Factorii evoluţiei: ereditatea şi variabilitatea 3 .5
Evoluţia lumii organice este determinată de diferiţi factori, numărul lor fiind foarte variat. însă problema factorilor evoluţiei este mult mai complicată decât pare. Aceasta se poate observa după modul în care sunt clasificaţi aceşti factori şi după cum este interpretat rolul şi modul lor de acţiune. Majoritatea savanţilor disting:
1. ereditatea - asigură conservarea speciei;
2. variabilitatea - asigură prezenţa materialului pentru selecţie;
3. lupta pentru existenţă - asigură interacţiunea organismelor cu mediul înconjurător;
4. selec\ia natural[ - asigură supravieţuirea şi reproducerea diferenţiată a celor mai adaptaţi indivizi.
Ereditatea reprezintă proprietatea tuturor organismelor de a păstra şi de a transmite caracterele ereditare de la părinţi la descendenţi. Prin ereditate se realizează reproducerea identică a organismelor, ceea ce asigură existenţa lor ca specie.
Unitatea genetică fundamentală purtătoare a informaţiei genetice este gena. în concepţia geneticii clasice, gena era considerată indivizibilă. Astăzi, ea este percepută ca o unitate complexă, divizibilă, cu subunităţi, având structuri şi roluri diferite. în acelaşi timp, ea reprezintă o unitate integrală ce asigură trei funcţii majore: mutaţia (modificarea unei gene generează mutaţii), recombinaţia (regruparea genelor între cromozomii omologi în cadrul meiozei) şi funcţia fiziologică (asigurarea manifestării caracterelor fenotipului).
Genele funcţionează în interdependenţă. Activitatea genelor structurale, care codifică informaţia despre proteinele structurale sau anumite enzime, este controlată de diferite tipuri de gene reglatoare. Caracterele fenotipice sunt determinate mai rar de o singură genă. De regulă, o genă contribuie la realizarea mai multor caractere fenotipice (pleiotropism), după cum mai multe gene pot contribui la realizarea unui singur caracter (poligenism).
Manifestarea unei gene structurale depinde atât de mediul genetic (prezenţa genelor reglatoare şi interacţiunea genelor), cât şi de mediul extern în care se află organismul (factorii abiotici şi biotici).
Cercetările de ultimă oră relevă rolul evolutiv al genelor reglatoare care influenţează amplasarea şi acţiunea genelor structurale. Activitatea genelor este diferenţiată, ele fiind activate sau represate în dependenţă de etapa ontogenezei organismului, natura organului sau ţesutului, starea fiziologică a celulei.
Variabilitatea reprezintă proprietatea generală a organismelor de a obţine caractere noi sub acţiunea factorilor variabili ai mediului. Ea poate fi:
a) neereditarâ • decurge fără a afecta materialul ereditar;
• este cauzată de mediul de trai (hrană, temperatură, lumină etc.);
• asigură adaptarea organismului la condiţiile de mediu;
• are o semnificaţie evolutivă mai puţin pronunţată;
b) ereditară • afectează materialul ereditar;
• este cauzată de factori mutageni (fizici, chimici, biologici);
• asigură adaptarea speciei;
• are o semnificaţie evolutivă pronunţată.
Variaţiile ereditare includ mutaţiile şi recombinările genetice. Mutaţiile reprezintă modificări ce se produc la nivelul genelor, cromozomilor sau al altor constituenţi celulari purtători ai eredităţii.
Mutaţiile constituie o sursă importantă de variaţii, care nu numai că îmbogăţeşte populaţia cu noi forme, dar şi sporeşte heterogenitatea populaţiei, asigurând adaptabilitatea ei. Aceste variaţii reprezintă un important factor al evoluţiei, deoarece constituie materialul de bază asupra căruia acţionează selecţia naturală în vederea realizării unor populaţii sau specii. însă mutaţiile nu dirijează cursul evoluţiei, dovadă că majoritatea mutaţiilor sunt neutre.
3. Evoluţia organismelor pe Terra. Evoluţia omului 103
• Polimorfism efemer, determinat de capacitatea unei alele cu o valoare adaptativă superioară de a substitui o altă alelă. Drept exemplu poate servi melanismul industrial întâlnit la fluturele Biston betularia, care a permis adaptarea unor forme de o culoare mai închisă la condiţiile de mediu poluat cu deşeurile manufacturilor.
Diversitatea de culori ale cochiliilor melcilor din regiunea insulelor Caraibe
Recombinarea genetică reprezintă un proces ce este legat de formarea gameţilor în cadrul meiozei. Ea nu determină schimbări ale genelor, ci doar modificarea modului lor de combinare în genotipul dat. în acest caz, recombinările genetice reprezintă sursa cea mai bogată de variaţii ereditare (vezi schema).
Mutaţiile şi recombinările genetice contribuie la apariţia în cadrul populaţiei a unui polimorfism genetic, care asigură o mai bună adaptare şi selectare a organismelor.
Polimorfismul presupune existenţa a trei sau a mai multe forme dinstincte în cadrul unei specii vegetale sau animale.
Există mai multe tipuri de polimorfism:
• Polimorfism echilibrat, determinat de echilibrul dintre formele homozigote şi heterozigote, dintre combinaţiile de gene alele, dintre diferite sexe etc. în cazul polimorfismului echilibrat, două sau mai multe forme de organisme coexistă într-un raport stabil în cadrul populaţiei, fiecare dintre forme prezentând atât avantaje, cât şi dezavantaje. De exemplu, la gândacul Adalia bipunc- tata, în timpul primăverii, predomină forma de culoare roşie, iar în timpul toamnei - cea de culoare neagră, care este mai sensibilă la iernare.
în rândul populaţiei de culoare din Africa Centrală apar trei tipuri de indivizi după structura hematiilor: indivizi ce au hemoglobina normală, indivizi cu o formă atenuată a anemiei falciforme (au hemoglobina anormală), indivizi cu anemie cronică letală. Indivizii cu forma atenuată a anemiei falciforme sunt mai rezistenţi la malarie, menţinând astfel concentraţia genei respective. •
• Polimorfism neutral, determinat de acţiunea genelor neutre asupra capacităţii de supravieţuire a organismelor. De exemplu, diferite combinări ale alelelor ce determină culoarea benzilor pe cochiliile melcilor asigură o varietate enormă în populaţiile acestor organisme şi, ca rezultat, supravieţuirea lor în anumite condiţii de trai.
• Polimorfism ecologic, determinat de capacitatea de adaptare a anumitor organisme în cadrul populaţiei la diferite subnişe ecologice.
• Polimorfism criptic, determinat de modificările care nu se exprimă la nivelul fenotipului.
Melanismul industrial la cotarul-de-mesteac[n (Biston betularia)
104 3. Evoluţia organismelor pe Terra. Evoluţia omului
Polimorfismul genetic este caracteristic majorităţii grupelor de organisme şi constituie un factor important de protec\ie =i conservare a speciei ]n decursul evolu\iei. Totodat[, polimorfismul genetic poate constitui un factor important ]n expansiunea speciilor.
Evoluţia lumii organice este determinată de diferiţi factori, numărul lor fiind foarte variat. însă problema factorilor evoluţiei este mult mai complicată decât pare. Aceasta se poate observa după modul în care sunt clasificaţi aceşti factori şi după cum este interpretat rolul şi modul lor de acţiune. Majoritatea savanţilor disting:
1. ereditatea - asigură conservarea speciei;
2. variabilitatea - asigură prezenţa materialului pentru selecţie;
3. lupta pentru existenţă - asigură interacţiunea organismelor cu mediul înconjurător;
4. selec\ia natural[ - asigură supravieţuirea şi reproducerea diferenţiată a celor mai adaptaţi indivizi.
Ereditatea reprezintă proprietatea tuturor organismelor de a păstra şi de a transmite caracterele ereditare de la părinţi la descendenţi. Prin ereditate se realizează reproducerea identică a organismelor, ceea ce asigură existenţa lor ca specie.
Unitatea genetică fundamentală purtătoare a informaţiei genetice este gena. în concepţia geneticii clasice, gena era considerată indivizibilă. Astăzi, ea este percepută ca o unitate complexă, divizibilă, cu subunităţi, având structuri şi roluri diferite. în acelaşi timp, ea reprezintă o unitate integrală ce asigură trei funcţii majore: mutaţia (modificarea unei gene generează mutaţii), recombinaţia (regruparea genelor între cromozomii omologi în cadrul meiozei) şi funcţia fiziologică (asigurarea manifestării caracterelor fenotipului).
Genele funcţionează în interdependenţă. Activitatea genelor structurale, care codifică informaţia despre proteinele structurale sau anumite enzime, este controlată de diferite tipuri de gene reglatoare. Caracterele fenotipice sunt determinate mai rar de o singură genă. De regulă, o genă contribuie la realizarea mai multor caractere fenotipice (pleiotropism), după cum mai multe gene pot contribui la realizarea unui singur caracter (poligenism).
Manifestarea unei gene structurale depinde atât de mediul genetic (prezenţa genelor reglatoare şi interacţiunea genelor), cât şi de mediul extern în care se află organismul (factorii abiotici şi biotici).
Cercetările de ultimă oră relevă rolul evolutiv al genelor reglatoare care influenţează amplasarea şi acţiunea genelor structurale. Activitatea genelor este diferenţiată, ele fiind activate sau represate în dependenţă de etapa ontogenezei organismului, natura organului sau ţesutului, starea fiziologică a celulei.
Variabilitatea reprezintă proprietatea generală a organismelor de a obţine caractere noi sub acţiunea factorilor variabili ai mediului. Ea poate fi:
a) neereditarâ • decurge fără a afecta materialul ereditar;
• este cauzată de mediul de trai (hrană, temperatură, lumină etc.);
• asigură adaptarea organismului la condiţiile de mediu;
• are o semnificaţie evolutivă mai puţin pronunţată;
b) ereditară • afectează materialul ereditar;
• este cauzată de factori mutageni (fizici, chimici, biologici);
• asigură adaptarea speciei;
• are o semnificaţie evolutivă pronunţată.
Variaţiile ereditare includ mutaţiile şi recombinările genetice. Mutaţiile reprezintă modificări ce se produc la nivelul genelor, cromozomilor sau al altor constituenţi celulari purtători ai eredităţii.
Mutaţiile constituie o sursă importantă de variaţii, care nu numai că îmbogăţeşte populaţia cu noi forme, dar şi sporeşte heterogenitatea populaţiei, asigurând adaptabilitatea ei. Aceste variaţii reprezintă un important factor al evoluţiei, deoarece constituie materialul de bază asupra căruia acţionează selecţia naturală în vederea realizării unor populaţii sau specii. însă mutaţiile nu dirijează cursul evoluţiei, dovadă că majoritatea mutaţiilor sunt neutre.
3. Evoluţia organismelor pe Terra. Evoluţia omului 103
• Polimorfism efemer, determinat de capacitatea unei alele cu o valoare adaptativă superioară de a substitui o altă alelă. Drept exemplu poate servi melanismul industrial întâlnit la fluturele Biston betularia, care a permis adaptarea unor forme de o culoare mai închisă la condiţiile de mediu poluat cu deşeurile manufacturilor.
Diversitatea de culori ale cochiliilor melcilor din regiunea insulelor Caraibe
Recombinarea genetică reprezintă un proces ce este legat de formarea gameţilor în cadrul meiozei. Ea nu determină schimbări ale genelor, ci doar modificarea modului lor de combinare în genotipul dat. în acest caz, recombinările genetice reprezintă sursa cea mai bogată de variaţii ereditare (vezi schema).
Mutaţiile şi recombinările genetice contribuie la apariţia în cadrul populaţiei a unui polimorfism genetic, care asigură o mai bună adaptare şi selectare a organismelor.
Polimorfismul presupune existenţa a trei sau a mai multe forme dinstincte în cadrul unei specii vegetale sau animale.
Există mai multe tipuri de polimorfism:
• Polimorfism echilibrat, determinat de echilibrul dintre formele homozigote şi heterozigote, dintre combinaţiile de gene alele, dintre diferite sexe etc. în cazul polimorfismului echilibrat, două sau mai multe forme de organisme coexistă într-un raport stabil în cadrul populaţiei, fiecare dintre forme prezentând atât avantaje, cât şi dezavantaje. De exemplu, la gândacul Adalia bipunc- tata, în timpul primăverii, predomină forma de culoare roşie, iar în timpul toamnei - cea de culoare neagră, care este mai sensibilă la iernare.
în rândul populaţiei de culoare din Africa Centrală apar trei tipuri de indivizi după structura hematiilor: indivizi ce au hemoglobina normală, indivizi cu o formă atenuată a anemiei falciforme (au hemoglobina anormală), indivizi cu anemie cronică letală. Indivizii cu forma atenuată a anemiei falciforme sunt mai rezistenţi la malarie, menţinând astfel concentraţia genei respective. •
• Polimorfism neutral, determinat de acţiunea genelor neutre asupra capacităţii de supravieţuire a organismelor. De exemplu, diferite combinări ale alelelor ce determină culoarea benzilor pe cochiliile melcilor asigură o varietate enormă în populaţiile acestor organisme şi, ca rezultat, supravieţuirea lor în anumite condiţii de trai.
• Polimorfism ecologic, determinat de capacitatea de adaptare a anumitor organisme în cadrul populaţiei la diferite subnişe ecologice.
• Polimorfism criptic, determinat de modificările care nu se exprimă la nivelul fenotipului.
Melanismul industrial la cotarul-de-mesteac[n (Biston betularia)
104 3. Evoluţia organismelor pe Terra. Evoluţia omului
Polimorfismul genetic este caracteristic majorităţii grupelor de organisme şi constituie un factor important de protec\ie =i conservare a speciei ]n decursul evolu\iei. Totodat[, polimorfismul genetic poate constitui un factor important ]n expansiunea speciilor.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu