Otázky v ekologii, evoluční teorii, populační biologii a dalších vědách často zahrnují koncept variability (určité i neurčité). To je základní kámen pro pochopení původu druhů, jejich schopnosti přizpůsobit se měnícím se podmínkám prostředí. Tyto principy jsou základem moderního šlechtění a molekulární biologie. Pokusme se přijít na to, co tyto pojmy znamenají.
Typy variability
Tyto koncepty se také nazývají nedědičná a dědičná variabilita. Jaký je rozdíl mezi určitou a neurčitou variabilitou? První se vyskytuje ve skupině jedinců jako reakce na vnější faktory. Reguluje se hodnotou reakční normy. Jako příklad si můžeme připomenout zimní spánek medvěda, hustotu srsti psa, délku stonku pampelišky. Pokud změníte podmínky prostředí, tyto příznaky se nemusí objevit. Pokud tedy uměle vytvoříte hojnost potravy a teplou teplotu po celý rok, pak medvěd zimu neprospí. Pes, který žije v zimě doma, bude mít mnohem méně podsady než pes na řetězu. Při neustálém sekání trávy pampeliškaporoste s kratší délkou stonku, což mu umožní vytvořit stopku a vyhnout se řezání. Samozřejmě, že takové vlastnosti nejsou geneticky zděděny.
Dědičná variabilita se vyskytuje jako spontánní mutace ve skupině jedinců a dědí se po generace. Ne všechny mutace jsou však prospěšné. Většina z nich se stává zbytečnou nebo škodlivou. Jen některé změny podpoří přirozený výběr. Tato vlastnost je základem evoluce, neboť umožňuje organismu přizpůsobovat se změnám prostředí, získávat vlastnosti přispívající k přežití. Pojďme se tomuto typu věnovat podrobněji.
Historie studia nejisté variability
Při zmínce o faktorech ovlivňujících vznik druhů nelze nezmínit autora stejnojmenné knihy a evoluční teorie Charlese Darwina. Samozřejmě, v tuto chvíli je tato teorie dokončena a nazývá se syntetická. Popis základních pojmů a princip však zůstal nezměněn.
Podle Darwina je neurčitá variabilita – „nekonečně rozmanité drobné rysy, které odlišují jedince stejného druhu a které nelze vysvětlit dědičností od jednoho z jejich rodičů nebo od více vzdálených předků. Hovořil také o přímém a nepřímém vlivu podmínek existence na formování živého organismu, o korelaci znaků. Zároveň koncept genu ještě neexistoval a důvody pro výskyt datrysy nebyly tomuto vědci jasné. Nyní je známo, že dědičnost je genetická a v DNA se neustále vyskytují mutace.
Jak tento mechanismus funguje?
Replikace DNA neustále dostává chyby. Normálně je musí odstranit imunitní systém nebo systém buněčné apoptózy (programovaná smrt). V případě selhání těchto systémů může tato buňka přežít a vytvářet své kopie. Pokud je organismus jednobuněčný nebo změny ovlivnily pohlavní buňky, bude tento defekt zděděn a předán dalším generacím. To vytváří rozmanitost v populaci a zaručuje přežití druhu a evoluci obecně.
Typy mutací
- Gen. Ovlivňuje strukturu DNA na úrovni nukleotidů. Vyjadřují se ztrátou, nahrazením jakéhokoli nukleotidu (jako příklad lze uvést lidská onemocnění, jako je fenylketonurie, srpkovitá anémie).
- Generativní. Ovlivňuje geny zárodečných buněk. Dědí se po generace.
- Somatické. Mutace nepohlavních buněk. Nejsou zděděny u zvířat, ale jsou zděděny v rostlinách, když se množí vegetativní metodou (v buněčné kultuře in vitro).
- Genomický. Souvisí se změnou počtu chromozomů v jádře. Mohou se projevit zvýšením jednoho nebo více chromozomů (u lidí je Downova choroba spojena s dalším chromozomem) a znásobením jejich počtu (polyploidní rostliny jsou orientační: většina moderních odrůd pšenice je oktoploidní, to znamená, že mají osm sady chromozomů).
- Chromozomální.
Význam
- Druh nežije vždy ve stejných podmínkách. V případě změny životních podmínek, někdy náhlé, například v důsledku přírodní katastrofy, přesídlení na jiný kontinent atd., může být celá populace vystavena vyhynutí. Ale některé organismy mohou mít mutace, které byly až do tohoto bodu k ničemu, ale nyní jsou nezbytné pro přežití. To znamená, že pouze tito jedinci přežijí a dají potomky s těmito vlastnostmi. Příkladem může být neustálý boj mezi bakteriemi a antibiotiky. Vyvinutá antibakteriální činidla jsou po určitou dobu poměrně účinná, dokud se nerozmnoží potomci mikroorganismů s geny pro odolnost vůči tomuto typu léků. To nutí farmaceutický průmysl vytvářet nové produkty a nevědomky stimulovat bakterie k dalšímu vývoji.
- Hodnota ve výběru. Právě tento typ variací považoval Charles Darwin za základ umělého výběru. Mutace, které se objevují zpočátku, bez ohledu na faktory prostředí, mohou být pro člověka cenné. Takže například plody velkoplodých rajčat nejsou pro samotnou rostlinu užitečné – větve bez rekvizit a podvazků jejich váhu nevydrží. Ale výběr na tomto základě nám umožnil získat produktivnější odrůdy.
Definice: co je neurčitá variabilita v biologii
Shrneme-li výše uvedené, shrneme, co tento pojem znamená ve vědě. Neurčitá variabilita v biologii je synonymem pojmumutace. Je dědičné povahy (na rozdíl od určité), zatímco drobné změny v genomu v první generaci se hromadí a zesilují v následujících. Tento typ variability je také spojen se změnami faktorů prostředí, nikoli však ve formě adaptací, ale nepřímo. Pomáhá tedy adaptovat se nikoli na konkrétní organismus, ale na taxon jako celek.
Příklady nejisté variability
Dříve v článku byly diskutovány konkrétní příklady mutací, které pomáhají přizpůsobit se prostředí. Zvažte několik širokých typů takové variability v přírodě:
- Ochranné zbarvení. Vyskytuje se u mnoha zvířat. V procesu přirozeného výběru jsou jedinci s nenápadnějším zbarvením v okolní krajině méně náchylní k napadení predátory, a proto mohou produkovat více potomků. Tato funkce je opravena po generace. Současně, když se změní podmínky prostředí (například když se populace přestěhuje do jiného stanoviště), barva udržovaná výběrem se může změnit.
- Zbarvení signálu. V důsledku změn v genomu získal některý hmyz jasné barvy, které varují predátory před jedovými žlázami. Takto lze obarvit i nejedovatý hmyz, aby byl chráněn před sežráním. Tento jev se nazývá mimikry.
- Tvar těla. Nepřímý vliv prostředí podporuje jedince, jejichž tělesný tvar je mu nejvíce přizpůsoben. Forma ve tvaru torpéda, která pomáhá při plavání, je tedy charakteristická pro vodní organismy. Podobné je to u delfínů, tuleňů, tučňáků, ryb, plavých brouků. Přirozeně se tato forma u těchto zvířat vyvinula nezávisle. Jde jen o to, že v procesu evoluce ti jedinci, kteří byli nejlépe přizpůsobeni plavání, přežili a porodili.
- Ochranné mechanismy. Například jehly ježka, dikobraza - upravená vlasová linie. Výhodu v rozmnožování získali jedinci, kteří spontánní mutací získali hustší štětiny, což může dravci způsobit nepříjemnosti. V dalších generacích zřejmě výběr podpořil ostrost srsti - tato vlastnost zesílila.
Shrnutí
Tento typ variability nezaručuje přežití organismu, ale zajišťuje přežití druhu v neustále se měnících podmínkách prostředí. Neomezená variabilita je pro člověka nezbytná jako nástroj rozmnožování. Přispívá k přirozenému i umělému původu nových taxonů. Proto je základem evoluce nejistá variabilita.
