Биология Справочники / Загальна біологія та генетика. Задачі / Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы

192. Ка наследуется у челове а призна «ямоч а на ще е», представленный в родословной (рис. 33)? Ка овы были родоначальни и?

I
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
II
1	2	3		4	5	6	7	8	9	10
III
		1		2	3

Рис. 33. Родословная к задаче 192

193. Определите хара тер наследования призна а «малень ие лаза» у родословной челове а (рис. 34).

I
					1	2
II
1		2	3	4	5	6	7	8	9
III
1	2		3	4	5	6	7	8	9
VI
1	2	3		4	5	6	7		8

Рис. 34. Родословная к задаче 193

194. Проведите анализ родословной челове а, приведенной на рис. 35.

I
					1	2
II
1	2	3		4	5	6	7	8	9			10		11
III
1	2	3	4	5	6	7		8	9	10		11	12		13
VI
1	2	3		4	5	6	7	8	9	10	11	12		13	14

Рис. 35. Родословная к задаче 194

Вопросы для самоконтроля

1.Что та ое енеало ичес ий анализ?

2.Ка ие вопросы можно решить с помощью енеало-ичес о о анализа?

171

3.Что означают термины «пробанд», «сибсы», «родственный бра »?

4.Применимы ли за оны наследственности челове у? Приведите примеры и обоснуйте ваш ответ.

5.Перечислите ритерии аутосомно-доминантно о типа наследования и приведите примеры заболеваний.

6.Перечислите ритерии аутосомно-рецессивно о типа наследования и назовите заболевания, наследуемые по этому типу.

7.В чем основные отличия аутосомно-доминантно о и аутосомно-рецессивно о типа наследования у челове а?

8.Ка наследуются рецессивные призна и, сцепленные с X-хромосомой?

9.Охара теризуйте различия между X-сцепленным доминантным и X-сцепленным рецессивным типами наследования.

10.Что та ое оландричес ие призна и?

11.Ка овы ритерии оландричес о о типа наследо-

вания?

12.В чем за лючается опасность близ ородственных бра ов?

13.В а их популяциях людей близ ородственные бра и бывают относительно часто?

14.Возможно ли лечение наследственных аномалий

учелове а? Возможно ли полное излечение?

15.Ваши предложения о механизмах лечения наследственных заболеваний.

16.Можно ли предотвратить наследственные аномалии челове а?

17.Ка ово назначение меди о- енетичес их онсультаций? В а их случаях необходимо обращаться заонсультацией?

Г л а в а 7

ИЗМЕНЧИВОСТЬ. МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

7.1. Основные типы изменчивости

Объе том енетичес их исследований являются не толь о за ономерности наследования призна ов, но и различные проявления изменчивости у ор анизмов.

Под изменчивостью понимают свойство живой системы приобретать в онто енезе новые морфофун циональные призна и и особенности индивидуально о развития, отличающиеся от родительс их. Сформировавшиеся новые призна и при условии их наследования мо ут служить основой для эволюции вида.

С эволюционной точ и зрения различают два вида биоло ичес ой изменчивости (см. схему на с. 174): ненаследственн%ю ( рупповую) изменчивость, под оторой понимают различия между популяциями, этносами или расами, и наследственн%ю (индивидуальную) изменчивость, т. е. различия между особями одной популяции. Примерами рупповой изменчивости мо ут служить различия в о рас е ожных по ровов у афри анцев и европейцев, хара тер оволосения и стру туры волос, разрезлаз и мно ие дру ие призна и, различающиеся у представителей различных рас челове а. Индивидуальная изменчивость ораздо шире рупповой. Она в лючает все различия между он ретными индивидами по хара теру, темпераменту, цвету лаз, наличию определеннойруппы рови, особенностям внешне о обли а, росту, телосложению и т. д.

Наличие общих «видовых» призна ов позволяет объединить всех людей на Земле в единый вид Homo

173

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ИЗМЕНЧИВОСТИ

Ненаследственная

(модификационная,

фенотипическая,

групповая)

Генотипическая

Происходит в хромосомном аппарате ядра клетки

Наследственная

(неопределенная,

индивидуальная)

Цитоплазматическая

Связана с изменениями

вДНК и РНК пластид

имитохондрий клетки

		Комбинативная		Соотносительная
Мутационная				Связана
		Связана
Связана				со свойством
		с получением
с изменением				генов влиять
		новых сочетаний
структуры генов,				на формирование
		генов, имеющихся
хромосом				не одного,
		в организме
				а двух и более
				признаков

sapiens. Тем не менее мы без труда одним вз лядом выделяем лицо зна омо о нам челове а в толпе незна омых людей. Разнообразие людей а внутри рупповое, та и меж рупповое обусловлено их енетичес им отличием. В настоящее время считается, что вся внутривидовая изменчивость обусловлена различными енотипами.

Одна часть изменчивости ор анизмов проявляется толь о в виде вариации призна ов, дру ая затра иваетенетичес ий аппарат. В связи с этим и появились определения фенотипичес ая, или ненаследственная, и енетичес ая, или наследственная изменчивости.

174

Взависимости от то о, де происходят изменения

венетичес ом материале: в ДНК ядра лет и, или в ор-аноидах цитоплазмы лет и, содержащие ДНК или РНК, выделяют енотипичес ую и цитоплазматиче- с ую изменчивости.

Взависимости от то о, а им образом происходят изменения ДНК ядра лет и, выделяют мутационную, омбинативную и соотносительную изменчивости.

Крат о охара теризуем перечисленные типы изменчивости.

Ненаследственная (модифи ационная, фенотипичес-ая, определенная, рупповая). Наряду с енами, полученными от родителей, на формирование призна ов у ор-анизмов о азывают влияния условия внешней среды,

воторых эта енетичес ая информация реализуется.

Дис ретные, или ачественные, призна и (о рас а

шерсти у животных и венчи ов у цвет ов, руппы рови у челове а, жирность моло а у оров и т. д.) полностьюонтролируются енотипом, и внешняя среда на них не о азывает ни а о о влияния.

Непрерывные, или оличественные, призна и (рост, масса, высота ор анизмов, удойность оров и др.) в большей степени находятся под влиянием внешней среды. В этом случае наследуется не отовый призна , определяемый енами енотипа, а определенный тип реа ции е- нотипа (норма реа ции) на воздействие внешней среды.

Норма реа ции — возможный размах фенотипичес-их призна ов ор анизма, определяемых данным енотипом под влиянием условий о ружающей среды.

Та им образом, модифи ационная изменчивость, или модифи ации, — ненаследственное изменение призна ов ор анизма, возни ающее в пределах нормы реа - ции, определяемых енотипом, под влиянием условий о ружающей среды.

Причиной модифи аций является различная с о- рость ферментативных реа ций, участвующих в формообразовании призна а, зависящая от условий среды ( о- лебаний температуры, освещенности, влажности, оличества и ачества пищи и др.) Примерами модифи аций

175

мо ут служить разные формы листьев у водно о растения стрелолиста: в воздушной среде — в виде на онечни ов стрел, на поверхности воды — уплощенные о ру - лые, а в воде — тон ие длинные. Точно та же под действием ультрафиолетовых лучей у всех людей, если они не альбиносы, возни ает за ар — на опление в ожеранул пи мента меланина.

Свойства модифи аций.

1.Не передаются по наследству, та а являются специфичес ой реа цией ор анизма на влияние о ружающей среды.

2.Носят массовый хара тер, т. е. наблюдаются у большо о числа особей вида в одина овых условиях.

3.Аде ватны условиям среды и носят приспособительный хара тер, т. е. повышают жизнестой ость и способствуют выживанию особей.

4.Поддаются статистичес ой обработ е, позволяют отобразить изменение призна а в виде вариационно о ряда и вариационной ривой.

Статисти а модифи аций. Вариационный ряд —

сово упность всех особей, обладающих изменением данно о призна а, расположенная в один ряд по убывающим или возрастающим значениям (рис. 36).

Кассовые интервалы — участ и одина овых размеров, на оторые разбит вариационный ряд.

				лèíà лèсòà		мм
						135 137
				103 105 105	109 110	115 115 120
			97
		96
	88
80

63 68

Рис. 36. Вариационный ряд листьев лавровишни

176

Варианта (f) — среднее значение призна а в ассовом интервале. Подсчитывается частота встречаемости

n

аждой вариаты по формуле f = ---- , де n — число особей

N

в ассовом интервале, N — общее число особей. Вариационная ривая — рафичес ое отображение

изменчивости призна а, отображающее размах вариаций и частоту встречаемости отдельных вариант. Среднее значение призна а встречается чаще, подсчитывается по формуле:

∑(v p)

М= ---------------------- , n

де v — значение варианты, р — частота встречаемости варианты, n — общее число вариант вариационно о ряда (рис. 37).

p
32
24
22
8
7
5
2
14	15	16	17	18	19	20	n
Рис. 37. Вариационная кривая числа зерен
в колосе пшеницы

Та им образом можно определить размеры сердца или оловно о моз а у челове а и животных, у насе о- моопыляемых растений — форму и размеры цвет а, длину листьев и семян, оличество семян в плоде.

При фенотипичес ой изменчивости наследственный материал в изменения не в лючается. Они асаются толь-

177

о призна ов индивида и происходят под действием фа торов внешней среды. Подобные изменения не наследуются, они имеют приспособительное значение и являются своеобразной реа цией ор анизма на изменение фа торов среды. Одна о для эволюции требуется не просто изменчивость, а наслед%емая изменчивость для то о, чтобы имелась возможность распространить (или удалить) в популяции полезные (или вредные) для вида возни шие изменения.

Наследственная изменчивость ( енотипичес ая, неопределенная, индивидуальная) — наследственные изменения призна ов ор анизма, определяемые енотипом и сохраняемые в ряду по олений.

Свойства енотипичес ой изменчивости.

1.Передаются по наследству.

2.Носят индивидуальный хара тер, т. е. наблюдаются

уотдельных особей.

3.Неаде ватны условиям среды, т. е. мо ут быть нейтральными, вредными или полезными.

4.Возни ают с ач ообразно, т. е. случайно, и мо ут привести образованию новых особей, популяций, видов или ибели отдельных особей.

Комбинативная изменчивость — важнейший источни бес онечно большо о наследственно о разнообразия, оторое наблюдается у живых ор анизмов. В основе омбинативной изменчивости лежит половое размножение живых ор анизмов, вследствие оторо о возни ает о ромное разнообразие енотипов. Генотип потом ов, а известно, представляет собой сочетаниеенов, полученных от родителей. Число енов у аждо о ор анизма исчисляется тысячами, поэтому омбинирование енов при половом размножении приводит формированию ново о уни ально о енотипа и фенотипа. У любо о ребен а можно обнаружить призна и, типичные для е о матери и отца. Тем не менее даже среди близ их родственни ов не найти двух абсолютно одина-овых людей. Ис лючение составляют однояйцевые близнецы, степень идентичности оторых очень вели а.

178

Причина та о о разнообразия — омбинативная изменчивость. Основные ее источни и:

•независимое расхождение хромосом в мейозе при созревании половых лето ;

•ре омбинация енов при россин овере в первом делении мейоза, т. е. образование россоверных хромосом;

•случайное сочетание енов материнс ой и отцов- с ой амет при оплодотворении.

М%тационная изменчивость (м%тации) — внезапные, стой ие, естественные или вызванные измененияенотипа и е о частей.

М%тант — ор анизм, наследственно измененный в результате мутации.

В 1901 . Ху о Де Фриз ввел в нау у термин «мутация» и создал мутационную теорию, а Т. Мор ан с 1910 . начал изучать мутации у дрозофилы.

Причины м%тации.

1. Спонтанные ошиб и при репли ации ДНК и транс рипции РНК в лет ах (см. л. 9), нарушение расхождения хромосом при леточном делении.

2. Действие физичес их фа торов: ионизирующая радиация, амма-, рент еновс ие и ультрафиолетовые лучи.

3. Действие химичес их соединений, используемых

всельс ом хозяйстве ( ербициды и пестициды), в медицине в ачестве ле арств и антисепти ов (антибиоти и, формалин и др.), в производстве ( онсерванты проду - тов, тяжелые металлы: Pb, Hg, Cu и др.).

4. Прони новение в ор анизм биоло ичес их объе - тов (вирусов, ба терий, простейших), способных вызывать нарушение стру туры ДНК.

Фа торы среды, вызывающие мутации, называются

мута енами.

Свойства м%таций (основные положения м%тационной теории).

1. Возни ают внезапно, с ач ообразно, без вся их переходов, не образуют непрерывных рядов (не руппируются во ру средне о значения призна а).

2. Передаются по наследству.

179

3.Ненаправлены, т. е. мутировать может любая частьенотипа, что приводит изменению призна ов в разных направлениях.

4.Ред ие события (частота мутаций зависит от числаенов: чем больше енов, тем выше частота мутаций) — 1 на 100 000—1 000 000.

5.Затра ивают в основном рецессивные ены (у етерози от находятся в с рытом состоянии, образуя резерв наследственной изменчивости).

6.Одни и те же мутации мо ут возни ать повторно. Мутации можно объединять в руппы — лассифици-

ровать по а им-либо призна ам. Принципиальной разницы между мутациями, отнесенными той или иной руппе, нет, та а их объединяют исходя из соображений удобства.

КЛАССИФИКАЦИЯ МУТАЦИЙ

1. По своему проявлению

Полезные	Нейтральные

Вредные Полулетальные Летальные

2. По характеру проявления

Доминантные		Рецессивные

3. По направлению изменения признаков у организмов

Прямые

Приводят к отклонению признаков от так называемого дикого типа, наиболее распространенного в природе (изменение в окраске норок на зверофермах представляет комбинацию 30 мутаций; дикий тип норок имеет коричневый мех)

Обратные

Приводят к полному или частичному восстановлению дикого типа (одичавшие собаки чаще всего по внешнему виду напоминают их предков — волков и шакалов)

180