Le domande in ecologia, teoria evoluzionistica, biologia delle popolazioni e altre scienze spesso coinvolgono il concetto di variabilità (sia definita che indefinita). Questa è la pietra angolare per comprendere l'origine delle specie, la loro capacità di adattarsi alle mutevoli condizioni ambientali. Questi principi sono alla base dell'allevamento moderno e della biologia molecolare. Proviamo a capire cosa significano questi concetti.
Tipi di variabilità
Questi concetti sono anche chiamati variabilità non ereditaria e ereditaria. Qual è la differenza tra variabilità definita e indefinita? Il primo si verifica in un gruppo di individui come risposta a fattori esterni. È regolato dal valore della norma di reazione. A titolo di esempio possiamo ricordare il letargo di un orso, la densità del mantello di un cane, la lunghezza del gambo di un dente di leone. Se modifichi le condizioni ambientali, questi segni potrebbero non apparire. Quindi, se crei artificialmente cibo in abbondanza e una temperatura calda tutto l'anno, l'orso non dormirà durante l'inverno. Un cane che vive al chiuso in inverno avrà molto meno sottopelo di un cane da cortile. Con la falciatura costante del prato, tarassacocrescerà con una lunghezza del gambo più corta, che gli permetterà di formare un peduncolo ed evitare di tagliarsi. Naturalmente, tali tratti non sono ereditati geneticamente.
La variabilità ereditaria si manifesta come mutazioni spontanee all'interno di un gruppo di individui ed è ereditata attraverso le generazioni. Tuttavia, non tutte le mutazioni sono benefiche. La maggior parte di loro diventa inutile o dannosa. Solo alcune modifiche saranno supportate dalla selezione naturale. Questa proprietà è alla base dell'evoluzione, poiché consente all'organismo di adattarsi ai cambiamenti dell'ambiente, di acquisire qualità che contribuiscono alla sopravvivenza. Soffermiamoci su questo tipo in modo più dettagliato.
Storia dello studio della variabilità incerta
Quando si citano i fattori che influenzano l'origine delle specie, non si può non citare l'autore del libro omonimo e della teoria dell'evoluzione, Charles Darwin. Naturalmente, al momento questa teoria è stata finalizzata e si chiama sintetica. Tuttavia, la descrizione dei concetti di base e il principio sono rimasti invariati.
Secondo Darwin, la variabilità indeterminata – è caratteristiche minori infinitamente varie che distinguono gli individui della stessa specie e che non possono essere spiegate dall'eredità di uno dei loro genitori o da più lontani antenati». Ha parlato anche dell'influenza diretta e indiretta delle condizioni di esistenza sulla formazione di un organismo vivente, della correlazione dei segni. Allo stesso tempo, il concetto di gene non esisteva ancora e le ragioni della comparsa dei datile caratteristiche non erano chiare a questo scienziato. Ora è noto che l'eredità è di natura genetica e le mutazioni si verificano continuamente nel DNA.
Come funziona questo meccanismo?
La replicazione del DNA riceve costantemente errori. Normalmente, devono essere rimossi dal sistema immunitario o dal sistema di apoptosi cellulare (morte programmata). In caso di guasto di questi sistemi, questa cellula può sopravvivere e creare copie di se stessa. Se l'organismo è unicellulare o se i cambiamenti hanno interessato le cellule sessuali, questo difetto sarà ereditato e trasmesso ad altre generazioni. Questo crea diversità nella popolazione e garantisce la sopravvivenza della specie e l'evoluzione in generale.
Tipi di mutazioni
- Gene. Influiscono sulla struttura del DNA a livello di nucleotide. Si esprimono nella perdita, sostituzione di qualsiasi nucleotide (si possono citare come esempio malattie umane come la fenilchetonuria, l'anemia falciforme).
- Generativo. Influiscono sui geni delle cellule germinali. Ereditato di generazione in generazione.
- Somatica. Mutazioni di cellule non sessuali. Non sono ereditati negli animali, ma sono ereditati nelle piante quando vengono propagati con un metodo vegetativo (in coltura cellulare in vitro).
- Genomico. Associato a un cambiamento nel numero di cromosomi nel nucleo. Possono manifestarsi come aumento di uno o più cromosomi (nell'uomo la malattia di Down è associata a un cromosoma in più) e come moltiplicazione del loro numero (le piante poliploidi sono indicative: la maggior parte delle varietà moderne di grano sono ottoploidi, cioè hanno otto set di cromosomi).
- Cromosomiale.
Significato
- La specie non vive sempre nelle stesse condizioni. In caso di cambiamento delle condizioni di vita, a volte brusco, ad esempio a causa di una calamità naturale, il reinsediamento in un altro continente, ecc., l'intera popolazione può essere soggetta all'estinzione. Ma alcuni organismi possono avere mutazioni che fino a questo momento erano inutili, ma che ora sono necessarie per la sopravvivenza. Ciò significa che solo questi individui sopravviveranno e daranno prole con questi tratti. Un esempio potrebbe essere la continua battaglia tra batteri e antibiotici. Gli agenti antibatterici sviluppati sono abbastanza efficaci per un certo tempo, fino a quando la progenie di microrganismi con geni per la resistenza a questo tipo di farmaci non si moltiplica. Ciò costringe l'industria farmaceutica a creare nuovi prodotti e stimolare inconsapevolmente i batteri a evolversi ulteriormente.
- Valore in selezione. Era questo tipo di variazione che Charles Darwin considerava la base per la selezione artificiale. Le mutazioni che compaiono inizialmente, indipendentemente dai fattori ambientali, possono essere preziose per l'uomo. Quindi, ad esempio, i frutti di pomodoro a frutto grosso non sono utili per la pianta stessa: i rami non resisteranno al loro peso senza oggetti di scena e giarrettiere. Ma la selezione su questa base ci ha permesso di ottenere varietà più produttive.
Definizione: cos'è la variabilità indeterminata in biologia
Riassumendo quanto sopra, riassumiamo cosa significa questo concetto nella scienza. La variabilità indefinita in biologia è un concetto sinonimo dimutazioni. È di natura ereditaria (al contrario di quella definita), mentre piccoli cambiamenti nel genoma nella prima generazione si accumulano e si intensificano in quelle successive. Questo tipo di variabilità è anche associato a cambiamenti nei fattori ambientali, ma non sotto forma di adattamenti, ma indirettamente. Pertanto, aiuta ad adattarsi non a un organismo specifico, ma al taxon nel suo insieme.
Esempi di variabilità incerta
In precedenza nell'articolo sono stati discussi esempi particolari di mutazioni che aiutano ad adattarsi all'ambiente. Considera diversi tipi generali di tale variabilità in natura:
- Colorazione protettiva. Si verifica in molti animali. Nel processo di selezione naturale, gli individui con una colorazione meno appariscente nel paesaggio circostante sono meno suscettibili agli attacchi dei predatori e, quindi, possono produrre più prole. Questa funzione è fissata in generazioni. Allo stesso tempo, quando le condizioni ambientali cambiano (ad esempio, quando una popolazione si sposta in un altro habitat), il colore mantenuto dalla selezione può cambiare.
- Colorazione del segnale. Come risultato dei cambiamenti nel genoma, alcuni insetti hanno acquisito colori brillanti che avvertono i predatori delle ghiandole velenifere. Anche gli insetti non velenosi possono essere colorati in questo modo per proteggerli dall'essere mangiati. Questo fenomeno è chiamato mimetismo.
- Forma del corpo. L'influenza indiretta dell'ambiente sostiene gli individui la cui forma corporea è più adatta ad esso. Quindi, la forma a forma di siluro, che aiuta a nuotare, è caratteristica degli organismi acquatici. È simile nei delfini, nelle foche, nei pinguini, nei pesci, negli scarafaggi nuotatori. Naturalmente, questa forma in questi animali si è sviluppata in modo indipendente. È solo che nel processo di evoluzione, quegli individui che si erano adattati meglio al nuoto sono sopravvissuti e hanno partorito.
- Meccanismi di protezione. Ad esempio, gli aghi di un riccio, un porcospino - un'attaccatura dei capelli modificata. Gli individui che, a causa di una mutazione spontanea, hanno ricevuto setole più dense, che possono causare disagi a un predatore, hanno ottenuto un vantaggio nella riproduzione. Nelle generazioni successive, a quanto pare, la selezione ha supportato la nitidezza del mantello - questa caratteristica si è intensificata.
Riassumendo
Questo tipo di variabilità non garantisce la sopravvivenza dell'organismo, ma assicura la sopravvivenza della specie in condizioni ambientali in continuo mutamento. La variabilità indefinita è necessaria per l'uomo come strumento di riproduzione. Contribuisce all'origine naturale e artificiale di nuovi taxa. Ecco perché la variabilità incerta è alla base dell'evoluzione.
