Наследственные изменения – мутации - раздел Биология, ЭВОЛЮЦИОННАЯ ТЕОРИЯ Конспект лекций Мутации — Это Наследственные Изменения Генотипа. Это Изменение Нормы Реагиров...
Мутации — это наследственные изменения генотипа. Это изменение нормы реагирования выражается обычно в появлении новых признаков и свойств в изменении нормы реагирования на условия среды. По своей природе мутации могут быть весьма различны, хотя во всех случаях являются дискретными изменениями общего кода наследственной информации. Различают:
ü генные мутации — единицами изменения являются гены или локусы в хромосомах;
ü хромосомные мутации — единицами изменения являются структурные перестройки отдельных хромосом (инверсии, дупликации, делеции, транслокации);
ü геномные мутации — единицами изменения является число хромосом;
ü внеядерные мутации — касаются изменения некоторых константных и более или менее автономных внеядерных структур клетки (митохондрий, пластид и т. п.).
^ Эволюционная характеристика мутаций
Важнейшими с эволюционной точки зрения характеристиками мутаций являются частота возникновения и встречаемость их в природных популяциях, а также влияние мутаций на те или иные признаки организма.
Частота возникновения отдельных спонтанных мутаций выражается в числе гамет одного поколения, содержащих определенную мутацию по отношению к общему числу гамет. Эти частоты, точно определенные для довольно значительного числа растений, животных и микроорганизмов, оказываются весьма близкими по величине и составляют 10-5-10-7 (т. е. 1 из 100000-10000000 несет вновь возникшую мутацию в определенном локусе). Частота мутаций неодинакова для разных генов, у отдельных лабильных генов растений она достигает 10-2. Общая частота мутаций, которая складывается из частот мутаций отдельных генов, также оказывается близкой у разных организмов: от нескольких процентов (одноклеточные водоросли, низшие грибы, бактерии) до 25% (дрозофила) всех гамет одного поколения несут ту или иную мутацию.
При воздействии облучением, определенными химическими веществами, температурой частота мутаций резко повышается и может достигать очень значительных величин. На частоту возникновения мутаций оказывает влияние физиологическое состояние организма.
Спектр мутантных признаков, или признаков, затрагиваемых мутациями, оказывается очень широким. Нет признаков и свойств, которые в той или иной степени не затрагивались бы мутациями. Наследственной изменчивости подвержены все морфологические, физиологические, биохимические, этологические признаки и свойства. Эти вариации выражаются как в качественных различиях, так и количественно, т.е. по средним значениям варьирующих признаков. Мутации могут происходить как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения выраженности определенного признака или свойства. Мутации бывают или очень резко выражены (вплоть до летальности), или представлены в виде незначительных отклонений от исходной формы (так называемые «малые» мутации). В качестве примера «большой» мутации на рис.2 изображена дрозофила с мутацией tetraptera; эта мутация привела к возникновению признака, характерного для другого отряда (четыре крыла вместо обычных для мух двух крыльцев). Во многих работах показано, что мутации затрагивают такие существенные биологические признаки, как общая жизнеспособность, способность к скрещиванию, плодовитость и скорость роста и т.п. То обстоятельство, что мутации могут затрагивать все без исключения признаки и свойства организмов, является их важнейшим эволюционным свойством: эти наследственные изменения и являются материалом для эволюции.
Неодарвинисты считают, что мутации являются случайными и спонтанными событиями, а образующиеся мутантные признаки подвержены жесткому давлению естественного отбора. В популяциях закрепляются лишь мутации (и признаки), максимально соответствующие условиям окружающей среды. Остальные элиминируются в результате гибели мутантных особей.
^
Все темы данного раздела:
Эволюция
Биологическая эволюция — необратимое и направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием
Гипотезы о возникновении жизни
В разное время относительно возникновения жизни на Земле выдвигались следующие гипотезы:
Гипотеза биохимической эволюции
Гипотеза панспермии
Гипотеза стационарного состояния
Теория Опарина—Холдейна
В 1924 году будущий академик Опарин опубликовал статью «Происхождение жизни», которая в 1938 году была переведена на английский и возродила интерес к теории самозарождения . Опарин предположил, что
Основная статья: Самозарождение
Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Древнем Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель (384—322 гг. до н. э.), которого часто прово
Теория стационарного состояния
Согласно теории стационарного состояния, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой ве
Синтетическая теория эволюции, ее сущность, основные положения
Экспериментальное изучение факторов и причин, вызывающих приспособительное преобразование популяций, и обобщение их с учетом достижений генетики, экологии, математического моделирования и других на
Морфологические доказательства
В ходе эволюции каждый новый организм не проектируется с нуля, а получается из старого за счет последовательности небольших изменений. У образовавшихся таким образом структур есть р
Рудименты
Основная статья: Рудиментарные органы
Рудиментами называются органы, утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма. Рудименты также можно определить независи
Атавизмы
Основная статья: Атавизм
Атавизмом называется появление у особи признаков, свойственных отдалённым предкам, но отсутствующих у ближайших. Появление атавизмов объясняется тем, что гены, отве
Эмбриологические доказательства
Месячный эмбрион человека при внематочной беременности. Видны жаберные мешки и хвост.
У всех позвоночных животных наблюдается значительное сходство зародышей на определённой
Молекулярно-генетические и биохимические доказательства
Дарвин опубликовал «Происхождение видов» почти за 100 лет до расшифровки структуры ДНК. Новые знания, полученные с тех пор, могли бы однозначно опровергнуть эволюционное учение, если бы оно бы
Биогеографические доказательства
Кактус астрофитум звёздчатый из Техаса (вверху) и молочай Euphorbia obesa из Южной Африки (внизу).
Два вида живут в сходных природных условиях и приобрели сходные формы за счет конвергентно
Внутрипопуляционный полиморфизм
При внутрипопуляционном полиморфизме внутри единой популяции существуют резко различные, наследственно обусловленные фенотипы (морфы). Различают диморфизм (половой и сезонный), возрастной поли
Мутационная изменчивость
Мутационнойназывается изменчивость самого генотипа. Мутации — это внезапные наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.
Основные
Естественный отбор
— процесс, приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками. В соответствии с теорией Дар
Половой отбор
— теория, в основе которой лежит предположение, что конкуренция за полового партнера между особями одного пола влечет за собой выборочное спаривание и производство потомства. Этот механизм может бы
Групповой отбор
— случай междемового отбора, в которых демы представляют собой социальные группы. Более строго — некоторый аллель гена может зафиксироваться или распространится в группе особей, давая ей эволюционн
Современные проблемы теории отбора
1. Проблема генетического груза
Рассмотрим движущий отбор по признаку А в пользу аллеля А при полном доминировании. Пусть генотипы АА и Аа обеспечивают 100%-ную выживаемост
Изоляция
- это нарушение панмиксии и потока генов. Изоляции как фактору, увеличивающему разнообразие организмов, придавали большое значение М. Вагнер, А. Гумбольдт, Ж. Бюффон, П. Л. Мопертюи, Ж. Кювье, А. Р
Видообразова́ние
— процесс возникновения новых видов[1]. При этом генетическая несовместимость новообразованных видов, т.е. их неспособность производить плодотворное потомство или вообще потомство при скрещивании н
Симпатрическое (экологическое) видообразование
Связано с расхождением групп особей одного вида и обитающих на одном ареале по экологическим признакам. При этом особи с промежуточными характеристиками оказываются менее приспособленными. Расходящ
Аллопатрическое (географическое) видообразование
Вызывается разделением ареала вида на несколько изолированных частей. При этом на каждую такую часть отбор может действовать по-разному, а эффекты дрейфа генов и мутационного процесса будут явно от
Морфофункциональные преадаптации и смена функций
В отличие от генетико-экологической концепции, рассматривающей возникновение преадаптивного состояния на основе случайного подбора мутаций, морфофункциональная концепция, разработанная Д. Симпсоном
Относительность приспособленности
Приспособленность организмов к среде, выработанная в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин, не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания част
Биохронологические методы
15.07.2010 06:52 Развитие жизни
Определение возраста по годичным кольцам, или дендрологический метод, дает абсолютные данные за последние 3000 лет истории Земли. Они основываются на том, чт
Абсолютный возраст горных пород
Термин «абсолютный» считается устаревшим. Название метода — условное, приведено только как антоним заголовку предыдущего раздела. Ряд исследователей дают другие названия: ядерная геохронология [15]
Калий — аргоновый метод
Основная статья: Калий-аргоновый метод
Это второй по значению и распространённости метод ядерной геохронологии. A.O.К.Нир (A.O.C. Nier) доказал, что при распаде 40К образуется 40Ar. Распад
Рубидий — стронциевый метод
Основная статья: Рубидий-стронциевый метод
Из всех названных наименее распространённый и изученный метод. В основе метода лежит реакция радиоактивного β — распада рубидия и для расчёта
Основные этапы эволюции органического мира
История развития литосферы Земли подразделяется на геологические эры: катархейскую, архейскую, протерозойскую, палеозойскую, мезозойскую, кайнозойскую. Каждая эра делится на периоды и эпохи. Геолог
Ранние этапы развития органического мира
Предшественники современных организмов (архебионты) характеризовались наличием основных компонентов клетки: плазмалеммы, цитоплазмы и генетического аппарата. Существовали системы обмена веществ (эл
Основные этапы эволюции растений
Водоросли – многочисленная неоднородная группа первично-водных фотоавтотрофных организмов. В ископаемом состоянии водоросли известны еще из докембрия (свыше 570 млн. лет назад), а в протерозое и на
Основные этапы эволюции животных
Эукариотические организмы, специализирующиеся на гетеротрофном питании, дали начало Животным и Грибам.
Первые животные были представлены Одноклеточными организмами. Многие из них занимали п
Онтогене́з
(от греч. οντογένεση: ον — существо и γένεση — происхождение, рождение) — индивидуальное р
Онтогенез животных
Сравнение зародышей позвоночных на разных стадиях эмбрионального развития. Печально знаменитая иллюстрация из работы Эрнста Геккеля, на которой различия между эмбрионами искусственно занижены, ради
Дробление
Основная статья: Дробление (эмбриология)
Дробление — ряд последовательных митотических делений оплодотворенного или инициированного к развитию яйца. Дробление представляет собой первый пери
Гаструляция
Один из механизмов гаструляции — инвагинация (впячивание части стенки бластулы внутрь зародыша)1 — бластула, 2 — гаструла.
Гаструляция (впячивание) — гаструла формируется в результате инваг
Фенотипическое проявление мутаций у прокариот
Форум
Биологические базы данных
Поскольку мутация - это стабильное изменение наследственного материала клетки, она реализуется по тем же каналам, что и любая другая генетическая инф
Проявление мутаций в фенотипе
Мутации проявляются фенотипически и подвергаются действию отбора, начиная с той стадии онтогенеза, когда мутантные гены оказываются активированными. Очевидно, общий фенотипический эффект данной мут
Взаимоотношения онтогенеза и филогенеза
Проблему взаимоотношений индивидуального развития организмов и их эволюции затрагивал уже Ч.Дарвин, подчеркивавший влияние естественного отбора на все стадии индивидуального развития и формирование
Педоморфоз
Важное эволюционное значение может иметь педоморфоз - одна из форм эволюционных преобразований онтогенеза, основанная на гетерохрониях. Педоморфоз представляет собой генетически обусловленное (насл
Онтогенез и целостность организма
В предыдущих разделах мы рассматривали механизмы эволюционных преобразований онтогенеза. Однако необходимо принимать во внимание и противоположный аспект - обеспечение в онтогенезе целостности орга
Новости и инфо для студентов