Тұқым қуалаушылық және өзгергіштік.Мақала

«С.Байшев атындағы жалпы орта білм беретін» коммуналды мемлекеттік мекемесінің биология пәні мұғалімі

Тұқым қуалаушылық және өзгергіштік

(мақала тақырыбы)

Тұқым қуалаушылық және өзгергіштік

Тұқым қуалаушылық - ата тектерге тән белгілерді сақтаудағы тірі ағзалардың ортақ қасиеті. Тіршілік иесінің бұл ерекшелігін көбеюге дейінгі ДНҚ-ның еселенуі кезіндегі генетикалық ақпараттың берілуімен қамтамасыз етіледі.

Өзгергіштік - тірі ағзалардың өз ата-енелерінен (ата тектерінен) айырмашылығындағы ортақ қасиеті. Дарақтар көбею кезінде ата тектерінен ешкімнің көшірмесін толық бере алмайды. Шындығына келсек, дарақтардың жыныссыз көбеюі кезінде де аналық формалардың дәлме-дәл көшірмесі болмайды. Өзгерістерді математикалық талдау арқылы есептеп шығаруға болады. Өзгергіштік белгілердің қарапайым графикалық жолдардың біреуі - өзгермелі нұсқалар қатары және өзгермей нұсқалық қисық сызық.

Өзгермелі нұсқалар қатары - дарақтарды қандай болса да бір белгі санының артуын немесе кемуін ретке келтіру жолы. Өзгермелі нұсқалар қатарына дене тәрбиесі сабағында оқушыларды бойына қарап орналастыру деп үлгі бола алады.

Өзгермелі нұсқалық қисық сызық - бұл қандай болса да белгілер санымен дарақтардың санын есептеу жолы. Өзгергіштіктің әр алуан типтері әр түрлі себептерге негізделген.

Тұқым қуаламайтын (модификациялы) өзгергіштік — қоршаған ортаның әрекетіне тікелей тәуелді. Мәселен, таудағы өсімдіктер мен жануар аласа болады. Бұл олардың икемділік сақтап, денесі қатты салқындаған кезде энергиясын жоғалтып алуынан құтқарады. Тұқым қуаламайтын өзгергіштік құбылысы генетикалық жағынан біркелкі ағзалардан жақсы бақыланады. Сынақ тәжірибе ретінде, мысалы, өсімдіктердің өсімді көбеюі кезінде ұрпақтар саны көбірек алынады. Қызылталдық біреуінен (қарақат, терек, т.б.) бірнеше бұтақ кесіп алып, олардан генетикалық жағынан барабар ағзалар есіруге болады. Біз осы дарақтарды әр түрлі жағдайларда (температура, жарық, топырақ ылгалдылығының сапасы мен дәрежесінде) отырғызсақ, фенотиптік жағынан әр алуан ұрпақтар аламыз. Ағзалардың әрқайсысы өз генотипін барынша қолайлылықта пайдаланады. Адамның бір жұмыртқадан туған егізінен тұқым қуаламайтын өзгергіштік айқын көрінеді.

Тұқым қуалау өзгергіштігін генотип, яғни тұқым қуалаушылықтың материалдық негіздері: хромосомалар, гендер қамтамасыз етті. Тұқым қуалау өзгергіштігі эволюциялық үдерісте орасан зор рөл атқарды. Соның арқасында ата тектерден ерекшеленіп қана қоймай, осы айырмашылықтарды келесі ұрпақтарға табыс етуге жәрдемдесе алатын ұрпақ пайда болды. Тұқым қуалау өзгергіштігшің үш негізгі түрі бар. Ұрпақтың үйлесімді өзгергіштігі кезінде ата тектердің белгілері жаңаша үйлесіп, қиыстырылды. Мәселен, қосбуданды шағылыстыру кезінде F₂-дегі 16 ұрпақтардың әрқайсысынан «шешесіне де, әкесіне де ұксамайтын», атап айтқанда жасыл және өжімді ұрпақтар болды. Ал көпбуданды шағылыстыру кезінде көзге көрінетін белгілер саны ондаған немесе жүздеген мөлшермен есептеледі. Мұнымен бірге ата-ананың әрқайсысы өз ата тектерінен орасан көп белгілерді өзімен бірге тасымалдап жеткізеді. Ал мейоз кезінде хромосомалар кездейсоқ таратылады.

Мутация - қандай да бір белгіге әсер ететін генетикалық материалдың кенеттен, секірмелі өзгеруі. Бұл құбылыс еселену кезінде жиі етеді. Мысалы, бір нуклеотидтің орнына екінші бірін-бірі толықтыратын нуклеотид сапқа тұрады. Мутация тетігі күрделі және сан алуан. Ең ұсақ мутациялық өлшембірлік - мутон. Бар болғаны бір нуклеотид мутон бола алады. Бүл бір амин қышқылды өзгертеді, сөйтіп бүкіл нәруыздың түтас қасиетін өзгерте алады. Мутация ДНҚ-да біршама сирек өтеді. Жасуша өзінің тұқым қуалау материалын сақтауға тырысады. Мутация жиілігінің әр алуан болуы мүмкін. Бір геннің (гаметалар санына шакканда) мутациялардың орташа жиілігі дрозофил үшін - 1:100 000, адам үшін - 1:200 000 қатынасындай. Алайда жоғары сатыдағы ағза хромосомасының гаплоидтық жиынтығында тіпті бірнеше мың гендер болатынын ескеретін болсак, олардың әрқайсысы ең болмағанда 1:1 000 000 жиілікте өзгерте алатын мүмкіндігі бар. Мұндай жағдайда ең болмағанда бір мутациялы гендері бар гаметалар саны жеткілікті мөлшерде көп болады. Дрозофиланың 50 -100 гаметаның әрқайсысынан кем дегенде бір мутация пайда болады.

Бір ағзаның әр алуан гендері әр түрлі жиілікте мутацияланады. Жүгері тұқымы реңінің гені 500 жиілікпен мутациялайды, ал тұқым өжімдігінің гені 1 жиілікте миллион гамета мутацияға ұшыратады.

Тұқымқуалаушылық. Барлық организмдердің ата тегінен құрылысы мен атқаратын қызметінің ерекшеліктерін сақтап ұрпағына беретін жалпы қасиеттерін тұқым қуалаушылық деп атайды.

Организмдерде ата-енесінің ұрпағымен байланысы негізінен көбею арқылы жүзеге асады. Ұрпақтары қашанда ата-енесі мен ататектеріне ұқсас болғанмен де олардың дәлме-дәл көшірмесі бола алмайды.

Шошқажаңғақтан емен өсіп, көкектің жұмыртқасынан оның балапаны өрбитіні кімге де болса аян. Мәдени өсімдіктің белгілі сортты тұқымынан сол сортты өсімдік өсіп шығады. Үй хайуанаттарының ұрпағы сол тұқымның қасиеттерін сақтап қалады.

Ұрпақтарының ата-енелеріне ұқсас болатыны неліктен? Дарвин кезінде тұқымқуалаушылықтың себептері аз зерттелді. Қазіргі кезде тұқымқуалаушылықтың материалдық негізін хромосомаларда орналасқан гендер кұрайтыны белгілі. Өздерің кейінірек геннің күрделі органикалық зат молекуласының бөлігі ДНК болып саналатынын, соның әсерінен белгілердің калыптасқанын білетін боласыңдар. Организмдердің әр түрінің клеткаларында жекелеген және ондаған хромосомалар мен жүз мыңдаған гендер болады.

Гендер орналасқан хромосомалар жыныс клеткаларында да, сондай-ақ дене клеткаларында да болады. Жыныстық көбею кезінде аталық және аналық жыныс клеткалар қосылады. Ұрық клеткаларында аталық және аналық хромосомалар бірігеді де, ол аналық сондай-ақ аталық организм гендері әсерінен қалыптасады. Бір белгілердің дамуына аналық организм гендері, екінші біреуіне - аталықтардікі басымырақ ықпал жасап, үшінші бір белгілерге аналық және аталық гендер бірдей әсер етеді. Сондықтан ұрпақ бір белгісі бойынша аналык организмге, екінші белгісі бойынша аталыққа, үшінші белгісі бойынша аталықтың да, аналықтың да, т. с. с. белгілеріне ұқсас және аралық сипатта болып шығады.

Өзгергіштік. Организмдердің жаңа белгілерге жалпы ие болу қасиеті - түр ішіндегі особьтар арасында болатын айырмашылықтар өзгергіштік деп аталады.

Организмнің барлық белгілері: сыртқы және ішкі құрылысының, физиологиясының, мінез-қылығының және т. б. ерекшеліктері өзгеріп тұрады. Жануарлар жұбының бір ұрпағынан, сондай-ақ бір жемістен өсіп шыққан өсімдіктер арасынан мүлде бірдей особьтарды кездестіру мүмкін емес. Бір тұқымды қойлар табынындағы жануарлардың әрқайсысы бірінен-бірі болар-болмас ерекшеліктері: дене мөлшері, сирағының ұзындығы, басы, реңі, жүнінің ұзындығы және бұйралығы, даусы, мінез-қылығы арқылы ажыратылады. Алтын шыбық (күрделі гүлділер тұқымдасы) гүл-шоғындағы шеткі тілше гүлдер саны 5-тен 8-ге дейін ауытқып тұрады. Еменді ормандағы желайдардың (сарғалдақ тұқымдас) күлте жапырақшаларының саны 6, кейде 7 және 8 болады. Бір түрдің немесе бір сорттың өсімдіктері бірінен-бірі гүлдеу, жемістерінің пісіп жетілу мерзімдері, қуаңшылыққа төзімділік дәрежесі т. б. бойынша ажыратылады. Особьтардың өзгергіштігі арқасында популяция әр текті болып келеді.

Дарвин өзгергіштіктің негізгі екі формасын - тұқым қуаламайтын және тұқым қуалайтын формаларын ажыратты.

Тұқым қуаламайтын немесе модификациялық өзгергіштік. Дәл бір тұқымның барлық особьтары сорттың немесе түрдің белгілі бір себеп әсерінен бір бағытқа карай өзгеретіні ежелден-ақ байқала бастады. Мәдени өсімдіктердің сорттары адамның оларды алғашқы шығарғандағы жағдайлары сақталмаса, өз сапасын жоғалтады. Мысалы, ыстық елдерде өсірілген ақ қауданды капуста қаудан түзбейді. Өсімдіктерді жақсы тыңайтып, суарғанда, жарық бергенде бір түпте қаулап өсіп, мол жеміс беретіні белгілі. Азығы құнарсыз тауға немесе аралға апарылған жылқы тұқымдары уақыт өткен сайын бойы аласарып, тәпелтек бола бастайды. Тұқымы нашар үй хайуанаттарының бағып-өсіруі жақсартылып, күтімі арттырылған жағдайларда өнімділігі жоғарылай түседі. Бұл өзгерістердің барлығы да тұқым қуаламайды,ал егер өсімдіктерді немесе жануарларды бастапқы тіршілік жағдайларына көшірсе-ақ болды, алғашқы белгілер қайтадан білінетін болады.

Тұқым қуаламайтын немесе модификациялық өзгергіштіктің себептері Дарвин өмір сүрген кезде нашар зерттелді. Қазіргі кезде организмнің қалыптасуы гендер әсерінен де, сондай-ақ мекен ортасы жағдайлары әсер етуінен болатыны да айқындалды. Тұқым қуаламайтын, модификациялық өзгергіштіктерге, міне осы жағдайлар себепші болады, Олар өсімдіктердің өсіп, дамуын жеделдетуі немесе баяулатуы, гүлдерінің реңін өзгертуі мүмкін, бірақ бұл кезде гендер өзгермейді. Популяция особьтары тұқым қуаламайтын өзгергіштіктердің арқасында өзгермелі орта жағдайларына бейімделіп алады.

Тұқым қуалайтын өзгергіштік. Модификациялы өзгергіштіктен басқа өзгергіштіктің өзге формасы - тұқым қуалайтын өзгергіштік болады, ол хромосомалар мен гендерге, яғни тұқым қуалаушылықтың материалдық негізіне байланысты. Дарвинге тұқым қуалайтын өзгерістер жақсы белгілі болды, олардың эволюциядағы зор ролін атап көрсетті.

Дарвин кезінде тұқым қуалайтын өзгергіштіктің себептері де аз зерттелді. Қазіргі уақытта тұқым қуалайтын өзгерістер гендердің өзгеруі арқылы немесе ұрпақта олардың жаңа комбинацияларының түзілуі арқылы қамтамасыз етілетіні белгілі. Мәселен, тұқым қуалайтын өзгергіштіктің бір түрлі - мутацияның болуына гендердің өзгеруі себепші болады; екінші түрі - комбинациялық өзгергіштік, ол ұрпақта гендердің жаңа комбинация түзуінен туындайды; үшіншісі - арақатынастық өзгергіштік, ол бір ғана геннің бір емес, екі немесе одан да көп белгілердің қалыптасуына әсер етуіне байланысты болады. Сөйтіп тұқым қуалайтын өзгергіштіктің барлық түрлері геннің немесе ген жиынтықтарының өзгеруіне негізделеді.

Сурет - Тұқым қуалайтын өзгергіштік

Мутациялардың мардымсыз болып, организмнің алуан түрлі морфологиялық және физиологиялық ерекшелігіне, мысалы жануарларда - мөлшерлеріне, реңіне, өсімталдығына, сүттілігіне және т. б. әсер етуі мүмкін. Кейде мутациялар едәуір өзгерістермен көрінеді. Осындай өзгерістер құйрықты, меринос және қаракөл тұқымды қойларды, сәндік өсімдіктердің көптеген түкті сорттарын, салбыраңқы және шошақ бөрікбасты ағаштарды шығару кезінде пайдаланылды. Қойбүлдіргенде жұмыртқа тәрізді жай жапырақты, усарғалдакта тілік жапырақтытұқым қуалайтын өзгерістер болатыны белгілі.

Мутациялар сан алуан әрекеттердің күшімен жүре алады.

Будандастыру популяциялардағы комбинациялық өзгергіштіктің негізгі көзі болып табылады. Бір популяциядағы жеке особьтардың генотиптері бойынша бірінен-бірінің біраз айырмашылықтары болады. Гендердің жаңа комбинациясы еркін будандасу нәтижесінде алынады.

Кездейсоқ себептерден популяцияларда пайда болған тұқым қуалайтын өзгерістер еркін будандасу арқасында, осрбьтар арасына біртіндеп таралып, популяцияны қанықтырады. Бұл тұқым қуалау өзгерістері өздігінен жаңа популяцияны да, сондай-ақ жаңа түрді де туындата алмайды, бірақ олар эволюциялық өзгерістер үшін сұрыптауға қажетті материал, алғы шарт болып табылады.

Дарвин тұқым қуалайтын өзгергіштіктің арақатынастық сипатын кезінде атап көрсеткен болатын. Мысалы, жануарлардың аяқтары ұзын болса, әрқашан дерлік мойны да ұзын болады; тақыр терілі иттің тістері жетілмегені байқалады; аяқтарына қауырсын өскен кептердің саусақтарының аралығында жарғағы болады. Қант қызылшасының асханалық сорттарында тамыр-жемісі, сағағы және жапырақтарының астыңғы жағының реңі үйлесімділікпен өзгеріп тұрады. Гүл күлтелері ақшыл болыгі келетін есінектің сабағы мен жапырақтары жасыл; күлтелері қошқылдарының сабағы мен жапырақтары қою жасыл. Сондықтан да қажетті бір белгісі бойынша сұрыптай отырып, ұрпағында соған байланысты сәйкестенетін кейде қажетсіз басқа белгілердің де пайда болу мүмкіндігін ескерген жөн.

Тұқымқуалаушылық және өзгергіштік дегеніміз - ол организмдердің ұрпақтарда ата-енелерімен және едәуір алшақ ататектерімен ұқсастығы және ұқсас еместікті қамтамасыз ететін әртүрлі қасиеттері. Тұқымқуалаушылык ұрпақтар қатарындағыорганикалық формалардың тұрақтылығын, ал өзгергіштік олардың қайта түзілуге қабілеттілігін білдіреді.

Дарвин өзгергіштік пен тұқымқуалаушылық заңдарын тыңғылықты жетілдіру қажеттігін бірнеше рет атап көрсетті. Кейініректе олар генетиканың зерттеу пәніне айналды.