Роль наследственной изменчивости в эволюции. Мутации как основной материал для эволюции.



Полностью эволюционное значение форм изменчивости и наследственности можно понять только на основе и в свете теории естественного отбора. Это видно из следующих доказательств:

1) мутации не обеспечивают эволюционного процесса, так как они относительно вредны, в то время, как эволюционное развитие приспособлений, то есть полезных изменений, которые, следовательно, неравнозначны мутациям. Отсюда ясно, что мутационная теория обеспечить приспособительный характер эволюционного процесса не может. Кроме того, мутационный процесс протекает каждом поколении, в то время, как вид изменяется и превращается в другой вид на протяжении многих поколений. Поэтому свести эволюционный процесс к мутационному процессу нельзя;

2) комбинации не обеспечивают эволюционного процесса, так как они возникают стихийно и они в пределах видовых популяций относительно свободны. Поэтому через комбинирование могут возникнуть разные формы - приспособленные и неприспособленные. Однако популяции вида всегда состоят из более или менее приспособленных форм. Значит не сама комбинация, а что-то другое создает приспособительную эволюцию;

3) модификации и корреляции тоже не обеспечивают эволюционного процесса, потому что, во-первых, модификации не наследственны и поэтому не могут сами по себе обеспечить закреплении новых особенностей. Во-вторых, модификации могут быть различными – вредными, полезными или индифферентными. Однако в популяции вида, населяющей конкретную стацию, модификации носят, как правило, адаптивный характер. Значит, должен существовать особый фактор, который сохраняет только приспособительные модификации. И в этом случае видно, что модификации не обеспечивают приспособительного характера эволюции. То же самое можно сказать и о корреляциях. И они сами не обеспечивают гармоничных форм;

5)           Наследственность не обеспечивает стойкой видовой формы. Подобно тому, как различные формы изменчивости не объясняют поступательного эволюционного процесса, так и фактор наследственности недостаточен для объяснения стойкости видовой формы, стойких признаков конкретных организмов, учитывая темпы и характер изменчивости. Фактор наследственности, или, иначе, генетическая преемственность, не объясняет стойкости признаков видовой формы на протяжении большого геологического времени. Значит, кроме генетической преемственности должна существовать какая-то другая форма преемственности. Эта филогенетическая преемственность основана на том, что признак становится очень стойким не потому, что с ним стойко связано неизменное наследственное основание, а потому, что это признак надолго сохраняет свое полезное значение. Ясно, что стойкость признака на протяжении длинной истории вида или группы видов определяется естественным отбором, а не предполагаемым постоянством генов.

 Таким образом, различные формы изменчивости не могут объяснить поступательный эволюционный процесс, всегда носящий приспособительный характер. Наследственность хотя и может объяснить сходство особей в ряду поколений с родоначальной родительской парой, но недостаточна, для объяснения стойкости видовой формы во времени. Тем более, только наследственность не может объяснить стойкости отдельных признаков на протяжении многих миллионов лет.

Все это показывает, что объяснить эволюционный процесс действием только изменчивости и наследственности практически невозможно. И изменчивость, и наследственность, являются необходимыми и обязательными предпосылками процесса эволюции, но не более.

Эволюция была бы невозможной, если бы генетические программы воспроизводились абсолютно точно. Копирование генетических программ – репликация ДНК - происходит с высочайшей, но не абсолютной точностью. Изредка возникают ошибки - мутации. Важнейшее положение и генетики, и теории эволюции - представление о том, что мутации не направлены и случайны. Это означает, что новая мутация не адекватна вызывающему ее фактору. Например, полиплоидия, вызываемая колхицином, не защищает организм от этого алкалоида, а мутации, вызываемые ионизирующим излучением, не способствуют выработке веществ - радиопротекторов. Представление о не направленности мутаций не подразумевает их беспричинности. Мутации возникают либо под действием факторов среды, к которым организмы не могли приспособиться в ходе предшествующей эволюции (радиация, химические мутагены и т.п.), либо по причинам, обусловленным сложностью организации генетического аппарата (тепловые колебания атомов в молекуле ДНК). Эти так называемые спонтанные мутации отличаются от индуцированных только тем, что мы не знаем причин их возникновения, а не отсутствием причин. Представление о не направленности мутаций в то же время не опровергается наличием мутагенов с четко определенным спектром действия. Мутации неопределенны в том смысле, что они не адаптивны.

Частота мутаций не одинакова для разных генов, для разных организмов. Средняя частота мутаций у бактерий оценивается как 10-9 на ген на клетку за поколение. У человека и других многоклеточных она выше и составляет 10-5 на ген на гамету за поколение. Казалось бы, это ничтожно малая величина. Следует помнить, однако, что генов в каждой гамете очень много.

Таким образом, несмотря на чрезвычайную редкость каждой отдельной мутации, в каждом поколении появляется огромное количество носителей мутантных генов. Благодаря мутационному процессу генотипы всех организмов, населяющих Землю, постоянно меняются; появляются все новые и новые варианты генов (аллели), создается огромное генетическое разнообразие, которое служит материалом для эволюции.

Следующим важнейшим эволюционным свойством является встречаемость мутаций в природных популяциях. Мутации в конечном итоге определяют синтез новой полипептидной цепи. Раз новой, значит, чаще всего, рецессивной, значит, в фенотипе не проявляется и поэтому накапливается в популяции. Еще 30 - 40 годы 20 столетия С.С. Четвериков сделал вывод о насыщенности всех популяций разнообразными мутациями.

 Мутации различаются по своим фенотипическим эффектам. Боль-шинство мутаций, по-видимому, вовсе никак не сказываются на фенотипе. Их называет нейтральными мутациями. Большинство оказывается вредными. Они нарушают скоординированное в ходе предшествующей эволюции взаимодействие генетических программ в развивающимся организме, и приводят либо к его гибели, либо к тем или иным отклонениям в развитии. Только очень малая доля вновь возникающих мутаций может оказаться полезной. Следует помнить, однако, насколько условна эта классификация. Полезность, вредность, или нейтральность мутации зависит от условий, в которых живет организм. Мутация нейтральная или даже вредная для данного организма и данных условиях, может оказаться полезной для другого организма и в других условиях, и наоборот. Жуки и комары не могли знать заранее, что люди изобретут ДДТ и другие инсектициды и подготовить мутации защиты. Тем не менее, эти мутации возникали - они обнаруживаются даже в тех популяциях насекомых, которые с инсектицидами не встречались. В то время, когда насекомые не сталкивались с инсектицидами, эти мутации были нейтральными. Но как только люди стали применять инсектициды – эти мутации стали не просто полезными, они стали ключевыми для выживания. Те особи, которым по наследству досталась такая мутация, вовсе не нужная их родителям, жившим в доинсектицидную эру, приобрели колоссальное преимущество перед теми, кто такой мутации не имел.

 Все перечисленные выше характеристики верны для всех типов мутаций – генных, хромосомных, геномных и внеядерных.

Таким образом, такие характерные особенности мутаций, как достаточно высокая и постоянная частота возникновения, затрагивание мутациями любых, в том числе и биологически важных признаков, насыщенность природных популяций мутациями свидетельствует о том, что мутации как элементарные единицы наследственной изменчивости могут рассматриваться в качестве элементарного материала для эволюции. Элементарного потому, что, во-первых, мутации вредны в каждый конкретный момент времени, а эволюция идет по полезным признакам. Во-вторых, первично возникшие мутации, как правило, в фенотипе не проявляются, и их эволюционная судьба становится ясной только после того, как они выщепятся в гомозиготе. Но это проявляется не сразу, поэтому мутации как бы возможный в будущем материал для эволюции и в этом смысле элементарный.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 469; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ