Vragen in ecologie, evolutietheorie, populatiebiologie en andere wetenschappen hebben vaak betrekking op het concept van variabiliteit (zowel bepaald als onbepaald). Dit is de hoeksteen voor het begrijpen van de oorsprong van soorten, hun vermogen om zich aan te passen aan veranderende omgevingsomstandigheden. Deze principes liggen ten grondslag aan moderne veredeling en moleculaire biologie. Laten we proberen uit te zoeken wat deze concepten betekenen.
Soorten variabiliteit
Deze concepten worden ook wel niet-erfelijke en erfelijke variabiliteit genoemd. Wat is het verschil tussen bepaalde en onbepaalde variabiliteit? De eerste komt voor in een groep individuen als reactie op externe factoren. Het wordt geregeld door de waarde van de reactienorm. Als voorbeeld kunnen we ons de winterslaap van een beer herinneren, de dichtheid van de vacht van een hond, de lengte van een paardenbloemstengel. Als u de omgevingsomstandigheden wijzigt, verschijnen deze tekens mogelijk niet. Dus als je het hele jaar door kunstmatig een overvloed aan voedsel en een warme temperatuur creëert, dan zal de beer de winter niet doorslapen. Een hond die in de winter binnen leeft, zal veel minder ondervacht hebben dan een hond van een kettingwerf. Met constant grasmaaien, paardenbloemzal groeien met een kortere steellengte, waardoor het een steel kan vormen en snijden wordt voorkomen. Zulke eigenschappen zijn natuurlijk niet genetisch overgeërfd.
Erfelijke variabiliteit treedt op als spontane mutaties binnen een groep individuen en wordt van generatie op generatie overgeërfd. Niet alle mutaties zijn echter gunstig. De meeste van hen worden nutteloos of schadelijk. Slechts enkele veranderingen worden ondersteund door natuurlijke selectie. Deze eigenschap is de basis van evolutie, omdat het het organisme in staat stelt zich aan te passen aan veranderingen in de omgeving, om eigenschappen te verwerven die bijdragen aan overleving. Laten we dieper ingaan op dit type.
Geschiedenis van de studie van onzekere variabiliteit
Bij het noemen van de factoren die van invloed zijn op de oorsprong van soorten, kan men niet anders dan de auteur van het gelijknamige boek en de evolutietheorie, Charles Darwin, noemen. Natuurlijk is deze theorie op dit moment definitief en wordt ze synthetisch genoemd. De beschrijving van de basisconcepten en het principe bleven echter ongewijzigd.
Volgens Darwin is onbepaalde variabiliteit – "oneindig gevarieerde kleine kenmerken die individuen van dezelfde soort onderscheiden en die niet kunnen worden verklaard door overerving van een van hun ouders of van meer verre voorouders." Hij sprak ook over de directe en indirecte invloed van de bestaansvoorwaarden op de vorming van een levend organisme, over de correlatie van tekens. Tegelijkertijd bestond het concept van een gen nog niet en de redenen voor het verschijnen van gegevenskenmerken waren niet duidelijk voor deze wetenschapper. Het is nu bekend dat overerving genetisch van aard is en dat er voortdurend mutaties in het DNA voorkomen.
Hoe werkt dit mechanisme?
DNA-replicatie krijgt constant fouten. Normaal gesproken moeten ze worden verwijderd door het immuunsysteem of het systeem van cellulaire apoptose (geprogrammeerde dood). Als deze systemen falen, kan deze cel overleven en kopieën van zichzelf maken. Als het organisme eencellig is of als er veranderingen zijn opgetreden in de geslachtscellen, wordt dit defect overgeërfd en doorgegeven aan andere generaties. Dit zorgt voor diversiteit in de populatie en garandeert het voortbestaan van de soort en evolutie in het algemeen.
Soorten mutaties
- Gene. Beïnvloed de structuur van DNA op nucleotideniveau. Ze worden uitgedrukt in het verlies, de vervanging van een nucleotide (menselijke ziekten zoals fenylketonurie, sikkelcelanemie kunnen als voorbeeld worden genoemd).
- Generatief. Beïnvloed de genen van geslachtscellen. Generaties geërfd.
- Somatisch. Mutaties van niet-geslachtscellen. Ze worden niet overgeërfd bij dieren, maar worden overgeërfd in planten wanneer ze worden vermeerderd door een vegetatieve methode (in in vitro celcultuur).
- Genomic. Geassocieerd met een verandering in het aantal chromosomen in de kern. Ze kunnen zich manifesteren als een toename van een of meer chromosomen (bij de mens wordt de ziekte van Down geassocieerd met een extra chromosoom) en als een vermenigvuldiging van hun aantal (polyploïde planten zijn indicatief: de meeste moderne tarwevariëteiten zijn octoploïde, dat wil zeggen, ze hebben acht sets chromosomen).
- Chromosomaal.
Betekenis
- De soort leeft niet altijd onder dezelfde omstandigheden. Bij een verandering in de levensomstandigheden, soms abrupt, bijvoorbeeld door een natuurramp, hervestiging naar een ander continent, enz., kan de hele bevolking met uitsterven worden bedreigd. Maar sommige organismen kunnen mutaties hebben die tot nu toe nutteloos waren, maar nu noodzakelijk zijn om te overleven. Dit betekent dat alleen deze individuen zullen overleven en nakomelingen zullen geven met deze eigenschappen. Een voorbeeld is de constante strijd tussen bacteriën en antibiotica. De ontwikkelde antibacteriële middelen zijn gedurende een bepaalde tijd behoorlijk effectief, totdat de nakomelingen van micro-organismen met genen voor resistentie tegen dit type medicatie zich vermenigvuldigen. Dit dwingt de farmaceutische industrie om nieuwe producten te maken en stimuleert onbewust bacteriën om verder te evolueren.
- Waarde in selectie. Het was dit soort variatie dat Charles Darwin als de basis voor kunstmatige selectie beschouwde. Mutaties die aanvankelijk verschijnen, ongeacht omgevingsfactoren, kunnen waardevol zijn voor de mens. Dus tomatenvruchten met grote vruchten zijn bijvoorbeeld niet nuttig voor de plant zelf - de takken zijn niet bestand tegen hun gewicht zonder rekwisieten en kousenbanden. Maar door selectie op deze basis konden we productievere variëteiten verkrijgen.
Definitie: wat is onbepaalde variabiliteit in de biologie
Als we het bovenstaande samenvatten, vatten we samen wat dit concept in de wetenschap betekent. Onbepaalde variabiliteit in de biologie is een concept dat synoniem is metmutaties. Het is erfelijk van aard (in tegenstelling tot een bepaalde), terwijl kleine veranderingen in het genoom in de eerste generatie zich ophopen en intensiveren in de volgende. Dit type variabiliteit wordt ook geassocieerd met veranderingen in omgevingsfactoren, maar niet in de vorm van aanpassingen, maar indirect. Het helpt dus om je niet aan te passen aan een specifiek organisme, maar aan het taxon als geheel.
Voorbeelden van onzekere variabiliteit
Eerder in het artikel werden specifieke voorbeelden besproken van mutaties die helpen bij de aanpassing aan de omgeving. Overweeg verschillende brede typen van dergelijke variabiliteit in de natuur:
- Beschermende kleuring. Komt bij veel dieren voor. In het proces van natuurlijke selectie zijn individuen met een meer onopvallende kleur in het omringende landschap minder vatbaar voor aanvallen door roofdieren en kunnen daarom meer nakomelingen produceren. Deze functie is vastgelegd in generaties. Tegelijkertijd kan, wanneer de omgevingsomstandigheden veranderen (bijvoorbeeld wanneer een populatie naar een andere habitat verhuist), de kleur die door selectie wordt behouden, veranderen.
- Signaalkleuring. Als gevolg van veranderingen in het genoom hebben sommige insecten felle kleuren gekregen die roofdieren waarschuwen voor gifklieren. Niet-giftige insecten kunnen ook op deze manier worden gekleurd om te voorkomen dat ze worden gegeten. Dit fenomeen wordt mimicry genoemd.
- Lichaamsvorm. De indirecte invloed van de omgeving ondersteunt individuen wiens lichaamsvorm er het meest op is aangepast. De torpedovormige vorm, die helpt bij het zwemmen, is dus kenmerkend voor waterorganismen. Het is vergelijkbaar bij dolfijnen, zeehonden, pinguïns, vissen, zwemmende kevers. Uiteraard ontwikkelde deze vorm zich bij deze dieren onafhankelijk. Het is alleen zo dat tijdens het evolutieproces de individuen die het best aangepast waren aan zwemmen, overleefden en baarden.
- Beschermingsmechanismen. Bijvoorbeeld de naalden van een egel, een stekelvarken - een gewijzigde haarlijn. Individuen die door een spontane mutatie dichtere borstelharen kregen, wat ongemak kan veroorzaken voor een roofdier, kregen een voordeel bij de voortplanting. In de volgende generaties ondersteunde de selectie blijkbaar de scherpte van de vacht - dit kenmerk werd geïntensiveerd.
Samenvattend
Dit type variabiliteit garandeert niet het voortbestaan van het organisme, maar zorgt voor het voortbestaan van de soort in voortdurend veranderende omgevingsomstandigheden. Onbepaalde variabiliteit is noodzakelijk voor de mens als fokinstrument. Het draagt bij aan de natuurlijke en kunstmatige oorsprong van nieuwe taxa. Dit is de reden waarom onzekere variabiliteit de basis is van evolutie.
