Наконец-то получены данные, которые поставили под сомнение фундаментальный принцип современной биологии - представление о случайности возникновения мутаций.

Д. Кейрнс и его коллеги заявили, что методика классических экспериментов С. Лурия и М. Дельбрюка не позволяла обнаружить дополнительные мутации, возникающие в ответ на новую потребность.

Кейрнс с сотрудниками повторил опыты Лурия и Дельбрюка. Помимо ожидаемых предшествующих мутантов, они обнаружили и такие, которые образовались в ответ на новый внешний фактор. В их опытах - это присутствие лактозы.

С традиционной точки зрения появление подобных экстрамутаций не объясняется. Это и позволило Кейрнсу сделать очень важное заявление. "Поразительно, сколь малообоснованным было общепринятое мнение".

Подобные результаты получены и другими экспериментаторами. Например, Б. Холл из Коннектикутского университета обнаружил, что частота одной полезной мутации в условиях 'жесткой селекции повышается в 50 раз. По мнению Холла, такие факты свидетельствуют, что клетки каким-то образом могут распознавать, какая мутация была бы выигрышной и увеличивать вероятность ее возникновения.

Механизм возникновения функционально-структурных модификаций Холлу и Кейрнсу не известен, поэтому они делают вывод, что природа этой поразительной способности на сегодняшний день совершенно неизвестна.

В этих условиях мы уже сейчас должны осмыслить свою теоретическую и практическую деятельность с новых позиций, чтобы не допускать ошибок и в своей социальной деятельности. Для этого необходимо сопоставить все то, что человечеству уже удалось сделать и, прежде всего, в сравнении с существующими теориями эволюции доказать значение функционально-структурных модификаций в эволюционном процессе.

2. Роль генетики и окружающей среды в изменчивости признаков.

Большую роль в формировании признаков организмов играет среда его обитания. Каждый организм развивается и обитает в определенной среде, испытывая на себе действие ее факторов, способных изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т.е. их фенотип. Изменчивость организмов, возникающая под влиянием факторов внешней среды и не затрагивающая генотипа, называется модификационной.

 Модификационная изменчивость называется фенотипической, так как под влияние внешней среды происходит изменение фенотипа, генотип остается неизменным. Классическим примером изменчивости признаков под действием факторов внешней среды является разнолистность у стрелолиста: погруженные в воду листья имеют лентовидную форму, листья, плавающие на поверхности воды, - округлую, а находящиеся в воздушной среде, - стреловидные. Если же все растение оказывается полностью погруженным в воду, его листья только лентовидные. Под действием ультрафиолетовых лучей у людей (если они не альбиносы) воз-никает загар в результате накопления в коже меланина, причем у разных людей интенсивность окраски ко-жи различна. Если же человек лишен действия ультрафиолетовых лучей, изменение окраски кожи у него не происходит.

 Модификационная изменчивость носит групповой характер, то есть все особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, приобретают сходные признаки. Например, если сосуд с эвгленами зелеными поместить в темноту, то все они утратят зеленую окраску, если же вновь выставить на свет - все опять станут зелеными.

 Модификационная изменчивость является определенной, то есть всегда соответствует факторам, которые ее вызывают. Так, ультрафиолетовые лучи изменяют окраску кожи человека (так как усиливается синтез пигмента), но не изменяют пропорций тела, а усиленные физические нагрузки влияют на степень развития мышц, а не на цвет кожи.

Однако не следует забывать, что развитие любого признака определяется, прежде всего, генотипом. Вместе с тем, гены определяют возможность развития признака, а его появление и степень выраженности во многом определяется условиями среды. Так, зеленая окраска растений зависит не только от генов, контролирующих синтез хлорофилла, но и от наличия света. При отсутствии света хлорофилл не синтезируется.

Несмотря на то, что под влиянием условий внешней среды признаки могут изменяться, эта изменчивость не беспредельна. Даже в случае нормального развития признака степень его выраженности различна. Так, на поле пшеницы можно обнаружить растения с крупными колосьями (20 см и более) и очень мелкими (3-4 см). Это объясняется тем, что генотип определяет определенные границы, в пределах которых может происходить изменение признака. Степень варьирования признака, или пределы модификационной изменчивости, называют нормой реакции. Как правило, количественные признаки (урожайность, размер листьев, удойность коров, яйценоскость кур) имеют более широкую норму реакции, нежели качественные признаки (цвет шерсти, жирность молока, строение цветка, группа крови).

3. Норма реакции

Знание нормы реакции имеет большое значение для практики сельского хозяйства Модификационная изменчивость многих признаков растений, животных и человека подчиняется общим закономерностям. Эти закономерности выявляются на основании анализа проявления признака у группы особей. Каждое конкретное значение изучаемого признака называют вариантой и обозначают буквой v. Частота встречаемости отдельных вариант обозначается буквой p. При изучении изменчивости признака в выборочной совокупности составляется вариационный ряд, в котором особи располагаются по возрастанию показателя изучаемого признака. На основании вариационного ряда строится вариационная кривая - графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты (рис. 8).

Например, если взять 100 колосьев пшеницы (n) и подсчитать число колосков в колосе, то это количество будет от 14 до 20 - это численное значение вариант (v).

Легко посчитать и среднее значение данного признака. Для этого используют формулу: Где М - средняя величина признака, в числителе сумма произведений вариант на их частоту встречаемости,

в знаменателе - количество вариант. Для данного признака среднее значение равно 17,13.

Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет большое практическое значение, поскольку позволяет предвидеть и заранее планировать степень выраженности многих признаков организмов в зависимости от условий внешней среды.

Итак, необходимо еще раз подчеркнуть:

 норма реакции организма определяется генотипом;

 различные признаки отличаются пределами изменчивости под влиянием внешних условий;

 модификационная изменчивость в естественных условиях носит приспособительный характер;

3. Фенокопии и механизмы их возникновения

Фенокопия, ненаследственное изменение фенотипа организма, вызванное действием определённых условий среды и копирующее проявление какого-либо известного наследственного изменения – мутации – у этого организма. В данном случае неспецифические, т. е. немутагенные, агенты внешней среды в ходе индивидуального развития особи нарушают нормальное протекание этого процесса без изменения генотипа. Таким образом, сегодня под термином "генотип" подразумевают не механический набор независимо действующих генов, а единую, взаимодействующую на разных уровнях систему генетических элементов, которая, функционируя в конкретных условиях внешней среды, и формирует фенотип.