Место случайности в механизме наследственности

Лист  замечаний

Содержание 

Введение………………………………………………………………………….......3

1.1. Наследственность  и изменчивость…………………………………………….5

1.2. Мутация………………………………………………………………………….9

Заключение………………………………………………………………………….13

Библиографический список………………………………………………………..14

Введение

     Наследственность  есть категория историческая. Ее ключевая роль в определении непрерывности  жизни заключается в том, что  она обеспечивает физическую связь  между поколениями клеток или  организма в виде передачи генетической информации от родителей к их потомству. Но организмы живут в условиях определенной среды. Поэтому непрерывная  передача генетической информации от родителей к потомству обеспечивает единство организмов и среды.

     В дискуссиях о наследовании пролито  немало чернил - и не только чернил. В мире, конечно, есть случайности. Случайным часто называют событие, которое может не повториться даже при точном воспроизведении всех сопровождавших его обстоятельств. Случайность не играет существенной роли в эволюции генов. Генотип направленно изменяется в ряду клеточных поколений при жизни многоклеточного организма (онтогенез) и его потомства (филогенез). Эта гипотеза противоречит основным постулатам СТЭ (постоянство генотипа в онтогенезе: случайный характер исходного изменения генотипа; постоянство генофонда равновесной популяции; отбор фенотипов как единственный фактор направленного изменения генофонда).

     Генотип, рассматриваемый как популяция генов, эволюционирует в направлении повышения приспособленности к внутриклеточной среде путем дифференциального размножения генов. Различные воздействия на организм, вызывающие те или иные изменения в его функционировании, могут повлиять на внутриклеточную среду, на функционирование и размножение генов (транскрипцию и репликацию) и соответственно на направленность эволюции генотипа. Адаптивную эволюцию генотипа можно рассматривать как антиэнтропийпый процесс, противостоящий спонтанному мутированию.

     Сторонники случайности указали на простую возможность: ДНК может оказаться разрезанной сразу в нескольких местах и сшивающие ферменты могут сшить ее не там, где она была разрезана, – вот и ошибка, вот и мутация! Среди эволюционистов даже прошел слух, что генетикой доказана случайность новых форм генов. Многие стали указывать, что таких мутаций явно недостаточно для объяснения эволюции – сама по себе замена немногих нуклеотидов обычно ничего нового не дает, а может только испортить старое (в редких случаях, когда она что-то дает, оказывается, что попросту вернулось старое).  
 
 

МЕСТО СЛУЧАЙНОСТИ  В МЕХАНИЗМЕ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ 

1. Наследственность  и изменчивость

     Основы  современной генетики были заложены Г. Менделем (1822 - 1884) - монахом-августинцем, жившем в австрийском городе Брюнне. В 1865 г. он начал производить опыты с различными сортами гороха, чтобы выяснить, какие индивидуальные признаки организма передаются по наследству.

     Доминирование одного признака над другим - это  обычное дело, но не универсальное  явление. В некоторых случаях  встречается неполное доминирование. Бывают такие случаи, когда в потомстве  проявляются признаки обоих родителей. Такая ситуация называется кодоминированием.

     В 1866 г. Г. Мендель открыл законы дискретной наследственности, выражающие распределение  в потомстве наследственных факторов, названных генами. Для объяснения результатов своих экспериментов  Мендель предложил гипотезу: альтернативные признаки определяются факторами - генами, которые передаются по наследству. Каждый фактор может находится в  одной из альтернативных форм, ответственных  за то или иное проявление признака.

     Эксперименты  Менделя определили наследование альтернативных проявлений одного и того же признака. Мендель сформулировал следующие законы:

1. Закон  единообразия гибридов первого  поколения;

2. Закон  независимого расщепления гибридов  второго поколения, согласно которому  гены, определяющие различные признаки, наследуются независимо друг  от друга (этот закон справедлив  только в отношении генов, находящихся  в разных хромосомах).

     Признаки, наследуемые от одного родителя, передаются совместно. Признаки передаются потомству независимо один от другого. В основе передачи наследственных признаков всего живого (растений, животных и человека) лежат законы наследования. Они позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности, согласно которой преемственность свойств в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом, находящихся в ядре клеток и заключающих в себе всю генетическую информацию.

     Наследственность - свойство организма сохранять и  передавать потомству характерные  признаки, особенности строения, функционирования и индивидуального развития. Наследственность является предметом изучения генетики.

     О природе наследственности на протяжении всей истории человечества высказывались  самые разнообразные предположения. В 1909 г. В. Иогансон (1857-1927) ввел важное разграничение между фенотипом и генотипом. Фенотип - совокупность всех внешних, наблюдаемых нами признаков организма: морфологических, физиологических, биохимических, гистологических, анатомических, поведенческих и т.п. Генотипом называется передающаяся по наследству генетическая основа всех этих признаков. Генотип - совокупность всех генов одного организма. Это система взаимодействующих генов. На протяжении всей жизни может меняться, однако, генотип остается неизменным.

     В 1902 г. два исследователя - У.С. Саттон в США и Т. Боверн в Германии - независимо друг от друга высказали предположение, что гены находятся в хромосомах (хромосомная теория наследственности). Две хромосомы, образующие одну пару, называются гомологическими, принадлежащие к разным парам - негомогенными хромосомами.

     Хромосомы ядерного вещества представляют собой  гигантские полимерные молекулы, состоящей  из нитей нуклеиновых кислот и  небольшого количества белка. Каждая пара хромосом имеет определенный набор  генов, контролирующих появление того или иного признака. Гены являются носителями наследственности. Их существование, расположение в хромосомах определяются посредством изучения распределения  признаков в потомстве от скрещивания  особей с альтернативными проявлениями этих признаков.

     Изучение  явлений наследственности на клеточном  уровне позволило установить взаимосвязь  между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления и созревания половых клеток.

     В 40-х - начале 50-х годов была выяснена химическая природа гена. Гены представляют собой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) - высокополимерного природного соединения, содержащегося в ядрах  клеток живых организмов. ДНК - носитель генетической информации. Расшифровка  структуры ДНК и механизма ее самоудвоения позволила установить, что все разнообразие живого мира кодируется на нитях ДНК, посредством чего записывается информация о последовательности аминокислот в белке.

     Наследственность  и изменчивость основываются на преемственности  и видоизменении сложных внутриклеточных  структур. Новые свойства организма появляются только благодаря изменчивости.

     Изменчивость - это изменение наследственных задатков, вариабельность их проявления в процессе развития организма при взаимодействии с внешней средой. Но изменчивость играет роль в эволюции, когда проявление изменчивости сохраняется в последующих  поколениях, то есть, наследуется.

     Клетки, через которые осуществляется преемственность  поколений - специализированные половые  при половом размножении и  неспециализированные (соматические) клетки тела при бесполом, несут в себе не сами признаки и свойства будущих организмов, а только задатки их развития. Эти задатки являются генами. Ген - это участок молекулы ДНК, определяющий возможность развития отдельного элементарного признака. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных одна вокруг другой в спираль. Цепи построены из большого числа мономеров 4 типов - нуклеотидов, специфичность которых определяется одним из 4 азотистых оснований. Сочетание трех рядом стоящих нуклеотидов в цепи ДНК составляют генетический код. ДНК точно воспроизводится при делении клеток, что обеспечивает в ряду поколений клеток и организмов передачу наследственных признаков и специфических форм обмена веществ.

     Ген представляет собой группу рядом  лежащих нуклеотидов, которыми закодирован  один белок, определяющих один признак. Число генов очень велико. Один и тот же ген может оказывать  влияние на развитие ряда признаков, так же, как и на формирование одного признака могут оказывать  влияние несколько генов. Каждому виду растений и животных свойствен свой количественный набор хромосом. У всех организмов одного и того же вида каждый ген расположен в одном и том же месте строго определенной хромосомы.

     Генетическая  информация закодирована в последовательности азотистых оснований, содержащихся в молекуле ДНК. Азотистые основания можно рассматривать в качестве «букв» генетического алфавита. Последовательность оснований образует «слова». Гены - это, своего рода, «предложения», записанные на генетическом языке.

     Генетическое  содержание организма представляет собой как бы «книгу», составленную из генетических предложений. За воспроизведение  в поколениях растений, животных и  человека наследственных свойств, ответственны 3 эволюционно закрепленных универсальных  процесса: размножение обычных (соматических) клеток - митоз - простое деление, перед которым количество хромосом в клетке удваивается путем самовоспроизведения; размножение половых клеток - мейоз, оплодотворение.

     Гены  управляют развитием и обменом  веществ организма. Наследственная передача признаков от родителей  потомству - консервативный процесс, но эта консервативность не является абсолютной, так как иначе была бы невозможна эволюция.

     Каждый  новорожденный несет в себе комплекс генов не только своих родителей, но и отдаленных предков, то есть, свой, только ему присущий богатейший наследственный фонд или наследственно предопределенную биологическую программу, благодаря  которой возникают его индивидуальные качества. Эта программа закономерно и гармонично претворяется в жизнь, если в основе биологических процессов лежат качественные наследственные факторы, внешняя среда обеспечивает растущий организм всем необходимым для реализации наследственного начала.

     Приобретенные в жизни навыки и свойства не передаются по наследству, однако каждый родившийся ребенок обладает громадным арсеналом  задатков, развитие которых зависит от: условий воспитания и обучения, социальной структуры общества, забот и усилий родителей, желаний самого ребенка. Внешней средой для ребенка являются условия, которые создадут его родители или окружающие его люди, различные климатические, геофизические и другие факторы, воздействие которых может изменить характер наследственной информации. И она может реализоваться частично или полностью.

     Комплекс  наследственных признаков организма - это генотип, а комплекс признаков, сформировавшихся во время взаимодействия генотипа и факторов внешней среды - фенотип. В генетике существует ненаследственная изменчивость. Ненаследственная изменчивость связана с изменением фенотипа, наследственная - генотипа. Генотипическая изменчивость затрагивает генотип и подразделяется на несколько групп: мутационную  и комбинативную. [5, c. 242]

2. Мутации

     Мутация – это повреждение или разрыв каких-либо участков ДНК, в результате которого выведятся из строя целые  участки хромосом; они подобны  опечаткам в книге. Мутации могут  быть вызваны разными факторами: излучениями, химическим воздействием, вирусами. [4, с.106]

     Мутацией  называется изменение структуры  или количества ДНК данного организма. Мутации приводят к изменениям генотипа. Если мутации затрагивают половые  клетки, то они передаются следующим  поколениям, а если мутации возникают  в соматических клетках, то они не передаются. Генные мутации затрагивают  структуру самого гена: изменяются различные по длине участки ДНК. Большинство мутаций, с которыми связана эволюция органического мира и селекция - это генные мутации.

     В особую группу можно выделить ряд  процессов, приводящих к возникновению  комбинативной изменчивости: случайное  расхождение хромосом, случайное  сочетание хромосом при оплодотворении, рекомбинацию генов. Сами наследственные гены не изменяются, но новые их сочетания  между собой приводят к появлению  организмов с новым фенотипом. [3, c.218]

     Главнейшая  особенность природных популяций, как показали эксперименты, — это  генетическая гетерогенность (разнородность). Она поддерживается за счет мутаций  и процесса рекомбинаций. Генетическая гетерогенность позволяет популяции  использовать для приспособления не только вновь возникающие наследственные изменения, но и те, которые возникли очень давно и существуют в  популяции в скрытом виде.