Hvad er variabilitet, den biologiske betydning af variabilitet. Variabilitet, dens typer og biologiske betydning

I vores artikel vil vi tale om unik ejendom af alle levende organismer, hvilket sikrede fremkomsten af et stort antal arter af levende væsener. Dette er arvelig variation. Hvad er det, hvad er dets funktioner og implementeringsmekanisme? Du vil nu finde svar på disse og mange andre spørgsmål.

Hvad studerer genetik?

Den relativt unge videnskab om genetik i det 19. århundrede afslørede for menneskeheden mange hemmeligheder om dens oprindelse og udvikling. Og emnet for dens undersøgelse er kun to egenskaber ved levende organismer: arvelighed og variabilitet. Takket være den første er kontinuitet i generationer sikret, og nøjagtig transmission udføres genetisk information over en hel række af generationer. Men variabilitet sikrer fremkomsten af nye egenskaber.

Variabilitetsværdi

Hvorfor får kroppen disse nye egenskaber? Svaret er ganske enkelt: for muligheden for tilpasning. På billedet nedenfor ser du repræsentanter for flere racer af samme biologiske art - Homo Sapiens. Deres morfologiske forskelle på dette stadium har naturligvis ikke nogen adaptiv betydning. Men deres fjerne forfædre havde nye funktioner, der hjalp dem med at overleve under vanskelige forhold. Ja, repræsentanter Mongoloid race har en smal øjenform, da de ofte var i stepperne støvstorme. Og negroider har mørk hud som beskyttelse mod solens brændende stråler.

Typer af variabilitet

Variabilitet er organismers egenskab til at erhverve nye egenskaber i processen med deres historiske og individuelle udvikling. Den kommer i to typer. Dette er modifikation og arvelig variabilitet. De er forenet af en række egenskaber. For eksempel forekommer ændringer uundgåeligt i organismers ydre struktur. Men med hensyn til varigheden af eksistensen af modifikationerne og graden af virkning er de helt forskellige.

Modifikationsvariabilitet

Denne type variabilitet er ikke-arvelig. Det er ikke fikseret i genotypen, er ikke permanent og opstår under påvirkning af skiftende forhold miljø. Et slående eksempel på modifikationsvariabilitet er det velkendte eksperiment med en kanin. En lille del af hans grå pels blev barberet af. Og der blev lagt is på den bare hud. Efter nogen tid voksede der hvid pels på dette sted, som også blev barberet af. Men is blev ikke anvendt i dette tilfælde. Som et resultat voksede mørkt hår tilbage i dette område.

Arvelig variation

Denne type variabilitet er permanent, da den påvirker strukturen af genotypen ned til niveauet af DNA-nukleotider. I dette tilfælde overføres nye egenskaber til nye generationer. Arvelig variabilitet kommer til gengæld også i to typer: kombinativ og mutationel. Den første opstår, når en ny kombination af genetisk materiale dukker op. Dets enkleste eksempel er sammensmeltningen af kønsceller under seksuel reproduktion. Som et resultat, kroppen, der modtager halvdelen af den genetiske information fra den mandlige og kvindekrop, får nye egenskaber.

Den anden type er mutationel arvelig variabilitet. Det består i forekomsten af skarpe urettede ændringer i genotypen under indflydelse forskellige faktorer. De kan være ioniserende og ultraviolet stråling, høj temperatur, nitrogenholdig kemikalier og andre.

Afhængigt af strukturniveauet af det genetiske apparat, hvori ændringer forekommer, skelnes flere typer af sådanne arvelige modifikationer. Med genomisk ændres antallet af kromosomer i det samlede sæt. Dette fører til anatomiske og morfologiske ændringer i kroppen. Således forårsager udseendet af det tredje kromosom i det 21. par Downs syndrom. Med kromosomale mutationer sker en omstrukturering af denne struktur. De er meget mindre almindelige end genomiske. Dele af kromosomerne kan være duplikeret eller mangle, snoet eller ændre deres position. Men genmutationer, også kaldet punktmutationer, forstyrrer sekvensen af monomerer i strukturen af nukleinsyrer.

Uanset typen af mutation har de alle som regel ikke gavnlige egenskaber for kroppen. Derfor lærer en person at kontrollere dem kunstigt. Ved selektion bruges polyploidi således ofte - en multipel stigning i antallet af kromosomer i et sæt. Som et resultat bliver planten mere kraftfuld og producerer store frugter i store mængder. Du vil ikke overraske nogen med figenfersken og andre lækre plantehybrider. Men de er resultatet af kunstigt indført arvelig variation.

Arvelig variation under evolution

Udviklingen af genetik har været med til at tage et væsentligt skridt fremad i udviklingen af evolutionær undervisning. Det faktum, at mennesker og aber kun er kendetegnet ved et par kromosomer, blev et væsentligt bevis på Darwins teori. Hos planter og dyr i historisk udvikling kan man spore arven af progressive egenskaber, der blev overført og fikseret i genotypen. For eksempel nåede alger land på grund af det faktum, at tilstedeværelsen af mekaniske og ledende væv var fikseret i genotypen. Hver efterfølgende generation beholdt kun de nødvendige, nyttige egenskaber, som blev justeret afhængigt af levevilkår og miljø. Sådan fremstod de dominerende arter af planter og dyr med de mest progressive strukturelle træk.

Så arvelig variabilitet er organismers evne til at erhverve nye egenskaber, der er fikseret i genotypen. Sådanne ændringer er langvarige, forsvinder ikke, når miljøforholdene ændrer sig, og nedarves.

Variation i biologi er forekomsten af individuelle forskelle mellem individer af samme art. Takket være variabiliteten bliver bestanden heterogen, og arten har større chance for at tilpasse sig skiftende miljøforhold.

I en videnskab som biologi går arv og variabilitet hånd i hånd. Der er to typer af variation:

Ikke-arvelig (modifikation, fænotypisk).
Arvelig (mutationel, genotypisk).

Ikke-arvelig variation

Modifikationsvariabilitet i biologi er dette en enkelt levende organismes (fænotype) evne til at tilpasse sig faktorer ydre miljø inden for sin genotype. Takket være denne ejendom tilpasser individer sig til ændringer i klimaet og andre levevilkår. ligger til grund for de tilpasningsprocesser, der forekommer i enhver organisme. Hos udavlede dyr med forbedrede staldforhold øges produktiviteten således: mælkeydelse, ægproduktion mv. Og dyr bragt til bjergområder vokser op korte og med en veludviklet underuld. Ændringer i miljøfaktorer forårsager variabilitet. Eksempler på denne proces kan nemt findes i hverdagen: menneskelig hud under påvirkning ultraviolette stråler bliver mørkt som følge heraf fysisk aktivitet muskler udvikles, planter dyrket i skyggefulde områder og i lys har forskellige bladformer, og harer skifter pelsfarve om vinteren og sommeren.

Følgende egenskaber er karakteristiske for ikke-arvelig variation:

gruppe karakter af ændringer;
ikke arvet af afkom;
ændring i en egenskab inden for en genotype;
forholdet mellem graden af ændring og intensiteten af den eksterne faktors indflydelse.

Arvelig variation

Arvelig eller genotypisk variation i biologi er den proces, hvorved en organismes genom ændres. Takket være det får individet karakteristika, der tidligere var usædvanlige for dets art. Ifølge Darwin er genotypisk variation den vigtigste drivkraft bag evolutionen. Der skelnes mellem følgende typer af arvelig variation:

mutationel;
kombineret.

Opstår som følge af genudveksling under seksuel reproduktion. Samtidig kombineres forældrenes egenskaber forskelligt i en række generationer, hvilket øger mangfoldigheden af organismer i befolkningen. Kombinativ variabilitet adlyder Mendelske regler for arv.

Et eksempel på en sådan variabilitet er indavl og udavl (nært beslægtet og ikke-relateret krydsning). Når egenskaberne hos en individuel producent ønsker at blive konsolideret i en dyrerace, anvendes indavl. Således bliver afkommet mere ensartet og forstærker kvaliteterne hos grundlæggeren af linjen. Indavl fører til manifestation af recessive gener og kan føre til degeneration af linjen. For at øge afkommets levedygtighed anvendes udavl - ikke-relateret krydsning. Samtidig øges afkommets heterozygositet, og diversiteten i befolkningen øges, og som et resultat heraf øges individers modstand mod de negative virkninger af miljøfaktorer.

Mutationer er til gengæld opdelt i:

genomisk;
kromosomal;
genetiske;
cytoplasmatisk.

Ændringer, der påvirker kønsceller, nedarves. Mutationer i kan overføres til afkom, hvis individet formerer sig vegetativt (planter, svampe). Mutationer kan være gavnlige, neutrale eller skadelige.

Genomiske mutationer

Variabilitet i biologi gennem genomiske mutationer kan være af to typer:

Polyploidi er en mutation, der er almindelig i planter. Det er forårsaget af en multipel stigning i det samlede antal kromosomer i kernen og dannes i færd med at forstyrre deres divergens til cellens poler under deling. Polyploide hybrider er meget udbredt i landbruget - der er mere end 500 polyploider i afgrødeproduktion (løg, boghvede, sukkerroer, radiser, mynte, druer og andre).
Aneuploidi er en stigning eller et fald i antallet af kromosomer i individuelle par. Denne type mutation er karakteriseret ved lav levedygtighed hos individet. En udbredt mutation hos mennesker - en i det 21. par forårsager Downs syndrom.

Kromosomale mutationer

Variabilitet i biologi opstår, når selve kromosomernes struktur ændres: tab af en terminal sektion, gentagelse af et sæt gener, rotation af et separat fragment, overførsel af et kromosomsegment til et andet sted eller til et andet kromosom. Sådanne mutationer forekommer ofte under påvirkning af stråling og kemisk forurening af miljøet.

Genmutationer

En væsentlig del af sådanne mutationer viser sig ikke eksternt, da de er et recessivt træk. Genmutationer er forårsaget af ændringer i sekvensen af nukleotider - individuelle gener - og fører til fremkomsten af proteinmolekyler med nye egenskaber.

Genmutationer hos mennesker forårsager manifestationen af nogle arvelige sygdomme - seglcelleanæmi, hæmofili.

Cytoplasmatiske mutationer

Cytoplasmatiske mutationer er forbundet med ændringer i strukturerne af cellecytoplasmaet, der indeholder DNA-molekyler. Disse er mitokondrier og plastider. Sådanne mutationer overføres gennem moderens linje, da zygoten modtager al cytoplasmaet fra moderens æg. Et eksempel på en cytoplasmatisk mutation, der forårsager variation i biologien, er pinnateness i planter, som er forårsaget af ændringer i kloroplasterne.

Alle mutationer har følgende egenskaber:

De dukker pludselig op.
Overført ved arv.
De har ingen retning. Både et mindre område og et vitalt tegn kan undergå mutation.
De forekommer hos individer, det vil sige, de er individuelle.
Mutationer kan være recessive eller dominerende i deres manifestation.
Den samme mutation kan gentages.

Hver mutation er forårsaget af visse årsager. I de fleste tilfælde er det ikke muligt at bestemme det nøjagtigt. Under eksperimentelle forhold, for at opnå mutationer, anvendes en rettet faktor af miljøpåvirkning - strålingseksponering og lignende.

Lærebogen overholder Federal State Educational Standard of Secondary (komplet) almen uddannelse, anbefales af Ministeriet for Undervisning og Videnskab i Den Russiske Føderation og er inkluderet i den føderale liste over lærebøger.

Lærebogen henvender sig til 10. klasses elever og er designet til at undervise i faget 1 eller 2 timer om ugen.

Moderne design, spørgsmål og opgaver på flere niveauer, yderligere information og evnen til at arbejde parallelt med en elektronisk ansøgning bidrager til effektiv assimilering af undervisningsmateriale.

Bog:

<<< Назад

Frem >>>

Huske!

Giv eksempler på egenskaber, der ændrer sig under påvirkning af det ydre miljø.

Hvad er mutationer?

Variabilitet– en af de vigtigste egenskaber ved levende ting, levende organismers evne til at tilegne sig forskelle fra individer af både andre arter og deres egen art.

Der er to typer af variation: ikke-arvelig(fænotypisk eller modifikation) og arvelig(genotypisk).

Ikke-arvelig (modifikation) variabilitet. Denne type variabilitet er processen med fremkomsten af nye egenskaber under påvirkning af miljøfaktorer, der ikke påvirker genotypen. De resulterende modifikationer af karakteristika - modifikationer - nedarves derfor ikke (fig. 93). To enæggede (monozygotiske) tvillinger, der har nøjagtig de samme genotyper, men efter skæbnens vilje voksede op i forskellige forhold, kan adskille sig meget fra hinanden. Et klassisk eksempel, der viser det ydre miljøs indflydelse på udviklingen af egenskaber, er pilespidsen. Denne plante udvikler tre typer blade afhængigt af vækstbetingelserne - i luften, i vandsøjlen eller på dens overflade.

Ris. 93. Egeblade dyrket i stærkt lys (A) og på et skyggefuldt sted (B)

Ris. 94. Ændring i farven på Himalaya-kaninens pels under indflydelse af forskellige temperaturer

Under påvirkning af miljøtemperaturen ændres farven på pelsen på Himalaya-kaninen. Embryonet, der udvikler sig i livmoderen, er under betingelser forhøjet temperatur, som ødelægger det enzym, der er nødvendigt for pigmentsyntese, så kaniner fødes helt hvide. Kort efter fødslen begynder visse fremspringende dele af kroppen (næse, ørespidser og hale) at blive mørkere, fordi temperaturen der er lavere end andre steder, og enzymet bliver ikke ødelagt. Hvis du plukker et område med hvid pels og afkøler huden, vil der vokse sort uld på dette sted (fig. 94).

Under lignende miljøforhold i genetisk lignende organismer har modifikationsvariabilitet gruppekarakter for eksempel i sommerperiode Hos de fleste mennesker, under påvirkning af UV-stråler, aflejres et beskyttende pigment - melanin - i huden, folk bliver brune.

I den samme art af organismer, under påvirkning af miljøforhold, kan variabiliteten af forskellige egenskaber være helt anderledes. For eksempel afhænger mælkeydelse, vægt og frugtbarhed hos kvæg i høj grad af fodrings- og staldforhold, og for eksempel ændrer mælkens fedtindhold sig meget lidt under påvirkning af ydre forhold. Manifestationer af modifikationsvariabilitet for hver egenskab er begrænset af deres reaktionsnorm. Reaktionsnorm- det er de grænser, inden for hvilke en ændring i en egenskab er mulig i en given genotype. I modsætning til selve modifikationsvariabiliteten er reaktionsnormen nedarvet, og dens grænser er forskellige for forskellige træk og hos individuelle individer. Den smalleste reaktionsnorm er karakteristisk for træk, der giver kroppens vitale kvaliteter.

På grund af det faktum, at de fleste modifikationer har adaptiv betydning, bidrager de til tilpasning - organismens tilpasning, inden for grænserne af den normale reaktion, til eksistens under skiftende forhold.

Arvelig (genotypisk) variabilitet. Denne type variabilitet er forbundet med ændringer i genotypen, og de egenskaber, der erhverves som et resultat af dette, nedarves af efterfølgende generationer. Der er to former for genotypisk variabilitet: kombinativ og mutationel.

Kombinativ variabilitet består i fremkomsten af nye egenskaber som følge af dannelsen af andre kombinationer af forældres gener i afkoms genotyper. Denne type variabilitet er baseret på den uafhængige divergens af homologe kromosomer i den første meiotiske division, det tilfældige møde af kønsceller i det samme forældrepar under befrugtning og den tilfældige udvælgelse af forældrepar. Udvekslingen af sektioner af homologe kromosomer, der forekommer i den første profase af meiose, fører også til rekombination af genetisk materiale og øger variabiliteten. I processen med kombinativ variabilitet ændres strukturen af gener og kromosomer således ikke, men nye kombinationer af alleler fører til dannelsen af nye genotyper og, som en konsekvens, til fremkomsten af efterkommere med nye fænotyper.

Mutationsvariabilitet kommer til udtryk i fremkomsten af nye kvaliteter i kroppen som følge af dannelsen af mutationer. Udtrykket "mutation" blev først introduceret i 1901 af den hollandske botaniker Hugo de Vries. Ifølge moderne ideer mutationer– disse er pludselige naturlige eller kunstigt forårsagede arvelige ændringer i genetisk materiale, der fører til ændringer i visse fænotypiske karakteristika og egenskaber ved organismen. Mutationer er ikke-retningsbestemte, dvs. tilfældige, i naturen og er den vigtigste kilde arvelige ændringer, uden hvilke udviklingen af organismer er umulig. I slutningen af 1700-tallet. I Amerika blev et får med forkortede lemmer født, hvilket gav anledning til den nye Ancona-race (fig. 95). I Sverige i begyndelsen af det 20. århundrede. En mink med platinfarvet pels blev født på en pelsfarm. Det enorme udvalg af egenskaber hos hunde og katte er resultatet af mutationsvariabilitet. Mutationer opstår krampagtigt, som nye kvalitative ændringer: awnless hvede blev dannet af awned hvede, korte vinger og strimmelformede øjne dukkede op i Drosophila, og hvide, brune og sorte farver dukkede op hos kaniner fra den naturlige agouti farve som et resultat af mutationer.

I henhold til forekomststedet skelnes der mellem somatiske og generative mutationer. Somatiske mutationer opstår i kroppens celler og overføres ikke gennem seksuel reproduktion til efterfølgende generationer. Eksempler på sådanne mutationer er alderspletter og hudvorter. Generative mutationer optræder i kønsceller og nedarves.

Ris. 95. Ancona får

Baseret på niveauet af ændring i genetisk materiale skelnes gen-, kromosomale og genomiske mutationer. Genmutationer forårsage ændringer i individuelle gener, forstyrre rækkefølgen af nukleotider i DNA-kæden, hvilket fører til syntesen af et ændret protein.

Kromosomale mutationer påvirker en betydelig del af kromosomet og forstyrrer funktionen af mange gener på én gang. Et separat fragment af et kromosom kan fordobles eller tabes, hvilket forårsager alvorlige forstyrrelser i kroppens funktion, herunder embryonets død i de tidlige udviklingsstadier.

Genomiske mutationer føre til en ændring i antallet af kromosomer som følge af krænkelser af kromosomadskillelse under meiotiske delinger. Fraværet af et kromosom eller tilstedeværelsen af et ekstra fører til negative konsekvenser. Mest berømt eksempel Den genomiske mutation er Downs syndrom, en udviklingsforstyrrelse, der opstår, når et ekstra 21. kromosom vises. Sådanne mennesker samlet antal Der er 47 kromosomer.

I protozoer og planter observeres ofte en stigning i antallet af kromosomer, der er et multiplum af det haploide antal. Denne ændring i kromosomsæt kaldes polyploidi(Fig. 96). Fremkomsten af polyploider er især forbundet med ikke-disjunktionen af homologe kromosomer i meiose, som et resultat af hvilket i diploide organismer kan dannes diploide snarere end haploide gameter.

Mutagene faktorer. Muligheden for at mutere er en af genernes egenskaber, så mutationer kan forekomme i alle organismer. Nogle mutationer er uforenelige med livet, og det embryo, der modtager dem, dør i livmoderen, mens andre forårsager vedvarende ændringer i karakteristika, der har betydning i varierende grad for individets liv. Under normale forhold er mutationshyppigheden af et individuelt gen ekstremt lav (10-5), men der er miljøfaktorer, der signifikant øger denne værdi, hvilket forårsager irreversibel skade på strukturen af gener og kromosomer. Faktorer, hvis indvirkning på levende organismer fører til en stigning i hyppigheden af mutationer, kaldes mutagene faktorer eller mutagener.

Ris. 96. Polyploidi. Krysantemumblomster: A – diploid form (2 n); B – polyploid form

Alle mutagene faktorer kan opdeles i tre grupper.

Fysiske mutagener er alle typer ioniserende stråling(?-stråler, røntgenstråler), ultraviolet stråling, høje og lave temperaturer.

Kemiske mutagener– disse er analoger af nukleinsyrer, peroxider, salte af tungmetaller (bly, kviksølv), salpetersyre og nogle andre stoffer. Mange af disse forbindelser forårsager problemer med DNA-replikation. Stoffer, der bruges i landbruget til at bekæmpe skadedyr og ukrudt (pesticider og herbicider), industriaffald, visse madfarver og konserveringsmidler, nogle medikamenter og komponenter i tobaksrøg har en mutagen effekt.

I Rusland og andre lande i verden er der oprettet særlige laboratorier og institutter, der tester alle nye syntetiserede kemiske forbindelser for mutagenicitet.

Til gruppen biologiske mutagener omfatte fremmed DNA og vira, som, når de integreres i værts-DNA'et, forstyrrer genernes funktion.

Gennemgå spørgsmål og opgaver

1. Hvilke typer af variation kender du?

2. Hvad er en reaktionsnorm?

3. Forklar hvorfor fænotypisk variabilitet ikke nedarves.

4. Hvad er mutationer? Beskriv de vigtigste egenskaber ved mutationer.

5. Giv en klassificering af mutationer efter niveauet af ændringer i arvemateriale.

6. Nævn hovedgrupperne af mutagene faktorer. Giv eksempler på mutagener, der tilhører hver gruppe. Vurder, om der er mutagene faktorer i dit miljø. Hvilken gruppe af mutagener tilhører de?

Tænke! Gør det!

1. Tror du, at miljøfaktorer kan påvirke udviklingen af en organisme, der bærer en dødelig mutation?

2. Kan kombinativ variabilitet opstå i fravær af den seksuelle proces?

3. Diskuter i klassen, hvilke måder der er til at reducere virkningen af mutagene faktorer på mennesker i den moderne verden.

4. Kan du give eksempler på modifikationer, der ikke er adaptive?

5. Forklar en person, der ikke er bekendt med biologi, hvordan mutationer adskiller sig fra modifikationer.

6. Fuldfør undersøgelsen: "Undersøgelse af modifikationsvariabilitet hos elever (ved at bruge eksemplet med kropstemperatur og pulsfrekvens, periodisk målt over 3 dage)."

Arbejde med en computer

Der henvises til den elektroniske ansøgning. Studer materialet og udfør opgaverne.

<<< Назад

Frem >>>

Variabilitet er en egenskab ved levende systemer forbundet med ændringer i fænotype og genotype, der opstår under påvirkning af det ydre miljø eller som følge af ændringer i arvemateriale.

Ikke-arvelig variation. Ikke-arvelig, eller gruppe (visse), eller modifikationsvariabilitet– disse er ændringer i fænotype under påvirkning af miljøforhold. Modifikationsvariabilitet påvirker ikke individers genotype. Genotypen, mens den forbliver uændret, bestemmer de grænser, inden for hvilke fænotypen kan ændre sig. Disse grænser, dvs. muligheder for den fænotypiske manifestation af en egenskab kaldes reaktionsnorm Og er arvet. Reaktionsnormen sætter grænserne, inden for hvilke en specifik egenskab kan ændre sig. Forskellige tegn har forskellige reaktionsnormer - brede eller snævre. Jo bredere reaktionsnormen er, jo flere muligheder har et individ for at tilpasse sig miljøforhold. Derfor er der flere individer med et gennemsnitligt udtryk for egenskaben end individer med dets ekstreme udtryk. Dette er godt illustreret af antallet af dværge og kæmper hos mennesker. Der er få af dem, mens der er tusindvis af gange flere mennesker med en højde i intervallet 160-180 cm.

Modifikationsændringer nedarves ikke, men er ikke nødvendigvis af gruppekarakter og optræder ikke altid hos alle individer af en art under de samme miljøforhold. Modifikationer sikrer individets tilpasning til disse forhold.

Arvelig variation(kombinativ, mutationel, ubestemt).

Kombinativ variabilitet opstår under den seksuelle proces som følge af nye kombinationer af gener, der opstår under befrugtning, overkrydsning, konjugering, dvs. under processer ledsaget af rekombinationer (omfordeling og nye kombinationer) af gener. Som et resultat af kombinativ variabilitet opstår organismer, der adskiller sig fra deres forældre i genotyper og fænotyper. Nogle kombinationsændringer kan være skadelige for en person. For arten er kombinative ændringer generelt nyttige, fordi føre til genotypisk og fænotypisk mangfoldighed. Dette fremmer arternes overlevelse og deres evolutionære fremskridt.

Mutationsvariabilitet forbundet med ændringer i sekvensen af nukleotider i DNA-molekyler, tab og indsættelse af store sektioner i DNA-molekyler, ændringer i antallet af DNA-molekyler (kromosomer). Sådanne ændringer kaldes i sig selv mutationer. Mutationer er nedarvede.

Blandt mutationerne er:

– genetiske– forårsager ændringer i sekvensen af DNA-nukleotider i et specifikt gen og følgelig i det mRNA og protein, der kodes af dette gen. Genmutationer kan enten være dominerende eller recessive. De kan føre til fremkomsten af tegn, der understøtter eller hæmmer kroppens vitale funktioner;

– generativ mutationer påvirker kønsceller og overføres under seksuel reproduktion;

– somatisk mutationer påvirker ikke kønsceller og nedarves ikke hos dyr, men hos planter nedarves de under vegetativ formering;

– genomisk mutationer (polyploidi og heteroploidi) er forbundet med ændringer i antallet af kromosomer i karyotypen af celler;

– kromosomalt mutationer er forbundet med omlejringer i strukturen af kromosomer, ændringer i positionen af deres sektioner som følge af pauser, tab af individuelle sektioner osv.

De mest almindelige genmutationer er dem, der resulterer i en ændring, tab eller indsættelse af DNA-nukleotider i et gen. Mutante gener overfører forskellig information til stedet for proteinsyntese, og dette fører igen til syntesen af andre proteiner og fremkomsten af nye egenskaber. Mutationer kan forekomme under påvirkning af stråling, ultraviolet stråling og forskellige kemiske midler. Ikke alle mutationer er effektive. Nogle af dem korrigeres under DNA-reparation. Fænotypisk opstår mutationer, hvis de ikke fører til organismens død. De fleste genmutationer er recessive. Fænotypisk manifesterede mutationer er af evolutionær betydning, hvilket giver individer enten fordele i kampen for tilværelsen eller omvendt fører til deres død under pres fra naturlig selektion.

Mutationsprocessen øger populationernes genetiske diversitet, hvilket skaber forudsætningerne for den evolutionære proces.

3.7. De skadelige virkninger af mutagener, alkohol, stoffer, nikotin på cellens genetiske apparat. Beskyttelse af miljøet mod forurening med mutagener. Identifikation af kilder til mutagener i miljøet (indirekte) og vurdering mulige konsekvenser deres indflydelse på deres egen krop. Arvelige menneskelige sygdomme, deres årsager, forebyggelse

3.7.1. Mutagener, mutagenese

Mutagener– disse er fysiske eller kemiske faktorer, hvis indflydelse på kroppen kan føre til ændringer i dens arvelige egenskaber. Sådanne faktorer omfatter røntgen- og gammastråler, radionuklider, tungmetaloxider, visse typer kemisk gødning, alkohol, nikotin og stoffer. Hastigheden og hyppigheden af mutationer afhænger af intensiteten af disse faktorers indflydelse. En stigning i hyppigheden af mutationer fører til en stigning i antallet af individer med medfødte genetiske abnormiteter. Mutationer, der påvirker kønsceller, nedarves. Dog kan mutationer, der opstår i somatiske celler føre til kræftsygdomme. Medicinsk genetik - kapitel genetik, studerer menneskelige arvelige sygdomme, deres oprindelse, diagnose, behandling og forebyggelse. Det vigtigste middel til at indsamle oplysninger om patienten er medicinsk genetisk rådgivning. Det udføres i forhold til personer, der har arvelige sygdomme blandt deres pårørende. Målet er at forudsige sandsynligheden for at få børn med patologier eller at udelukke forekomsten af patologier.

Rådgivningsfaser:

– identifikation af bæreren af den patogene allel;

– beregning af sandsynligheden for at få syge børn;

– formidling af forskningsresultaterne til kommende forældre og pårørende.

Arvelige sygdomme, der overføres til efterkommere:

– genetisk, knyttet til X-kromosomet – hæmofili, farveblindhed;

– genetisk, knyttet til Y-kromosomet – hypertrichosis (hårvækst af auricleen);

– autosomalt gen: phenylketonuri, diabetes mellitus, polydaktyli, Huntingtons chorea osv.;

– kromosomalt, forbundet med kromosommutationer, for eksempel cry-the-cat syndrom;

– genomisk – poly- og heteroploidi – ændring i antallet af kromosomer i en organismes karyotype.

Polyploidi– to eller flere gange stigning i antallet af haploide kromosomer i en celle. Det opstår som et resultat af ikke-disjunktion af kromosomer i meiose, duplikering af kromosomer uden efterfølgende celledeling og fusion af kerner af somatiske celler.

Heteroploidi (aneuploidi)– en ændring i antallet af kromosomer, der er karakteristiske for en given art, som følge af deres ujævne divergens i meiose. manifesterer sig i udseendet af et ekstra kromosom ( trisomi på kromosom 21 fører til Downs sygdom) eller fraværet af et homologt kromosom i karyotypen ( monosomi). For eksempel forårsager fraværet af det andet X-kromosom hos kvinder Turners syndrom, som manifesterer sig i fysiologiske og psykiske lidelser. Nogle gange opstår polysomi - fremkomsten af flere ekstra kromosomer i kromosomsættet.

Metoder til menneskelig genetik. Genealogisk - en metode til at samle slægtshistorier fra forskellige kilder - historier, fotografier, malerier. Forfædrenes karakteristika afklares, og karakteristikkernes arvetyper fastlægges.

Arvetyper: a) autosomal dominant, b) autosomal recessiv, c) kønsbundet arv.

Den person, som der er udarbejdet stamtavle for, tilkaldes proband.

Tvilling. En metode til at studere genetiske mønstre hos tvillinger. Tvillinger kan være identiske (monozygotiske, identiske) eller broderlige (tveeæggede, ikke-identiske).

Cytogenetisk. Metode til mikroskopisk undersøgelse af menneskelige kromosomer. Giver dig mulighed for at identificere gen- og kromosommutationer.

Biokemisk. Baseret på biokemisk analyse gør det muligt at identificere en heterozygot bærer af sygdommen, for eksempel kan en bærer af phenylketonuri-genet identificeres ved en øget koncentration phenylalanin i blodet.

Befolkningsgenetisk. Giver dig mulighed for at komponere genetiske egenskaber population, vurdere graden af koncentration af forskellige alleler og graden af deres heterozygositet. For at analysere store populationer anvendes Hardy-Weinberg-loven.

3.8. Udvælgelse, dets opgaver og praktisk betydning. N.I. Vavilov om centrene for mangfoldighed og oprindelse af dyrkede planter. Loven om homologiske serier i arvelig variabilitet. Metoder til forædling af nye plantesorter, dyreracer og stammer af mikroorganismer. Genetiks betydning for selektion. Biologiske principper for dyrkning af dyrkede planter og husdyr

3.8.1. Genetik og selektion

Avl er en videnskab, en gren af praktisk aktivitet, der sigter mod at skabe nye sorter af planter, dyreracer og stammer af mikroorganismer med stabile arvelige egenskaber, der er gavnlige for mennesker. Det teoretiske grundlag for selektion er genetik.

Udvælgelsesmål:

– kvalitativ forbedring af egenskaben;

– øget udbytte og produktivitet;

– øget modstandsdygtighed over for skadedyr, sygdomme og klimatiske forhold.

Udvælgelsesmetoder. Kunstig udvælgelse – at spare nødvendigt for en person organismer og eliminering, aflivning af andre, der ikke opfylder opdrætterens mål.

Opdrætteren stiller en opgave, udvælger forældrepar, udvælger afkom, udfører en række nært beslægtede og fjerne krydsninger og foretager derefter udvælgelse i hver efterfølgende generation. Kunstig udvælgelse sker individuel Og massiv.

Hybridisering- processen med at opnå nye genetiske kombinationer i afkom for at forbedre eller skabe en ny kombination af værdifulde forældreegenskaber.

Nært beslægtet hybridisering (indavl) bruges til at producere rene linjer. Ulempe: nedsat vitalitet.

Fjernhybridisering flytter reaktionsnormen mod at styrke egenskaben, fremkomsten af hybridkraft (heterose). Ulempen er ukrydsbarheden af de resulterende hybrider.

Overvinde steriliteten af interspecifikke hybrider. Polyploidi. G.D. Karpechenko i 1924 behandlede en steril hybrid af kål og radise med colchicin. Colchicin forårsagede ikke-disjunktion af hybridkromosomer under gametogenese. Fusionen af diploide kønsceller førte til produktionen af en polyploid hybrid af kål og radise (capredka). G. Karpechenkos eksperiment kan illustreres med følgende diagram.

1. Før virkningen af colchicin

2. Efter virkningen af colchicin og kunstig fordobling af kromosomer:

Arbejdsmetoder for I.V. Michurina

I.V. Michurin, en indenlandsk forædler, opdrættede omkring 300 sorter af frugttræer, der kombinerede kvaliteterne af sydlige frugter og uhøjtideligheden af nordlige planter.

Grundlæggende arbejdsmetoder:

– fjernhybridisering geografisk fjerne sorter;

– streng individuel udvælgelse;

– "opdræt" af hybrider barske forhold dyrkning;

– ”dominansstyring” ved hjælp af mentormetoden – podning af en hybrid på en voksen plante, som overfører sine kvaliteter til den forædlede sort.

Overvindelse af ukrydsbarhed under fjernhybridisering:

- metode til foreløbig tilnærmelse - podning af stiklinger af en art (røn) blev podet på kronen af en pære. Nogle år senere blev rønblomsterne bestøvet af pærepollen. Sådan blev en hybrid af røn og pære opnået;

– mediatormetode – 2-trins hybridisering. Mandlen blev krydset med den semi-kultiverede Davids fersken, og derefter blev den resulterende hybrid krydset med den dyrkede sort. Vi modtog "Northern Peach";

– bestøvning med blandet pollen (ens egen og andres). Et eksempel er produktionen af cerapadus, en hybrid af kirsebær og fuglekirsebær.

3.8.3. Oprindelsescentre for dyrkede planter

Den største russiske videnskabsmand - genetiker N.I. Vavilov ydede et stort bidrag til planteavl. Han fandt ud af, at alle dyrkede planter, der dyrkes i dag i forskellige regioner i verden, har visse geografiske

oprindelsescentre. Disse centre er placeret i tropiske og subtropiske zoner, det vil sige, hvor det dyrkede landbrug opstod. N.I. Vavilov identificerede 8 sådanne centre, dvs. 8 selvstændige områder til at introducere forskellige planter i dyrkning.

Mangfoldigheden af dyrkede planter i centrene for deres oprindelse er som regel repræsenteret kæmpe antal botaniske varianter og mange arvelige varianter.

Loven om homologiske serier af arvelig variabilitet.

1. Arter og slægter, der er genetisk tætte, er karakteriseret ved lignende serier af arvelig variabilitet med en sådan regelmæssighed, at man ved at kende rækken af former inden for en art kan forudsige tilstedeværelsen af parallelle former i andre arter og slægter. Jo tættere de er genetisk placeret fælles system arter og slægter, jo mere fuldstændig er ligheden i rækkerne af deres variabilitet.

2. Hele plantefamilier er generelt kendetegnet ved en vis cyklus af variabilitet, der går gennem alle de slægter og arter, der udgør familien.

Denne lov er udledt af N.I. Vavilov baseret på undersøgelsen af et stort antal genetisk lignende arter og slægter. Jo tættere slægtskabet er mellem og inden for disse taksonomiske grupper, jo større er den genetiske lighed, de deler. Ved at sammenligne forskellige typer og slægter af korn, N.I. Vavilov og hans samarbejdspartnere fandt ud af, at alle kornsorter har lignende egenskaber, såsom forgrening og tæthed af øret, pubescens af skæl osv. Vel vidende, N.I. Vavilov foreslog, at sådanne grupper har lignende arvelige variationer: "hvis du kan finde en awnless form for hvede, kan du også finde en awnless form for rug." Ved at kende den mulige karakter af ændringer i repræsentanter for en bestemt art, slægt, familie, kan opdrætteren specifikt søge efter, skabe nye former og enten luge ud eller bevare individer med de ønskede genetiske ændringer.

3.9. Bioteknologi, cellulær og genteknologi, kloning. Rolle celle teori i dannelsen og udviklingen af bioteknologi. Bioteknologiens betydning for udviklingen af avl, landbrug, mikrobiologisk industri, bevarelse af planetens genpulje. Etiske aspekter af udviklingen af noget forskning inden for bioteknologi (menneskelig kloning, målrettede ændringer i genomet)

3.9.1. Cellulær og genteknologi. Bioteknologi

Cellular engineering er en retning inden for videnskab og avlspraksis, der studerer metoder til hybridisering af somatiske celler tilhørende forskellige typer, muligheden for at klone væv eller hele organismer fra individuelle celler.

Vævskultur– bruges til at opnå plante- eller dyrevæv, og nogle gange hele organismer, under laboratorieforhold. I planteavl bruges det til at fremskynde produktionen af rene diploide linjer efter behandling af de oprindelige former med colchicin.

Genteknologi– kunstig, målrettet ændring af mikroorganismers genotype for at opnå afgrøder med forudbestemte egenskaber.

Grundlæggende metode– isolering af de nødvendige gener, deres kloning og introduktion i et nyt genetisk miljø. Metoden omfatter følgende faser af arbejdet:

– isolering af et gen, dets association med et celle-DNA-molekyle, der kan reproducere donorgenet i en anden celle (inkludering i et plasmid);

– introduktion af et plasmid i genomet af den modtagende bakteriecelle;

– udvælgelse af nødvendige bakterieceller til praktisk brug;

– forskning på området genteknologi gælder ikke kun for mikroorganismer, men også for mennesker. De er især relevante i behandlingen af sygdomme forbundet med forstyrrelser i immunsystemet, blodkoagulationssystemet og onkologi.

Kloning. Fra et biologisk synspunkt er kloning vegetativ formering af planter og dyr, hvis afkom bærer arvelig information, der er identisk med forælderen.

Bioteknologi– processen med at bruge levende organismer og biologiske processer til fremstilling af medicin, gødning og biologiske plantebeskyttelsesmidler For biologisk behandling spildevand, til biologisk udvinding af værdifulde metaller fra havvand osv.

Udsigter for genteknologi og bioteknologi:

– skabelse af organismer, der er nyttige for mennesker;

– modtagelse af nyt lægemidler;

– korrektion og korrektion af genetiske patologier.

Afsnit 4
Mangfoldighed af organismer, deres struktur og livsaktivitet

4.1. Taksonomi. Vigtigste systematiske (taksonomiske) kategorier: arter, slægt, familie, orden (orden), klasse, filum (afdeling), rige; deres underordning

Plantetaksonomi, den gren af botanikken, der beskæftiger sig med den naturlige klassificering af planter. Individer med mange lignende ydre og indre karakteristika er grupperet i grupper kaldet arter. Arter, der ligner hinanden, kombineres igen til én slægt: Visse ligheder gør det muligt at kombinere slægter til én familie. Familier forenes i orden, ordrer- til klasser, dem i afdeling. Og alle planter dannes kongerige planter. Hver sådan gruppe kaldes taxon . En særlig disciplin beskæftiger sig med principperne for at identificere og klassificere taxa - taksonomi .

Taksonomi karakteriserer forholdet mellem forskellige planter og giver planter officielle navne, hvilket giver specialister fra forskellige lande mulighed for at udveksle videnskabelig information.

De første seriøse forsøg på at skabe en videnskabelig klassificering af planter fandt deres mest fuldstændige udtryk i værkerne af den geniale svenske botaniker fra det 18. århundrede. Carl Linnaeus, fra 1741 til 1778 professor i medicin og naturhistorie ved Uppsala Universitet. Han klassificerede planter primært efter antallet og arrangementet af støvdragere og frugtblade (en blomsts reproduktive strukturer). Linné introducerede den såkaldte binære nomenklatur - et system af dobbeltnavne på plantearter, som han lånte fra den tyske botaniker Bachmann (Rivinius): det første ord svarer til slægten, det andet (specifikt tilnavn) til selve arten.

Svagheden ved Linnés system er, at hans stive tilgang til tider ikke afspejlede den åbenlyse nærhed mellem organismer eller tværtimod samlede arter, der var tydeligt fjerne fra hinanden. Man ved for eksempel, at tre støvdragere er karakteristiske for både korn og græskarplanter, og for eksempel hos Lamiaceae, der ligner hinanden i mange andre karakteristika, kan der være to eller fire. Linné anså dog selv botanikkens mål for at være netop det "naturlige" system og formåede at identificere mere end 60 naturlige grupper af planter.

Følgende systemer til klassificering af planter og dyr er i øjeblikket accepteret.

Hovedprincippet ved at kombinere organismer i en taxon er graden af deres forhold. Jo længere de er fra hinanden i deres familiebånd, jo større er den taksonomiske gruppe de danner.

Arter - en gruppe af individer ens i udseende og indre struktur, indtager et bestemt område og producerer frugtbart afkom, når de krydses.

4.2. Bakteriens rige. Funktioner af struktur og vital aktivitet, rolle i naturen. Bakterier er patogener, der forårsager sygdomme hos planter, dyr og mennesker. Forebyggelse af sygdomme forårsaget af bakterier. Virus

Bakterie. Bakterier er de ældste prokaryote encellede organismer, de mest udbredte i naturen. De spiller den vigtigste rolle i det som nedbrydere (ødelæggere) af organisk stof og nitrogenfiksere. Et eksempel er knudebakterierne, der sætter sig på rødderne bælgplanter. De er i stand til at assimilere atmosfærisk nitrogen og inkorporere det i stoffer, der let absorberes af planter. Blandt forskellige typer Der er mange bakterier, der forårsager sygdomme hos dyr og mennesker. I medicin bruges de til at producere antibiotika (streptomycin, tetracyclin, gramicidin), i fødevareindustrien til fremstilling af mælkesyreprodukter og alkoholer. Bakterier er også genstand for genteknologi. De bruges til at få behov for en person enzymer og andre vigtige stoffer. Bakteriecellen er dækket af en tæt membran dannet af det polymere kulhydrat murein. Nogle arter dannes når ugunstige forhold sporer er en slimet kapsel, der forhindrer cellen i at tørre ud. Cellevæggen kan danne udvækster, der fremmer associeringen af bakterier i grupper, såvel som deres konjugering. Membranen er foldet. Hos fotoautotrofe bakterier er enzymer eller fotosyntetiske pigmenter lokaliseret på folderne. Rollen af membranorganeller udføres af mesosomer - de største membraninvaginationer. Cytoplasmaet indeholder ribosomer og indeslutninger (stivelse, glykogen, fedtstoffer). Mange bakterier har flageller. Bakterier har ingen kerner. Det arvelige materiale er indeholdt i nukleoiden i form af et cirkulært DNA-molekyle.

Følgende bakterieceller er kendetegnet ved deres form:

– kokker (sfæriske): diplokokker, streptokokker, stafylokokker;

– baciller (stavformede): enkeltstående, forenet i kæder, baciller med endosporer;

– spirilla (spiralformet);

– vibrios (kommaformet);

– spiroketter.

Baseret på den måde, de fodrer på, er bakterier opdelt i:

– autotrofer (fotoautotrofer og kemoautotrofer).

Baseret på den måde, de bruger ilt på, opdeles bakterier i: aerob Og anaerob.

Bakterier formerer sig meget hurtigt høj hastighed, at dele cellen i to uden at danne en spindel. Den seksuelle proces i nogle bakterier er forbundet med udvekslingen af genetisk materiale under konjugering. Spredes med sporer.

Patogene bakterier : kolera vibrio, difteri bacille, dysenteri bacille, etc.

Virus. Nogle videnskabsmænd klassificerer vira som et separat, femte rige af levende natur. De blev opdaget i 1892 af den russiske videnskabsmand Dmitry Iosifovich Ivanovsky. Virus er ikke-cellulære livsformer, der indtager en mellemposition mellem levende og ikke-levende stof. De er ekstremt små og består af en proteinskal med DNA (eller RNA) nedenunder. Virusets proteinskal dannes kapsid, der udfører beskyttende, enzymatiske og antigene funktioner. Virus mere kompleks struktur kan yderligere inkludere kulhydrat- og lipiddele. Virus er ikke i stand til uafhængig proteinsyntese. De udviser kun levende organismers egenskaber, når de er i cellerne hos pro- eller eukaryoter og bruger deres stofskifte til deres egen reproduktion.

Der er faktisk vira og bakteriofager – bakterielle vira. At komme ind i bakteriecelle, skal virussen (bakteriofagen) binde sig til værtsvæggen, hvorefter den virale nukleinsyre "injiceres" ind i cellen, og proteinet forbliver på cellevæggen. DNA indeholdende vira (kopper, herpes) bruger værtscellens metabolisme til at syntetisere virale proteiner. RNA-holdige vira (AIDS, influenza) initierer enten syntesen af virussens RNA og dets protein, eller takket være enzymer syntetiserer de først DNA'et og derefter RNA'et og proteinet fra virussen. Således ændrer virusets genom, der integreres i værtscellens arvelige apparat, det og styrer syntesen af virale komponenter. Nysyntetiserede virale partikler forlader værtscellen og invaderer andre naboceller.

Ved at beskytte sig selv mod vira producerer celler et beskyttende protein - interferon, som undertrykker syntesen af nye virale partikler. Interferon bruges til at behandle og forebygge visse virussygdomme. Den menneskelige krop modstår virkningerne af vira ved at producere antistoffer. Der er dog ingen specifikke antistoffer for nogle vira, såsom onkogene vira eller AIDS-virus. Denne omstændighed komplicerer skabelsen af vacciner.

Cyanei(kaldet ikke helt korrekt blågrønalger). De dukkede op for over 3 milliarder år siden. Celler med flerlagsvægge bestående af uopløselige polysaccharider. Der er encellede og koloniale former. Cyaner er fotosyntetiske organismer. Deres klorofyl er placeret på fritliggende membraner i cytoplasmaet. De formerer sig ved opdeling eller sammenbrud af kolonier. I stand til at spore. Udbredt i biosfæren. I stand til at rense vand ved at nedbryde rådne produkter. De indgår i symbiose med svampe og danner nogle typer lav. De er de første bosættere på vulkanske øer og klipper.

Svampenes rige. Struktur, livsaktivitet, reproduktion. Brug af svampe til mad og medicin. Anerkendelse af spiselige og giftige svampe. Lav, deres mangfoldighed, strukturelle træk og vitale funktioner. Svampes og lavers rolle i naturen

Svampe- dette er riget af encellede og flercellede eukaryote heterotrofe organismer, der adskiller sig fra både planter og dyr i deres strukturelle og reproduktive egenskaber og levevis. Kongeriget omfatter omkring 100 tusind arter. Svampes cellevæg består af et kitinlignende stof, polysaccharider og proteiner. Celler kan enten være mononukleære eller multinukleære. Golgi-apparatet er dårligt udviklet. I modsætning til planter er svampe ikke i stand til fotosyntese, og lagerstoffet i deres celler er glykogen, ikke stivelse.

Reproduktion hos svampe vegetativ, aseksuel Og seksuel. Vegetativ formering udføres af pletter af mycelium eller knopskydning. Aseksuel reproduktion er forbundet med spordannelse. Sporer dannes i sporangier eller i enderne af hyfer - konidioforer . Seksuel reproduktion højere svampe er forbundet med fusion af to celler til dannelse stor mængde binucleate celler. Nogle former producerer både identiske (homogami) og forskellige (heterogami) kønsceller. Der er svampe, der ikke har en seksuel proces (penicillium).

Svampe har tilpasset sig en række forskellige miljøforhold. I økosystemer fungerer de som nedbrydere af organiske stoffer. Hjælper med at øge jordens frugtbarhed. De bruges af mennesker som fødevarer og tjener som råmaterialer til fremstilling af antibiotika, organiske syrer og enzymer. Blandt svampene er der meget giftige arter. Den mest almindelige af dem på mellembreddegrader betragtes bleg lappedykker. Mange svampe ligner spiselige arter. Derfor skal svampe indsamles med stor omhu. Nogle svampe forårsager sygdomme hos mennesker - mykoser.

Lav. Disse er organismer dannet som følge af symbiosen mellem en svamp og alger. En svamp er en heterotrof komponent af en lav, en grøn eller blågrøn alge er en autotrof komponent. Svampen forsyner algerne med vand og mineralsalte og beskytter den mod udtørring. Algerne forsyner svampen organisk stof. Lav formerer sig både ukønnet og seksuelt. Vegetativ formering udføres af sektioner af thallus. Findes i alt geografiske områder, især i tempererede og kolde områder. Der er omkring 200 arter. De mest berømte laver er Cladonia, eller hjortemos, Xanthoria wallaria, eller murgyldenris, Parmelia og Cetraria.

Lav bruges i folkemedicin, og lavsyrer frigivet fra dem bruges som en komponent lægemidler fra nogle hud- og andre sygdomme. Kemiske farvestoffer og indikatorer er lavet af lav.

4.4. Planteriget. Funktioner af strukturen af væv og organer. Livsaktivitet og reproduktion af en planteorganisme, dens integritet

Variabilitet er en universel egenskab ved levende systemer forbundet med ændringer i fænotype og genotype, der opstår under påvirkning af det ydre miljø eller som følge af ændringer i arvemateriale. Der er ikke-arvelige og arvelige variationer.

Ikke-arvelig variation. Ikke-arvelig, eller gruppe (visse), eller modifikationsvariabilitet– disse er ændringer i fænotype under påvirkning af miljøforhold. Modifikationsvariabilitet påvirker ikke individers genotype. Genotypen, mens den forbliver uændret, bestemmer de grænser, inden for hvilke fænotypen kan ændre sig. Disse grænser, dvs. muligheder for den fænotypiske manifestation af en egenskab kaldes reaktionsnorm Og er arvet. Reaktionsnormen sætter grænserne, inden for hvilke en specifik egenskab kan ændre sig. Forskellige tegn har forskellige reaktionsnormer - brede eller snævre. For eksempel ændres tegn som blodtype og øjenfarve ikke. Formen af pattedyrøjet varierer lidt og har en snæver reaktionshastighed. Køernes mælkeydelse kan variere over et ret bredt område afhængigt af de forhold, som racen holdes under. Andre kvantitative egenskaber kan også have en bred reaktionshastighed - vækst, bladstørrelse, antal korn i kolben osv. Jo bredere reaktionsnormen er, jo flere muligheder har et individ for at tilpasse sig miljøforhold. Derfor er der flere individer med et gennemsnitligt udtryk for egenskaben end individer med dets ekstreme udtryk. Dette er godt illustreret af antallet af dværge og kæmper hos mennesker. Der er få af dem, mens der er tusindvis af gange flere mennesker med en højde i intervallet 160-180 cm.

De fænotypiske manifestationer af en egenskab er påvirket af den kombinerede interaktion mellem gener og miljøforhold. Modifikationsændringer nedarves ikke, men er ikke nødvendigvis af gruppekarakter og optræder ikke altid hos alle individer af en art under de samme miljøforhold. Modifikationer sikrer individets tilpasning til disse forhold.