Мейоз и его генетическая сущность

Стабилизирующая форма естественного  отбора предохраняет сложившийся генотип  от разрушающего влияния мутационного процесса, чем объясняется, например, существование таких древних  форм, как гаттерия, гинкго.

Благодаря стабилизирующему отбору до наших дней сохранились  «живые ископаемые», обитающие в  относительно постоянных условиях внешней  среды:

гаттерия, носящая черты  пресмыкающихся мезозойской эры;

латимерия, потомок кистеперых рыб, широко распространенных в палеозойскую эру;

североамериканский опоссум - сумчатое животное, известное с  мелового периода;

голосеменное растение гинко, сходное с древесными формами, вымерших в юрском периоде мезозойской  эры.

Стабилизирующая форма отбора действует до тех пор, пока сохраняются  условия, повлекшие образование  того или иного признака или свойства.

Здесь важно отметить, что  постоянство условий не означает их неизменности. В течение года экологические условия регулярно  меняются. Стабилизирующий отбор  адаптирует популяции к этим сезонным изменениям. К ним приурочиваются циклы размножения, таким образом, чтобы молодняк рождался в тот  сезон года, когда ресурсы пищи максимальны. Все отклонения от этого  оптимального, воспроизводимого из года в год цикла, устраняются стабилизирующим  отбором. Потомки, родившиеся слишком  рано, гибнут от бескормицы, слишком  поздно - не успевают подготовиться  к зиме. Как животные и растения узнают о наступлении зимы? По наступлению  заморозков? Нет, это не слишком надежный указатель. Кратковременные флуктуации температуры могут быть очень  обманчивы. Если в какой-то год потеплело  раньше обычного, то это вовсе не значит, что пришла весна. Те, кто  слишком поспешно среагируют на этот ненадежный сигнал, рискуют остаться без потомства. Лучше дождаться  более надежного знака весны - увеличения светового дня. У большинства  видов животных, именно этот сигнал запускает механизмы сезонных изменений жизненно важных функций: циклы размножения, линьки, миграций и др. И.И. Шмальгаузен убедительно показал, что эти универсальные адаптации возникают в результате стабилизирующего отбора.

Таким образом, стабилизирующий  отбор, отметая отклонения от нормы, активно формирует генетические механизмы, которые обеспечивают стабильное развитие организмов и формирование оптимальных фенотипов на базе разнообразных  генотипов. Он обеспечивает устойчивое функционирование организмов в широком  спектре привычных для вида колебаний  внешних условий.

Дизруптивный (расчленяющий) отбор благоприятствует сохранению крайних типов и элиминации промежуточных. В результате он приводит к сохранению и усилению полиморфизма. Разрывающий отбор действует в разнообразных условиях среды, встречающихся на одной территории, и поддерживает несколько фенотипически различных форм за счет особей со средней нормой. Если условия среды настолько изменились, что основная масса вида утрачивает приспособленность, то преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. Такие формы быстро размножаются и на основе одной группы формируется несколько новых.

Моделью дизруптивного отбора может быть ситуация возникновения  карликовых рас хищных рыб в малокормном  водоеме. Часто щурятам-сеголеткам не хватает корма в виде мальков  рыб. В этом случае преимущество получают самые быстрорастущие, которые очень  быстро достигают размеров, позволяющих  поедать своих собратьев. С другой стороны, в выгодном положении окажутся щурята с максимальной задержкой  скорости роста, так как мелкие размеры  позволяют им длительное время оставаться планктофагами. Подобная ситуация через  стабилизирующий отбор может  привести к возникновению двух рас  хищных рыб.

Интересный пример приводит Дарвин относительно насекомых - обитателей небольших океанических островов. Они  прекрасно летают или совсем лишены крыльев. По-видимому, насекомые внезапными порывами ветра уносились в море; сохранились лишь те, которые могли  либо противостоять ветру, либо совершенно не летали. Отбор в этом направлении  привел к тому, что на острове  Мадейра из 550 видов жуков 200 нелетающие.

Еще один пример: в лесах, где почвы коричневого цвета  особи земляной улитки чаще имеют  коричневую и розовую окраску  раковин, на участках с грубой и желтой травой преобладает желтая окраска  и т.п.

Популяции, приспособленные  к экологически несходным местообитаниям, могут занимать смежные географические области; например, в прибрежных областях Калифорнии растение Gilia achilleaefolia представлено двумя расами. Одна раса - «солнечная» - растет на открытых травянистых южных  склонах, тогда как «теневая»  раса встречается в тенистых дубовых  лесах и рощах секвойи. Эти  расы различаются по величине лепестков - признаку, детерминированному генетически.

Основной результат этого  отбора заключается в формировании полиморфизма популяции, т.е. наличии  нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп или в изоляции популяций, отличающихся по своим свойствам, что может быть причиной дивергенции.

Дестабилизирующий отбор - это разрушение корреляционных связей в организме при интенсивном отборе в каждом определенном направлении. В пример можно привести случай, когда отбор, направленный на уменьшение агрессивности, приводит к дестабилизации цикла размножения.

Стабилизирующий отбор сужает норму реакции. Однако в природе  нередки случаи, когда экологическая  ниша вида со временем может оказаться  более широкой. В этом случае селективное  преимущество получают особи и популяции  с более широкой нормой реакции, сохраняющие вместе с тем то же среднее значение признака. Эта форма  естественного отбора была впервые  описана американским эволюционистом Джорджем Г. Симпсоном под названием  центробежного отбора. В итоге  идет процесс, обратный стабилизирующему отбору: преимущество получают мутации  с более широкой нормой реакции.

 Так, популяции озёрных  лягушек, живущие в прудах с  разнородной освещенностью, с  чередованием участков, заросших  ряской, тростником, рогозом, с «окнами»  открытой воды, характеризуются  широким диапазоном изменчивости  окраски (итог дестабилизирующей  формы естественного отбора). Наоборот, в водоемах с однородной освещенностью  и окраской (пруды, сплошь заросшие  ряской, или открытые пруды) диапазон  изменчивости окраски лягушек  узок (итог действия стабилизирующей  формы естественного отбора).

Таким образом, дестабилизирующая  форма отбора ведет к расширению нормы реакции.

 

67. У кроликов шерсть нормальной длины (ген «L») доминантна, короткая (ген «l») – рецессивна. У короткошерстной крольчихи родилось 5 крольчат: 3 короткошерстных и 2 с нормальной шерстью. Составьте схему скрещивания. Определите генотип и фенотип отца, генотип матери и потомков.

 

Дано:

L – нормальная длина l – короткая длина	P ll *  Ll Г l    L;l
F1-?	F1  Ll(норм.дл); ll(корот.дл)

Ответ: генотипы отца-Ll; матери-ll; детей-Ll(длинная шерсть), ll (короткая шерсть).

 

114. Определите порядок следования друг за другом аминокислот в участке молекулы белка, если он кодируется такой последовательностью азотистых оснований участка молекулы ДНК:ТГАТГЦГТТТАТГЦГЦ…Как изменится ответ, если из молекулы ДНК удалить девятое и двенадцатое азотистые основания?

 

Порядок последовательности аминокислот для участка  ДНК:ТГАТГЦГТТТАТГЦГЦ…-треонин-треонин-глутамин-изомицин-аргинин.

Если удалить девятое и двенадцатое азотистые основания, то ТГАТГЦГТТАГЦГЦ – треонин –треонин – глутамин – серин.

 

117. Выпишите и  дайте объяснение всем терминам, встретившимся вам при выполнении  работы.

 

  Мейоз (греч. meiosis — уменьшение) — способ деления клеток, приводящий к уменьшению в них числа хромосом вдвое.

   Хромосо́мы (др.-греч. χρῶμα — цвет и σῶμα — тело) — нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической клетки (клетки, содержащей ядро), которые становятся легко заметными в определённых фазах клеточного цикла (во время митоза или мейоза). Хромосомы представляют собой высокую степень конденсации хроматина, постоянно присутствующего в клеточном ядре. Исходно термин был предложен для обозначения структур, выявляемых в эукариотических клетках, но в последние десятилетия всё чаще говорят о бактериальных хромосомах. В хромосомах сосредоточена большая часть наследственной информации.

   Онтогенез - совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований организма от его зарождения до конца жизни.

    Гормо́ны (др.-греч. ὁρμάω — возбуждаю, побуждаю) — биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в организме и оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени.

     Ген — структурная и функциональная единица наследственности, контролирующая развитие определённого признака или свойства.

    Цитопла́зма (от греч. κύτος «клетка» и πλάσμα зд. «содержимое») — внутренняя среда живой или умершей клетки, кроме ядра и вакуоли, ограниченная плазматической мембраной.

    Морфоз — ненаследственное изменение фенотипа организма в онтогенезе под влиянием экстремальных факторов среды.

   Фенокопии — изменения фенотипа под влиянием неблагоприятных факторов среды, по проявлению похожие на мутации.

   Отбор - подавление генотипов организмов, фенотипы которых менее других приспособлены к внешним условиям.

   Популя́ция (от лат. populatio — население) — это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории.

   Геноти́п — совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид (ещё отличием генотипа от генома является включение в понятие «геном» некодирующих последовательностей, не входящих в понятие «генотип»).

    Феноти́п (от греческого слова phainotip — являю, обнаруживаю) — совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом внешне средовых факторов.

    Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.