как вы думаете какая норма реакции для большинства признаков широкая или узкая является
Как вы думаете какая норма реакции для большинства признаков широкая или узкая является
Установите соответствие между признаком и диапазоном его нормы реакции: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
А) строение глаза насекомого
Б) удойность коровы
В) урожайность пшеницы
Г) масса тела человека
Д) количество пальцев на руках
1) узкая норма реакции
2) широкая норма реакции
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Норма реакции – это пределы изменчивости признака, которые обусловлены данным генотипом.
Признаки с широкой нормой реакции (пластичные признаки) изменяются в большом диапазоне. Это большинство количественных признаков: удойность молока (Б), урожайность пшеницы (В), масса тела человека (Г) и др.
Признаки с узкой нормой реакции изменяются в небольшом диапазоне. Это большинство качественных признаков (цвет глаз, расовая принадлежность, группа крови), а также такие стабильные количественные признаки, как количество пальцев на руках у человека (Д), количество и строение глаз (А), ушей и т.п.
(А) — строение глаза насекомого — стабильный качественный показатель, так как изменения этого признака могут приводит к нарушению его функции (зрения) — узкая норма реакции;
(Б) — удойность коровы — количественный признак, который изменяется в широких пределах в зависимости от условий (например, от количества корма) — широкая норма реакции;
(В) — урожайность пшеницы — количественный признак, который изменяется в широких пределах в зависимости от условий (например, от плодородия почвы) — широкая норма реакции;
(Г) — масса тела человека — количественный признак, который изменяется в широких пределах в зависимости от условий (например, от рациона питания) — широкая норма реакции;
(Д) — количество пальцев на руках — количественный признак, который практически не зависит от условий среды — узкая норма реакции.
23. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ.
Модификационная изменчивость. Норма реакции
Одним из главных свойств живых организмов является изменчивость. Различают два вида изменчивости: наследственную (мутационную) и ненаследственную (модификационную).
Те изменения организмов, которые не затрагивают его генов и поэтому не передаются следующим поколениям, называют модификациями, а вид изменчивости — модификационной. Чаще модификационной изменчивости подвержены количественные признаки: рост, вес, плодовитость. Например, размножая вегетативным путём смородину и взяв от куста два одинаковых черенка стебля, мы вырастим два очень похожих друг на друга растения с одинаковыми генами, однако различий избежать всё равно не удастся: один куст может получить больше воды при поливе, другой окажется немного лучше освещён, на одном кусте поселится больше вредителей, другой попадёт на лучшую почву.
Большинство признаков организма зависят от условий окружающей среды (рис. 90, 91). Конечно, существуют признаки, которые определяются только генами, полученными от родителей, и условия жизни на эти признаки не влияют. Например, у человека это цвет радужки глаза или группа крови. Однако и у людей, и у животных такие признаки, как рост, вес, физическая сила, и многие другие во многом определяются условиями существования: в холодную зиму все волки одной области будут линять с образованием густого подшёрстка, удерживающего тепло. Но если зима тёплая, то у волков не будет отрастать излишне тёплая меховая шуба. Такую же приспособляемость продемонстрируют и волчата, независимо от того, в какой год они родятся: в холодный или тёплый.
Пределы модификационной изменчивости называют нормой реакции, и, какой бы «широкой» эта норма ни была, изменчивость не может выходить за её пределы. Например, рост человека со здоровой гормональной системой может достигать 2 м, но он никогда не будет равняться 5 м. Это противоречило бы той информации о росте Homo sapiens, которая заложена в наших генах. У некоторых признаков узкая норма реакции, например окраска шерсти кроликов. У других признаков норма реакции, напротив, широка: жирность молока коров, вес баранов и т. п. Таким образом, можно сделать следующий вывод: во многих случаях наследуются не сами признаки, а способность организма проявить эти признаки в определённых условиях. Итак, модификационные изменения характеризуются следующими признаками:
Запомнить: модификации; норма реакции.
Выводы
Модификационные изменения возникают под воздействием факторов внешней среды, они не передаются из поколения в поколение и не играют роли в эволюционном процессе. Пределы модификационной изменчивости — это норма реакции. Модификации возможны только в пределах нормы реакции.
ДУМАЙ, ДЕЛАЙ ВЫВОДЫ, ДЕЙСТВУЙ
Проверь свои знания
Выполни задание
Перечислите характерные признаки модификационной изменчивости.
Обсуди с товарищами
Выскажи мнение
Как вы думаете, какая норма реакции для большинства признаков — широкая или узкая — является более выгодной организму? Ответ аргументируйте.
ПРОВОДИМ ИССЛЕДОВАНИЕ
Лабораторная работа. Выявление изменчивости. Построение вариационной кривой
Цель: ознакомиться с закономерностями модификационной изменчивости, методикой построения вариационного ряда и вариационной кривой.
Материалы и оборудование: листья тополя, липы, вишни и т. п. (могут быть использованы антропометрические данные: рост или вес, отдельно для мальчиков и девочек).
Как вы думаете какая норма реакции для большинства признаков широкая или узкая является
Подробное решение параграф § 49 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов A.M. Углубленный уровень 2019
Вопрос 1. Какими основными свойствами обладают живые организмы?
Обмен веществ и энергии, движение, рост и развитие, наследственность и изменчивость, размножение, раздражимость, саморегуляция, дискретность и целостность, энергозависимость.
Вопрос 2. Что такое изменчивость?
Изменчивость — возникновение различий между особями вида.
Вопрос 3. Что такое вегетативное размножение?
Вегетативное размножение — образование новой особи из вегетативных органов родительской особи; один из способов бесполого размножения.
Вопрос 4. Что называют изменчивостью? Какие виды изменчивости вам известны? Что лежит в основе классификации этого свойства?
Изменчивость — возникновение различий между особями вида.
Различают 2 вида изменчивости: генотипическую (наследственную) и модификационную (ненаследственную). В основе классификации этого свойства лежит способ приобретения организмом изменчивости.
Вопрос 5. Составьте сравнительную таблицу генотипической и фенотипической изменчивости.
Вопрос 6. Приведите примеры признаков с широкой и узкой нормой реакции.
Признаки с широкой нормой реакции: молочность коров; вес быков; развитие мускулатуры у человека; высота, кустистость, форма, количество клубней картофеля; размены листьев растений; количество жира в организме; частота шерсти, волос; урожайность у растений; рост; вес; количество лейкоцитов; интеллект…
Признаки с узкой нормой реакции: окраска шерсти у животных, размеры сердца и головного мозга, форма и размеры цветка; пол; группа крови; цвет шерсти, глаз; окраска кроликов; жирность молока…
Вопрос 7. Может ли модификационная изменчивость лежать в основе эволюционного процесса?
Эволюция не может быть основана на модификационной изменчивости, потому что модификация не представляет собой ничего нового. Модификации, которые выработанные уже в процессе эволюции, это нормы реакции организма на определенные факторы среды. Однако, модификации имеют важное адаптивное значение. Модификации охраняют организм стрессовых факторов внешней среды, они создают буфер. Этот буфер противостоит отбору определяемым между средой. Благодаря фенотипической пластичности (модификации) популяция может выжить в среде, изменившиеся неблагоприятным образом. Элиминирующие действие среды как бы задерживается. Эта задержка дает популяции возможность для создания новых адаптивных признаков. В результате мутационного процесса, потока генов, рекомбинации, популяция может новые генотипы, которые будут соответствовать изменившиеся неблагоприятной среде. Эта связь между модификациями и развитие новых адаптивных признаков называется эффектом Болдуина.
Вопрос 8. Какие признаки подвергаются модификациям чаще?
На некоторые свойства организмов внешние условия среды не оказывают влияния (группа крови, цвет радужки глаз). На другие же свойства организма (рост, вес) внешние условия оказывают влияние. Например хорошее, калорийное питание приводит к увеличению веса организма.
Вопрос 9. Перечислите возможные причины мутаций.
Действие даже небольших доз ионизирующего излучения.
Химические мутагены (искусственно полученные токсины (в том числе и те, которые используются как средства борьбы с вредителями сельского хозяйства), а также некоторые вещества естественного происхождения: табак).
Физические мутагены (различные изменения физических параметров окружающей среды, например, температуры или солёности. Здесь уместно говорить о влиянии.
Внутренние факторы (внутриклеточные мутагены).(Ошибки белков, осуществляющих репликацию, транскрипцию или ремонт этой молекулы.
Вопрос 10. Прочитайте текст «Чем грозит всего одна сигарета?» из рубрики «Шаги к медицине» и, используя полученную информацию, ответьте на вопрос: какие вещества, содержащиеся в сигарете, наносят вред непосредственно курильщику, какие — его потомкам, а какие — и ему, и его потомкам? Ответ представьте в виде таблицы.
Вопрос 11. Подумайте, каким из способов, применяющихся ныне молекулярными генетиками, можно было бы полностью вылечить вызываемое мутацией заболевание, описание которого приводится ниже (муковисцидоз).
Методы молекулярной генетики на сегодняшний день позволяют идентифицировать мутации в гене, диагностировать моногенное наследственное заболевание путем определения нуклеотидной последовательности генов и выявления мутантных генов (фенилкетонурия, муковисцидоз).
На сегодняшний день полностью победить эту болезнь невозможно, но при условии постоянного адекватного лечения человек с таким диагнозом может прожить долгую полноценную жизнь. Сейчас практикуются операции по пересадке поврежденных органов.
Ученые из Университета Дьюка в Северной Каролине (США) открыли молекулу, способную ослаблять симптомы муковисцидоза. Об этом сообщает портал Medical Xpress.
Также фармацевтической компанией Америки разработан препарат (результат внедрения нанотехнологий в медицину), предназначенный для исправления генетических дефектов, лежащих в основе муковисцидоза и редких генетических заболеваний.
Вопрос 12. Почему мутации проявляются редко?
Изменение чаще всего наследуется при появлении одинаковых мутаций у обоих родителей. Скрытые мутации имеют все шансы проходить внутри организма в отсутствии всяких последствий на человека, по этой причине они, как правило, никак не выражаются.
Вопрос 13. Почему большинство мутаций — вредные? Могут ли мутации быть полезными? Приведите примеры.
Мутации, которые ухудшают деятельность клетки, часто приводят к её уничтожению. Если защитные механизмы организма не распознали мутацию и клетка прошла деление, то мутантный ген передастся всем потомкам и, чаще всего, приводит к тому, что все эти клетки начинают функционировать иначе. Мутации вызывают нарушение функций организма, снижают его приспособленность и могут привести к смерти особи.
Мутация в половой клетке может привести к изменению свойств всего организма — потомка, а в любой другой клетке организма — к злокачественным или доброкачественным новообразованиям.
Однако в очень редких случаях мутация может привести к появлению у организма новых полезных признаков, и тогда последствия мутации оказываются положительными; в этом случае они являются средством адаптации организма к окружающей среде. Например, увеличенная плотность костей, «золотая» кровь, приспособляемость к высоте, меньшая необходимость во сне, устойчивость к холоду, устойчивость к ВИЧ (генетическая мутация белка CCR5 — его нет).
Изменчивость
Под изменчивостью понимают способность организмов приобретать признаки и свойства, отличные от родительских, характерных для данного вида. Изменчивость является общим свойством всех живых систем и может выражаться в изменении как генотипа, так и фенотипа.
Традиционно различают ненаследственную и наследственную изменчивость.
Модификационная изменчивость
Для модификационной изменчивости характерен групповой характер, она часто (но не всегда) служит приспособлением к условиям внешней среды. Известным примером модификационной изменчивости является изменение окраски шерсти у зайца-беляка в зависимости от сезона года.
Такое изменение окраски делает их более приспособленными, повышает выживаемость: заяц сливается с внешней средой и становится незаметен для хищников.
Однако не стоит забывать об относительности любой приспособленности: если среда резко изменится, то белый заяц на фоне темной земли станет легкой добычей для хищников.
Еще одним примером модификационной изменчивости служит изменение окраски шерсти у гималайских кроликов. Они рождаются полностью белыми, так как их эмбриональное развитие протекает в условиях повышенной температуры.
Однако в результате воздействия холода на разные участки их тела, шерсть начинает темнеть. В естественных условиях шерсть темная на ушах, носе, лапах и хвосте.
В эксперименте лед привязывают к спине, и через некоторое время шерсть на этом месте начинает темнеть. Это наглядно демонстрирует влияние внешней среды на проявление признака.
Норма реакции
Нормой реакции называют генетически (наследственно) закрепленные пределы (границы) изменчивости признака. Принято говорить, что у каждого признака существует определенная норма реакции: она может быть узкой или широкой.
Узкая норма реакции характерна для признаков, которые относятся к качественным: форма глаза, желудка, сердца, размеры головного мозга, рост.
Количественные признаки имеют широкую норму реакцию и достаточно вариабельны в течение жизни: яйценоскость кур, удойность коров, вес, размер листьев.
Наследственная изменчивость
Комбинативная изменчивость
То, что мы отличаемся от своих родителей, и есть результат этих неопределенностей.
Мутационная изменчивость
Изменения при генных мутациях происходят в последовательности нуклеотидов молекулы ДНК. Может случаться такое, что один или несколько нуклеотидов выпадают из ДНК (делеция), вставляются новые нуклеотиды, удваиваются имеющиеся нуклеотиды (дупликация).
Изменения ДНК ведут к тому, что в результате на рибосомах синтезируется белок с иной аминокислотной последовательностью. К примеру: изначально триплет ДНК «ТАЦ» кодировал аминокислоту «Мет», нуклеотид «Т» выпал из триплета произошла вставка нуклеотида «Г». В результате вместо аминокислоты «Мет» теперь синтезируется аминокислота Вал.
В результате хромосомных мутаций происходят структурные изменения хромосом (не следует путать с кроссинговером, который происходит в норме и подразумевает обмен участками между гомологичными хромосомами). Последствия хромосомных мутаций часто оказываются летальны.
В результате таких мутаций может происходить утрата (делеция) участка хромосомы, его удвоение (дупликация), поворот на 180° (инверсия), перенос участка одной хромосомы на другую (транслокация), перенос участка внутри одной хромосомы (транспозиция).
В результате таких мутаций количество хромосом увеличивается в кратное количество раз (2,3,4 и т.д.). В результате получаются организмы триплоиды, тетраплоиды и т.д. Иногда такие мутации вызывают искусственно, к примеру, в селекции растений. Известно, что у полиплоидов более крупные и сочные плоды.
Имеет значение в процессе видообразования. Примером данной мутации может послужить отдаленная гибридизация (аутбридинг) пшеницы и ржи. Их генотип состоит из гаплоидного набора пшеницы (n) и гаплоидного набора ржи (m).
Раз уж мы затронули аутбридинг, то следует коснуться явления инбридинга и гетерозиса для их полного понимания.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Дайте определение нормы реакции. Каковы преимущества и недостатки признаков широкой и узкой нормы реакции для особи и для популяции в целом?
Нормой реакции называются пределы, в которых фенотип может изменяться под действием среды без изменения генотипа. Возможность этих изменений, обусловлены генетически.
Широкая норма реакции в природных условиях имеет важное значение для сохранения и процветания вида. Стабильность признаков, обладающих узкой нормой реакции, может быть обеспечена тремя факторами: 1) Жесткой генетической детерминацией. Тогда вся, или, по крайней мере, большая часть изменчивости признака имеет генетическую природу. Отбор по таким признакам наиболее эффективен, но и плата за эволюцию, то есть гибель менее приспособленных особей, тоже высока. 2) Стабильность признака может быть обеспечена его жесткой онтогенетической детерминацией. Таковы многие морфологические признаки, например число шейных позвонков млекопитающих (их всегда семь), или план строения позвоночных (также как и беспозвоночных) животных, или тип дробления зиготы (спиральный, радиальный) и т. п. Изменчивость таких признаков практически не зависит от генотипа. Она эпигеномна, и их эволюция лишь опосредованно и косвенно определяется естественным отбором 3) Третья причина стабильности признаков фенотипа—гомеостаз внутренней среды организма и гомеорез (термин Уоддингтона), то есть устойчивость онтогенетических взаимодействий в развивающемся организме.
Количество гемоглобина в крови у сухопутных млекопитающих соответствует парциальному давлению кислорода в местах их обитания. На равнине гемоглобина меньше, в горах, при пониженном атмосферном давлении, его становится больше. Количество гемоглобина — физиологический признак с широкой нормой реакции. Именно это свойство используют альпинисты, проходя адаптацию в горах перед высотными восхождениями. Через несколько дней пребывания в высокогорье количество гемоглобина в их крови увеличивается, что обеспечивает возможность подняться еще выше. То же самое происходит и с любыми другими млекопитающими при стойком понижении атмосферного давления.
Лесные мыши живут и на равнине, в Краснодарском крае (300 м над уровнем моря), и на высоте 1600-1700 м в горах. У равнинных мышей количество гемоглобина на 9-12 % ниже, чем у горных. При перемещении равнинных мышей в горы (или при помещении их в барокамеру) после 5-6 дней акклимации количество гемоглобина у них повышалось, но это повышение не превышало 7% и не достигало уровня, свойственного горным мышам. Аналогично, при переселении горных мышей на равнину, количество гемоглобина в их крови снижалось, но оставалось на 2-3% выше, чем у равнинных мышей. Другими словами, при освоении лесными мышами высокогорья у них произошел генетически детерминированный сдвиг нормы реакции по количеству гемоглобина в крови. Объяснить это изменение можно только естественным отбором на адаптацию к недостатку кислорода.
Стабильность признаков, обладающих узкой нормой реакции, может быть обеспечена тремя факторами: 1) Жесткой генетической детерминацией. Тогда вся, или, по крайней мере, большая часть изменчивости признака имеет генетическую природу. Отбор по таким признакам наиболее эффективен, но и плата за эволюцию, то есть гибель менее приспособленных особей, тоже высока. 2) Стабильность признака может быть обеспечена его жесткой онтогенетической детерминацией. Таковы многие морфологические признаки, например число шейных позвонков млекопитающих (их всегда семь), или план строения позвоночных (также как и беспозвоночных) животных, или тип дробления зиготы (спиральный, радиальный) и т. п. Изменчивость таких признаков практически не зависит от генотипа. Она эпигеномна, и их эволюция лишь опосредованно и косвенно определяется естественным отбором 3) Третья причина стабильности признаков фенотипа—гомеостаз внутренней среды организма и гомеорез (термин Уоддингтона), то есть устойчивость онтогенетических взаимодействий в развивающемся организме.