§ 50. Изменчивость организмов, её типы. Модификационная изменчивость

1. Какова роль генотипа и условий среды в формировании фенотипа? Приведите примеры.

Многие признаки и свойства организмов имеют жесткую детерминацию со стороны генотипа. Так, человек, гомозиготный по аллелю голубоглазости (аа), всегда будет голубоглазым независимо от условий жизни. Однако есть признаки, на формирование которых оказывают влияние условия среды. Поэтому организмы, имеющие одинаковые генотипы, могут заметно отличаться друг от друга по фенотипу. Так, например, если растения примулы, которые в обычных домашних условиях имели красные цветки, перенести в оранжерею и содержать их там при температуре 30—35 °С и высокой влажности, то через некоторое время все цветки у них оказываются белыми. Если же эти растения вновь поместить в обычные (комнатные) условия, то распустившиеся цветки будут красными. Таким образом, генотип при реализации в фенотип испытывает воздействие со стороны условий внешней среды.

2, 3. Что такое модификационная изменчивость? Приведите примеры. Что такое норма реакции? Докажите на конкретных примерах справедливость утверждения, что наследуется не сам признак, а норма реакции организма на внешние условия.

Модификационной называется форма изменчивости фенотипа, не связанная с изменением генотипа организма. Например, у коров удой молока во многом зависит от ухода и кормления, т. е. от условий содержания. Удой молока можно значительно повысить подбором кормов нужного качества и в нужном количестве. Труднее изменить жирность молока. Процентжира в молоке в большей степени зависит от породы, хотя изменением пищевого рациона и его тоже удается несколько изменить. Гораздо более постоянным признаком является масть. При самых различных условиях она почти не изменяется. Приведенные примеры свидетельствуют о том, что границы модификационной изменчивости для разных признаков и при разных условиях могут быть очень различными. Пределы модификационной изменчивости признака называют нормой реакции. Одни признаки (например, молочность) обладают широкой нормой реакции, другие (окраска шерсти) — гораздо более узкой. На основе рассмотренных примеров можно сделать вывод, что наследуется не признак как таковой, а способность организма (его генотипа) в результате взаимодействия с условиями развития формировать определенный фенотип, т. е. наследуется норма реакции организма на внешние условия. Не существует, например, наследственного признака какой-либо породы рогатого скота давать 6000 л молока в год. Этот количественный признак выявляется лишь при определенном режиме кормления и содержания.

4. Почему ненаследственную изменчивость называют групповой, определенной?

Давно было замечено, что все особи данной породы, сорта или вида под влиянием определенной причины изменяются в одном направлении. Например, белокочанная капуста при возделывании в жарких странах не образует кочана. Известно, что при хорошем удобрении, поливе, освещении растения обильно кустятся и плодоносят. Породы лошадей, завезенные в горы или на острова, где пища недостаточно питательна, со временем становятся низкорослыми. Количество эритроцитов в крови людей, живущих в условиях высо-когорья, значительно выше, чем у людей, живущих в местностях на уровне моря. Приведенные примеры показывают, что при действии определенных условий группы организмов изменяют свой фенотип в определенном направлении. Поэтому ненаследственную модификационную изменчивость называют групповой, определенной. Благодаря ненаследственной изменчивости особи популяций оказываются приспособленными к изменяющимся условиям среды.

5. Каковы статистические закономерности модификационной изменчивости?

Для характеристики степени изменчивости количественных признаков применяют статистические методы — построение вариационного ряда и вариационной кривой. Так, собрав опавшие листья с одного дерева и расположив их по величине длины листовой пластинки в порядке от наименьшей до наибольшей, мы получим вариационный ряд изменчивости данного признака (длины листа). Частота встречаемости отдельной варианты в вариационном ряду неодинакова: количество листьев со средним размером листовой пластинки будет большим, чем листьев самых крупных и самых мелких. Чем однообразнее условия для формирования листьев, тем уже будет размах изменчивости их длины, тем большее количество листьев будет иметь средние размеры листовой пластинки и тем короче будет вариационный ряд. Однако размах вариации зависит от генотипа организма. Используя данные вариационной кривой (см. рис. 112 в учебном пособии), определяют среднюю величину признака в данных условиях среды.

6. Насколько важно на практике знать норму реакции признака у растений, животных и человека?

Знание закономерностей модификационной изменчивости и нормы реакции имеет большое практическое значение, так как позволяет предвидеть и заранее планировать максимальное использование возможностей каждого сорта растений и породы животных. Знание нормы реакции признака используется в сельском хозяйстве при районировании определенных сортов растений с целью получения от них наибольших урожаев. Зная верхний предел нормы реакции, например, молочности данной породы коров, бесполезно улучшать условия кормления в надежде повысить удои, поскольку генотип данной породы ограничивает норму реакции определенным пределом и вложенные дополнительные расходы не приведут к повышению удойности.
Такой подход в равной мере используется и к человеку. Каждый ребенок обладает определенными способностями. Важно помочь ребенку сконцентрировать внимание на их развитии, т. е. в пределах нормы реакции достичь максимального уровня реализации его генотипа.