В основі теорії гетерозису лежить ідея існування адаптивної норми реакції. Її суть полягає в стійкій тенденції збереження середньої фенотипічної ознаки в популяції в певних умовах існування. Таким чином, адаптивна норма реакції є узагальненим фенотипічним вираженням генотипічної структури популяції на різних етапах її розвитку.
Формування адаптивної норми реакції має неоднакове значення для особин гомозиготних і гетерозиготних за певними генами. Так, гомозиготи складають генетичне ядро популяції. Вони відносно стійкі до дії факторів середовища і їх фенотип зазвичай відповідає середнім значенням онтогенетичного розвитку.
Гетерозиготи ж, які виникають в результаті схрещування різних гомозиготних ліній, мають підвищену мінливість ознак і більшу фенотипічну пластичність. Ця властивість гетерозигот дозволяє їм краще пристосовуватися до мінливих умов середовища. Іншими словами, гетерозиготи більш адаптивні, ніж гомозиготи.
Завдяки своїй підвищеній адаптивності гетерозиготи відіграють провідну роль у створенні адаптивної норми реакції. Вони служать джерелом нових пристосувальних ознак і забезпечують фенотипічну стабільність популяції в мінливих умовах існування.
При цьому важливо відзначити, що адаптивна норма реакції встановлюється і втримується не окремими особинами, а популяцією в цілому. Тому не можна говорити про абсолютну досконалість адаптивної норми. Вона є відносною величиною, що залежить від конкретних умов існування популяції.
У разі зміни умов існування відбувається і зміна адаптивної норми реакції. Цей процес може бути більш-менш тривалим, залежно від ступеня вираженості варіюючих факторів. При цьому гетерозиготи, як найбільш адаптивні особини, відіграють провідну роль у формуванні нової тимчасової адаптивної норми реакції.
Таким чином, гетерозиготи відіграють провідну роль у формуванні й підтримці адаптивної норми реакції. Це пов'язано з їх підвищеною адаптивністю, яка дозволяє їм краще пристосовуватися до мінливих умов середовища.
Гетерозиготи та адаптивна норма
Гетерозиготи відіграють ключову роль у створенні адаптивної норми популяції завдяки своїй генетичній різноманітності та здатності виживати в різних умовах навколишнього середовища. Адаптивна норма — це діапазон фенотипічних проявів, що забезпечує максимальну пристосованість організмів до умов їхнього проживання.
Визначення гетерозиготності
Гетерозиготи — це особини, які мають різні алелі певного гена. На противагу гетерозиготам, гомозиготи мають однакові алелі для конкретного гена. Адаптивна норма визначається як діапазон фенотипічних характеристик, який проявляють більшість гетерозиготних особин у популяції.
Переваги гетерозиготності
Гетерозиготи мають ряд переваг над гомозиготами, що впливає на їхню пристосованість та виживання в мінливих умовах навколишнього середовища.
-
Генетична різноманітність: Гетерозиготи володіють більшою генетичною різноманітністю, що підвищує ймовірність того, що вони матимуть потрібні алелі для виживання в різних умовах.
-
Ефект гетерозису: У багатьох випадках гетерозиготи демонструють збільшену пристосованість або так званий ефект гетерозису. Це явище пов'язане з доповняльним або епістатичним впливом різних алелів на фенотип.
-
Стійкість до стресів: Гетерозиготи часто мають підвищену стійкість до стресів навколишнього середовища, таких як хвороби, температурні коливання та обмеженість ресурсів.
Формування адаптивної норми
Адаптивна норма формується завдяки відбору на основі природного добору. У мінливих умовах навколишнього середовища особини з більш адаптивними фенотипами мають вищу ймовірність вижити і розмножитися. Оскільки гетерозиготи мають більшу генетичну різноманітність і переваги, вони частіше демонструють адаптивні фенотипи, що сприяє формуванню адаптивної норми.
Наприклад, у популяції метеликів особини з темним забарвленням краще пристосовані до умов, коли хижаки часто атакують. Однак у густих лісах метелики з яскравим забарвленням мають перевагу, оскільки вони можуть краще маскуватися. Гетерозиготні особини, які мають алель для темного забарвлення та алель для яскравого забарвлення, мають вищу ймовірність виживання в обох умовах і, отже, сприяють формуванню адаптивної норми забарвлення метеликів у цих умовах.
Винятки та обмеження
Хоча гетерозиготи часто відіграють провідну роль у створенні адаптивної норми, існують винятки, коли гомозиготні особини можуть бути більш пристосованими. Наприклад, у деяких середовищах один гомозиготний генотип може надавати значну селективну перевагу, що призводить до зсуву адаптивної норми в бік гомозиготності.
Крім того, адаптивна норма може бути сформована або змінена іншими факторами, такими як мутації, міграція та генетичний дрейф.
Думки експертів
Відповідно до Ніколая Петровича Дубініна, видатного радянського генетика і лауреата Ленінської премії:
"Адаптивна норма — це діапазон варіювання ознаки в популяції, що забезпечує оптимальне функціонування організмів в даних умовах середовища існування. Формування адаптивної норми — складний процес, в якому гетерозиготи відіграють провідну роль.
Гетерозиготи — це особини, які мають дві різні алелі одного і того ж гена. У випадку адаптивних ознак, які визначаються двома або декількома генами, гетерозиготи часто мають переваги перед гомозиготами (особинами з однаковими алелями).
Переваги гетерозигот пов'язані з явищем гетерозису (гібридної сили). Гетерозис виражається в тому, що у гетерозигот спостерігається підвищена життєздатність, продуктивність і стійкість до несприятливих факторів навколишнього середовища. Це відбувається тому, що гетерозиготи мають більш широкий спектр генотипів і відповідно більш широкий спектр варіантів реакцій на різні умови.
У створенні адаптивної норми гетерозиготи відіграють провідну роль через наступні механізми:
- Маскування рецесивних алелей: Гетерозиготи несуть рецесивні алелі в масці домінантних, що дозволяє шкідливій рецесивній алелі не проявлятися в фенотипі.
- Додаткове домінування: У деяких випадках, коли гетерозигота має дві різні домінантні алелі, вона проявляє більш сильний фенотип, ніж гомозигота з однією домінантною алеллю.
- Ефект переважної гомозиготності: При статевому розмноженні гетерозиготи дають більше варіантів генотипів в потомстві, ніж гомозиготи. Це збільшує ймовірність того, що в потомстві з'являться особини з оптимальним генотипом для даних умов.
Таким чином, гетерозиготи служать буфером, який утримує адаптивну норму від зміщення в бік шкідливих алелей і забезпечує генетичний резерв для еволюційних змін в майбутньому."
Відповіді на питання
Запитання 1: Чому гетерозиготи мають перевагу в адаптивній нормі?
Відповідь: Гетерозиготи мають два різних алелі конкретного гена, що дозволяє їм проявляти різні фенотипи. Це забезпечує їм більше генетичної мінливості, ніж гомозиготам, у яких є два однакових алелі.
Запитання 2: Як гетерозиготи сприяють створенню адаптивної норми?
Відповідь: Гетерзиготи, що мають різні алелі, можуть проявляти більш широкий діапазон фенотипів, включаючи як адаптивні, так і неадаптивні. У мінливому середовищі природного відбору особини з адаптивними фенотипами мають перевагу і виживають. Таким чином, алелі, що сприяють адаптивним фенотипам, накопичуються в популяції, що веде до формування адаптивної норми.
Запитання 3: Чи означає це, що гомозиготи ніколи не трапляються в адаптивній нормі?
Відповідь: Це не так. Гомозиготи можуть траплятися в адаптивній нормі, якщо їхній гомозиготний генотип також надає адаптивний фенотип. Однак у більшості випадків гетерозиготи мають перевагу, оскільки вони мають більшу генетичну мінливість.
Запитання 4: Які переваги гетерозиготності в конкретних середовищах?
Відповідь: Гетерзиготи можуть мати перевагу в середовищах, що змінюються, де жоден алель не є завжди найкращим. Наприклад, в умовах нестабільного клімату алель, який є корисним в умовах посухи, але шкідливий в умовах надмірних опадів, може бути вигідним у гетерозиготній формі.
Запитання 5: Чому роль гетерозигот особливо важлива в популяціях з обмеженою генетичною різноманітністю?
Відповідь: У популяціях з обмеженою генетичною різноманітністю гетерозиготи можуть бути особливо цінними, оскільки вони зберігають більшу частину генетичної мінливості, що залишилася. Вони забезпечують буфер проти генетичного дрейфу і зменшують ризик інбредної депресії, коли особини з однаковим геномом схрещуються і мають потомство з низькою пристосованістю.