Pitanja u ekologiji, evolucijskoj teoriji, populacijskoj biologiji i drugim znanostima često uključuju koncept varijabilnosti (i definitivne i neodređene). To je kamen temeljac za razumijevanje podrijetla vrsta, njihove sposobnosti prilagođavanja promjenjivim uvjetima okoliša. Ovi principi su temelj modernog uzgoja i molekularne biologije. Pokušajmo shvatiti što ti pojmovi znače.
Vrste varijabilnosti
Ovi koncepti se također nazivaju nenasljedna i nasljedna varijabilnost. Koja je razlika između određene i neodređene varijabilnosti? Prvi se javlja u skupini pojedinaca kao odgovor na vanjske čimbenike. Regulira se vrijednošću norme reakcije. Kao primjer možemo se prisjetiti hibernacije medvjeda, gustoće pseće dlake, duljine stabljike maslačka. Ako promijenite uvjete okoline, ovi se znakovi možda neće pojaviti. Dakle, ako umjetno stvarate obilje hrane i toplu temperaturu tijekom cijele godine, tada medvjed neće prespavati zimu. Pas koji zimi živi u zatvorenom prostoru imat će mnogo manje podlake od lančanog dvorišnog psa. Uz stalnu košenje travnjaka, maslačakće rasti s kraćom duljinom stabljike, što će mu omogućiti da formira peteljku i izbjegne rezanje. Naravno, takve osobine nisu genetski naslijeđene.
Nasljedna varijabilnost javlja se kao spontane mutacije unutar grupe pojedinaca i nasljeđuje se kroz generacije. Međutim, nisu sve mutacije korisne. Većina njih postaje beskorisna ili štetna. Samo će neke promjene biti podržane prirodnom selekcijom. Ovo svojstvo je temelj evolucije, jer omogućuje organizmu da se prilagodi promjenama u okolišu, da stječe kvalitete koje pridonose opstanku. Zaustavimo se na ovoj vrsti detaljnije.
Povijest proučavanja neizvjesne varijabilnosti
Kada se spominju čimbenici koji utječu na nastanak vrsta, ne može se ne spomenuti i autor istoimene knjige i teorije evolucije Charles Darwin. Naravno, u ovom trenutku ova teorija je finalizirana i naziva se sintetičkom. Međutim, opis osnovnih pojmova i principa ostali su nepromijenjeni.
Prema Darwinu, neodređena varijabilnost – je "beskonačno raznolika sporedna svojstva koja razlikuju pojedince iste vrste i koja se ne mogu objasniti nasljeđem od jednog od njihovih roditelja ili od više daleki preci." Također je govorio o izravnom i neizravnom utjecaju uvjeta postojanja na formiranje živog organizma, o korelaciji znakova. U isto vrijeme, koncept gena još nije postojao, a razlozi za pojavu podatakaznačajke nisu bile jasne ovom znanstveniku. Sada je poznato da je nasljeđe genetske prirode i da se mutacije u DNK stalno događaju.
Kako ovaj mehanizam funkcionira?
DNK replikacija stalno dobiva pogreške. Obično ih mora ukloniti imunološki sustav ili sustav stanične apoptoze (programirana smrt). U slučaju kvara ovih sustava, ova stanica može preživjeti i stvoriti svoje kopije. Ako je organizam jednostaničan ili su promjene zahvatile spolne stanice, ovaj nedostatak će se naslijediti i prenijeti na druge generacije. To stvara raznolikost u populaciji i jamči opstanak vrste i evoluciju općenito.
Vrste mutacija
- Gene. Utječu na strukturu DNK na razini nukleotida. Izražavaju se u gubitku, zamjeni bilo kojeg nukleotida (kao primjer se mogu navesti ljudske bolesti poput fenilketonurije, anemije srpastih stanica).
- Generativno. Utječu na gene zametnih stanica. Naslijeđeno kroz generacije.
- Somatski. Mutacije nespolnih stanica. Ne nasljeđuju se kod životinja, ali se nasljeđuju u biljkama kada se razmnožavaju vegetativnom metodom (in vitro stanična kultura).
- genomski. Povezan s promjenom broja kromosoma u jezgri. Mogu se manifestirati kao povećanje jednog ili više kromosoma (kod ljudi je Downova bolest povezana s dodatnim kromosomom) i kao umnožavanje njihovog broja (poliploidne biljke su indikativne: većina modernih sorti pšenice je oktoploidna, odnosno ima osam skupovi kromosoma).
- kromosomski.
Značenje
- Vrta ne živi uvijek u istim uvjetima. U slučaju promjene životnih uvjeta, ponekad nagle, na primjer, zbog prirodne katastrofe, preseljenja na drugi kontinent i sl., cjelokupno stanovništvo može biti podložno izumiranju. Ali neki organizmi mogu imati mutacije koje su do sada bile beskorisne, ali su sada neophodne za preživljavanje. To znači da će samo ove osobe preživjeti i dati potomstvo s tim osobinama. Primjer bi bila stalna borba između bakterija i antibiotika. Razvijena antibakterijska sredstva su prilično učinkovita određeno vrijeme, sve dok se potomci mikroorganizama s genima za otpornost na ovu vrstu lijekova ne razmnože. To prisiljava farmaceutsku industriju da stvara nove proizvode i nesvjesno stimulira bakterije na daljnji razvoj.
- Vrijednost u odabiru. Upravo je tu vrstu varijacija Charles Darwin smatrao osnovom za umjetnu selekciju. Mutacije koje se pojave na početku, bez obzira na čimbenike okoliša, mogu biti vrijedne za ljude. Tako, na primjer, plodovi rajčice s velikim plodovima nisu korisni za samu biljku - grane neće izdržati njihovu težinu bez podupirača i podvezica. Ali odabir na ovoj osnovi omogućio nam je dobivanje produktivnijih sorti.
Definicija: što je neodređena varijabilnost u biologiji
Sažimajući gore navedeno, sažimamo što ovaj koncept znači u znanosti. Neodređena varijabilnost u biologiji je pojam sinonim zamutacije. Nasljedne je prirode (za razliku od određene), dok se manje promjene u genomu u prvoj generaciji nakupljaju i intenziviraju u sljedećim. Ova vrsta varijabilnosti također je povezana s promjenama okolišnih čimbenika, ali ne u obliku prilagodbi, već posredno. Dakle, pomaže pri prilagođavanju ne određenom organizmu, već svojti kao cjelini.
Primjeri neizvjesne varijabilnosti
Ranije u članku raspravljalo se o konkretnim primjerima mutacija koje pomažu pri prilagodbi na okoliš. Razmotrite nekoliko širokih vrsta takve varijabilnosti u prirodi:
- Zaštitna boja. Javlja se kod mnogih životinja. U procesu prirodne selekcije, jedinke s neprimjetnijom obojenošću u okolnom krajoliku manje su podložne napadima grabežljivaca i stoga mogu proizvesti više potomaka. Ova je značajka fiksirana generacijama. U isto vrijeme, kada se okolišni uvjeti promijene (na primjer, kada se populacija preseli u drugo stanište), boja koja se održava odabirom može se promijeniti.
- Signalno bojanje. Kao rezultat promjena u genomu, neki su kukci dobili svijetle boje koje upozoravaju grabežljivce na žlijezde otrovnice. Neotrovni kukci također se mogu obojati na ovaj način kako bi se zaštitili od jela. Taj se fenomen naziva mimikrija.
- Oblik tijela. Neizravni utjecaj okoline podržava pojedince čiji mu je oblik tijela najprilagođeniji. Dakle, oblik u obliku torpeda, koji pomaže u plivanju, karakterističan je za vodene organizme. Slično je i kod dupina, tuljana, pingvina, riba, plivača. Naravno, ovaj se oblik kod ovih životinja razvijao samostalno. Samo što su u procesu evolucije one osobe koje su bile najbolje prilagođene plivanju preživjele i rodile.
- Zaštitni mehanizmi. Na primjer, iglice ježa, dikobraza - modificirana linija kose. Prednost u razmnožavanju stekle su jedinke koje su uslijed spontane mutacije dobile gušće čekinje, koje grabežljivcu mogu uzrokovati neugodnosti. U sljedećim generacijama, očito, odabir je podržao oštrinu dlake - ova se značajka pojačala.
Sumiranje
Ova vrsta varijabilnosti ne jamči opstanak organizma, ali osigurava opstanak vrste u uvjetima okoliša koji se stalno mijenjaju. Neograničena varijabilnost je neophodna za ljude kao alat za uzgoj. Pridonosi prirodnom i umjetnom podrijetlu novih svojti. Zbog toga je neizvjesna varijabilnost osnova evolucije.
