Тема 2. Наследственность и изменчивость. Искусственный отбор.

Задачи:

1. Сформировать систему знаний о на­следственности, изменчивости и искусственном отборе.

2. Научить определять форму изменчи­вости по ее сущностным характеристикам, исполь­зуя имеющиеся знания при работе с конкретными биологическими объектами.

3. Убедить в том, что наследственная изменчивость имеет большое значение для эволю­ционного процесса.

Основное содержание и методические материалы:

ИЗМЕНЧИВОСТЬ

НАСЛЕДСТВЕННАЯ (Индивидуальная, неопределенная)

НЕНАСЛЕДСТВЕННАЯ (модификационная, групповая, определенная)

МУТАЦИОННАЯ (изменение генетического материала клетки)

КОМБИНАТИВНАЯ (различные сочетания генов при половом размножении)

СООТНОСИТЕЛЬНАЯ (проявляется во взаимосвязанном изменении двух или более органов или частей тела)

Исходя из эволюционного учения Ч. Дарвина, мож­но заключить, что основными свойствами живого орга­низма являются наследственность и изменчивость. Оба эти свойства необходимы для обеспечения процесса эволюции. Изменчивость позволяет организму приобрести новые признаки, а наследственность сохраняет благо­приятные новые признаки в ряду поколений. Ч. Дар­вин выделял две формы изменчивости: определенную и неопределенную. Определенная изменчивость явля­ется также групповой и ненаследственной, а неопреде­ленная — индивидуальной и наследственной.

Особого комментария требует понятие «соотноситель­ная наследственная изменчивость». Так, например, у бесшерстных собак нередко наблюдается недораз­витие зубов; увеличение длины шеи у птицы сопровождается аналогичным изменением ног и т.д. Современ­ные биологи, однако, «соотносительную» изменчивость не выделяют, а ее проявления относят к примерам му­тационной изменчивости.

Мутация даже одного гена может вызвать одновре­менное изменение двух или более признаков, за фор­мирование которых он «отвечает». Это явление извест­но в генетике как «эффект множественного действия гена».

Ненаследственная изменчивость

Наследственна изменчивость

Возникает в результате пря­мого действия на организм измененных условий внеш­ней среды. Генетические структуры клетки при этом не изменяются

Возникает в результате из­менений, происшедших в ге­нах и хромосомах по внутренним или внешним при­чинам

Повышает приспособленность организма к конкретным условиям среды

Является материалом для естественного и искусственного отбора

В настоящее время наука располагает большим ко­личеством примеров, иллюстрирующих проявления не­наследственной и наследственной изменчивости.

Водное растение стрелолист

Листья, находящиеся под водой

Листья, лежащие на поверхности воды

Листья, выступающие над водой

Имеют лентовидную форму

Имеют округленную форму

Имеют стреловидную форму

В приведенном примере основным фактором, влияющим на форму листа у конкретной особи стре­лолиста, является специфика среды, в которой данный лист находится. Очевидно, что клетки всех листьев данного растения имеют одинаковую «генетическую программу», так как они образовались в результате де­ления по принципу митоза одной исходной клетки — зиготы. При этом возникали молодые клетки с тем же, что и у исходной клетки, количеством хромосом и ана­логичным составом генов. Из этих «клеток близнецов» и были образованы различные органы и ткани данно­го растения.

Рассматриваются и другие примеры ненаслед­ственной изменчивости.

		Травяная лягушка

Сильное освещение, белый фон дна в террариуме

Террариум закрыт черной бумагой или материей, темный фон дна

Исчезновение темного пигмента на поверхности кожи

Сохранение темного пигмента на поверхности кожи

		Китайская примула

Температура окружающего воздуха +20 С

Температура окружающего воздуха +35 С

Красные цветки

Белые цветки

Примеры наследствен­ной изменчивости, связанной с изменением генотипа.

	Примеры наследственной изменчивости

У сизого голубя вылупился птенец с перепонкой между пальцами

В гнезде галки один птенец оказался белым

Муху дрозофилу облучили рентгеновскими лучами, и у ее потомков появились различные изменения внешнего облика

Наследственная изменчивость является важным фак­тором эволюционного процесса. Однако только с ее по­зиций невозможно объяснить, почему в ходе эволюции создано огромное разнообразие видов. Не ясны меха­низмы этого процесса. Данный вопрос Ч. Дарвин рас­смотрел на примере искусственного отбора. В част­ности, указывалось, что «выведение пород, настолько резко различающихся, как скаковая и ломовая лошади, или различных пород голубей не могло быть результа­том только случайного накопления сходных изменений в длинном ряде последовательных поколений». Подчеркивая направленный характер как искусственно­го, так и естественного отбора, Дарвин доказал, что путем целенаправленного отбора можно существенно изменять виды. Учение об искусственном отборе легло в основу селекционной работы.

Рассматривая искусственный отбор в историческом аспекте, выделяют две его формы: бессознательный и методический. Первая форма – наиболее древняя (лучшие представители животных и растений оставлялись для разведения). Методический отбор – предполагает целенаправленное скрещивание особей по определенной программе и с определенными, прогнозируемыми целями. Современные растения и животные, используемые в сельском хозяйстве, имели свои предковые формы, жившие в дикой природе или живущие там и до настоящего времени.

Волк или шакал породы домашних собак

Дикая кряковая утка породы домашних уток

	Дикий скалистый голубь породы домашних голубей

Дикий кабан породы домашних свиней

Серебряный карась породы золотых рыбок

Дикий тур породы крупного рогатого скота

Сущность искусственного отбора может быть пред­ставлена в схематичном виде. В его основе лежат наследственность и наследственная изменчивость. Разнонаправленный искусственный отбор осуществляется человеком с учетом собственных потреб­ностей. В процессе отбора наблюдается дивергенция, приводящая к образованию новых пород или сортов.

Неопределенная (наследственная) изменчивость

Наследственность

Потребности человека

Искусственный отбор в разных направлениях

Дивергенция (расхождение признаков у формирующихся пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов)

Образование новых пород, сотов штаммов

Многообразие пород, сортов штаммов, приспособленных к потребностям человека

Механизм искусственного отбора также можно пред­ставить схематически. При этом основное внимание уделяется характеру деятельности человека как основно­го отбирающего фактора.

Наследственная изменчивость

Особи с новыми признаками, не удовлетворяющими требованиям человека

Особи с новыми признаками, удовлетворяющими требованиям человека

Отбраковываются человеком, не допускаются к размножению

Целенаправленно и многократно скрещиваются друг с другом

Происходит накопление (усиление, закрепление) желательных для человека признаков в каждом очередном поколении

Появление новых пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов

Итак, искусственный отбор является своеобразной моделью естественного отбора, где отбирающим факто­ром является человек.