კითხვები ეკოლოგიაში, ევოლუციური თეორიაში, პოპულაციის ბიოლოგიაში და სხვა მეცნიერებებში ხშირად მოიცავს ცვალებადობის ცნებას (როგორც განსაზღვრული, ასევე განუსაზღვრელი). ეს არის ქვაკუთხედი სახეობების წარმოშობის გასაგებად, მათი უნარი მოერგოს ცვალებად გარემო პირობებს. ეს პრინციპები ემყარება თანამედროვე მეცხოველეობას და მოლეკულურ ბიოლოგიას. შევეცადოთ გაერკვნენ, რას ნიშნავს ეს ცნებები.
ცვალებადობის ტიპები
ამ ცნებებს ასევე უწოდებენ არამემკვიდრეობით და მემკვიდრეობით ცვალებადობას. რა განსხვავებაა განსაზღვრულ და განუსაზღვრელ ცვალებადობას შორის? პირველი ხდება ინდივიდების ჯგუფში, როგორც საპასუხოდ გარე ფაქტორებზე. იგი რეგულირდება რეაქციის ნორმის მნიშვნელობით. მაგალითად, შეგვიძლია გავიხსენოთ დათვის ჰიბერნაცია, ძაღლის ქურთუკის სიმკვრივე, დენდელიონის ღეროს სიგრძე. თუ შეცვლით გარემო პირობებს, მაშინ ეს ნიშნები შეიძლება არ გამოჩნდეს. ასე რომ, თუ მთელი წლის განმავლობაში ხელოვნურად შექმნით საკვების სიუხვეს და თბილ ტემპერატურას, მაშინ დათვი ზამთარში არ დაიძინებს. ძაღლს, რომელიც ზამთარში სახლში ცხოვრობს, გაცილებით ნაკლები ქურთუკი ექნება, ვიდრე ჯაჭვის ეზოს ძაღლს. მუდმივი გაზონის სათიბით, დენდელიონითგაიზრდება უფრო მოკლე ღეროს სიგრძით, რაც საშუალებას მისცემს შექმნას პედუნკული და თავიდან აიცილოს ჭრა. რა თქმა უნდა, ასეთი თვისებები გენეტიკურად არ არის მემკვიდრეობით მიღებული.
მემკვიდრეობითი ცვალებადობა ხდება სპონტანური მუტაციების სახით ინდივიდთა ჯგუფში და მემკვიდრეობით გადაეცემა თაობებს. თუმცა, ყველა მუტაცია არ არის სასარგებლო. მათი უმეტესობა უსარგებლო ან მავნე ხდება. მხოლოდ ზოგიერთი ცვლილება იქნება მხარდაჭერილი ბუნებრივი გადარჩევით. ეს თვისება ევოლუციის საფუძველია, რადგან ის ორგანიზმს საშუალებას აძლევს მოერგოს გარემოს ცვლილებებს, შეიძინოს ისეთი თვისებები, რომლებიც ხელს უწყობს გადარჩენას. მოდით ვისაუბროთ ამ ტიპზე უფრო დეტალურად.
გაურკვეველი ცვალებადობის კვლევის ისტორია
სახეობათა წარმოშობაზე მოქმედი ფაქტორების ხსენებისას არ შეიძლება არ აღინიშნოს ამავე სახელწოდების წიგნისა და ევოლუციის თეორიის ავტორი ჩარლზ დარვინი. რა თქმა უნდა, ამ მომენტისთვის ეს თეორია უკვე დასრულებულია და მას სინთეტიკური ეწოდება. თუმცა, ძირითადი ცნებების აღწერა და პრინციპი უცვლელი დარჩა.
დარვინის მიხედვით, განუსაზღვრელი ცვალებადობა – არის "უსასრულოდ მრავალფეროვანი მცირე თვისებები, რომლებიც განასხვავებენ ერთი და იმავე სახეობის ინდივიდებს და რომლებიც არ შეიძლება აიხსნას მათი ერთ-ერთი მშობლის მემკვიდრეობით ან სხვაგან. შორეული წინაპრები." მან ასევე ისაუბრა არსებობის პირობების პირდაპირ და არაპირდაპირ გავლენას ცოცხალი ორგანიზმის ფორმირებაზე, ნიშნების კორელაციაზე. ამავდროულად, გენის კონცეფცია ჯერ არ არსებობდა და მონაცემების გამოჩენის მიზეზებითვისებები არ იყო ნათელი ამ მეცნიერისთვის. ახლა ცნობილია, რომ მემკვიდრეობა გენეტიკური ხასიათისაა და მუტაციები დნმ-ში მუდმივად ხდება.
როგორ მუშაობს ეს მექანიზმი?
დნმ-ის რეპლიკაცია მუდმივად იღებს შეცდომებს. ჩვეულებრივ, ისინი უნდა მოიხსნას იმუნური სისტემით ან უჯრედული აპოპტოზის სისტემით (დაპროგრამებული სიკვდილი). ამ სისტემების წარუმატებლობის შემთხვევაში, ამ უჯრედს შეუძლია გადარჩეს და შექმნას საკუთარი ასლები. თუ ორგანიზმი ერთუჯრედულია ან ცვლილებები შეეხო სასქესო უჯრედებს, ეს დეფექტი გადაეცემა მემკვიდრეობით და გადაეცემა სხვა თაობებს. ეს ქმნის მრავალფეროვნებას პოპულაციაში და უზრუნველყოფს სახეობების გადარჩენას და ზოგადად ევოლუციას.
მუტაციების ტიპები
- გენი. იმოქმედოს დნმ-ის სტრუქტურაზე ნუკლეოტიდის დონეზე. ისინი გამოიხატება ნებისმიერი ნუკლეოტიდის დაკარგვით, ჩანაცვლებით (ადამიანის დაავადებები, როგორიცაა ფენილკეტონურია, ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემია, მაგალითად შეიძლება მოყვანილი იყოს).
- გენერაციული. გავლენას ახდენს ჩანასახოვანი უჯრედების გენებზე. მემკვიდრეობით გადაეცა თაობებს.
- სომატური. არასქესობრივი უჯრედების მუტაციები. ისინი მემკვიდრეობით არ გადაეცემა ცხოველებს, მაგრამ მემკვიდრეობით მიიღება მცენარეებში ვეგეტატიური მეთოდით გამრავლებისას (ინ ვიტრო უჯრედულ კულტურაში).
- გენომიური. დაკავშირებულია ბირთვში ქრომოსომების რაოდენობის ცვლილებასთან. ისინი შეიძლება გამოვლინდეს როგორც ერთი ან მეტი ქრომოსომის მატება (ადამიანებში დაუნის დაავადება ასოცირდება დამატებით ქრომოსომასთან) და მათი რაოდენობის გამრავლებით (პოლიპლოიდური მცენარეები მიუთითებს: ხორბლის თანამედროვე ჯიშების უმეტესობა ოქტოპლოიდურია, ანუ მათ აქვთ რვა. ქრომოსომების ნაკრები).
- ქრომოსომული.
მნიშვნელობა
- სახეობა ყოველთვის არ ცხოვრობს ერთსა და იმავე პირობებში. საყოფაცხოვრებო პირობების, ხანდახან მკვეთრი ცვლილების შემთხვევაში, მაგალითად, სტიქიური უბედურების გამო, სხვა კონტინენტზე გადასახლება და ა.შ., მთელი მოსახლეობა შეიძლება დაექვემდებაროს გადაშენებას. მაგრამ ზოგიერთ ორგანიზმს შეიძლება ჰქონდეს მუტაციები, რომლებიც აქამდე უსარგებლო იყო, მაგრამ ახლა აუცილებელია გადარჩენისთვის. ეს ნიშნავს, რომ მხოლოდ ეს ინდივიდები გადარჩებიან და ამ თვისებების მქონე შთამომავლობას აძლევენ. ამის მაგალითი იქნება მუდმივი ბრძოლა ბაქტერიებსა და ანტიბიოტიკებს შორის. განვითარებული ანტიბაქტერიული აგენტები საკმაოდ ეფექტურია გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, სანამ არ გამრავლდება მიკროორგანიზმების შთამომავლები ამ ტიპის მედიკამენტების მიმართ რეზისტენტობის გენით. ეს აიძულებს ფარმაცევტულ ინდუსტრიას შექმნას ახალი პროდუქტები და უნებლიეთ ასტიმულირებს ბაქტერიებს შემდგომი განვითარებისთვის.
- მნიშვნელობა შერჩევაში. ჩარლზ დარვინმა სწორედ ამ ტიპის ვარიაცია მიიჩნია ხელოვნური შერჩევის საფუძვლად. მუტაციები, რომლებიც თავდაპირველად ჩნდება, გარემო ფაქტორების მიუხედავად, შეიძლება ღირებული იყოს ადამიანისთვის. ასე, მაგალითად, მსხვილნაყოფიანი პომიდვრის ნაყოფი თავად მცენარისთვის არ არის სასარგებლო - ტოტები მათ წონას ვერ გაუძლებს რეკვიზიტებისა და გარსების გარეშე. მაგრამ ამ საფუძველზე შერჩევამ მოგვცა უფრო პროდუქტიული ჯიშების მოპოვების საშუალება.
განმარტება: რა არის განუსაზღვრელი ცვალებადობა ბიოლოგიაში
ზემოხსენებულის შეჯამებით, ჩვენ ვაჯამებთ რას ნიშნავს ეს კონცეფცია მეცნიერებაში. ბიოლოგიაში განუსაზღვრელი ცვალებადობა არის კონცეფციის სინონიმიმუტაციები. ის ბუნებით მემკვიდრეობითია (განსხვავებით განსაზღვრულისგან), ხოლო გენომში უმნიშვნელო ცვლილებები პირველ თაობაში გროვდება და ძლიერდება შემდგომში. ამ ტიპის ცვალებადობა ასევე დაკავშირებულია გარემო ფაქტორების ცვლილებებთან, მაგრამ არა ადაპტაციის სახით, არამედ ირიბად. ამრიგად, ის ხელს უწყობს ადაპტაციას არა კონკრეტულ ორგანიზმთან, არამედ მთლიანად ტაქსონთან.
გაურკვეველი ცვალებადობის მაგალითები
სტატიაში ადრე განხილული იყო მუტაციების კონკრეტული მაგალითები, რომლებიც ხელს უწყობენ გარემოსთან ადაპტაციას. განვიხილოთ ასეთი ცვალებადობის რამდენიმე ფართო ტიპი ბუნებაში:
- დამცავი შეფერილობა. გვხვდება ბევრ ცხოველში. ბუნებრივი გადარჩევის პროცესში, მიმდებარე ლანდშაფტში უფრო შეუმჩნეველი შეფერილობის მქონე ინდივიდები ნაკლებად არიან მიდრეკილნი მტაცებლების თავდასხმის მიმართ და, შესაბამისად, შეუძლიათ უფრო მეტი შთამომავლობის გაჩენა. ეს ფუნქცია ფიქსირდება თაობებში. ამავდროულად, როდესაც იცვლება გარემო პირობები (მაგალითად, როდესაც მოსახლეობა გადადის სხვა ჰაბიტატში), შეიძლება შეიცვალოს შერჩევით შენარჩუნებული ფერი.
- სიგნალის შეღებვა. გენომის ცვლილებების შედეგად ზოგიერთმა მწერმა შეიძინა ნათელი ფერები, რომლებიც აფრთხილებენ მტაცებლებს შხამიანი ჯირკვლების შესახებ. არაშხამიანი მწერების შეღებვა ასევე შესაძლებელია, რათა დაიცვან ისინი ჭამისგან. ამ ფენომენს მიმიკა ჰქვია.
- სხეულის ფორმა. გარემოს არაპირდაპირი გავლენა მხარს უჭერს ინდივიდებს, რომელთა სხეულის ფორმა ყველაზე მეტად არის ადაპტირებული მასზე. ასე რომ, ტორპედოს ფორმის ფორმა, რომელიც ცურვას უწყობს ხელს, დამახასიათებელია წყლის ორგანიზმებისთვის.მსგავსია დელფინებში, სელაპებში, პინგვინებში, თევზებში, ცურვის ხოჭოებში. ბუნებრივია, ამ ცხოველებში ეს ფორმა დამოუკიდებლად განვითარდა. უბრალოდ, ევოლუციის პროცესში გადარჩნენ ის პიროვნებები, რომლებიც ცურვას საუკეთესოდ იყვნენ ადაპტირებული.
- დაცვის მექანიზმები. მაგალითად, ზღარბის ნემსები, გოჭის - შეცვლილი თმის ხაზი. პიროვნებებმა, რომლებმაც სპონტანური მუტაციის გამო მიიღეს უფრო მკვრივი ჯაგარი, რამაც შეიძლება მტაცებელს უხერხულობა შეუქმნას, უპირატესობა მიიღეს რეპროდუქციაში. მომდევნო თაობებში, როგორც ჩანს, არჩევანი მხარს უჭერდა ქურთუკის სიმკვეთრეს - ეს თვისება გაძლიერდა.
შეჯამება
ამ ტიპის ცვალებადობა არ იძლევა ორგანიზმის გადარჩენის გარანტიას, მაგრამ უზრუნველყოფს სახეობის გადარჩენას მუდმივად ცვალებად გარემო პირობებში. განუსაზღვრელი ცვალებადობა აუცილებელია ადამიანისთვის, როგორც მეცხოველეობის საშუალება. ეს ხელს უწყობს ახალი ტაქსონის ბუნებრივ და ხელოვნურ წარმოშობას. სწორედ ამიტომ არის გაურკვეველი ცვალებადობა ევოლუციის საფუძველი.
