Комбінативна мінливість

Комбінативна мінливість пов’язана з отриманням нових поєд­нань генів у генотипі. У багатоклітинних організмів, які розмно­жуються статевим шляхом, це досягається в результаті трьох про­цесів:

• незалежного розходження хромосом під час мейозу;

• випадкового поєднання під час запліднення;

• рекомбінації генів завдяки кросинговеру.

Самі спадкові фактори (гени) при цьому не змінюються, але виникають їх нові поєднання, що призводить до появи організмів з іншими генотипом і фенотипом, Проілюструвати це можна на прикладі хромосом людини. Людина має 22 пари аутосомних генів. Половину з цих хромосом вона отримує від батька, а половину — від матері. Навіть якщо не враховувати явище кросинговеру, кіль­кість можливих комбінацій аутосом у гаметах становить 2²². Це на­багато перевищує кількість усіх особин нашого виду, що жили на планеті з моменту формування виду Homo sapiens. А випадкове по­єднання гамети з гаметою іншої статі дає вже 2⁴⁴ комбінацій. Якщо ж додати до цього ще й статеві хромосоми і явище кросинговеру, намагання випадково отримати двох людей з абсолютно однаковим генотипом стає практично неможливим.

Комбінативна мінливість дуже поширена в природі. У мікроор­ганізмів, які розмножуються нестатевим шляхом, виникли своє­рідні механізми, які призводять до появи комбінативної мінливос­ті. Це — кон’югація, трансдукція і трансформація. Слід звернути увагу на те, що всі ці процеси не пов'язані з процесом розмножен­ня (під час них не відбувається збільшення числа особин виду), вони дозволяють лише комбінувати генетичний матеріал різних особин.

Кон’югація — це безпосередній контакт між двома бактеріаль­ними клітинами з допомогою спеціальних структур (F-пілі — по­рожнисті трубочки, які розташовані на поверхні клітини бактерії і можуть узаємодіяти з іншою клітиною), під час якого генетичний матеріал з однієї клітини переноситься в іншу через F-пілі. Таким чином бактерії, наприклад, можуть обмінюватися плазмідами, що містять гени стійкості до антибіотиків.

Трансформація — це перенесення ДНК зі зруйнованих бактері­альних клітин у живі бактеріальні клітини. Зазвичай, під час цьо­го процесу, фрагменти ДНК зі зруйнованої бактеріальної клітини потрапляють у навколишнє середовище й за певних умов погли­наються живою бактеріальною клітиною, яка ці фрагменти може вбудувати у свій геном.

Трансдукція — це перенесення бактеріальних генів з однієї клі­тини в іншу з допомогою бактеріофага. Під час розмноження фага в бактеріальній клітині до його білкових капсидів інколи можуть потрапляти не лише гени самого бактеріофага, але й гени бактерії. Заражаючи іншу бактерію, такий бактеріофаг може привносити ці гени в геном нового хазяїна.

До комбінативної мінливості примикає явище гетерозису. Ге­терозис (гр. heteroisis— видозміни, перетворення), або «гібридна сила», може спостерігатися в першому поколінні під час гібриди­зації між представниками різних видів або сортів. Виділяють три основні форми гетерозису: репродуктивний (підвищується вро­жайність), соматичний (збільшуються лінійні розміри організму) і адаптивний (підвищується стійкість до дії факторів середовища).

Гетерозис широко використовують для одержання високопро­дуктивних ліній культурних рослин (у першу чергу, кукурудзи). Проте, в наступних поколіннях прояви гетерозису зменшуються. Існує кілька можливих пояснень цього явища. Скоріше за все, прояв гетерозису спостерігається внаслідок утворення унікальної комбінації домінантних і рецесивних алелей великої кількості генів.