Суть эпигенетического подхода к эволюции
Согласно современной эпигенетической концепции, предметом эволюции являются не отдельные гены, а целостные системы развития организма. Эпигенетические механизмы существенно влияют на историческое развитие видов, позволяя изменять фенотип без изначальной перестройки генотипа.
Когда популяция попадает в непривычные условия существования, запускается эволюционное изменение. В ответ на внешнее воздействие при одном и том же генотипе возникает целый «веер» фенотипов — спектр различных модификаций. Эти новые внешние факторы воздействуют на онтогенез (индивидуальное развитие), вызывая появление значительного числа необычных фенотипов, которые называют морфозами. Именно носители таких разнонаправленных формообразовательных реакций на уровне особей и служат материалом для естественного отбора. Важно отметить, что морфозы реализуются системой развития только при отклонении условий среды от нормальных.
Механизмы эпигенетического наследования
Для того чтобы фенотипические изменения могли передаваться потомству без изменения нуклеотидной последовательности ДНК, в клетках функционирует ряд молекулярных систем. Выделяют следующие основные механизмы:
- Метилирование ДНК — присоединение метильных групп к азотистым основаниям.
- Ремоделирование хроматина — изменение структуры упаковки ДНК, регулирующее доступность генов.
- РНК-интерференция — подавление экспрессии генов с помощью малых молекул РНК.
- Прионизация белков — передача информации через изменение пространственной конформации белков.
- Инактивация Х-хромосомы — выключение одной из половых хромосом у самок млекопитающих.
Генетическая ассимиляция: от фенокопии к генокопии
Возникающие фенотипические вариации не случайны: строго определенные изменения окружающей среды вызывают определенные морфозы. Тем самым внешняя среда задает направление эволюции.
Если возникший морфоз оказывается адаптивным (то есть позволяет организму успешно существовать в новых условиях), в ходе естественного отбора происходит его генетическая ассимиляция. Это масштабный полигенный процесс: он реализуется за счет изменения множества генов генотипа. Возникающие генетические различия затрагивают несколько локусов и фактически могут располагаться на любых хромосомах.
В результате генетической ассимиляции исходно ненаследственное изменение — фенокопия — превращается в генокопию (наследственно закрепленный признак). Итог этого процесса заключается в том, что морфоз приобретает генетическую обусловленность и начинает реализовываться в онтогенезе уже вне зависимости от тех внешних условий, которые его изначально вызвали.
Примеры в природных популяциях
Отличительная черта эпигенетической изменчивости — ее массовость. Морфозы возникают сразу у значительных групп особей, а не спонтанно и единично. В природе описано множество подобных явлений:
- Мыши-альбиносы: классический пример, описанный генетиком Р. Гольдшмидтом, когда в Баварии было зафиксировано одновременное массовое появление большого числа мышей-альбиносов.
- Полимелия у лягушек: появление дополнительных конечностей, которое может охватывать до 30% особей в популяции. Природа этого признака двояка: он может выступать как доминантный наследственный признак, так и вызываться внешним индуктором. Интересно, что у части особей такие дополнительные ноги остаются полностью функциональными.
Термины-близнецы: Фенокопия — это «Фото» (временно, зависит от вспышки/среды), а Генокопия — это «Гравюра» (выбито в генах навсегда).
Вопросы с занятий и экзамена
Что является пусковым механизмом эволюции в этой теории?
Процесс запускается, когда популяция попадает в непривычные условия существования, что провоцирует сбои в онтогенезе.
Что такое морфоз?
Это необычный фенотип, который возникает в ответ на отклонение условий среды от нормальных и служит материалом для отбора.
В чем суть генетической ассимиляции?
Это процесс, при котором полезный морфоз закрепляется в генотипе через полигенные изменения и начинает формироваться даже без воздействия изначального внешнего стимула.
Что ещё разобрать по теме
- Молекулярные механизмы метилирования ДНК
- Процессы ремоделирования хроматина
- Роль РНК-интерференции в регуляции онтогенеза
- Прионы и прионизация белков как фактор наследственности
- Механизм инактивации Х-хромосомы
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Эпигенетическая теория эволюции» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Эпигенетика и эволюция»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.