhokoľvek nukleotidu (ako príklad možno uviesť ľudské choroby, ako je fenylketonúria, kosáčikovitá anémia).
- Generatívne. Ovplyvňujú gény zárodočných buniek. Dedí sa generáciami.
- Somatické. Mutácie nepohlavných buniek. Nededia sa u zvierat, ale dedia sa v rastlinách, keď sa rozmnožujú vegetatívnym spôsobom (v bunkovej kultúre in vitro).
- Genomický. Súvisí so zmenou počtu chromozómov v jadre. Môžu sa prejaviť zvýšením jedného alebo viacerých chromozómov (u ľudí je Downova choroba spojená s ďalším chromozómom) a znásobením ich počtu (polyploidné rastliny sú orientačné: väčšina moderných odrôd pšenice je oktoploidná, to znamená, že majú osem sady chromozómov).
- Chromozomálne.
Význam
- Druh nežije vždy v rovnakých podmienkach. V prípade zmeny životných podmienok, niekedy náhlej, napríklad v dôsledku prírodnej katastrofy, presídlenia na iný kontinent a pod., môže celá populácia podliehať vyhynutiu. Ale niektoré organizmy môžu mať mutácie, ktoré boli až do tohto bodu zbytočné, ale teraz sú potrebné na prežitie. To znamená, že iba títo jedinci prežijú a dajú potomstvo s týmito vlastnosťami. Príkladom môže byť neustály boj medzi baktériami a antibiotikami. Vyvinuté antibakteriálne látky sú istý čas celkom účinné, kým sa premnožia potomkovia mikroorganizmov s génmi pre rezistenciu na tento typ liekov. To núti farmaceutický priemysel vytvárať nové produkty a nevedomky stimulovať baktérie, aby sa ďalej vyvíjali.
- Hodnota vo výbere. Práve tento typ variácií považoval Charles Darwin za základ umelého výberu. Mutácie, ktoré sa objavia na začiatku, bez ohľadu na faktory prostredia, môžu byť pre ľudí cenné. Takže napríklad veľkoplodé paradajkové plody nie sú pre samotnú rastlinu užitočné - konáre bez rekvizít a podväzkov nevydržia svoju váhu. Ale výber na tomto základe nám umožnil získať produktívnejšie odrody.
Definícia: čo je neurčitá variabilita v biológii
Zhrnutím vyššie uvedeného zhrnieme, čo tento pojem znamená vo vede. Neurčitá variabilita v biológii je synonymom pojmumutácie. Má dedičnú povahu (na rozdiel od určitej), zatiaľ čo drobné zmeny v genóme v prvej generácii sa hromadia a zintenzívňujú v nasledujúcich. Tento typ variability je spojený aj so zmenami faktorov prostredia, nie však vo forme adaptácií, ale nepriamo. Pomáha teda prispôsobiť sa nie konkrétnemu organizmu, ale taxónu ako celku.
Príklady neistej variability
Vyššie v článku sme diskutovali o konkrétnych príkladoch mutácií, ktoré pomáhajú prispôsobiť sa prostrediu. Zvážte niekoľko širokých typov takejto variability v prírode:
- Ochranné sfarbenie. Vyskytuje sa u mnohých zvierat. V procese prirodzeného výberu sú jedince s nenápadnejším sfarbením v okolitej krajine menej náchylné na útoky predátorov, a preto môžu produkovať viac potomkov. Táto funkcia je fixovaná po generácie. Zároveň, keď sa zmenia podmienky prostredia (napríklad keď sa populácia presťahuje do iného biotopu), farba zachovaná výberom sa môže zmeniť.
- Sfarbenie signálu. V dôsledku zmien v genóme získal niektorý hmyz jasné farby, ktoré varujú predátorov pred jedovými žľazami. Takto sa dá zafarbiť aj nejedovatý hmyz, ktorý ho ochráni pred zožratím. Tento jav sa nazýva mimikry.
- Tvar tela. Nepriamy vplyv prostredia podporuje jedincov, ktorých tvar tela je mu najviac prispôsobený. Takže torpédovitá forma, ktorá pomáha pri plávaní, je charakteristická pre vodné organizmy. Podobne je to u delfínov, tuleňov, tučniakov, rýb, plávajúcich chrobákov. Prirodzene, táto forma sa u týchto zvierat vyvinula nezávisle. Ide len o to, že v procese evolúcie tie jedince, ktoré boli najlepšie prispôsobené na plávanie, prežili a porodili.
- Ochranné mechanizmy. Napríklad ihly ježka, dikobraza - upravená vlasová línia. Výhodu v rozmnožovaní získali jedinci, ktorí spontánnou mutáciou dostali hustejšie štetiny, ktoré môžu dravcovi spôsobiť nepríjemnosti. V ďalších generáciách očividne výber podporil ostrosť srsti - táto vlastnosť sa zintenzívnila.
Zhrnutie
Tento typ variability nezaručuje prežitie organizmu, ale zabezpečuje prežitie druhu v neustále sa meniacich podmienkach prostredia. Neobmedzená variabilita je pre človeka nevyhnutná ako šľachtiteľský nástroj. Prispieva k prirodzenému a umelému pôvodu nových taxónov. To je dôvod, prečo je základom evolúcie neistá variabilita.
