Страница - 26

§50. Признаки наследственные и приобретенные

Изменчивость - общее свойство живых организмов отличаться от своих родителей (предков). Все признаки, имеющиеся у организма, можно подразделить на наследственные и ненаследственные (приоб­ретенные). Наследственные признаки организм получает от предков через ДНК, гены, хромосомы. Ненаследственные изменения организм приобретает под воздействием окружающей среды. При определенных условиях они могут стать наследственными.

Схема 11

Проанализировав схему, становится ясно, что под воздействием окружающей среды мо­гут возникать как ненаследственные призна­ки - модификации, так и наследственные из­менения, которых не было ни у кого из пред­ков, - мутации.

Модификационная (ненаследственная) изменчивость - это вид изменчивости, кото­рая зависит от прямого воздействия окружа­ющей среды (рис. 120). Так, в горах растения и животные низкорослые. Это позволяет им сохранять белки, жиры и углеводы и избегать потерь энергии при переохлаждении. Такой признак, как низкий рост у животных, вы­росших в суровых климатических условиях или под влиянием плохого кормления, не яв­ляется наследственным признаком.

Явление ненаследственной изменчивости хорошо наблюдать у генетиче­ски одинаковых организмов однояйцевых близнецов. Так, в США в мла-  денческом возрасте в разные семьи были удочерены две девочки однояй­цевые близнецы. Одна из них провела детство и юность в южных штатах, а другая - в северных. В возрасте двадцати одного года они встретились. Тогда стало заметно, что у сестры-южанки на лице были ярко выражены устойчи­вые веснушки. В то же время у ее сестры, выросшей на севере, веснушки полностью отсутствовали. Не вызывает сомнения, что ген «веснушчатости» был у обеих сестер. Но степень его внешнего проявления оказалась в зави­симости от условий окружающей среды. При большом количестве ультра­фиолета, попадавшего на кожу сестры, проживавшей на юге, его оказалось достаточно для проявления веснушек. А при недостаточном количестве вес­нушки не проявились.

В целом модификационная изменчивость повышает шансы осо­бей на выживание, так как носит приспособительный характер. Она не затрагивает гены, хромосомы. ДНК и поэтому не передается по­томству.

Признаки, возникающие в результате тренировок, никак не могут переда­ваться по наследству. Ведь человек учится чему-либо, будь то спорт, игра на музыкальных инструментах, чтение, письмо, вождение автомобиля или рабо­та на компьютере. Он тренирует свои органы: мышцы, мозг, сердце, легкие. Но при этом никакого влияния на гены, ДНК или хромосомы не оказывается.

Мутациями называют внезапные изменения генетического мате­риала, влияющие на какой-либо признак. Для того чтобы возникло совершенно новое свойство, которым не обладал ни один из предков, должна произойти мутация.

Вспомним, что же является генетическим материалом. Это ДНК и состоящие из нее гены и хромосомы. Как же они меняются? Это явле­ние часто происходит при воздействии радиации, сильных химиче­ских веществ, электрического поля, рентгеновского излучения и т. д. Мутации, возникающие под воздействием природных факторов, бу­дут примером наследственных признаков, приобретенных под воздей­ствием окружающей среды.

Клетка заботится о сохранении своего наследственного материала. Но мутации все же случаются, хотя происходят они нечасто.

Из-за мутаций появляются совершенно новые признаки или свой­ства, которых не было ни у кого из предков. Если эти изменения по­лезны, организм получает преимущество перед своими немутантными собратьями. Он имеет больше шансов выжить и передать эту полезную мутацию потомству. Если мутация вредная, то особь либо погибает, либо ее потомство будет малочисленным.

Поиск полезных мутаций имеет большое практическое значение для получения новых улучшенных сортов растений и пород домашних животных.

Наследственные, или генетические, признаки — это признаки, формирующиеся под влиянием заложенной в ДНК наследственной ин­формации. К таким признакам относятся цвет глаз и волос, владе­ние левой или правой рукой, кудрявость волос, ямочка на подбородке, предрасположенность к различным заболеваниям и мн. др.

Изучением закономерностей передачи наследственных признаков следующим поколениям и их проявлением занимается наука гене тика.

Знание и понимание:

1. Опишите явление ненаследственной изменчивости.
2. Дайте информацию о типах изменчивости.

Применение:

1. Поясните термины: «мутации», «модификации», «наследственность», «изменчивость», «наследственная изменчивость», «ненаследетвенная изменчивость».
2. Приведите примеры наследственных и ненаследственных изменений. Каково значение модификаций для организма?

Анализ:

1. Можно ли утверждать, что влияние окружающей среды приводит только к какому-то одному типу изменчивости?
2. Сравните засуху или отсутствие пищи и радиацию как факторы окружающей среды, влияющие на наследственность.

Синтез:

1. Проанализируйте типы изменчивости, найдите сходство и отличия между ними и оформите ответ в виде таблицы.
2. Используя дополнительные источники информации. докажите на примерах, что мутации могут быть как вредными, так и полезными.

Оценка:

1. Объясните и оцените высказывание: «Процесс развития жизни на Земле это не что иное, как процесс постепенного накопления полезных мутаций.
2. Он непрерывно длится в течение миллионов поколений живых существ».

№3. Исследование наследственных и ненаследственных признаков орга­низма человека. См. с. 240.

§51. Процессы размножении и количество хромосом

Клеточный цикл. Неотъемлемым свойством всего живого являет­ся способность к размножению. Она обеспечивается делением клеток. Жизнь клетки от появления на свет до образования дочерних клеток называется клеточным циклом. Всю жизнь клетки можно условно поделить на 2 периода: подготовку к делению - интерфазу и сам про­цесс деления.

Перед каждым делением клеток происходит удвоение числа их хромосом. В основе этого процесса лежит способность молекулы ДНК к самоудвоению, или самокопированию (см. рис. 115). В результате в дочерних клетках оказывается такое же количество хромосом, как и в материнской клетке.

Количество хромосом у разных видов организмов. Как вы знае­те, без ДНК клетки не способны размножаться. Количество, разме­ры и форма хромосом одинаковы не только во всех клетках одного многоклеточного организма, но и у всех организмов одного вида. Это важный показатель, по которому ученые различают внешне абсолютно одинаковые виды. Так, например, отличили два разных вида мышей- полевок, которые внешне совсем не различались (рис. 121). Если коли­чество хромосом разное, значит, это разные виды. Тогда они не могут скрещиваться.

От количества хромосом не зависят какие-то свойства организмов. В природе встречаются низкоорганизованные виды с большим количе­ством хромосом и, напротив, высокоорганизованные виды с меньшим количеством хромосом (табл. 7). Обратите внимание на количество хромосом у человека.

Таблица 7. Число хромосом у животных и растений

Человек	46	Голубь	80
Шимпанзе	48	Сазан	104
Домашняя собака	78	Таракан	48
Овца	54	Сосна	24
Комнатная муха	12	Перец	48

Процессы размножения клеток и организмов. Клетки размножа­ются делением. Независимо от того, многоклеточные это организмы или одноклеточные, их клетки способны делиться. Существуют два основных способа клеточного деления: митоз и мейоз. Выделяют также два основных способа размножения организмов: половой и бесполый. Эти понятия четко соотносятся между собой. В основе бесполого размножения и роста организмов лежит митоз. В основе полового размножения организмов - мейоз.

Типы деления клеток. Митоз - это способ деления клеток, когда из одной материнской образуются 2 дочерние клетки, и количество хромосом в них не изменяется. Если митозом поделится клетка, со­держащая 10 хромосом, в результате этого процесса образуются 2 до­черние клетки по 10 хромосом в каждой.

Митозом размножаются все клетки тела растений и животных при росте. Данным способом размножаются и все клетки зародышей. При размножении одноклеточных организмов возникают два новых суще­ства. Например, две амебы из одной.

Мейоз - это способ деления клеток, при котором набор хромосом в дочерних клетках уменьшается в 2 раза. Все клетки, из которых со­стоят тела живых организмов, называются соматическими (от греч. сома - тело). Им противопоставляется понятие половых клеток — гамет. Митоз - способ деления соматических клеток. В данном случае из одной материнской образуются 4 дочерние клетки с уменьшенным в 2 раза набором хромосом. Мейоз - это способ образования половых

клеток. Если клетка, содержащая 10 хромосом, поделилась мейозом, в результате этого процесса образуются 4 дочерние клетки по 5 хро­мосом в каждой. Так выглядят процессы митоза и мейоза в клетках человека (рис. 122).

Типы размножения организмов. Для большинства эукариот харак­терен половой процесс. Новая особь образуется в результате слияния двух половых клеток - гамет: женской яйцеклетки и мужского спер­матозоида. Гаметы - половые клетки с одинарным набором хромосом. Процесс слияния гамет называется оплодотворением. В результате него образуется зигота - оплодотворенная яйцеклетка. В зиготу по­падают и хромосомы сперматозоида, и хромосомы яйцеклетки.

Количество хромосом - это хромосомный набор. У человека клетки тела содержат 46 хромосом, а половые клетки - по 23 хромосомы. Все люди появляются из зиготы, которая содержит 23 хромосомы отца, попавшие туда из ядра сперматозоида, и 23 хромосомы матери, ко­торые содержались в ядре яйцеклетки. Поэтому набор в 46 хромосом называется двойным. А в гаметах набор хромосом одинарный.

Все клетки тела человека содержат двойной набор хромосом. Ког­да же наступает период полового созревания, образуются половые клетки - гаметы: у девушек - яйцеклетки, а у юношей - сперматозо­иды. И у юношей, и у девушек гаметы образуются из клеток половых желез, содержащих по 46 хромосом. В гаметах должно оказаться по 23 хромосомы. Такой процесс образования из одной 46-хромосомной клетки четырех клеток, содержащих по 23 хромосомы, и называется мейозом.

Знание и понимание:

1. Опишите особенности двух типов размножения клеток и двух типов размножения организмов.
2. Дайте определение понятиям: "митоз", "мейоз", "клеточный цикл", "интерфаза".

Применение:

1. Сравните способы деления клеток по следующим признакам: какие клетки делятся, сколько образуется дочерних клеток, количество хромосом в них, какой способ размножения этот тип деления клеток обеспечивает.
2. Как образуется зигота и хромосомный набор в ней?

Анализ:

1. Как взаимосвязаны процессы полового и бесполого размножения, митоз и мейоз, одинарный и двойной наборы хромосом, гаметы и зигота? Соотнесите эти понятия в виде схемы.
2. Проанализируйте процессы митоза и мейоза. Найдите сходство и отличия. Оформите в виде таблицы.

Синтез:

1. Клетка печени животного содержит 68 хромосом. Это двойной или одинарный набор хромосом? Докажите.
2. Определите, какое количество молекул ДНК будет в клетках упомянутого выше организма в следующих ситуациях: а) клетка перед делением; б) клетка после митоза; в) клетка после мейоза: г) клетка зародыша; д) гамета; е) зигота.

Оценка:

Оцените биологический смысл размножения, мейоза и митоза для живых организмов.

Тестовые вопросы