Курсовая с практикой на тему Основные закономерности изменчивости живых организмов

Содержание:

Введение 2
1. Теоретические аспекты изменчивости живых организмов 4
1.1. История понятия изменчивости и ее сущность 4
1.2. Формы изменчивости 9
2. Изменчивость счётных признаков сейсмосенсорной системы головы у разных видов пресноводных рыб и её связь с гидрохимическими факторами 14
2.1. Материал и методы 14
2.2. Результаты и обсуждение 19
Заключение 29
Список использованных источников 32

Введение:

Живой организм не может существовать изолированно от внешней среды. Он всегда находится с ней в тесной взаимосвязи. Такие факторы среды, как температура, свет, условия питания, химический состав и структура почвы, во взаимодействии с генотипом организма определяют и формируют его фенотип. Еще Жан-Батист Ламарк рассматривал факторы внешней среды как один из важных эволюционных факторов. Чтобы выжить в условиях меняющейся среды, организм должен приспосабливаться, то есть приобретать новые качества (черты).
Способность живого организма приобретать в процессе индивидуального развития новые черты называется изменчивостью.
Изменчивость – это свойство, противоположное наследственности. Оно обеспечивает разнообразие живых организмов на нашей планете. По особенностям изменений, характеру их интенсивности и возможности наследования ученые выделяют следующие виды изменчивости:
— ненаследственная (модификационная) изменчивость;
— наследственная изменчивость, которая, в свою очередь, делится на комбинативную и мутационную.
Уже давно было замечено, что выращивая потомство с одинаковым генотипом (семена растений или однояцевых близнецов животных) в разных условиях, можно наблюдать различную степень реализации генотипа. Это и будет примером проявления ненаследственной изменчивости. Об этом наша статья.
Модификационная изменчивость – это такие изменения качественных признаков организма, которые обусловлены влиянием различных факторов внешней среды, и которые не связаны с изменениями генотипа.
Модификации – это ответные реакции организма на изменения интенсивности влияния определенных факторов окружающей среды. Они являются одинаковыми для всех организмов с подобными генотипами. У человека, который оказался в высокогорных условиях, через некоторое время увеличивается количество эритроцитов в крови. По возвращении человека на равнину, количество эритроцитов вскоре уменьшается (возвращается в пределы нормы). На размеры тела и развитие органов животных оказывает влияние количество и качество пищи.
На степень проявления модификационного признака влияют факторы как внешней, так и внутренней среды (например, другие гены, в том числе регуляторные).
Таким образом, объектом исследования является изменчивость, а его предметом – основные закономерности изменчивости живых организмов.
Цель исследования – проанализировать основные закономерности изменчивости живых организмов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить историю понятия изменчивости и ее сущность;
2. Рассмотреть формы изменчивости;
3. Рассмотреть материал и методы исследования изменчивости счётных признаков сейсмосенсорной системы головы у разных видов пресноводных рыб и её связь с гидрохимическими факторами;
4. Проанализировать результаты исследования изменчивости счётных признаков сейсмосенсорной системы головы у разных видов пресноводных рыб и её связь с гидрохимическими факторами.

Заключение:

К наследственной изменчивости относят изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений. Иногда это крупные изменения, например коротконогость, отсутствие рогов у домашнего скота, отсутствие пигмента (альбинизм) или оперения. В результате таких изменений возникли также карликовый рост душистого горошка, красная береза, растения, дающие махровые цветки, но чаше это мелкие, едва заметные уклонения от нормы. Наследственные изменения называют мутациями.
Дарвин называл наследственную изменчивость неопределенной, индивидуальной изменчивостью, подчеркивая тем самым ее случайный, ненаправленный характер и относительную редкость. Мутации возникают вследствие изменения структуры гена (т. е. последовательности нуклеотидов в ДНК) или хромосом и служат единственным источником генетического разнообразия внутри вида. Благодаря мутационному процессу появляются различные варианты генов, составляя резерв наследственной изменчивости. Однако бесконечное разнообразие генотипов живых организмов, уникальность каждого генотипа обусловлены комбинативной изменчивостью — перекомбинацией хромосом в процессе полового размножения и участков хромосом в процессе крос-синговера. При этом типе изменчивости сами гены не изменяются, изменяются их сочетания и характер взаимодействия в генотипе.
Мутации бывают доминантные и рецессивные. Большинство мутаций рецессивны и не проявляются у гетерозигот. Это очень важно для существования вида. Мутации в данных условиях оказываются, как правило, вредными, так как вносят нарушения в тонко сбалансированную систему биохимических реакций. При изменении условий внешней среды некоторые мутации могут оказываться полезными и носители таких мутаций получают преимущество в процессе естественного отбора.
В гомозиготном состоянии мутации нередко понижают жизнеспособность или плодовитость особи. Мутации, резко снижающие жизнеспособность, частично или полностью останавливающие развитие, называются полулетальными или летальными, У человека к таким мутациям относятся ген гемофилии и ген серповидно-клеточной анемии, определяющий синтез аномального гемоглобина.
Если мутация возникает в половых клетках, то она обнаруживается только в следующем поколении. Такие мутации называют генеративными. Мутации могут происходить и в соматических клетках, проявляясь лишь у данного организма. Но при бесполом размножении они могут передаваться потомству.
Мутации, образующиеся в результате замены одного или нескольких нуклеотидов в пределах одного гена и приводящие к изменению строения белков, называются генными. Один ген может мутировать неоднократно. Так возникает серия аллельных генов.
Изменения структуры хромосом служат причиной хромосомных мутаций. Они возникают вследствие утраты части хромосомы. Если оторвавшийся участок может присоединиться к негомологичной хромосоме, то образуется новая комбинация генов. Довольно широко распространено удвоение участка хромосомы.
К мутациям относится также изменение числа хромосом. Вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая на одну хромосому больше, чем в нормальном гаплоидном наборе. При слиянии с другой гаметой возникает зигота с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для вида.
У простейших и у растений часто наблюдается кратное увеличение числа хромосом. Такое изменение хромосомного набора носит название полиплоидии. С увеличением числа хромосомных наборов в кариотипе возрастает надежность генетической системы, уменьшается вероятность снижения жизнеспособности в случае мутаций. Полиплоидия нередко влечет за собой повышение жизнеспособности, плодовитости и других жизненных свойств. В растениеводстве это свойство используют, искусственно получая полиплоидные сорта культурных растений, отличающиеся высокой продуктивностью. У высших животных полиплоидия не встречается.
Различают два вида изменчивости: фенотипическую (модификационная) и генотипическую. Фенотипическая изменчивость – это изменение организмов под действием факторов среды и эти изменения не наследуются. Эта изменчивость не затрагивает гены организма, наследственный материал не изменяется. Модификационная изменчивость признака может быть очень велика, но она всегда контролируется генотипом организма. Границы фенотипической изменчивости, контролируемые генотипом организма, называют нормой реакции. Широкая норма реакции приводит к повышению выживаемости. Интенсивность модификационной изменчивости можно регулировать. Модификационная изменчивость направлена. К статистическим закономерностям модификационной изменчивости относятся вариационный ряд изменчивости признака и вариационная кривая. Вариационный ряд представляет ряд вариант, (есть значений признака) расположенных в порядке убывания или возрастания (например: если собрать листья с одного и того же дерева и расположить их по мере увеличения длины листовой пластинки, то получается вариационный ряд изменчивости данного признака). Вариационная кривая – это графическое изображение зависимости между размахом изменчивости признака и частотой встречаемости отдельных вариант данного признака. Наиболее типичный показатель признака – это его средняя величина, то есть среднее арифметическое вариационного ряда. Различают следующие виды фенотипической изменчивости: модификации, морфозы и фенокопии. Модификации – это ненаследственные изменения генотипа, которые возникают под действием фактора среды, носят адаптивный характер и чаще всего обратимы (например:

Фрагмент текста работы:

1. Теоретические аспекты изменчивости живых организмов
1.1. История понятия изменчивости и ее сущность

Любая наука развивается в двух направлениях. Одно из них связано с накоплением фактического материала, другое – с систематизацией накопленных данных и разработкой фундаментальных теоретических обобщений: парадигм, концепций, понятийного аппарата и т.п. В идеале, в случае так называемой «нормальной науки», фактология и теория хорошо согласуются друг с другом, а понятийный аппарат строг и непротиворечив. Если же фактология стыкуется с теорией не полностью, а понятийный аппарат становится расплывчатым, значит, неизбежно назреет «научная революция», в ходе которой будут разработаны новые обобщения.
Именно такова ситуация в современной биологии. В течение нескольких последних десятилетий накоплен огромный фактический материал, не укладывающийся в традиционные концепции. При этом многие фундаментальные биологические понятия оказались размытыми и остро дискуссионными. В частности, это касается понятий «вид» и «ген». Сходные проблемы возникли и с понятием «изменчивость» [5].
Строго говоря, это понятие – не биологическое. Его используют в самых разных научных областях, причем не только естественных, но и гуманитарных. В настоящей работе мы ограничимся изменчивостью в биологическом смысле. Несмотря на широкое использование этого понятия, представления о его сути крайне противоречивы, а общей теории биологической изменчивости нет до сих пор. Чтобы выяснить причины такой ситуации, прежде всего, необходимо остановиться на том, какие смыслы были вложены в понятие «изменчивость» при его введении в биологический лексикон.
Понятие «изменчивость» широко используют в биологии со второй половины XIX века, после выхода «Происхождения видов» Чарльза Дарвина. Важно отметить, что Дарвин в своих работах не дает четкого определения этому понятию: оно выступает лишь в качестве общеупотребительного слова, причем его смысл зависит от контекста. Чаще всего, используя понятие «изменчивость», Дарвин имеет в виду существование различий между особями одного и того же вида. По сути, речь идет о внутривидовом разнообразии. Именно так трактуют изменчивость многие биологи. Однако в некоторых случаях, говоря об изменчивости, Дарвин подразумевает систематические различия между подвидами, сортами, породами, разновидностями и т.п. Здесь сопоставляются уже не отдельные особи, а достаточно крупные совокупности родственных организмов, другими словами – речь идет о групповой изменчивости. Наконец, обсуждая причины биологической эволюции, Дарвин иногда рассматривает изменчивость как способность живых существ отличаться друг от друга. В связи с этим данное понятие иногда интерпретируют как любые проявления биологического разнообразия, в том числе и выходящие за рамки конкретного вида. При таком подходе изменчивость подразделяют на внутривидовую и межвидовую, но это – пока лишь самая «вершина айсберга» [8].
Высказанная Дарвином идея о биологической эволюции поначалу оставалась не более чем гипотезой, опирающейся на сугубо описательный материал. С развитием классической, а затем и молекулярной генетики эта идея стала наполняться конкретными механизмами, превратившими исходную гипотезу в научную теорию. В результате постепенно возникло представление о том, что изменчивость – не только состояние, но и процесс. Эта идея отчетливо сформулирована еще Ю.А. Филипченко: «… в понятие изменчивости входят два различных элемента: чисто статический и динамический; с первым мы имеем дело, когда рассматриваем изменчивость как известное состояние, со вторым, когда говорим об изменчивости как процессе».
Под статическим элементом изменчивости Ю.А. Филипченко имеет в виду наблюдаемое разнообразие, под динамическим элементом – конкретные изменения (мутации, комбинации, модификации и т.п.), приводящие к формированию этого разнообразия. Однако здесь тоже кроется серьезная проблема. Любое из перечисленных понятий (например, мутацию) традиционно используют в двух равноправных смыслах: как событие и как результат данного события. Первый из этих двух смыслов – динамический, а второй отражает возникшее статическое состояние. Таким образом, четко разграничить динамику и статику в традиционных представлениях об изменчивости нелегко.
Наконец, говоря об изменчивости как о процессе, многие биологи включают в это понятие и способность живого изменяться в ходе онтогенеза. Логически развивая данную точку зрения, под изменчивостью часто понимают всеобщую способность живого претерпевать изменения. По сути, речь идет об изменяемости живых существ [10].
Итак, еще в середине XX века понятие «изменчивость» оказалось крайне расплывчатым. В нем были смешаны три разных смысла: 1) наблюдаемое биологическое разнообразие, 2) конкретные изменения, лежащие в его основе, и 3) всеобщая способность живого претерпевать изменения. Эта путаница усугубляется еще и тем, что сам Дарвин в своих работах описывает изменчивость разными словами. Обычно он использует слово «variability», но достаточно часто заменяет его другими. Например, говоря об изменчивости на уровне особей, он редко употребляет выражение «individual variability»; вместо этого у него встречаются словосочетания «individual variations» (индивидуальные изменения) и «individual differences» (индивидуальные различия). В дальнейшем ситуация только усугубилась: слова «variation» и «variability» стали использовать в биологии практически как синонимы, что четко прослеживается в английских версиях русскоязычных статей. В результате сложилась крайне порочная практика. С одной стороны, в зависимости от контекста слово «изменчивость» наделяют разным смысловым содержанием, а с другой – изменчивость описывают разными словами [1].
Как уже было отмечено нами выше, в традиционных представлениях об изменчивости смешаны три разных смысла: 1) наблюдаемое разнообразие, 2) конкретные изменения, лежащие в его основе и 3) всеобщая способность живого претерпевать изменения (по сути – изменяемость живого). Все о