Мейоз и его генетическая сущность

Стабилизирующий отбор

Известно, что реликтовое растение гинкго и потомок первоящеров гаттерия, а также кистеперая рыба - латимерия существуют почти без изменения миллионы лет.

Стабилизирующий отбор наблюдается в том случае, если условия внешней среды длительное время остаются достаточно постоянными. В относительно неизменной среде преимуществом обладают типичные, хорошо приспособленные к ней особи со средним выражением признака, а отличающиеся от них мутанты погибают. Известно много примеров стабилизирующего отбора. Так, после снегопада и сильных ветров в Северной Америке было найдено 136 оглушенных, полуживых домовых воробьев, 72 из них выжили, а 64 погибли. Погибшие птицы имели или очень длинные, или очень короткие крылья. Особи со средними, «нормальными», крыльями оказались более выносливыми.

В результате действия стабилизирующей формы отбора мутации с широкой нормой реакции замещаются мутациями с тем же значением средней, но более узкой нормой реакции. Стабилизирующий отбор ведет к большой фенотипической однородности популяции. Если он действует длительное время, то создается впечатление, что популяция или вид не изменяются. Однако эта неизменность кажущаяся и касается лишь внешнего облика

популяции, генофонд же ее продолжает изменяться на основе появления мутаций с тем же значением средней, но с более узкой нормой реакции.

Стабилизирующая форма отбора характерна и для человека. Известно, что нарушения по самым мелким 21-22-й парам хромосом ведут к тягчайшему наследственному заболеванию - синдрому Дауна. Если возникнут отклонения в числе и форме более крупных хромосом, это приведет к гибели оплодотворенных яйцеклеток. Самопроизвольные (спонтанные) аборты часто вызваны гибелью эмбрионов с ненормальностями в хромосомах средних размеров.

Таким образом, стабилизирующий  отбор в течение всего длительного периода оберегает виды от существенных изменений, от разрушающего влияния мутационного процесса, выбраковывая мутантные формы, т.е. создает  устойчивость (стабильность) в живой природе.

Стабилизирующий и движущий отборы взаимосвязаны и представляют две стороны одного процесса. Популяции постоянно вынуждены приспосабливаться к изменениям условий среды. Движущий отбор будет сохранять генотипы, которые наиболее соответствуют изменениям среды, когда условия среды стабилизируются, отбор приведет к созданию хорошо приспособленной к ней формы. С этого момента в действие вступает стабилизирующий отбор, который будет поддерживать типичные, преобладающие генотипы и устранять от размножения, уклоняющиеся от средней нормы мутантные формы.

Дестабилизирующий отбор. 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 тоже среднее значение признака. В итоге идет процесс, обратный стабилизирующему отбору: преимущество получают мутации с более широкой нормой реакции. Так, популяции озерных лягушек, живущие в прудах с разнородной освещенностью, с чередованием участков, заросших ряской, тростником, рогозом, с «окнами» открытой воды, характеризуются широким диапазоном изменчивости окраски (итог дестабилизирующего отбора). Наоборот, в водоемах с однородной освещенностью и окраской (пруды, сплошь заросшие ряской, или открытые пруды) диапазон изменчивости окраски лягушек узок (итог действия стабилизирующего отбора). Таким образом, дестабилизирующая форма отбора ведет к расширению нормы реакции.

Разрывающий (дизруптивный) отбор.

 Для многих популяций характерен полиморфизм — существование двух или нескольких форм по тому или иному признаку. Полиморфизм нельзя объяснить только возникновением новых мутаций. Причины его могут быть разными. В частности, он может быть обусловлен повышенной относительной жизнеспособностью гетерозигот. В других случаях полиморфизм может быть результатом действия особой формы отбора,

получившей название разрывающего или дизруптивного. Эта форма отбора осуществляется в тех случаях, когда две и более генетически различные формы обладают преимуществом в разных условиях, например в разные сезоны года.

Дизруптивный отбор благоприятствует более чем одному фенотипу и направлен против средних промежуточных форм. Он как бы разрывает популяцию по данному признаку на несколько групп, встречающихся на одной территории, и может при участии изоляции привести к разделению популяции на две и более.

Творческая роль естественного отбора. Критики дарвинизма приписывали отбору роль «сита» или «могильщика», устраняющего или сортирующего имеющиеся в популяциях изменения. Такой результат действия отбора в природе действительно существует, но отбор не только устраняет менее приспособленные к среде особи, но и определяет направление эволюции, последовательно накапливая многочисленные наследственные изменения. Как уже указывалось выше, мутационный процесс, волны численности и другие эволюционные факторы поставляют материал для эволюции. Один и тот же материал (наследственные изменения) в зависимости от направления отбора может привести к различным результатам. Действуя неограниченное время, естественный отбор вместе с другими эволюционными факторами, дрейфом генов и изоляцией создал все огромное разнообразие видов в живой природе, приспособленных к жизни в различных условиях.

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

   Дано: кролики

ll- крольчиха с короткой шерстью

F1: 3 кроткоошерстные : 2 с нормальной шерстью

Найти:  генотип и фенотип отца? Генотип матери и потомков

 Решение. 
I .По условию задачи, доминантный признак обозначается заглавной буквой, а рецессивный – прописной буквой. Это аллельные гены, отвечающие за альтернативное проявление признака.

II.Определяем генотипы родителей:

   ll -короткая шерсть

  Ll  -  т. к. в F1 расщепление по фенотипу 3:2 это примерно 1:1, а значит,  имеет место анализирующее скрещивание.

III. Записываем алгебраическую схему скрещивания и находим F1:

Р:   ll    ♀      x        ♂      Ll

Фенотип:          короткая  шерсть

Гаметы:   l         x L     l

F1:     Ll         ll                      

Фенотип: нормальная шерсть

                         Короткая шерсть 

Генотип:  гетерозигота, нормальная шерсть

                        Гомозигота, короткая шерсть

 IV. Фенотипический анализ потомства:

50% короткошерстные кролики  (анализирующее скрещивание)

 50% кролики с нормальной  шерсти

  V.Генотипический анализ потомства: 

                Ll     ll ,  1:1                      

VI. Ответ: генотип отца: гетерозигота, нормальная шерсть

Фенотип :нормальная шерсть

                        Генотип матери: гомозигота, короткая  шерсть 

Потомки 1:1 Генотип:   гетерозигота, нормальная шерсть

                        Гомозигота, короткая шерсть

114. Определите порядок следования друг за другом аминокислот в участке молекулы белка, если он кодируется такой последовательностью азотистых оснований участка молекулы ДНК -   ТГА ТГЦ  ГТТ ТАТ ГЦГ Ц. Как изменится ответ, если из молекулы ДНК удалить 9 и  12 азотистые основания.

 

ТГА ТГЦ   ГТТ ТАТ    ГЦГ  Ц       ДНК

АЦУ АЦГ ЦАА АУА  ЦГЦ   Г     и –РНК

Тре-  Тре    --глн - иле -арг- белок

          
 ТГА    Т ГЦ     ГТ Т    А ГЦ     ГЦ        измененная ДНК

АЦУ   АЦГ     ЦАА     УЦГ    ЦГ        и – РНК

тре  - тре   -    глн  -     сер  - арг         измененный белок

 

117.Выпишите и дайте определение встретившимся вам при работе терминам

Мейоз (от греч. мейозис - уменьшение) - способ деления клеток, приводящий к уменьшению в них числа хромосом вдвое

Онтогенез- процесс индивидуального развития особи от момента образования зиготы при половом размножении до конца жизни.

Дизруптивным или раздробляющим отбором (disrupt - разрывать, раздроблять, англ.) называют отбор, идущий одновременно в пользу нескольких уклоняющихся вариантов против особей с промежуточным значением признака.

Движущим или направленным называется отбор, способствующий сдвигу среднего значения признака или свойства в популяции.

Стабилизирующий отбор направлен на поддержание в популяциях среднего, ранее сложившегося значения признака или свойства.

Эмбриология  (от греч. Embryon- зародыш), наука занимающаяся изучением  комплекса вопросов, связанных с эмбриональным развитием организмов.

Генетика - наука об основных закономерностях наследственности и изменчивости.

Наследственность - это свойство живых организмов приобретать в процессе онтогенеза признаки сходные с родительскими организмами и передавать из поколения в поколение особенности морфологии, биохимии, физиологии и онтогенеза в определенных условиях среды.

Наследование – процесс передачи наследственной информации от одного поколения организмов к другому.

Изменчивость – свойство живых организмов приобретать в процессе онтогенеза некоторые отличия признаков от родительских организмов.

Модификации – это ненаследственные изменения генотипа, которые возникают под действием фактора среды, носят адаптивный характер и чаще всего обратимы (например: увеличение эритроцитов в крови при недостатке кислорода).

Фенотипическая изменчивость – это изменение организмов под действием факторов среды и эти изменения не наследуются.

Генотипическая изменчивость - при генотипической изменчивости происходит изменение наследственного материала и, обычно, эти изменения наследуются.

Ген - это участок молекулы ДНК (РНК - у некоторых вирусов), определяющий последовательность нуклеотидов в молекуле РНК, последовательность аминокислот в полипептиде и, в конечном итоге, какой-либо признак организма.

Свойства генов:

- специфичность (каждый ген обладает только ему присущим порядком расположения нуклеотидов);

- целостность (при программировании синтеза полипептида он выступает как неделимая единица);

- дискретность (определяется наличием в нем субъединиц - мутон, рекон);

- стабильность (редко мутирует, частота спонтанной мутации – 10-5);

- лабильность (способность мутировать);

- плейотропность (множественность действия) т.е. один ген отвечает за проявление нескольких признаков.;

- экспрессивность (степень фенотипического проявления  гена);

- пенентрантность (частота проявления гена).

Предмет генетики - изучение материальных основ наследственности (генов) на молекулярно-генетическом, субклеточном, клеточном, организменном и популяционно-видовом уровнях организации живого

Моногибридное - скрещивание, при котором родительские формы анализируются по одному альтернативному признаку. Скрещивание, при котором родительские формы анализируются по двум альтернативным признакам, называется дигибридным, если анализируется более двух признаков - полигибридным.

Потомство от скрещивания двух особей с различной наследственностью называется гибридным, а отдельная особь гибрид.

Альтернативный признак – качественный признак, имеющий несколько качеств или состояний, например, цвет семян гороха (желтый и зеленый).

Доминантный - альтернативный признак, проявляющийся в гомозиготном и в гетерозиготном состоянии, его детерминирует доминантный ген, который обозначается заглавной буквой.

Рецессивный - альтернативный признак, проявляющийся только в гомозиготном состоянии и «подавленный» в гетерозиготном. Его детерминирует рецессивный ген, который обозначается строчной буквой.

 Ген может быть представлен  двумя качественными состояниями: доминантным и рецессивным.

Качественные состояния гена называются аллелями.

Аллельные - гены, которые располагаются в одинаковых локусах гомологичных (парных) хромосом и отвечают за 1 признак. Аллельные гены обозначают одинаковыми буквами: доминантный - заглавной буквой (А), а рецессивный - строчной (а).

Неаллельные - гены, располагающиеся в разных локусах гомологичных хромосом или в разных хромосомах и определяющие развитие разных признаков.

Генотип – это совокупность генов, полученных организмом от родителей (в клетке – это совокупность генов в диплоидном наборе хромосом и генов цитоплазмы).

Фенотип - это совокупность внешних и внутренних признаков организма, которые развиваются на основе генотипа в определенных условиях среды.

Отдельный признак называется феном (цвет глаз, волос).

Гомозиготным по данному признаку называется организм, у которого в одинаковых локусах гомологичных хромосомах находятся одинаковые аллельные гены (доминантные - АА или е рецессивные - аа). Он образует один тип гамет и не дает расщепления при скрещивании с таким же по генотипу организмом.