Varijabilnost u biologiji - što je to? Vrste varijabilnosti
Mnogi od nas su gledali američki film "Matrix", u kojem negativni junak, biorobot, izgleda kao dva graška u mahuni, poput slugu svijeta fatamorgane. Istina, zastrašujuća perspektiva ljudske civilizacije? Ispada da se sva ljepota i savršenstvo prirode očituje u zapanjujućoj raznolikosti pojedinaca, čak i pripadnika iste vrste, a da ne spominjemo predstavnike različitih sustavnih kategorija: rod, obitelji, klase.
Razlog tome je varijabilnost. U biologiji, ovaj fenomen je stjecanje osobitosti tijela, što je temelj evolucije žive prirode. U našem radu proučit ćemo njegove oblike i dati primjere koji ilustriraju manifestacije varijabilnosti u biljnom i životinjskom svijetu.
Stjecanje novih svojstava i osobina u svjetlu evolucijske teorije C. Darwina
Adaptivne promjene pridonose povećanju divergencije znakova unutar vrste i manifestiraju se u obliku divergencijskih procesa. Oni, pak, stimuliraju mehanizme mikroevolucije, to jest, specijaciju. Charles Darwin razmatrao je promjene u vanjskoj strukturi i fiziološkim svojstvima koja se prenose na potomstvo kao jednu od poluga koje ubrzavaju opstanak organizama koji su najviše prilagođeni specifičnim uvjetima okoline.
Uz borbu za postojanje, u biologiji je varijabilnost najvažniji proces koji je doveo do pojave vozačkih i ometajućih oblika. prirodna selekcija.
Mutacije - što je to?
Pojedinačne promjene koje se javljaju kod pojedinca koje nisu povezane s utjecajem staništa i koje se nasljeđuju, nazivaju se mutacijama. Detaljno ih je proučavao nizozemski znanstvenik Hugo de Vries, koji je eksperimentalne podatke spojio u mutacijsku teoriju. Zajedno sa zakonom homologne serije nasljedna varijabilnost, koju je formulirao ruski genetičar N. I. Vavilov, koju neprestano koriste uzgajivači za uzgoj novih vrsta i sorti. Postoji mnogo primjera koji ilustriraju promjene u genotipovima organizama, jer je varijabilnost u biologiji široko rasprostranjena pojava. Recimo nekoliko primjera.
Kako se mutacije koriste u uzgoju
Čovjek je odavno bio, u početku - bez određenog plana, zatim - namjerno, koristio mutacije u uzgoju. Na primjer, uzgajali su pasmine Ankonsky kratkih nogu i sitnih pasmina ovaca i konjskih teških pasmina, sjemenki lubenica i grožđa bez sjemena, oblici izambarske ljubičice s frotirnim cvijećem. U tim primjerima dobivene su nove pasmine i sorte kao rezultat dugog izbora potomaka dobivenih od pojedinaca s atipičnim svojstvima i osobinama.
Homologija kao posljedica utjecaja vanjskih čimbenika
U mnogim biljnim i posebno životinjskim organizmima može se promatrati sukladnost općeg plana strukture, iako su ti organizmi izvana vrlo različiti. Kako biologija objašnjava ovaj fenomen? Pokazalo se da varijabilnost organizama nastaje kao posljedica prilagodbe na kopnena, vodena, zračna ili podzemna staništa i dovodi do pojave homologije. Primjerice, prednji trbuh u svih kralježnjaka ima jednu anatomsku strukturu i sadrži iste vrste kostiju. Ali usporedite međusobno pojavljivanje krtice koja kopa kraj krtice, krilo šišmiša i gornji ud čovjeka - ruku. Njihova upečatljiva morfološka različitost posljedica je divergencije na kojoj se temelji makroevolucija.
Kako proučavati oblike varijabilnosti u biologiji
Kako bi se utvrdilo koji su obrasci pojave promjena, kako zbog uvjeta staništa, tako i onih koji ovise o genotipu, u materijalu školskih udžbenika i na lekcijama prirodoslovnih disciplina daje se predodžba o tome što je volatilnost. Biologija (9. razred) pojašnjava ulogu stečenih osobina u ontogenezi biljaka, životinja i mikroorganizama, određuje praktičnu primjenu stečenih znanja za razvoj poljoprivrede i gospodarstva.
Na primjer, utvrđena je vrijednost genskih, kromosomskih i genomskih mutacija (poliploidija). U pravilu, pod njihovim djelovanjem organizmi dobivaju znakove koji umanjuju održivost ili dovode do njihove smrti. Pozitivne mutacije su iznimno rijetke, ali se odmah prihvaćaju djelovanjem prirodne selekcije i fiksiraju u potomstvu. Naslijeđena varijabilnost u biologiji je fenomen koji se stalno koristi u metodama uzgoja. Primjerice, točkasta mutacija, koja je uzrokovala pojavu bilja tulipana s dvoglavom Corollom, poslužila je kao temelj za uzgoj takvih popularnih sorti ove ukrasne kulture kao Silesta, Aquila, Global Design.
Relativna varijabilnost
Novi znakovi i svojstva koje je tijelo steklo zbog utjecaja genotipa mogu se međusobno povezati. Ovu tvrdnju dokazuju brojne činjenice koje pruža opća biologija. Proučavanje varijabilnosti, nazvano korelacija ili korelacija, proveli su još u 19. stoljeću Charles Darwin i J. Cuvier. Opisali su takve njezine manifestacije: ako zijevalica ili sjemenki graška su tamnocrveni cvjetovi, zatim su osovine listova također crvene. Kod životinja s vrlo dugim udovima, vrat je duži nego inače. Pretjeran rast kose na leđima, udovima, prsima kod muškaraca povezan je s razvojem velikih zuba.
Uzrok korelacijama je pleiotropija: fenomen djelovanja jednog gena odjednom na nekoliko obilježja tijela. Kao što vidimo, varijabilnost u biologiji je složen proces. To ovisi o jedinicama nasljednosti - genima. Organizam ne postoji u izolaciji, nego u biogeocenozi, zajedno s pojedincima svoje populacije, izvjesnim ekološka niša. Svi vanjski znakovi pojedinca nazivaju se fenotipom. Uzrok je međusobna interakcija gena i čimbenika okoline. Prema biologiji, nasljednost i varijabilnost su nerazdvojivi i međuovisni mehanizmi. Oni pružaju evolucijski proces.
Što su izmjene?
Zbog utjecaja vanjskih uvjeta u organizmima postoje promjene koje se ne prenose na potomstvo. Stupanj njihove manifestacije ovisi o intenzitetu vanjskih čimbenika. Novi znakovi nestaju ako pritisak okoline oslabi. Sve je to svojstveno takvom fenomenu kao što je ne-nasljedna varijabilnost. U biologiji se to naziva modifikacijski oblik stjecanja novih osobina. Na primjer: dvije biljke maslačka rastu na različitim tlima.
Plodna zemlja osigurala je rast jake, visoke biljke sa snažnom rozetom lišća. Maslačak je bio kratak u ilovastom tlu, s nesrazmjerno dugim središnjim korijenom. Drugi primjer varijabilnost modifikacije rezultat utjecaja uvjeta staništa: u artemiji morskih rakova, broj dlaka na stražnjem dijelu trbuha raste s povećanjem saliniteta. Sve su izmjene iznimno važne za život organizama jer osiguravaju njihovu prilagodbu na nestabilne vanjske uvjete.