Fragen in Ökologie, Evolutionstheorie, Populationsbiologie und anderen Wissenschaften beinh alten oft das Konzept der Variabilität (sowohl bestimmte als auch unbestimmte). Dies ist der Grundstein für das Verständnis des Ursprungs von Arten, ihrer Fähigkeit, sich an sich ändernde Umweltbedingungen anzupassen. Diese Prinzipien liegen der modernen Züchtung und Molekularbiologie zugrunde. Versuchen wir herauszufinden, was diese Konzepte bedeuten.
Variabilitätsarten
Diese Konzepte werden auch als nicht-erbliche und erbliche Variabilität bezeichnet. Was ist der Unterschied zwischen definitiver und unbestimmter Variabilität? Die erste tritt in einer Gruppe von Individuen als Reaktion auf externe Faktoren auf. Sie wird durch den Wert der Reaktionsnorm geregelt. Als Beispiel können wir uns an den Winterschlaf eines Bären, die Dichte eines Hundefells, die Länge eines Löwenzahnstiels erinnern. Wenn Sie die Umgebungsbedingungen ändern, erscheinen diese Zeichen möglicherweise nicht. Wenn Sie also künstlich das ganze Jahr über reichlich Nahrung und eine warme Temperatur schaffen, wird der Bär den Winter nicht durchschlafen. Ein Hund, der im Winter drinnen lebt, hat viel weniger Unterwolle als ein Kettenhofhund. Bei ständigem Rasenmähen Löwenzahnwächst mit einer kürzeren Stiellänge, wodurch sie einen Stiel bilden und ein Schneiden vermeiden kann. Natürlich werden solche Eigenschaften nicht genetisch vererbt.
Erbliche Variabilität tritt als spontane Mutation innerhalb einer Gruppe von Individuen auf und wird über Generationen vererbt. Allerdings sind nicht alle Mutationen vorteilhaft. Die meisten von ihnen werden nutzlos oder schädlich. Nur einige Veränderungen werden durch natürliche Auslese unterstützt. Diese Eigenschaft ist die Grundlage der Evolution, da sie es dem Organismus ermöglicht, sich an Veränderungen in der Umwelt anzupassen und Eigenschaften zu erwerben, die zum Überleben beitragen. Lassen Sie uns näher auf diesen Typ eingehen.
Geschichte der Untersuchung unsicherer Variabilität
Bei der Erwähnung der Faktoren, die die Entstehung der Arten beeinflussen, darf man den Autor des gleichnamigen Buches und der Evolutionstheorie, Charles Darwin, nicht versäumen. Natürlich ist diese Theorie im Moment abgeschlossen und wird als synthetisch bezeichnet. Die Beschreibung der Grundbegriffe und des Prinzips blieb jedoch unverändert.
Nach Darwin ist unbestimmte Variabilität – „unendlich unterschiedliche kleinere Merkmale, die Individuen derselben Art unterscheiden und die nicht durch Vererbung von einem ihrer Elternteile oder von mehreren erklärt werden können entfernte Vorfahren. Er sprach auch über den direkten und indirekten Einfluss der Existenzbedingungen auf die Entstehung eines lebenden Organismus, über die Korrelation von Zeichen. Gleichzeitig existierte das Konzept eines Gens noch nicht und die Gründe für das Erscheinen von DatenMerkmale waren diesem Wissenschaftler nicht klar. Es ist jetzt bekannt, dass die Vererbung genetischer Natur ist und dass in der DNA ständig Mutationen auftreten.
Wie funktioniert dieser Mechanismus?
Bei der DNA-Replikation treten ständig Fehler auf. Normalerweise müssen sie durch das Immunsystem oder das System der zellulären Apoptose (programmierter Tod) entfernt werden. Im Falle eines Ausfalls dieser Systeme kann diese Zelle überleben und Kopien von sich selbst erstellen. Ist der Organismus einzellig oder haben Veränderungen an den Geschlechtszellen stattgefunden, wird dieser Defekt vererbt und an andere Generationen weitergegeben. Dies schafft Vielf alt in der Population und garantiert das Überleben der Arten und der Evolution im Allgemeinen.
Arten von Mutationen
- Gen. Beeinflussen Sie die Struktur der DNA auf Nukleotidebene. Sie äußern sich im Verlust, Ersatz jedes Nukleotids (menschliche Krankheiten wie Phenylketonurie, Sichelzellenanämie können als Beispiel genannt werden).
- Generativ. Beeinflussen Sie die Gene der Keimzellen. Über Generationen vererbt.
- Somatisch. Mutationen von Nichtgeschlechtszellen. Sie werden nicht auf Tiere vererbt, werden aber auf Pflanzen vererbt, wenn sie vegetativ vermehrt werden (in In-vitro-Zellkultur).
- Genomisch. Verbunden mit einer Veränderung der Anzahl der Chromosomen im Zellkern. Sie können sich als Zunahme eines oder mehrerer Chromosomen (beim Menschen ist die Down-Krankheit mit einem zusätzlichen Chromosom verbunden) und als Vervielfachung ihrer Anzahl manifestieren (polyploide Pflanzen sind ein Hinweis: Die meisten modernen Weizensorten sind oktoploid, das heißt, sie haben acht Chromosomensätze).
- Chromosomal.
Bedeutung
- Die Art lebt nicht immer unter den gleichen Bedingungen. Im Falle einer Änderung der Lebensbedingungen, manchmal abrupt, z. B. aufgrund einer Naturkatastrophe, Umsiedlung auf einen anderen Kontinent usw., kann die gesamte Bevölkerung vom Aussterben bedroht sein. Einige Organismen können jedoch Mutationen aufweisen, die bis zu diesem Zeitpunkt nutzlos waren, jetzt aber zum Überleben notwendig sind. Dies bedeutet, dass nur diese Individuen überleben und Nachkommen mit diesen Merkmalen hervorbringen werden. Ein Beispiel wäre der ständige Kampf zwischen Bakterien und Antibiotika. Die entwickelten antibakteriellen Wirkstoffe sind eine gewisse Zeit recht wirksam, bis sich die Nachkommen von Mikroorganismen mit Resistenzgenen gegen diese Art von Medikamenten vermehren. Dies zwingt die pharmazeutische Industrie dazu, neue Produkte zu entwickeln und unwissentlich Bakterien zur Weiterentwicklung anzuregen.
- Wert in Auswahl. Es war diese Art von Variation, die Charles Darwin als Grundlage für die künstliche Selektion betrachtete. Mutationen, die unabhängig von Umweltfaktoren anfänglich auftreten, können für den Menschen wertvoll sein. So sind beispielsweise großfrüchtige Tomatenfrüchte für die Pflanze selbst nicht sinnvoll - die Zweige h alten ihrem Gewicht ohne Stützen und Strumpfbänder nicht stand. Aber die Selektion auf dieser Grundlage ermöglichte es uns, ertragreichere Sorten zu erh alten.
Definition: Was ist unbestimmte Variabilität in der Biologie
Indem wir das Obige zusammenfassen, fassen wir zusammen, was dieses Konzept in der Wissenschaft bedeutet. Unendliche Variabilität ist in der Biologie ein Synonym für BegriffMutationen. Es ist erblicher Natur (im Gegensatz zu einem bestimmten), während sich geringfügige Veränderungen im Genom in der ersten Generation in den nachfolgenden akkumulieren und verstärken. Diese Art der Variabilität ist auch mit Änderungen von Umweltfaktoren verbunden, jedoch nicht in Form von Anpassungen, sondern indirekt. Daher hilft es, sich nicht an einen bestimmten Organismus, sondern an das Taxon als Ganzes anzupassen.
Beispiele unsicherer Variabilität
An früherer Stelle in diesem Artikel wurden bestimmte Beispiele von Mutationen diskutiert, die helfen, sich an die Umwelt anzupassen. Betrachten Sie mehrere breite Arten solcher Variabilität in der Natur:
- Schutzfärbung. Kommt bei vielen Tieren vor. Bei der natürlichen Selektion sind Individuen mit einer unauffälligeren Färbung in der umgebenden Landschaft weniger anfällig für Angriffe von Raubtieren und können daher mehr Nachkommen hervorbringen. Diese Funktion ist in Generationen festgelegt. Gleichzeitig kann sich die durch Selektion erh altene Farbe ändern, wenn sich die Umweltbedingungen ändern (z. B. wenn eine Population in einen anderen Lebensraum umzieht).
- Signalfarbe. Infolge von Veränderungen im Genom haben einige Insekten leuchtende Farben angenommen, die Raubtiere vor Giftdrüsen warnen. Auch ungiftige Insekten können auf diese Weise eingefärbt werden, um sie vor dem Verzehr zu schützen. Dieses Phänomen wird Mimikry genannt.
- Körperform. Der indirekte Einfluss der Umwelt unterstützt Individuen, deren Körperform am besten daran angepasst ist. So ist die torpedoförmige Form, die beim Schwimmen hilft, charakteristisch für Wasserorganismen. Ähnlich ist es bei Delfinen, Robben, Pinguinen, Fischen, Schwimmkäfern. Natürlich hat sich diese Form bei diesen Tieren unabhängig voneinander entwickelt. Es ist nur so, dass im Laufe der Evolution diejenigen Individuen, die am besten an das Schwimmen angepasst waren, überlebten und geboren wurden.
- Schutzmechanismen. Zum Beispiel die Nadeln eines Igels, eines Stachelschweins - ein modifizierter Haaransatz. Individuen, die aufgrund einer spontanen Mutation dichtere Borsten erhielten, was einem Raubtier Unannehmlichkeiten bereiten kann, erlangten einen Vorteil bei der Fortpflanzung. In den nächsten Generationen unterstützte offenbar die Selektion die Schärfe des Fells – diese Eigenschaft verstärkte sich.
Zusammenfassen
Diese Art der Variabilität garantiert nicht das Überleben des Organismus, sichert aber das Überleben der Art unter ständig wechselnden Umweltbedingungen. Unendliche Variabilität ist für den Menschen als Zuchtwerkzeug notwendig. Es trägt zur natürlichen und künstlichen Entstehung neuer Taxa bei. Deshalb ist unsichere Variabilität die Grundlage der Evolution.
