Определение генетической вариации
Генетическая изменчивость может быть описана как различия между организмами, вызванные альтернативными формами ДНК. Генетическое изменение в сочетании с изменением окружающей среды вызывает общее фенотипическое изменение, наблюдаемое у Население, Фенотипическое изменение – это то, что видит наблюдатель; высота растение например. Изменения в окружающей среде – это разница в том, что испытывает каждый человек. В нашем сценарии некоторые растения могут получать больше воды и питательных веществ, чем другие. Если вы удалите различия в окружающей среде из общей вариации, то у вас останется генетическая вариация. Эта вариация представляет фактические различия в последовательностях ДНК между организмами.
Примеры генетической вариации
Генетическая вариация между людьми
Посмотрите на изображение раковин мидий ниже. Все эти мышцы принадлежат одному вид Это означает, что все они могут скрещиваться друг с другом. Различия в их моделях представляют общую фенотипическую изменчивость в популяции. Некоторые изменения происходят от генетика в то время как некоторые приходят из окружающей среды. Чтобы разобраться, что является генетическим, а что экологическим, ученому придется провести серию экспериментов.
Два эксперимента потребуются, чтобы найти общее генетическое изменение в популяции. В первом случае, одна мидия будет клонирована много раз и помещена в переменную среду. Образцам будет разрешено расти, и они будут наблюдаться в зрелом возрасте. Поскольку их генетика идентична, наблюдаемое изменение может быть связано исключительно с изменением окружающей среды. Во втором эксперименте необходимо наблюдать общее изменение популяции диких мидий в одной и той же среде. В конце этих двух экспериментов у ученого будет два числа: одно, описывающее дисперсию окружающей среды, и одно, описывающее фенотипическую дисперсию.
Чтобы получить генетическую вариацию, обнаруженную в этой популяции мидий, ученому просто необходимо вычесть дисперсию окружающей среды, наблюдаемую с клоном, из общей дисперсии, наблюдаемой в дикой популяции. Еще один способ расчета генетической изменчивости – это выборка ДНК популяции и непосредственное измерение различий в ДНК. Поскольку генетические различия обусловлены различиями в ДНК, эти различия можно использовать в обратном порядке для расчета изменений в окружающей среде в популяции.
Генетическая вариация между видами
Хотя в приведенном выше примере обсуждаются генетические вариации между членами популяции, концепция генетических вариаций может быть применена в гораздо более широком масштабе. Рассмотрим, например, Homeobox ген семьи. Это семейство, известное как «Hox genes» для краткости, направляет и координирует положения частей тела во время развития. Эти гены или их вариации обнаружены у всех двусторонне симметричных животных. Это включает в себя все, от насекомых до рыб и млекопитающих. Ученые предполагают, что ранний предок разработал гены Hox, которые были быстро адаптированы ко многим формам организм, Генетическая изменчивость, представленная в этих генах, огромна. Они производят различные типы телосложения большинства организмов на Земле. Тем не менее, они все еще связаны, и разница между ними может быть измерена.
Источники генетической вариации
При всем природном разнообразии в мире странно думать, что все генетическое разнообразие происходит из нескольких простых источников. Самый простой источник мутация, Поскольку ДНК подвергается воздействию различных химических веществ и электромагнитных энергий мира, она может мутировать. ДНК состоит из определенной последовательности нуклеотидов, которые продуцируют белки. Мутации изменяют эти белки, изменяя последовательность нуклеотидов. Хотя о мутациях часто думают в негативном контексте, они стимулируют эволюцию, предлагая новые варианты для тестирования окружающей средой.
На самом деле, генетические изменения настолько важны для видов, что многие виды размножаются половым путем, чтобы помочь процессу получения новых сортов. Сексуально размножающиеся организмы несут две копии генома, позволяя мутациям находиться в состоянии покоя или выражать себя более тонко. В течение половое размножение гены рекомбинируются по-новому. Этот процесс, известный как рекомбинация, перетасовывает имеющиеся аллели и позволяет экспрессировать различные комбинации. Это добавляет к общей генетической изменчивости. При наблюдении за изолированной популяцией иммиграция также может быть источником генетической изменчивости. Организм может принести новые аллели, которые появились в других местах, и представить их населению.
викторина
1. Какова формула для количественной оценки генетической изменчивости?A. Генетическая вариация = ожидаемая вариация + фенотипическая вариацияB. Генетическая вариация = Фенотипическая вариация – Экологическая изменчивостьC. Генетическая вариация = Экологическая изменчивость + Фенотипическая изменчивость
Ответ на вопрос № 1
В верно. Чтобы добраться до генетической вариации, вариации, вызванные различиями в окружающей среде у каждого человека, должны быть удалены из общей вариации, например, фенотипической вариации. Единственные вещи, которые вызывают различия в организмах, это их генетика и окружающая среда. Устраните одно, и у вас есть другое.
2. Два идентичных близнеца идут по жизни отдельно. В возрасте 55 лет один из них здоров и в хорошей форме, в то время как другой имеет избыточный вес и рискует сердце атака. Что отвечает за разницу?A. Генетическая вариацияB. Изменение окружающей средыC. Фенотипическая вариация
Ответ на вопрос № 2
В верно. Близнецы идентичны, что означает, что они имеют одинаковую ДНК. Фенотипическое изменение – это то, что мы наблюдаем; один близнец толстый, другой тощий. Если мы удалим генетическое изменение из этого, мы получим изменение окружающей среды. Генетическая вариация равна 0, потому что они идентичны. Таким образом, наблюдаемые фенотипические изменения полностью обусловлены различиями в окружающей среде, такими как диета и физические упражнения.
3. Было обнаружено, что белые медведи и медведи гризли скрещиваются, создавая гибридные виды. Как это связано с генетической изменчивостью?A. Это не связано, потому что медведи разных видовB. Хотя между медведями существует множество генетических различий, они все еще достаточно близки, чтобы производить жизнеспособных потомков.C. Между медведями нет генетической изменчивости, что позволяет им скрещиваться
Ответ на вопрос № 3
В верно. Медведи содержат огромное количество генетических изменений. Настолько, что они больше не похожи друг на друга и не действуют как один вид. Однако изменяющийся климат заставляет белых медведей идти на юг, где они больше взаимодействуют с гризли. Поскольку генетическая изменчивость не настолько значительна, чтобы остановить формирование и развитие потомства, эти два вида могут скрещиваться. Это было бы невозможно с двумя очень разными видами, такими как жираф и утка, по многим причинам, включая генетические изменения.
Ссылки
- Hartwell, L.H., Hood, L., Goldberg, M.L., Reynolds, A.E. & Silver, L.M. (2011). Генетика: от генов к геномам. Бостон: Макгроу Хилл.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. , , Мацудайра, П. (2008). молекулярная клетка Биология 6-й. редактор Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.