Полиморфизм что это в биологии
Полиморфизм
Полиморфизм – наличие в пределах вида нескольких отличных друг от друга (по окраске, размерам, поведению) разновидностей особей, без переходных форм между ними. Если таких разновидностей две, это явление носит название диморфизма.
Онтогенетический полиморфизм
На примере домовой мухи: 1 – яйца, 2 – личинка, 3 – куколка, 4 – имаго.
Разновидности полиморфизма
Как правило, в основе изменчивости видов лежит воздействие на насекомое различных внешних факторов, которые вызывают те или иные изменения в фенотипе. В зависимости от природы этого воздействия, выделяют несколько форм полиморфизма: [3]
Онтогенетический полиморфизм
Изменение форм, происходящее в процессе индивидуального развития организма. Так, насекомые с полным превращением на протяжении жизни проходят ряд известных стадий: яйцо, личинка, затем куколка и взрослая особь – имаго (фото). Все эти формы существенно отличаются друг от друга по внешнему виду, строению, способу питания и др. [3]
Половой полиморфизм
Кастовый полиморфизм
Это понятие может применяться только к общественным насекомым – уже упомянутым пчелам, а также осам, шмелям, муравьям и т.д. Разделение на касты связано с распределением «обязанностей» между особями, живущими большой семьей. [3]
У летающих перепончатокрылых сообщество состоит из матки, которая занимается только откладкой яиц, нескольких трутней, оплодотворяющих матку, и рабочих – основной массы членов колонии, которые отвечают за ее жизнеобеспечение. Некоторые виды, например, термиты, имеют более сложную структуру сообщества. У них семья состоит из правящего короля, правящей царицы, второй, третьей царицы, солдат и рабочих. [5]
Полиморфизм может существовать и в пределах одной касты: так, рабочая каста у муравьев-листорезов объединяет до пяти разновидностей: фуражиры, солдаты, разведчики, строители и няньки. [5]
Сезонный полиморфизм пестрокрыльницы изменчивой
1 – весенняя генерация, 2 – летняя.
Фазовый полиморфизм
Этим термином определяется внутривидовое разнообразие, зависящее от жизненной фазы насекомых. Некоторые особи, вступая в фазу миграции, размножения или подготовки к зимней спячке, меняют свой внешний облик. [3]
Перелетная саранча, находясь в одиночной фазе, имеет более светлую окраску, нежели при переходе в стадную. При этом у последней меняется не только цвет, но и обменные процессы (происходит ускорение метаболизма). Кроме того, такие особи отличаются характерными поведенческими реакциями, что выражается постоянным стремлением к перемещению. Фазовая изменчивость саранчи возникает в ответ на изменение плотности популяции: как только она становится более скученной и многочисленной, это является сигналом для миграции и провоцирует проявление фазового полиморфизма. [3]
Сезонный полиморфизм
Его рассматривают как разновидность экологического, который, в свою очередь, появляется от различий в условиях существования. Внешний вид насекомого зависит от сезонности. [3]
Например, в популяции бабочки-пестрокрыльницы поколения, появившиеся весной, отличаются рыжевато-красной окраской крыльев с характерным расположением темных пятен. В то же время, летняя генерация состоит из особей с коричневыми крыльями. Этот феномен обусловлен тем, что в весеннее время, при более низкой температуре, в организме бабочки вырабатывается меньше темного пигмента, отвечающего за окраску крыльев. [4]
Сезонный полиморфизм очень характерен тропическим насекомым: у многочисленных видов из жарких стран существует разделение на поколения теплого и засушливого сезона – от влажности также зависит протекание многих биохимических процессов. [5] (фото)
Индустриальный меланизм
На примере березовой пяденицы: 1 – светлые крылья, 2 – серые крылья; 3 – темные крылья.
Географический полиморфизм
В основном этот вид изменчивости встречается у видов с широким расселением, особенно если отдельные популяции резко отграничены друг от друга. В этом случае размножение особей происходит только внутри популяций, что ведет к появлению внешних различий между изолированными группами насекомых. [3] Так, у обыкновенного аполлона, обитающего на тихоокеанских островах, могут сильно варьировать количество и расположение пятен на крыльях. Энтомологи уже насчитали порядка шести сотен вариантов таких отличий в пределах одного этого вида. [4]
Индустриальный меланизм
Это явление также представляет собой вид экологического полиморфизма. Индустриальным меланизмом называется изменчивость, обусловленная интенсивным развитием промышленности и ухудшением экологической обстановки. [1]
Вблизи крупных промышленных центров обитает большое количество темноокрашенных форм насекомых (в первую очередь, бабочек). Особи с такой окраской лучше сливаются с местностью и потому эффективнее скрываются от хищников. Типичный пример – березовая пяденица. Всего 50 лет назад крылья бабочек этого вида имели преимущественно светлую окраску, сейчас же они гораздо темнее. В настоящее время различают три основных формы бабочек с разной окраской крыльев. (фото) В незагрязненных районах больше светлоокрашенных форм с мелкими пятнами, а там, где деревья лишены лишайников или покрыты копотью, преобладает черный цвет крыльев. Средний вариант представлен крапчатым серым цветом. [1]
Полиморфизм в биологии
Полиморфи́зм в биологии (от др.-греч. πολύμορφος — многообразный) — способность некоторых организмов существовать в состояниях с различной внутренней структурой или в разных внешних формах.
Внешний (а также внутренний, например, биохимический) полиморфизм может быть обусловлен внутривидовыми генетическими различиями. С другой стороны, возможен полиморфизм, при котором организмы с практически идентичным геномом в зависимости от внешних условий приобретают различные фенотипические формы.
Смотреть что такое «Полиморфизм в биологии» в других словарях:
Полиморфизм (в биологии) — Полиморфизм в биологии, наличие в пределах одного вида резко отличных по облику особей, не имеющих переходных форм. Если таких форм две, явление называется диморфизмом (частный случай ‒ половой диморфизм). П. включает различие внешнего облика… … Большая советская энциклопедия
ПОЛИМОРФИЗМ (в биологии) — ПОЛИМОРФИЗМ, в биологии наличие в пределах одного вида резко различающихся по облику особей (напр., у пчел матка, трутни, рабочие пчелы). Частный случай полиморфизма половой диморфизм … Энциклопедический словарь
Полиморфизм (в биологии) — Полиморфизм в биологии (от др. греч. πολύμορφος многообразный) способность некоторых организмов существовать в состояниях с различной внутренней структурой или в разных внешних формах. Внешний (а также внутренний, например, биохимический)… … Википедия
ПОЛИМОРФИЗМ — в биологии наличие в пределах одного вида резко различающихся по облику особей (напр., у пчел матка, трутни, рабочие пчелы). Частный случай полиморфизма половой диморфизм … Большой Энциклопедический словарь
Полиморфизм — В Викисловаре есть статья «полиморфизм» Полиморфизм (от греч. πολὺ много, и … Википедия
ПОЛИМОРФИЗМ — ПОЛИМОРФИЗМ, в минералогии существование вещества в двух (диморфных) или нескольких формах КРИСТАЛЛОВ с разной структурой. Полиморфизм происходит из за разницы температуры или давления, или и того, и другого, при отложении тех или иных пород.… … Научно-технический энциклопедический словарь
Полиморфизм длин рестрикционных фрагментов — (ПДРФ, Restriction fragment length polymorphism, RFLP) это способ исследования геномной ДНК, путем разрезания ДНК с помощью эндонуклеаз рестрикции и дальнейшего анализа размеров образующихся фрагментов (рестриктов) путем гель электрофореза… … Википедия
Полиморфизм (биология) — У этого термина существуют и другие значения, см. Полиморфизм. В Викисловаре есть статья «полиморфизм» Полиморфизм в биологии (от др. греч … Википедия
Полиморфизм — I Полиморфизм (от греч. polýmorphos многообразный) в физике, минералогии, химии, способность некоторых веществ существовать в состояниях с различной атомной кристаллической структурой. Каждое из таких состояний (термодинамических фаз),… … Большая советская энциклопедия
Полиморфизм (в биологии)
Лит.: Майр Э., Зоологический вид и эволюция, пер. с англ., М., 1968; Шеппард Ф. М., Естественный отбор и наследственность, пер. с англ., М., 1970.
Полезное
Смотреть что такое «Полиморфизм (в биологии)» в других словарях:
ПОЛИМОРФИЗМ (в биологии) — ПОЛИМОРФИЗМ, в биологии наличие в пределах одного вида резко различающихся по облику особей (напр., у пчел матка, трутни, рабочие пчелы). Частный случай полиморфизма половой диморфизм … Энциклопедический словарь
Полиморфизм (в биологии) — Полиморфизм в биологии (от др. греч. πολύμορφος многообразный) способность некоторых организмов существовать в состояниях с различной внутренней структурой или в разных внешних формах. Внешний (а также внутренний, например, биохимический)… … Википедия
Полиморфизм в биологии — (от др. греч. πολύμορφος многообразный) способность некоторых организмов существовать в состояниях с различной внутренней структурой или в разных внешних формах. Внешний (а также внутренний, например, биохимический) полиморфизм может быть… … Википедия
ПОЛИМОРФИЗМ — в биологии наличие в пределах одного вида резко различающихся по облику особей (напр., у пчел матка, трутни, рабочие пчелы). Частный случай полиморфизма половой диморфизм … Большой Энциклопедический словарь
Полиморфизм — В Викисловаре есть статья «полиморфизм» Полиморфизм (от греч. πολὺ много, и … Википедия
ПОЛИМОРФИЗМ — ПОЛИМОРФИЗМ, в минералогии существование вещества в двух (диморфных) или нескольких формах КРИСТАЛЛОВ с разной структурой. Полиморфизм происходит из за разницы температуры или давления, или и того, и другого, при отложении тех или иных пород.… … Научно-технический энциклопедический словарь
Полиморфизм длин рестрикционных фрагментов — (ПДРФ, Restriction fragment length polymorphism, RFLP) это способ исследования геномной ДНК, путем разрезания ДНК с помощью эндонуклеаз рестрикции и дальнейшего анализа размеров образующихся фрагментов (рестриктов) путем гель электрофореза… … Википедия
Полиморфизм (биология) — У этого термина существуют и другие значения, см. Полиморфизм. В Викисловаре есть статья «полиморфизм» Полиморфизм в биологии (от др. греч … Википедия
Полиморфизм — I Полиморфизм (от греч. polýmorphos многообразный) в физике, минералогии, химии, способность некоторых веществ существовать в состояниях с различной атомной кристаллической структурой. Каждое из таких состояний (термодинамических фаз),… … Большая советская энциклопедия
В биология, полиморфизм [1] наличие двух или более явно разных морфы или же формы, также называемый альтернативой фенотипы, в численность населения вида. Чтобы быть классифицированными как таковые, морфы должны одновременно занимать одну и ту же среду обитания и принадлежать панмиктический популяция (одна со случайным спариванием). [2]
Период, термин полифенизм может использоваться, чтобы пояснить, что разные формы возникают из одного и того же генотип. Генетический полиморфизм этот термин используется несколько иначе генетики и молекулярные биологи описать определенные мутации в генотипе, например однонуклеотидный полиморфизм это может не всегда соответствовать фенотипу, но всегда соответствует ветви генетического дерева. Видеть ниже.
Полиморфизм обычен в природе; это связано с биоразнообразие, генетическая вариация, и приспособление. Полиморфизм обычно используется для сохранения разнообразия форм у населения, живущего в разнообразной окружающей среде. [3] : 126 Самый распространенный пример: половой диморфизм, который встречается у многих организмов. Другими примерами являются миметические формы бабочек (см. мимикрия), и человек гемоглобин и группы крови.
Термин полиморфизм также относится к возникновению структурно и функционально более чем двух различных типов индивидуумов, называемых зооиды, в одном организме. Это характерная черта книдарийцы. [2] Например, Обелия есть кормящиеся особи, гастрозооиды; особи, способные только к бесполому размножению, гонозооиды, бластостили; и свободно живущие или размножающиеся половым путем люди, Медуза.
Сбалансированный полиморфизм относится к поддержанию различных фенотипов в популяции.
Содержание
Терминология
Номенклатура
Полиморфизм пересекает границы нескольких дисциплин, включая экологию и генетику, теорию эволюции, таксономию, цитологию и биохимию. В разных дисциплинах одному и тому же понятию могут быть присвоены разные названия, а разные понятия могут иметь одно и то же имя. Например, есть термины, установленные в экологической генетике Э. Форд (1975), [4] а для классической генетики Джон Мейнард Смит (1998). [7] Краткосрочный морфизм может быть более точным, чем полиморфизм, но не часто используется. Это был предпочтительный термин эволюционного биолога. Джулиан Хаксли (1955). [8]
в таксономическая номенклатура из зоология, слово «морфа» плюс латинское название морфа можно добавить к биномиальный или же трехчленный имя. Однако это вызывает путаницу с географическим вариантом. виды колец или же подвид, особенно если разнотипный. Морфы не имеют официального статуса в ICZN. В ботаническая таксономия, понятие морфов представлено терминами «разнообразие», «подмножество» и «форма», которые формально регулируются ICN. Садоводы иногда путают это использование слова «разнообразие» как с сорт («разнообразие» в виноградарство употребление, жаргон рисового сельского хозяйства и неформальный садоводство жаргон) и с правовой концепцией «сорт растений»(охрана сорта как формы интеллектуальная собственность).
Механизмы
Три механизма могут вызвать полиморфизм: [9]
Относительная частота
Обзор естественного отбора, проведенный Эндлером, показал относительную важность полиморфизмов среди исследований, показывающих естественный отбор. [10] Резюме результатов: Число видов, демонстрирующих естественный отбор: 141. Число количественных признаков: 56. Число полиморфных признаков: 62. Число признаков как Q, так и P: 23. Это показывает, что полиморфизмы обнаруживаются, по крайней мере, как распространены как непрерывные вариации в исследованиях естественного отбора, и, следовательно, с такой же вероятностью могут быть частью эволюционного процесса.
Генетика
Генетический полиморфизм
Поскольку весь полиморфизм имеет генетическую основу, генетический полиморфизм имеет особое значение:
Определение состоит из трех частей: а) сочувствие: одна межпородная популяция; б) дискретные формы; и c) не поддерживается просто мутацией.
Проще говоря, термин полиморфизм изначально использовался для описания вариаций формы и формы, которые отличают нормальных особей внутри одного вида друг от друга. В настоящее время генетики используют термин генетический полиморфизм для описания межличностных, функционально скрытых различий в ДНК последовательность, которая делает каждый геном человека уникальным. [14]
Механизмы выбора балансировки
Плейотропизм
«Если нейтральная черта плейотропно связана с выгодной, она может проявиться в результате процесса естественного отбора. Она была выбрана, но это не означает, что это адаптация. Причина в том, что, хотя она была выбрана, она была нет выбора для этой черты «. [17]
Эпистаз
Эпистаз происходит, когда экспрессия одного гена изменяется другим геном. Например, ген A проявляет свой эффект только тогда, когда аллель B1 (на другом локус) присутствует, но не, если он отсутствует. Это один из способов объединения двух или более генов для создания согласованного изменения более чем одной характеристики (например, мимикрии). В отличие от супергена, эпистатические гены не должны быть тесно связаны связаны или даже на том же хромосома.
И плейотропизм, и эпистаз показывают, что ген не обязательно соотносится с персонажем так, как это когда-то предполагалось.
Происхождение супергенов
В то время как генная семья (несколько тесно связанных генов, выполняющих аналогичные или идентичные функции) возникает в результате дублирования одного исходного гена, что обычно не относится к супергенам. В супергене некоторые из составляющих генов выполняют совершенно разные функции, поэтому они должны были объединиться при отборе. Этот процесс может включать подавление кроссинговера, транслокацию фрагментов хромосом и, возможно, случайную дупликацию цистронов. То, что кроссинговер может быть подавлен отбором, известно уже много лет. [18] [19]
Дебаты были сосредоточены вокруг вопроса о том, могли ли гены, составляющие суперген, начаться на отдельных хромосомах с последующей реорганизацией, или они должны начинаться с одной и той же хромосомы. Первоначально считалось, что перестройка хромосом будет играть важную роль. [20] Это объяснение было принято Э. Б. Фордом и включено в его описания экологической генетики. [4] : гл. 6 [11] : 17–25
Однако сегодня многие считают более вероятным, что гены начинаются на одной хромосоме. [21] Они утверждают, что возникли супергены на месте. Это известно как гипотеза сита Тернера. [22] Джон Мейнард Смит согласился с этой точкой зрения в своем авторитетном учебнике: [7] но вопрос до сих пор окончательно не решен.
Экология
Отбор, естественный или искусственный, изменяет частоту морфов в популяции; это происходит, когда морфы воспроизводятся с разной степенью успеха. Генетический (или сбалансированный) полиморфизм обычно сохраняется на протяжении многих поколений, поддерживаясь двумя или более противоположными и мощными давлениями отбора. [6] Дайвер (1929) обнаружил морфы полос в Cepaea nemoralis можно было увидеть в ископаемые раковины возвращаясь к Мезолит Голоцен. [23] [24] Обезьяны, не являющиеся людьми, имеют группы крови, аналогичные людям; это убедительно свидетельствует о том, что этот вид полиморфизма является древним, по крайней мере, еще со времен последнего общего предка обезьян и человека, а, возможно, даже раньше.
Полиморфизм и разнообразие ниш
Выключатель
Механизм, который определяет, какую из нескольких морфов отображает отдельный человек, называется выключатель. Этот переключатель может быть генетическим или связанным с окружающей средой. Если взять в качестве примера определение пола, то у людей это определение является генетическим. Система определения пола XY. В Перепончатокрылые (муравьи, пчелы и осы), пол определяется гапло-диплоидией: все женщины диплоид, самцы гаплоидный. Однако у некоторых животных пол определяет триггер окружающей среды: аллигаторы являются известным примером. У муравьев различие между рабочими и охранниками связано с питанием личинок. Полиморфизм с триггером окружающей среды называется полифенизм.
Методы расследования
Исследование полиморфизма требует использования как полевых, так и лабораторных методов. В поле:
Без надлежащих полевых исследований значение полиморфизма для вида остается неопределенным, а без лабораторного разведения генетическая основа неясна. Даже с насекомыми работа может занять много лет; примеры Бейтсовская мимикрия отмеченные в девятнадцатом веке, все еще исследуются.
Актуальность для эволюционной теории
Полиморфизм имел решающее значение для исследований в экологическая генетика Э. Б. Фордом и его сотрудниками с середины 1920-х до 1970-х годов (аналогичная работа продолжается и сегодня, особенно мимикрия). Результаты оказали значительное влияние на середину века. эволюционный синтез, и в настоящее время эволюционная теория. Работа началась в то время, когда естественный отбор в значительной степени обесценивался как ведущий механизм эволюции, [27] [28] продолжалось до середины периода, когда Сьюэлл Райтидеи о дрейф были заметны до последней четверти 20 века, когда такие идеи, как Кимурас нейтральная теория молекулярной эволюции было уделено много внимания. Значение работы по экологической генетике состоит в том, что она показала, насколько важен отбор в эволюции естественных популяций, и что отбор является гораздо более сильной силой, чем предполагалось даже теми популяционными генетиками, которые верили в его важность, такими как Холдейн и Фишер. [29]
Всего за пару десятилетий работы Фишера, Форда, Артур Кейн, Филип Шеппард и Сирил Кларк продвигал естественный отбор как основное объяснение изменчивости естественных популяций, а не дрейфа генов. Доказательства можно увидеть в известной книге Майра Виды животных и эволюция, [30] и Форда Экологическая генетика. [4] Подобные сдвиги в акцентах можно увидеть у большинства других участников эволюционного синтеза, таких как Стеббинс и Добжанский, хотя последнее менялось медленно. [3] [31] [32] [33]
Кимура провел различие между молекулярной эволюцией, в которой, по его мнению, доминируют избирательно нейтральные мутации, и фенотипическими признаками, в которых, вероятно, преобладает естественный отбор, а не дрейф. [34]
Полиморфизм (биология)
Полиморфи́зм в биологии (от др.-греч. πολύμορφος — многообразный) — способность некоторых организмов существовать в состояниях с различной внутренней структурой или в разных внешних формах.
Внешний (а также внутренний, например, биохимический) полиморфизм может быть обусловлен внутривидовыми генетическими различиями. С другой стороны, возможен полиморфизм, при котором организмы с практически идентичным геномом в зависимости от внешних условий приобретают различные фенотипические формы.
Полезное
Смотреть что такое «Полиморфизм (биология)» в других словарях:
Биология русского народа — Биология русского народа комплекс наследственно определяемых признаков, характерных для представителей русского народа. По большинству антропологических и генетических признаков русские занимают центральное положение среди народов Европы[1] … Википедия
Полиморфия — (от греч. πολὺ много, и μορφή форма, вид) многообразность; несколько значений, вариантов. Полиморфия то же, что полиморфизм: например полиморфизм (биология), полиморфизм кристаллов. Полиморфия произведение для струнного ансамбля… … Википедия
Подвид — Эта статья о биологическом термине. О фильме см. Подвиды (фильм). Подвид (лат. subspecies, общепринятая аббревиатура subsp. или ssp.) в биологической систематике это либо таксономический ранг ниже ранга вида, либо… … Википедия
Чешуекрылые — Запрос «Бабочка» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Чешуекрылые … Википедия
Антропология русских — Антропология русских комплекс наследственно определяемых признаков, характеризующих генотип и фенотип русских. Большинство антропологических и генетических показателей русских близки к средним значениям по Европе[1]. Содержание … Википедия