Bioróżnorodność (ang.biodiversity) - oznacza zróżnicowanie życia na wszelkich poziomach jego organizacji.
Zgodnie z Konwencją o różnorodności biologicznej (podpisaną w 1992 r. w czasie konferencji Narodów Zjednoczonych pn. Szczyt Ziemi w Rio de Janeiro)
różnorodność biologiczna to zróżnicowanie wszystkich żywych organizmów występujących na Ziemi w ekosystemach lądowych, morskich i słodkowodnych oraz w zespołach ekologicznych, których są częścią.
Ochrona różnorodności biologicznej odnosi się zatem do różnorodności puli genowych wszystkich populacji, składu gatunków (w tym także odmian i ras wytworzonych przez człowieka w ramach hodowli) oraz różnorodności systemów ekologicznych: od ekosystemów (geobiocenoz), krajobrazów, aż do całej biosfery..
DYNAMIKA POJAWIANIA SIĘ I WYMIERANIA GATUNKÓW
Nauka poznała i opisała mniej niż 2 mln gatunków żyjących obecnie i wymarłych dawno temu. Przypuszcza się jednak, że na ziemi żyje około 10 mln, a może nawet 50 mln gatunków istot żywych. Wynika z tego że zdecydowana większość żyjących gatunków nie ma nawet nazwy.
Wielokomórkowość jest warunkiem koniecznym by nastąpił wzrost organizmów oraz rozwój skomplikowanych narządów. Najstarsze skamieniałości zwierząt wielokomórkowych liczą około 640 mln lat.
Pierwsze masowe różnicowanie życia (eksplozja) pojawiło się na początku ery paleozoicznej (ok. 530 mln lat temu), 10-25 mln lat od początku kambru tzw. eksplozja kambryjska [Knoll 2003]. W tym okresie pojawiły się niemal wszystkie współczesne typy i gromady zwierząt morskich
"Kambryjska Eksplozja" (EK) − stosunkowo nagłe pojawienie się ogromnej liczby różnych form makroskamieniałości złożonych form organizmów wielokomórkowych w warstwach geologicznych w okresie pomiędzy 542 i 510 mln lat na początku okresu kambru, wyznaczająca początek ery paleozoicznej, a zarazem fanerozoiku. Przodkowie przynajmniej 11 z 32 wyróżnianych typów (phyla) zwierząt mieli pojawić się właśnie w tym okresie w zapisie kopalnym.
Spośród 1,7 mln znanych dziś gatunków tkankowców około 1 mln to owady
(nie występują w morzach), a około 300 tys. to gatunki morskie.
Od początków życia na ziemi różnorodność genetyczna podlega ciągłej fluktuacji. Bardzo często eksplozja życia na naszej planecie poprzedzona była masowym wymieraniem gatunków.
W szczególności istotne zmiany zaszły na przełomie permu i triasu oraz kredy i trzeciorzędu. Masowe ekstynkcje (wymieranie) w tych okresach pozostawiały praktycznie wyczyszczone tablice, co dawało możliwość rozwoju nowym taksonom.
Często rozróżnia się dwa rodzaje wymierania;
krótkie epizody, w czasie których wymierało bardzo wiele taksonów, noszą one nazwę masowego wymierania (masowych ekstynkcji),
a dłuższe okresy "przeciętnego" wymierania to tzw. wymieranie w tle
Istnieje co najmniej kilka przyczyn takiego stanu rzeczy
Specjalizacja ekologiczna. Gatunki o wąskiej specjalizacji są mniej odporne na zmiany zachodzące w ich otoczeniu niż gatunki niewyspecjalizowane
Zasięg geograficzny. Gatunki o szerokim zasięgu geograficznym są mniej zagrożone wymarciem, ponieważ lokalne zmiany warunków nie obejmują zwykle całych ich zasięgów
Dynamika populacji. Gatunki, których populacje charakteryzują się małą liczebnością lub dużymi zmianami liczebności, są szczególnie narażone na wymieranie.
Historia wymierania gatunków obejmuje pięć wielkich ekstynkcji.
Najbardziej drastyczne było pod koniec permu, które wyeliminowało 54% rodzin, 84% rodzajów i 80-90% gatunków zwierząt morskich. Najszerzej zanana ekstynkcja była pod koniec kredy, w wyniku której wyginęły dinozaury zostawiając tym samym wolną niszę ekologiczną dla ssaków.
wymieranie kredowe - ok. 65 mln lat temu
wymieranie triasowe - ok. 213 mln lat temu
wymieranie permskie - ok. 250 mln lat temu
wymieranie dewońskie - ok. 367 mln lat temu
wymieranie ordowickie - ok. 438 mln lat temu
Tempo wymierania zwierząt morskich w fanerozoiku, wyrażone liczbą wymierających rodzin na 1 milion lat. Prosta regresja oparta jest na niebieskich punktach, reprezentujących mniej niż 8 ekstynkcji na milion lat. czerwone punkty, znacznie odbiegające od tła, reprezentują pięć masowych ekstynkcji, które wystąpiły w końcu ordowiku, dewonu, permu, triasu i kredy (ekstynkcja K/T)
Czy różnorodność na ziemi osiągnęła kiedykolwiek najwyższy możliwy poziom?
Należy sądzić że raczej nie. Według Sepkowskiego [1996] różnorodność organizmów morskich najwyższy poziom osiągnęła w pliocenie. Od tego okresu upłynęło zbyt mało czasu, aby stwierdzić czy nadal rośnie.
Jednak proces zmian różnorodności na ziemi został obecnie zaburzony przez człowieka (będzie o tym mowa w następnych podrozdziałach). Zdaniem wielu ekologów zapoczątkowaliśmy kolejne wielkie wymieranie gatunków. Żadna z ekstynkcji na masową skalę nie była spowodowana działalnością jednego gatunku. Aż do teraz. W ciągu najbliższych kilku stuleci różnorodność życia niemal na pewno będzie się kurczyć i to szybciej niż kiedykolwiek wcześniej (patrz zagrożenia dla zasobów genetycznych zwierząt).
Wymieranie Czwartorzędowe
czas - obecnie
Szacuje się, że na naszej planecie każdego dnia w wyniku zanieczyszczeń i przekształceń w ich naturalnym środowisku ginie co najmniej 20 gatunków zwierząt i roślin.
Przyjmuje się, że po 2000 r. tempo to wzrosło do 100 gatunków dziennie. Wymieranie zwierząt jest procesem naturalnym, podczas którego słabe gatunki nie potrafiące się przystosować do zmieniających się warunków życia, giną.
Obecne tempo wymierania roślin i zwierząt jest niemal 1000 razy wyższe niż odczytywane z zapisów kopalnych i molekularnych.
Na świecie wycięto około 7 mln km2 wilgotnych lasów tropikalnych (połowę obszaru), ale tylko 2 mln km2 przekształcono w tereny uprawne.
„Poprzednie pokolenia zostawiły nam w spadku ogromne bogactwo i różnorodność zasobów genetycznych na całym świecie, dlatego musimy im złożyć hołd podobnie jak uczynił to Charles Darwin, który w 1868 roku pisał o wspaniałych umiejętnościach i wytrwałości ludu, który pozostawił pomnik swoich dokonań w postaci udomowienia zwierząt.”
Jacques Diouf
Zasoby genetyczne
Kod genetyczny - reguła, według której informacja genetyczna, zawarta w sekwencji nukleotydów kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), w komórkach wszystkich organizmów może ulegać „tłumaczeniu” na kolejność (sekwencję) aminokwasów w ich białkach w procesie biosyntez białek (a konkretnie transkrypcji i translacji).
Zasoby genetyczne w Polsce
Polska jest prekursorem ochrony gatunkowej.
W latach 20-tych ubiegłego wieku zapoczątkowano program ochrony żubrów
Nieco później profesor T. Vetulani opracował unikalny program hodowli zarodowej konika polskiego w rezerwacie leśnym.
Ochrona roślin i zwierząt ma w Polsce wielowiekowe tradycje. Spośród rzadkich gatunków zwierząt najwcześniej, bo już za panowania Bolesława Chrobrego, objęto ochroną bobra Castor fiber. Wśród roślin z dobrodziejstw ochrony jako pierwszy korzystał cis pospolity Taxus baccata, którego zakaz wycinania wydał w 1423 roku król Władysław Jagiełło.
Już po I wojnie światowej prawną ochroną objęto niektóre dziko żyjące rośliny, jak limby Pinus cembra, cisy, azalie pontyjskie, zwane inaczej różanecznikami Rododendron luteum i szarotki alpejskie Leontopodium alpinum.
Różnorodność biologiczna w Polsce jest dość dokładnie poznana, żyje tu ok. 70 tys. gatunków, w tym ok. 2,7 tys. gatunków roślin naczyniowych, 33-45 tys. gat. zwierząt, w tym ok. 600 gat. kręgowców. Różnorodność biologiczna Polski jest stosunkowo duża, ponieważ obejmuje środowiska górskie, nizinne, nadmorskie i morskie, a ponadto Polska leży na pograniczu klimatów: atlantyckiego i kontynent. Stąd na jej terenie wiele gatunków ma swoje granice zasięgów: wschodnią, zachodnią, południową i północną.. 30% fauny ssaków, 16% ptaków oraz od 7 do 50% gatunków bezkręgowców
różnorodność biologiczna i krajobrazowa obszarów wiejskich Polski należy do najbogatszych w Europie.
W przeciwieństwie do innych krajów europejskich w Polsce, dzięki rozdrobnionej gospodarce rolnej, do czasów współczesnych zachowały się miejscowe formy roślin uprawnych oraz lokalne rasy zwierząt gospodarskich. Regiony występowania starych odmian roślin znajdują się głównie w południowej części kraju i obejmują górski region Beskidów i Tatr oraz Pogórza. Ponadto pojedyncze ostoje zidentyfikowane zostały we wschodniej i południowowschodniej części Polski: na Polesiu i w Kotlinie Sandomierskiej.
Stosowanie leków pochodzenia naturalnego jest tak stare jak ludzkość. Praźródłem wszystkich leków jest przyroda - ożywiona i nie ożywiona - w szczególności zaś królestwo roślin.
Stan zasobów genetycznych
FAO szacuje, że około 60% ras zwierząt gospodarskich zagrożonych jest wyginięciem.
Nowy system klasyfikacji ras i populacji według miejsca występowania
Dzikie populacje: reprezentują zarówno dzikich krewnych udomowionych zwierząt gospodarskich, jak również zwierzęta dzikie które wykorzystywane są do produkcji żywności i w rolnictwie, albo populacje ulegające oswojeniu.
Zdziczałe populacje: zwierzęta są uważane za dzikie ale ich przodkowie byli udomowieni i są obecnie niezależne od ludzi; na przykład , dromadery w Australii.
Miejscowe - lokalne rasy: rasy, które występują tylko w jednym kraju.
Transgraniczne rasy: rasy, które występują w więcej niż jednym kraju. W ramach kategorii ras transgranicznych dalszy podział obejmuje:
Regionalne transgraniczne rasy: które występują tylko w jednym z siedmiu regionów
Międzynarodowe transgraniczne rasy:, które występują w więcej niż jednym regionie
Nowy system klasyfikacji ras i populacji zwierząt według stanu zagrożeni
Rasę uznaje się za zagrożoną jeśli została sklasyfikowana do poniższych kategorii
Wymarłe: rasa jest sklasyfikowana jako wymarła, gdy nie ma żadnych hodowanych samców lub samic. Niemniej jednak materiał genetyczny mógł być zamrożony co pozwoliłyby na odtworzenie rasy. W rzeczywistości, wymieranie może być realizowane również przed utratą ostatniego zwierzęcia lub materiału genetycznego.
Krytyczne: rasa jest oznaczona jako krytyczna, jeżeli łączna liczba samic hodowlanych jest mniejsza lub równa 100 lub całkowita liczby samców hodowlanych jest mniejsza lub równa 5, lub ogólna liczba wszystkich osobników w populacji jest mniejsza lub równa 120 i maleje, a udział samic krytych samcami tej samej populacji wynosi mniej niż 80%, i rasa nie jest sklasyfikowana jako wymarła
Krytyczne utrzymywane: są to takie krytyczne populacje dla których prowadzone są aktywne programy ochrony in-situ, albo utrzymywane są przez komercyjne przedsiębiorstwa bądź instytucje badawcze.
Zagrożone: rasa jest sklasyfikowana jako zagrożona, jeżeli całkowita liczba hodowanych samic jest większa niż 100 i mniejsza albo równa 1000 albo całkowita liczba hodowanych samców jest mniejsza albo równa 20 i większa niż 5; albo całkowita wielkość populacji jest większa niż 80 i mniejsza niż 100 i rośnie a udział samic krytych samcami tej samej populacji wynosi powyżej 80%; albo całkowita wielkość populacji jest większa niż 1 000 i mniejsza niż 1 200 i spada a udział samic krytych samcami tej samej populacji wynosi mniej niż 80%, i rasa ta nie została zakwalifikowana do powyższych kategorii.
Zagrożone utrzymywane: są to takie zagrożone populacje dla których prowadzone są aktywne programy ochrony in-situ, albo utrzymywane są przez komercyjne przedsiębiorstwa bądź instytucje badawcze.
Zagrożenia dla zasobów genetycznych Zróżnicowanie genetyczne zwierząt gospodarskich jest potencjalnie zagrożone przez wiele czynników, których skutki mogą być odczuwane w różny sposób. Jednak do najważniejszych zaliczyć można:
zmianę popytu na produkty pochodzenia zwierzęcego, a co za tym idzie zmianę formy użytkowania zwierząt,
specjalizację i intensyfikację produkcji,
marginalizację tradycyjnych systemów produkcyjnych,
postępującą globalizację zarówno w handlu jak i w produkcji zwierzęcej,
klęski żywiołowe i sytuacje kryzysowe,
epidemie i choroby,
zmiany klimatyczne.
Specjalizacja i intensyfikacja produkcji
Powszechna specjalizacja w produkcji rolniczej wymaga ras o jednostronnym kierunku użytkowania, dających gwarancję wysokiej produkcji. W tego typu gospodarce nie ma miejsca na rasy wszechstronnie użytkowe, w związku z czym są one marginalizowane. Jest to prawdopodobnie najistotniejszy czynnik powodujący erozję zasobów genetycznych zwierząt gospodarskich w krajach rozwiniętych.
Prawie wszystkie populacje ogólnoużytkowych ras bydła, owiec, trzody chlewnej czy koni uległy w Polsce znacznej redukcji populacji, a wiele z nich zostało bezpowrotnie utraconych (bydło żuławskie, kopczyk podlaski, owca karnówka, świnia wielka biała pomorska itp).
Największym zagrożeniem istnienia wytworzonej przez człowieka różnorodności zwierząt domowych jest wysoka specjalizacja występująca w nowoczesnej, intensywnej produkcji zwierzęcej.
W krajach rozwiniętych produkcja jest oparta na niewielkiej liczbie wysoko wydajnych ras, które przez wiele pokoleń było intensywnie selekcjonowane w kierunku jednostronnej użytkowości mlecznej czy mięsnej - przy wysokim poziomie żywienia i w kontrolowanych warunkach środowiskowych.
Postępująca globalizacja
Udział ras lokalnych i transgranicznych
we wszystkich rasach w świecie
Światowa baza danych FAO zawiera informacje o 7616 rasach.
Zmiana klimatu
Jest również potencjalnym czynnikiem degradacji zasobów genetycznych zwierząt gospodarskich. Spadek ilości opadów może wpływać na warunki życia pasterzy, głównie na terenach półpustynnych [Hiemstra i in., 2006]. Systemy pastwiskowe terenów suchych na świecie są jednymi z najbardziej wrażliwych, a tamtejsze zwierzęta gospodarskie uzależnione są w dużej mierze od produkcyjności pastwisk.
Katastrofy takie jak: susze, powodzie, huragany, tsunami, trzęsienia ziemi, wojny i niepokoje społeczne mogą mieć niszczycielski wpływ na życie i źródła utrzymania na całym świecie. Ponadto częstotliwość wielu rodzajów katastrof wzrasta - hydrometeorologiczne i geofizyczne katastrofy w ostatniej dekadzie były częstsze, odpowiednio o 68 i 62%
Choroby zwierząt
We wszystkich systemach produkcyjnych, choroby zwierząt gospodarskich prowadzą do mniejszej ich wydajności lub śmierci.
Niektóre epidemie chorób mogą mieć katastrofalne skutki nie tylko ze względu na ogromną śmiertelność w pogłowiu, ale mogą sprowokować szeroko zakrojony ubój. Przykładowo podczas epidemii ptasiej grypy w Wietnamie na przełomie lat 2003/2004 ubojowi sanitarnemu poddano 43 mln ptaków.
Tego typu sytuacje mogą zagrozić więc zasobom genetycznym zwierząt gospodarskich. Podczas epidemii pryszczycy w Wielkiej Brytanii w 2001 r. ubój sanitarny dotyczył także zwierząt rzadkich ras, np. takich jak bydło rasy whitebred shorthorn, czy owce rasy whitefaced woodland.
W pierwszym przypadku ogólna liczba samic tej rasy wynosiła jedynie 120 szt., co niewątpliwie przełożyło się na ich stan. Tego typu działania niejednokrotnie mogą powodować zupełne zanikanie lokalnych genotypów, w szczególności jeśli są zlokalizowane na jednym terenie.
Znaczenie lokalnych ras
Znaczenie bioróżnorodności w rolnictwie
Ochrona zasobów genetycznych
Odporność na choroby i stres,
Łatwość reprodukcji, Wysoka płodność, plenność, dobre cechy mateczne, długowieczność
Małe wymagania pokarmowe,
Doskonałe przystosowanie do lokalnych, często trudnych warunków środowiskowych i klimatu
Dobrą jakość wytwarzanych produktów
Kształtowanie krajobrazu
Związek z tradycją i kulturą lokalnych społeczności Rola, w historii i tradycji regionu
2. Odporność na choroby i stres
Strategie wykorzystujące lokalne rasy w profilaktyce weterynaryjnej mają następujące zalety:
trwałość efektów po wprowadzeniu;
zmniejszone wydatki na produkty weterynaryjne;
długotrwała skuteczność w porównaniu do innych metod kontroli, ze względu na mniejszą szansę na pojawianie się odporności wśród patogenów i wektorów chorób;
możliwość uzyskania szerokiego zakresu efektów (zwiększenie odporności na więcej niż jedną chorobę)
5. Doskonałe przystosowanie do lokalnych, często trudnych warunków środowiskowych i klimatu
Jednym z istotnych elementów ochrony jest użytkowanie rodzimych ras w trudnych warunkach środowiskowych, np. ubogich pastwisk (w rejonach górskich, podmokłych itp.) przy zachowaniu tradycyjnych systemów produkcji. Powrót do zaniechanych w chowie intensywnym zwierząt pierwotnych systemów produkcji może rozszerzyć folklor wiejski i walory turystyczne, a w konsekwencji stanowić istotny element rozwoju gospodarczego regionu.
6. Dobrą jakość wytwarzanych produktów
Lokalne odmiany roślin i rasy zwierząt jako podstawa żywności
regionalnej i tradycyjnej
Produkt regionalny i tradycyjny może być także świetną okazją do promocji regionu. W krajach Wspólnoty produkt regionalny oznacza nie tylko towar wysokiej jakości, ale też coś więcej - połączenie pracy rolnika z kulturą i tradycją.
. Związek z tradycją i kulturą lokalnych społeczności. Rola, w historii i tradycji regionu
Nadrzędnym celem każdego narodu jest ochrona własnego dziedzictwa kulturowego. W Zjednoczonej Europie bez granic, o odrębności narodowej świadczyć będzie kultura narodowa. Dotyczy to również rolnictwa, a w szczególności hodowli zwierząt i roślin. Dlatego ważnym zadaniem jest ochrona przed wyginięciem tych starych rodzimych ras.
Kod genetyczny - reguła, według której informacja genetyczna, zawarta w sekwencji nukleotydów kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), w komórkach wszystkich organizmów może ulegać „tłumaczeniu” na kolejność (sekwencję) aminokwasów w ich białkach w procesie biosyntez białek (a konkretnie transkrypcji i translacji).
DNA jest liniowym, nierozgałęzionym biopolimerem, zbudowanym z nukleotydów . Nukleotydy zbudowane są z reszty cukrowej - dezoksyrybozy, co najmniej jednej reszty fosforanowej i zasady azotowej: adeniny A i guaniny G (zasady purynowe) oraz cytozyny C i tyminy T (zasady pirymidynowe). Po śmierci właśnie DNA, jako jedno z pierwszych rozpada się na wiele drobnych fragmentów.
Badanie DNA wymarłych gatunków dotychczas uważano za nie wykonalne. Wiązało się to przede wszystkim z dwoma trudnościami:
1.Materiał genetyczny ulega szybkiemu rozpadowi, przez co w materiale kopalnym jest on poszatkowany na wiele drobnych fragmentów.
2.Po drugie, spędzając wiele lat w glebie ulega on znacznemu zanieczyszczeniu przez DNA innych organizmów, głównie bakterii, a później także dotykających go ludzi.
Antyczne DNA (aDNA) - każde DNA, które nie zostało specjalnie zachowane do późniejszych analiz. Do aDNA zaliczamy wszelkie DNA izolowane z historycznych czy paleologicznych próbek, które wyizolowano w celu analizy. aDNA nigdy nie jest izolowane z żywego organizmu. Sekwencjonowanie aDNA jest wielokrotnie trudniejsze niż odczytywanie DNA izolowanego z żywego organizmu. Po śmierci organizmu biopolimery ulegają rozkładowi i tylko zbieg wyjątkowo korzystnych okoliczności może zachować wystarczającej jakości odpowiednią do analizy ilość DNA. Nowoczesne metody są tak czułe ze można odczytać sekwencję DNA nawet z pojedynczego fragmentu cząsteczki. Biorąc pod uwagę ilość cząsteczek DNA (mtDNA jest miliony razy więcej niż jądrowego) to nawet krótkie rzędu 100 bp fragmenty pozwalają przy nakładających się na siebie sekwencjach, odfiltrować pośmiertne mutacje i odczytać całą informacje w aDNA. Zazwyczaj DNA ulega szybko kompletnej mineralizacji a zawarte w nim pierwiastki powracają do obiegu. Kości pochodzące od tych osobników datowano na około 40 tys. lat
MtDNA,.DNA mitochondrialne - materiał genetyczny w postaci kolistego DNA znajdujący się w mitochondrium. Pojedyncze ludzkie mitochondrium zawiera 4-10 kolistych cząsteczek DNA o długości 16569 par zasad, Kod genetyczny mitochondriów różni się od kodu genetycznego w genomie jądrowym. Dziedziczenie genomu mitochondrialnego Różne mitochondria w tej samej komórce mogą zawierać różniące się od siebie cząsteczki mtDNA, nawet w pojedynczym mitochondrium nie wszystkie cząsteczki muszą być jednakowe. U ssaków mitochondria wraz ze znajdującym się w nich mtDNA są przekazywane następnym pokoleniom niemal wyłącznie w linii żeńskiej. U myszy zaobserwowano, że pochodzące od ojca mitochondria (wraz z zawartym w nich DNA) są niszczone we wczesnych fazach rozwoju zygoty.
Zastosowania genomu mitochondrialnego w nauce DNA mitochondrialny jest wykorzystywany w genetyce populacyjne i medycynie sądowej. Porównanie DNA mitochondriów pochodzących od ludzi wywodzących się z różnych grup etnicznych pozwoliło na obliczenie, kiedy żyła Ewa mitochondrialna - kobieta, od której wywodzą się wszyscy współcześni ludzie (a właściwie ich genom mitochondrialny). Ze względu na obfitość mitochondrialnego aDNA w komórkach częściej udaje się uzyskać go z materiałów kopalnych. Dzięki temu poznano genom mitochondrialny Neandertalczyka wcześniej, niż zaczęto sekwencjonować jego genom jądrowy. Badając DNA mitochondrialne możemy bardzo wiele dowiedzieć się o pochodzeniu gatunku. DNA to dziedziczone jest tylko po stronie żeńskiej. Materiał ten często jest także wykorzystywany do określania zmienności w populacji. Przy większej ilości prób daje możliwość pokuszenia się o szacunki wielkości populacji i zmiany jej liczebności w czasie. Pozwala to określić kiedy populacja zaczęła naprawdę wymierać i czy przeżyła trudne okresy w trakcie swej bytności.
Chromosom-forma organizacji materiału genetycznego wewnątrz kom
Locus- określony obszar chromosomu zajmowany przez gen. W obrębie chromosomu znajduje się wiele różnych loci
Allel - jedna z wersji genu w określonym miejscu (locus) na danym chromosomie homologicznym. Allele tego samego genu różnią się jednym lub kilkoma nukleotydami. Występowanie więcej niż jednej wersji danego genu określa się jako polimorfizm.
Gen- podstawowa jednostka dziedziczności
Zmienność to całokształt procesów które są odpowiedzialne za fakt ze żadne organizmy nie SA identyczne fenotypowo. Ma to duże znaczenie w przystosowaniu się do zmieniających się warunków środowiskowych w trakcie życia organizmu oraz ewolucyjnej możliwości powstania stałych przystosowań. Jest istotne dla utrzymania różnorodnej puli gen. Dzięki czemu populacja lepiej funkcjonuje. Jest podstawowym mechanizmem napędzającym ewolucje. Umożliwia powstawanie nowych gatunków i specjacje. Ma różne podłoże można ją podzielić na niedziedziczną-modyfikacyjną ( pod wpływem warunków środowiskowych jest to drugi co do ważności czynnik który ma wpływ na fenotyp. Cechy mogą ulegać zmianom i być naginane ale do pewnych granic których dana cecha nie może przekroczyć. Cecha nie jest trwała i uzależniona od działania środowiska i może się zmieniać) dziedziczna- rekombinacyjna lub mutacyjna (polega na zmianach kodu gen są one przekazywane kolejnym pokoleniom-rekombinacyjna i mutacyjna, rekombinacyjna- tworzenie różnych kombinacji jednego allela i każdy przedstawiciel ma inny zestaw alleli, przyczyny c-o(polega na wymianie odcinków chromatyd pomiędzy chromosomami homologicznymi, zachodzi na początku mejozy czyli podziału prowadzącego do powstania gamet, dzięki temu znajdujące się na jednym chromosomie allele genów nie są ze sobą trwale sprzężone- wymiana fragmentów chromosomu), losowe rozchodzenie się chromosomów do gamet(jest kwestią przypadku który z pary chromosomów homologicznych trafi do danej gamety), losowość zapłodnienia, mutacyjna- przyczyna mutacje i pojawienie się nowych alleli jest istotna dla ewolucji gdyż pojawiają się nowe cechy możemy je klasyfikować na samorzutne- powstają bez wpływu czynników chem i fiz, są rzadkie; i indukowane- powstają pod wpływem czynników fiz lub chem np. uv,rtg).
Podział mutacji: genowe(punktowe) dotyczą zmiany kodu genetycznego w obrębie tylko jednego genu przeważnie jest to zmiana jednej pary nukleotydów w sekwencji wyróżniamy: substytucja- dochodzi do zmiany składu nukleotydowego DNA poprzez podstawienie jednej pary zasam przez inna np. A-T zamiast G-C. jeżeli w łancuchu beta( z którego jest synteza hemoglobiny) Adenie zastąpimy tyminą to powstanie walina zamiast kw glutaminowego- zmiana kształtu erytrocytów-anemia sierpowata; delecja- polega na utracie jednej lub wielu par nukleotydów z DNA genowego, delecja trójki nukleotydów powoduje brak jednego aminokwasu, delecja liczby nukleotydów nie będącej wielokrotnością liczby 3 prowadzi do przesunięcia ramki odczytu i zmiany wszystkich kodonów od miejsca delecji. Delecja kilkuset nukleotydów może prowadzić do usunięcia całego genu.; insercja- polega na wstawieniu krótkiej sekwencji DNA w obrębie pojedynczego genu albo dłuższego fragmentu chromosomu, może powodować powstanie dodatkowego aminokwasu np wstawienie ATT między C i T kodonu CGT daje CATTTG czyli CAT i TTG, insercja liczby nukleotydów nie bedącej wielokrotnością liczby 3 prowadzi do przesunięcia ramki odczytu i zmiany wszystkich kodonów od miejsca insercji. Chromosomowe- zmiany w strukturze jednego chromosomu dzielimy na deficjencje- eliminacja odcinka chromosomu na skutek fragmentacji, utarty; duplikacja- spowodowana powieleniem fragmentu chromosomu lub transpozycją w wyniku tego procesu jedan z kopii genu uwalnia się od presji selekcyjnej środowiska dzięki czemu może swobodnie mutować i zazwyczaj mutacje te nie zaburzają pracy organizmu nagromadzenie się mutacji może spowodować to ze gen zyska nową funkcje albo stanie się innym genem powstałe w ten sposób geny nazywamy para logami; inwersja- chromosom ulega pęknięciu w 2 miejscach a powstały fragment ulega przed ponownym wbudowaniem przekręceniu o 180st para centryczna bez centromeru, pericentryczna ma centromer; translokacja -przeniesienie części chromosomu na inny niehomologiczny wyróżniamy wzajemną chromosomy wymieniają się między sobą l chromosomów się nie zmienia ale dwa mają nieprawidłowe kształty, robertsonowska- łączą się całe lub prawie całe ramiona długie chromosomów, miejscem przyłączenia jest rejon centromeru, dochodzi do utraty ramion krótkich w kariotypie stwierdza się brak chromosomu; genomowe- zmiany polegające na powstaniu róznicy w liczbie komplementarnych chromosomów wyróżniamy aneuploidalność wyst liczby chromosomów nie będących wielokrotnością podstawowej liczby trisomia 2n+1 zespół downa, monosomia 2n-1 zespół Turnera; poliploidalność organizm ma więcej niż dwa kompletne zestawy chromosomów, takie zwiększenie dzieje się w trakcie tworzenia gamet gdy po podziale chromosomów nie nastąpi podział komórki. Ze względu na możliwość dziedziczenia: dziedziczne powstaja w kom z której gen zostanie przekazany do potomstwa maże to być kom jajaowa plemnik lub kom z której rozwinie się cała linia kom i z nich kom rozrodcze; somatyczne nie dziedziczne powstają w kom somatycznych stanowią główną masę mutacji często obserwowaną co najmniej proporcjonalną do masy kom somatycznych. Skutki mutacji dla ewolucji: niekorzystne dają organizmowi mniejsze szanse na przeżycie, niekonieczne upośledzające funkcjonowanie organizmu, niekorzystny skutek jest charakterystyczny dla większości mutacji gdyz organizmy są na ogół dobrze przystosowane do środowiska w którym żyją i wszelkie zmiany są zazwyczaj na gorsze; korzystne dają organizmowi przewagę nad osobnikami nie posiadającymi nowej cechy, takie mutacje utrwalają się w populacjach mimo ze nie są częste są ważnym czynnikiem sprawczym ewolucji; neutralne ich obecność w danych warunkach nie pomaga ale też nie szkodzi, utrzymują się w populacji i przy zmianie warunków mogą okazać się przydatne, ich wartość dla ewolucji jest istotna.