表型变异简介
生物体与周围环境持续进行交互。温度、日照强度、营养或压力的变化促使细胞和组织适应新的现实。
这种适应的主要特征在于它仅在处于特定条件下的特定个体(或个体群)中表现出来。同时,机体的基础“指令”——其基因型——保持绝对完好。正因如此,通过这种方式获得性状无法遗传给下一代。
修饰变异的主要特性
饰变变异具有一系列将其与突变区分开来的特征。
- 群体性(普遍性)。若同一外界因素作用于整个种群,变异将影响绝大多数个体。经典例子:紫外线辐射会导致几乎所有人皮肤色素沉着增加(晒黑)。
- 适应性(对应性)。性状的表现程度直接取决于环境因素作用的强度。人在烈日下暴露的时间越长,色素合成越活跃,皮肤颜色就越深。
- 短暂性(可逆性)。在大多数情况下,一旦引发修饰的因素停止作用,该修饰就会消失。例如,同样的晒黑在冬季会逐渐消退。在农业生产中必须极为重视这一特性:例如,奶牛的产奶量和乳脂率直接取决于饲养和营养质量,条件恶化时各项指标会迅速下降。
- 适应价值。修饰是进化上巩固的反应。在基因型不变的情况下,它们帮助机体适应多变的环境。此类改变大多具有明确的适应意义,可提高生存几率。
- 局限性。表型变化不可能是无限的。这种变异的极限受到所谓“反应规范”的严格限制。
反应规范:遗传界限
反应规范是指生物体根据外部条件,在特定、严格限定的范围内,基因型所决定的某一性状表现程度的变化能力。
遗传学最重要的原则指出:生物体从父母那里继承的不是现成的性状本身,而是反应规范,即对环境作出特异性反应的能力。例如,雀斑本身的存在是由人的基因型决定的,但其表现得多么鲜艳以及出现多少,则取决于日照水平(阳光照射量)。
根据反应规范的宽度,所有性状大致可分为两大类:
- 可塑性性状。具有极宽的反应规范。其表现程度极其不稳定,高度依赖于环境。适应的鲜明例子:若人处于海拔约4000米的高山,其血液中每立方毫米红细胞的数量可增加近一倍。机体通过改变可塑性性状来弥补缺氧。
- 不可塑性性状。具有狭窄的反应规范。它们几乎不受外部环境影响,终生保持稳定。血型或虹膜颜色就属于此类性状。
简述:主题相关问答
饰变变异与突变变异有何区别?
饰变变异(表型变异)是外界因素作用于机体且不影响基因型的结果,且不具遗传性。与此相反,突变变异是遗传物质(基因型)发生持久的改变,可自发产生或在内外界因素作用下产生。
| 特征 | 饰变变异(修饰变异) | 突变变异 |
|---|---|---|
| 遗传方式 | 不遗传 | 可遗传;体细胞突变在有性生殖中不遗传 |
| 基因型改变 | 基因型不变 | 遗传物质发生改变 |
| 范围 | 在单一因素作用下,改变可影响种群的大多数个体 | — |
| 可逆性 | 大多数修饰在因素停止作用后消失 | 改变是持久的 |
| 适应性 | 大多数修饰具有适应意义 | — |
表型变异背后的表观遗传机制是什么?
表观遗传机制在不改变DNA一级结构的情况下,响应环境条件改变表型(基因表达)。表观遗传遗传机制包括:
- DNA甲基化——将甲基基团连接到DNA上。
- 组蛋白修饰——对组蛋白进行酶促改变,影响染色质致密化。
- 染色质重塑——改变染色质状态(常染色质或异染色质)。
- RNA干扰。
- 蛋白质朊病毒化。
- X染色体失活。
什么是表型拷贝与类表型(畸形)?
畸形(形态变异)是指在个体发育的关键时期,由极端环境因素(例如X射线辐射或化学药剂)作用产生的非遗传性表型改变(修饰)。它们常模仿突变,并作为选择的材料。
表型拷贝即原始的畸形,也就是在表型表现上复制(模仿)通常由突变引起的性状的非遗传性改变。表型拷贝也被用来指代在形态功能表型上与某些遗传病相似(例如肥厚型心肌病的表型拷贝),但具有不同病因发病机制的非遗传性疾病。
通过缩写MAKAO很容易记住修饰的五个主要特性:M(Massiveness,群发性)、A(Adequacy,充分性)、K(Short duration / reversibility,短暂性/可逆性)、A(Adaptivity,适应性)、O(Limitation,局限性)。
课堂与考试常见问题
修饰性变异会遗传吗?
不会,饰变本身无法遗传,因为它们不涉及基因。遗传的只有反应规范——性状可以变化的遗传框架。
表型变异的适应性体现在哪里?
它使机体能够迅速适应当前的环境条件从而提高生存率,同时基因型保持不变。
为什么登山者的血液成分会发生改变?
红细胞数量是具有宽反应规范的可塑性性状。为应对缺氧(外界因素),机体会增加红细胞生成以代偿低氧状态。
该主题的其他拓展内容
- 反应规范形成的分子机制
- 饰变变异在农业和育种中的意义
- 饰变变异与突变变异的比较
- 表型可塑性的进化作用
- 可塑性性状的统计分析方法
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