Модификационная изменчивость — это способность организмов с одинаковым генотипом приобретать отличительные признаки под непосредственным воздействием окружающей среды. При этом происходит изменение фенотипа, а совокупность генов остается на прежнем уровне. В этом случае организм приспосабливается к существованию в созданных условиях, поэтому зачастую в научной литературе встречаются понятия адаптивной или фенотипической изменчивости.
Характеристика модификации
Понятие модификации в биологии подразумевает некоторые изменения признаков организма, которые возникают под влиянием перемен, происходящих во внешней среде. Простым примером модификационной изменчивости может служить пигментация кожи во время загара. Как только прекращается воздействие солнечных лучей, загар со временем пропадает.
Это говорит о том, что модификация является изменением, которое не выходит из пределов нормы реакции, зависящей от генотипа. Кроме того, такое преобразование не передается по наследству, но некоторые могут очень долго длиться и исчезать постепенно, даже в течение нескольких поколений.
Предел модификационной изменчивости признака называется нормой реакции. Она представляет собой спектр ярких проявлений генов при постоянстве генотипа, из которого происходит выбор подходящих уровней экспрессии. В результате чего складывается специфический фенотип, а норма реакции для каждого вида имеет свои границы проявления.
Например, если животное начать усиленно кормить, то это приведет к росту массы, но она не будет выходить за пределы диапазона выявления этого признака. Для различных преобразований существуют разные грани проявления нормы реакции. Существуют две разновидности:
До сих пор механизм этих процессов не установлен, но специалисты предполагают, что они обусловлены трансформацией цитоплазматических структур. Закономерность существования биологических преобразований характеризуется тем, что происходит изменение фенотипа, не затрагивая генотипа. Поэтому для эволюции модификация значит очень многое, так как она позволяет организмам адаптироваться к любым изменениям внешней среды.
Отсюда вытекает, что естественный отбор благоприятствует тем генотипам, что обладают определенной широтой нормы реакции на внешние изменения. При мутации в организме также происходят изменения, но они связаны с перестройкой ген и хромосом. Это свойство преобразований в наследственном материале считается основным различием между модификационной и мутационной изменчивостью.
Основные свойства
Уровень выраженности модификации пропорционален силе и длительности действия на организм причин, которые вызывают изменчивость. Чаще всего преобразования обеспечивают полезную адаптивную реакцию организма на воздействие окружающей среды.
Приспособительную ценность имеют только те модификации, что появляются после обычных изменений природных условий, с которыми конкретный вид взаимодействовал множество раз. В результате столкновения организма с необычными условиями появляются модификации, не обладающие адаптивной реакцией — морфозы.
Например, если на личинок мухи воздействовать ультрафиолетовыми лучами с высокой температурой, то у взрослых особей будут наблюдаться разные морфозы: закрученные кверху, с вырезками или маленькие крылья. В отличие от мутационных изменений, фенотипические обратимы, т. е. происходящие морфозы со временем исчезают, если прекратится внешнее воздействие.
Разновидности изменчивости
Преобразования в организме происходят по разным причинам, а их интенсивность напрямую зависит от воздействия внешних факторов. Существует несколько видов фенотипической изменчивости.
Возрастные, или онтогенетические
Для модификационного преобразования характерно постоянное изменение признаков во время развития особи.
Особенно это проявляется на примере онтогенеза земноводных, насекомых, других животных и растений. У человека в течение развития происходят преобразования морфофизиологических и психических признаков.
Так, если на развитие ребенка будут влиять негативные внешние и социальные факторы, то у него может развиться необратимый дефект его интеллекта. Групповые признаки особи образуются в результате реализации генетической информации в конкретных условиях внешней среды. При этом становление фенотипа происходит в течение развития человека начиная с момента оплодотворения.
Его физическое, психическое и интеллектуальное здоровье наследуется совместно с воздействием внешних факторов. Это серьезное правило лежит в основе процессов, с помощью которых понимают возникновение изменчивости и наследственности. Поэтому нельзя в мире, кроме близнецов, найти людей с одинаковым набором генов.
Сезонные и экологические преобразования
Такие изменения отдельных особей или целых популяций можно обнаружить в результате перемены климата. В этом случае у животных может происходить смена окраса шерсти или появление подшерстка. Например, специалисты провели опыты с горностаевым кроликом, у которого на спине выстригли наголо небольшой участок белой шерсти и поместили животное в холод.
Через некоторое время у кролика на спине стал расти темный волос. Специалисты пришли к выводу, что окрас у животного зависит не только от его генотипа, но и от конкретных условий, куда он помещен. Советский биолог Ильин доказал, почему изменение температуры окружающей среды влияет на пигментацию, причем для каждого участка тела существует своя граница показателя.
Сезонная модификация напрямую связана с экологической, так как непосредственно входит в ее группу. Экологические модификации фенотипически проявляются в преобразовании уровня признака, то есть они могут возникнуть в самом начале развития и просуществовать всю жизнь. Так, хорошим примером служит изменение форм пластин стреловидных листьев:
Это еще раз доказывает, что экологические модификации обладают не только количественными, но и качественными признаками.
Статистические закономерности
Процесс модификаций большинства признаков человека, животных и растений подчиняется статистическим закономерностям. На них могут указать результаты исследований, объектом которых становятся группы особей. Причем изучаемые признаки у каждого члена обладают своими особенностями. К статистическим методам изучения модификационной изменчивости относятся:
Обычно график представляет собой симметричную кривую. Определение и изучение статистических закономерностей имеет важное значение на практике, так как позволяет спланировать и узнать, какова степень выраженности большинства признаков в зависимости от окружающей среды. Анализ вариационных кривых помогает в медицинских целях выявить вредные показатели и вовремя определить у человека отклонения от нормы.
