GENETYKA Anna Sadakierska Chudy , Grażyna Dąbrowska str0

Rozdział 6

Zmienność organizmów żywych

Przedmiotem badań genetycznych są w równej mierze zjawiska dziedziczności, czyli zdolność odtwarzania tych samych właściwości i struktur w następnych pokoleniach, jak i przyczyny i mechanizmy zmienności, a więc procesy prowadzące do powstawania różnic w wyposażeniu genetycznym form rodzicielskich i potomstwa. Zdolność do odtwarzania struktur genetycznych, które są identyczne z formami rodzicielskimi, jest podstawową właściwością organizmów żywych. Natomiast zmienność genetyczna organizmów' stanowi jeden z motorów' procesów' ewolucyjnych w św ięcie ożywionym.

Obserwowana powszechnie wielka różnorodność i zmienność organizmów' żywych w ynika z szeregu odrębnych procesów. Zmienność może mieć przede wszystkim naturę fenotypową, niedziedziczną, zwaną zmiennością fluktuacyjną. Może też mieć charakter dziedziczny i wynikać ze zmian w^f wyposażeniu genetycznym różnych osobników. Zmienność genetyczna jest albo natury rekombi-nacyjnej, albo mutacyjnej. Zmiennością rekombinacyjną nazywamy wszystkie zjawiska w^rynikające z procesów segregacji chromosomów bądź z rekombinacji między chromosomami czy ogólnie między różnymi cząsteczkami DNA. W wyniku segregacji czy rekombinacji osobniki potomne mają odrębne układy alleli genów niż organizmy wyjściowe.

Zmiennością mutacyjną nazywamy wszystkie procesy prow adzące do powitania nowych alleli genów', które nie występowały w organizmach rodzicielskich. Do tej kategorii zmienności zalicza się zwykle także zmiany w' strukturze i liczbie chromosomów, które powodują powstanie now'ych układów strukturalnych chromosomów' bądź zmieniają liczbę chromosomów. Mutacje są szerzej omówione w rozdziale 7.

6.1. Zmienność fluktuacyjna

Zmienność fluktuacyjna polega na zdolności wytwarzania przez organizmy o tym samym genotypie różnych fenotypów', w zależności od w arunków, w których następuje rozwój osobników' czy ich organów. Geny przenoszą informację o zdolności organizmu do syntezy różnych białek. Białka te, a zwłaszcza białka enzymatyczne, umożliwiają przebieg licznych procesów metabolicznych, w wyniku których następuje wzrost i różnicowanie się struktur czy całych wielokomórkowych organizmów. W efekcie tych złożonych procesów powstają fenotypowe właściwości organizmów.

Przebieg procesów metabolicznych zależny jest jednak nie tylko od właściwości katalitycznych enzymów, ale i od szeregu innych czynników, jak choćby od składu pobieranych pokarmów, temperatury, światła i wielu innych. Geny stwarzają organizmowi jedynie pew ne możliwości reagowania na warunki zewnętrzne, ale nie wyznaczają jednoznacznie przebiegu procesów' w zrostu i rozw oju.

Jednym z przykładów zmienności fluktuacyjnej może być zabarwienie kwiatów hortensji (Hydrangea hortensis). Barwę różową kwiatów można zmienić na niebieską, poprzez dodanie do gleby siarczanu glinu lub siarczanu żelaza. Zmiana barwy jest efektem pobrania z gleby glinu bądź żelaza, co w^r konsekw encji prowadzi do powstania nowego związku barwy niebieskiej. Jednakże z nasion potomstwa rośliny o niebieskich kwiatach (rosnącej w' glebie z dodatkiem siarczanu glinu lub żelaza) wysianych do gleby bez dodatku tych związków otrzymamy rośliny o kwiatach różowych. W obu przypadkach potomstwo dziedziczy zdolność reagowania na zawartość siarczanu glinu oraz siarczanu żelaza w glebie, a barwa kw iatów zależna jest od tego, ile glinu i żelaza roślina może zaabsorbować.

U roślin liczne geny konieczne są do syntezy chlorofilu. Mutacje w tych genach blokują syntezę chlorofilu i mutanty są białe, niezdolne do fotosyntezy. / drugiej strony wiadomo, że w czasie syntezy chlorofilu w roślinach zachodzą reakcje fotochemiczne wymagające św iatła widzialnego. Rośliny genetycznie zdolne do wytwarzania chlorofilu wyhodowane bez światła mają fenotyp bezbarwny, identyczny jak mutanty o zablokowanej syntezie chlorofilu. Jednak rośliny normalne, przeniesione na światło zazieleniają się, a mutanty pozostają białe. Dziedziczy się w ięc nie samo wytwarzanie chlorofilu, ale raczej zdolność do reakcji na bodziec świetlny.

Barwa tłuszczu u królików zależna jest od rodzaju ich diety. Gen Y koduje enzym, który rozkłada żółte barwniki karotenowi pobierane przez króliki wraz z zielonym pokarmem roślinnym. Króliki o genotypie YYczy Yy mają tłuszcz biały niezabarwiony karotenami. Króliki o genotypie^’ są niezdolne do rozkładania pobieranego z paszą karotenu. Barwniki te odkładają się w tkance tłuszczowej i tłuszcz tych królików'jest żółty. Oczywiście króliki będą miały tłuszcz biały bez względu na genotyp, o ile będą karmione paszą bezkarotenową. Jednak osobniki o genotypie yy będą się różniły od YY i Yy tym, że po przejściu na paszę zieloną będą odkładały karoteny w tłuszczu. A w ięc cecha fenotypowa (barwa tłuszczu) królików yy będzie zależna od rodzaju diety.

Temperatura jako jeden z ważnych czynników środowiska wywiera duży wpływ na kształtowanie się cech organizmów. Ciekawym przykładem zależności cech od temperatury jest ubarwienie królików himalajskich. Króliki tej rasy