Les questions d'écologie, de théorie de l'évolution, de biologie des populations et d'autres sciences impliquent souvent le concept de variabilité (à la fois définie et indéfinie). C'est la pierre angulaire pour comprendre l'origine des espèces, leur capacité à s'adapter à l'évolution des conditions environnementales. Ces principes sous-tendent la sélection moderne et la biologie moléculaire. Essayons de comprendre ce que signifient ces concepts.
Types de variabilité
Ces concepts sont également appelés variabilité non héréditaire et héréditaire. Quelle est la différence entre la variabilité définie et indéfinie ? Le premier se produit dans un groupe d'individus en réponse à des facteurs externes. Elle est régulée par la valeur de la norme de réaction. A titre d'exemple, on peut rappeler l'hibernation d'un ours, la densité du pelage d'un chien, la longueur d'une tige de pissenlit. Si vous modifiez les conditions environnementales, ces signes peuvent ne pas apparaître. Donc, si vous créez artificiellement une abondance de nourriture et une température chaude toute l'année, l'ours ne dormira pas tout l'hiver. Un chien qui vit à l'intérieur en hiver aura beaucoup moins de sous-poil qu'un chien de cour à chaîne. Avec la tonte constante de la pelouse, le pissenlitpoussera avec une longueur de tige plus courte, ce qui lui permettra de former un pédoncule et d'éviter de se couper. Bien sûr, ces traits ne sont pas hérités génétiquement.
La variabilité héréditaire se produit sous forme de mutations spontanées au sein d'un groupe d'individus et est transmise de génération en génération. Cependant, toutes les mutations ne sont pas bénéfiques. La plupart d'entre eux deviennent inutiles ou nuisibles. Seuls certains changements seront pris en charge par la sélection naturelle. Cette propriété est à la base de l'évolution, car elle permet à l'organisme de s'adapter aux changements de l'environnement, d'acquérir des qualités qui contribuent à la survie. Arrêtons-nous sur ce type plus en détail.
Historique de l'étude de la variabilité incertaine
Quand on évoque les facteurs influençant l'origine des espèces, on ne peut manquer de mentionner l'auteur du livre du même nom et de la théorie de l'évolution, Charles Darwin. Bien sûr, pour le moment cette théorie a été finalisée et s'appelle synthétique. Cependant, la description des concepts de base et le principe sont restés inchangés.
Selon Darwin, la variabilité indéterminée – est des traits mineurs infiniment variés qui distinguent les individus d'une même espèce et qui ne peuvent s'expliquer par l'héritage d'un de leurs parents ou de plusieurs ancêtres lointains. » Il a également parlé de l'influence directe et indirecte des conditions d'existence sur la formation d'un organisme vivant, de la corrélation des signes. Dans le même temps, le concept de gène n'existait pas encore et les raisons de l'apparition de donnéesles caractéristiques n'étaient pas claires pour ce scientifique. On sait maintenant que l'hérédité est de nature génétique et que des mutations se produisent tout le temps dans l'ADN.
Comment fonctionne ce mécanisme ?
La réplication de l'ADN reçoit constamment des erreurs. Normalement, ils doivent être éliminés par le système immunitaire ou le système d'apoptose cellulaire (mort programmée). En cas de défaillance de ces systèmes, cette cellule peut survivre et créer des copies d'elle-même. Si l'organisme est unicellulaire ou si des changements ont affecté les cellules sexuelles, ce défaut sera hérité et transmis aux autres générations. Cela crée de la diversité dans la population et garantit la survie de l'espèce et l'évolution en général.
Types de mutations
- Gène. Affecter la structure de l'ADN au niveau des nucléotides. Ils se traduisent par la perte, le remplacement de tout nucléotide (des maladies humaines telles que la phénylcétonurie, la drépanocytose peuvent être citées en exemple).
- Génératif. Affecter les gènes des cellules germinales. Hérité de génération en génération.
- Somatique. Mutations de cellules non sexuelles. Ils ne sont pas hérités chez les animaux, mais sont hérités chez les plantes lorsqu'ils sont propagés par une méthode végétative (en culture cellulaire in vitro).
- Génomique. Associé à une modification du nombre de chromosomes dans le noyau. Elles peuvent se manifester par une augmentation d'un ou plusieurs chromosomes (chez l'homme, la maladie de Down est associée à un chromosome supplémentaire) et par une multiplication de leur nombre (les plantes polyploïdes sont indicatives: la plupart des variétés de blé modernes sont octoploïdes, c'est-à-dire qu'elles ont huit ensembles de chromosomes).
- Chromosomique.
Signification
- L'espèce ne vit pas toujours dans les mêmes conditions. En cas de changement des conditions de vie, parfois brutal, dû par exemple à une catastrophe naturelle, à une réinstallation sur un autre continent, etc., l'ensemble de la population peut être menacé d'extinction. Mais certains organismes peuvent avoir des mutations qui étaient inutiles jusqu'à présent, mais qui sont maintenant nécessaires à la survie. Cela signifie que seuls ces individus survivront et donneront une progéniture avec ces traits. Un exemple serait la bataille constante entre les bactéries et les antibiotiques. Les agents antibactériens développés sont assez efficaces pendant un certain temps, jusqu'à ce que la progéniture de micro-organismes dotés de gènes de résistance à ce type de médicament se multiplie. Cela oblige l'industrie pharmaceutique à créer de nouveaux produits et à stimuler involontairement les bactéries pour qu'elles évoluent davantage.
- Valeur dans la sélection. C'est ce type de variation que Charles Darwin considérait comme la base de la sélection artificielle. Les mutations qui apparaissent initialement, quels que soient les facteurs environnementaux, peuvent être précieuses pour les humains. Ainsi, par exemple, les tomates à gros fruits ne sont pas utiles pour la plante elle-même - les branches ne supporteront pas leur poids sans accessoires ni jarretières. Mais la sélection sur cette base nous a permis d'obtenir des variétés plus productives.
Définition: qu'est-ce que la variabilité indéterminée en biologie
Résumant ce qui précède, nous résumons ce que ce concept signifie en science. La variabilité indéfinie en biologie est un concept synonyme demutations. Elle est de nature héréditaire (par opposition à définitive), tandis que des modifications mineures du génome de la première génération s'accumulent et s'intensifient dans les suivantes. Ce type de variabilité est également associé à des changements dans les facteurs environnementaux, mais pas sous la forme d'adaptations, mais indirectement. Ainsi, il aide à s'adapter non pas à un organisme spécifique, mais au taxon dans son ensemble.
Exemples de variabilité incertaine
Plus tôt dans l'article, des exemples particuliers de mutations qui aident à s'adapter à l'environnement ont été discutés. Considérez plusieurs grands types d'une telle variabilité dans la nature:
- Coloration protectrice. Présent chez de nombreux animaux. Dans le processus de sélection naturelle, les individus avec une coloration plus discrète dans le paysage environnant sont moins susceptibles d'être attaqués par des prédateurs et, par conséquent, peuvent produire plus de progéniture. Cette fonctionnalité est fixée dans les générations. Dans le même temps, lorsque les conditions environnementales changent (par exemple, lorsqu'une population se déplace vers un autre habitat), la couleur maintenue par la sélection peut changer.
- Coloration du signal. À la suite de modifications du génome, certains insectes ont acquis des couleurs vives qui avertissent les prédateurs des glandes à venin. Les insectes non venimeux peuvent également être colorés de cette façon pour les protéger d'être mangés. Ce phénomène est appelé mimétisme.
- Forme du corps. L'influence indirecte de l'environnement soutient les individus dont la morphologie s'y adapte le mieux. Ainsi, la forme en forme de torpille, qui aide à nager, est caractéristique des organismes aquatiques. Il en est de même chez les dauphins, les phoques, les pingouins, les poissons, les coléoptères nageurs. Naturellement, cette forme chez ces animaux s'est développée indépendamment. C'est juste qu'au cours de l'évolution, les individus les mieux adaptés à la natation ont survécu et ont donné naissance.
- Mécanismes de protection. Par exemple, les aiguilles d'un hérisson, un porc-épic - une racine des cheveux modifiée. Les individus qui, en raison d'une mutation spontanée, ont reçu des poils plus denses, ce qui peut causer des inconvénients à un prédateur, ont obtenu un avantage en matière de reproduction. Dans les générations suivantes, apparemment, la sélection a soutenu la netteté du pelage - cette caractéristique s'est intensifiée.
Résumer
Ce type de variabilité ne garantit pas la survie de l'organisme, mais assure la survie de l'espèce dans des conditions environnementales en constante évolution. La variabilité indéfinie est nécessaire pour les humains en tant qu'outil de sélection. Il contribue à l'origine naturelle et artificielle de nouveaux taxons. C'est pourquoi la variabilité incertaine est à la base de l'évolution.
