Изменчивост, според Чарлз Дарвин, е процесът на възникване на различия между индивидите от един и същ вид. Той го наблюдава първо при домашните животни и растения и разбира, че видовете не са неизменни във времето. Затова в началото на книгата си „Произход на видовете“ започва именно с него.
Причини за изменчивостта
Дарвин забелязва, че породите домашни животни или сортовете културни растения от един вид, се отличават с по-голямо разнообразие от тези в природата. Той достига до извода, че изменчивостта при одомашняването се влияее от два главни фактора: природата на организма и природата на условията на средата.
Колкото по-продължително е въздействието на условията на средата върху организмите, толкова по-голяма е изменчивостта в поколенията. Но Дарвин забелязва, че понякога при еднакви условия се наблюдава различна изменчивост и обратното, при различни условия се наблюдава еднаква изменчивост. На базата на това той достига до извода, че природата на организмите е по-важна за изменчивостта.
Условията на средата могат да влияят пряко. Например животните населяващи територии със студен климат, обикновено имат по-дебела кожа, големи подкожни мастни натрупвания, а бозайниците притежават и по-гъста косместа покривка.
От друга страна условията могат да влияят непряко на изменчивостта. В този случай Дарвин смята, че се повлиява репродуктивната система на индивидите. Той казва: „Няма нищо по-лесно от опитомяването на едно животно и нищо по-трудно от неговото безпрепятствено размножаване в неволя…„.
Изменчивост (по Дарвин)
Вълкът мени козината си в зависимост от температурата и сезоните – определена изменчивост
Според Чарлз Дарвин в природата има четири основни вида изменчивост: определена, неопределена, корелативна и комбинативна изменчивост.
Определена изменчивост
Определена изменчивост е такава, която се наблюдава под въздействието на условията на средата, има масов характер и спомага успешното приспособяване на популацията към конкретните условия. Например животни отглеждани в изобилие от храна стават по-големи и силни. Същото важи и за растения редовно напоявани и наторявани. Факторите, който влияят на определената изменчивост са влиянието на условията на средата и употребата (неупотребата) на органите. Измененията от този вид са обратими и не се унаследяват.
Неопределена изменчивост
Анконска порода овца (в средата) с къси крака – причинява се от рецесивен ген при кръстосването на нормални родители. Причините за подобни аномалии са били неясни по времето на Дарвин и затова той ги е обобщил под названието неопределена изменчивост.
Неопределената изменчивост, според Дарвин, е резултат от неопределени фактори на средата. Тя не се проявява масово в индивидите от един вид при еднакви условия на живот, а само в отделни представители и по различен начин. По негови думи „Неопределена изменчивост виждаме в безбройните малки особености, по които се отличават индивидите от един вид...“. Измененията получени в резултат на нея се унаследяват от потомците. Дарвин ги определя понякога като изключително силно изразени и си позволява да ги нарича уродства.
Неопределената изменчивост може да е ясно видима или трудно забележима. Когато е написана книгата „Произход на видовете“, никой не е знаел за съществуването на ДНК и гените. Дори Чарлз Дарвин казва: „Законите, управляващи наследствеността, са в по-голямата си част непознати„. Въпреки това той разбира, че измененията в резултат на неопределената изменчивост, играят основна роля в процеса на еволюция, защото се унаследяват.
Корелативна изменчивост
Обикновено птиците с дълги крака имат и дълги клюнове
Корелативна е изменчивост, при която изменението на някоя част от тялото или орган, води до изменение на друга част или орган. Дарвин дава пример, че мъжките бели котки, които имат сини очи, те обикновено са глухи.
Други примери са: неокосмените кучета имат несъвършени зъби, животните с дълга и груба козина често притежават големи рога, гълъбите с къси човки имат малки крака и обратното. Според Дарвин, ако човек извършва изкуствен отбор при домашните животни и растения на базата на корелативната изменчивост, то той ще промени и други белези свързани със избрания за селекция признак.
Комбинативна изменчивост
Комбинативната изменчивост е резултат от кръстосването на индивиди с различни белези. Така в поколението се получават потомци, които комбинират родителските белези по различен начин. Този вид изменчивост се използва изключително в селското стопанство, в земеделието и скотовъдството, за създаване на сортове и породи със желани качества. В природата обаче, тя има още по-голямо значение, за разпространението на полезните гени.
Наследственост (по Дарвин)
Въпреки че Дарвин не познава кой е носителят на наследствеността, той е наясно със самия процес на унаследяване. Под наследственост, в частност разбира белезите, които родителите предават на потомството си, а като цяло процесът на възпроизвеждане на себеподобни индивиди. Наследствеността е явление характерно за цялата жива природа.
Наследствеността осигурява безсмъртието на живота
Създателят на Еволюционната теория осъзнава, че измененията, които се унаследяват играят по-голяма роля за приспособяването на вида, но също така вижда и неразривната връзка между двата процеса. Наследствеността винаги е съпроводена от някаква изменчивост и обратното, всякога съществуват някои изменения, които се унаследяват от потомците.
Без наследственост и изменчивост, еволюционният процес би бил невъзможен.
Наследственост (съвременни схващания)
Наследственост е свойството на организмите да унаследяват белези, присъщи за техните родители. Благодарение на наследствеността от маймуната се ражда винаги маймуна, а от човека винаги човек. Наследствеността осигурява непрекъснатост между поколенията.
Носител на наследствеността в живите организми е ДНК (при някои вируси РНК). В нейната молекула под формата на триплети се кодира информацията, която се предава в поколенията, в резултат на размножаването на индивидите. Най-малката структурна единица на наследственост, която е отговорна за даден белег, се нарича ген. Съвкупността от всички гени на даден индивид се нарича генотип. Сборът от всички гени в една популация формира генетичния ѝ фонд (генофонд).
Гените могат да имат различни структурни състояния, като терминът за структурното състояние на ген се нарича алел. За да се илюстрира по-ясно разликата между ген и алел, може да се даде следният пример. Генът за цвят на очите притежава различни структурни състояния. Това ще рече, че има алел за черни очи, алел за кафяви очи, алел за сини очи, алел за зелени очи и така нататък. Следва, че различните цветове не се определят от различни по вид гени, а от разликите в структурата на един и същ ген. Това важи и за всички останали белези, които имат отличаващи се модификации.
Често индивидите получават, за един и същ признак, гени в различни алелни сътояния от майката и от бащата. В зависимост от техния вид може да се прояви само единият или пък и двата комбинирано. Ако се разшири примерът с гена за цвят на очите, то дете с алел за черен цвят и с алел за син цвят, в действителност ще притежава черни очи. Причината е, че някои гени доминират (доминантни гени) над други (рецесивни гени) и потискат тяхната проява. Съвкупността от всички проявени белези на индивида се нарича фенотип.
Изменчивост (съвременни схващания)
Изменчивост е свойството на потомците да придобиват нови белези, неприсъщи за техните родители. Благодарение на нея се осъществява еволюцията на живия свят. Изменчивостта действа противоположно на наследствеността. В резултат на натрупването на множество изменения в продължение на хиляди поколения се оформят нови видове. Това ще рече, че даден вид маймуна, при точно определени условия на средата, е могла да еволюира до различни видове хоминиди (човеци), от които днес е оцелял само Homo sapiens sapiens.
Изменчивостта може да бъде ненаследима или наследима.
Модификационна изменчивост
Натрупването на мускулна маса при бодибилдърите е обратима модификация, която не се наследява
Ненаследствена е модификационната изменчивост. Модификации се наричат измененията, които влияят върху проявлението по фенотип на даден белег. Модификационната изменчивост съответства на определената изм. от теорията на Дарвин. Тя се влияее от факторите на средата и е еднопосочна. Това ще рече, че едни и същи условия на средата ще предизвикват сходни модификации на организмите притежаващи близки генотипове.
Модификациите са пропорционални на силата и продължителността на въздействие на фактора, който ги предизвиква. Те са обратими и имат значение за приспособяване към условията на конкретната среда на живот. Под действието на модификационната изменчивост всеки белег може да се изменя само в определени граници, които се наричат норма на реакция. Това означава, че никой признак не може да се измени повече от това, което му е заложено генетично.
Мутационна изменчивост
Червено лале с мутация в гена отговарящ за цвета на венчелистчетата; автор на изображението: Karna Maj
Мутациите са случайни, внезапни и необратими изменения в генотипа на индивите, които се унаследяват. Мутационната изменчивост може да е спонтанна или причинена (индуцирана). Последната се предизвиква от различни мутагенни фактори – физични (напр. УВ радиация), химични (напр. химикали) и биологични (напр. вируси).
Мутациите могат да засягат абсолютно всички белези на организма, но на генетично ниво. Благодарение на мутационната изменчивост се осигурява материал за действието на естествения отбор и развитието на еволюционния процес. Затова мутациите представляват елементарен еволюционен материал. Появата на мутация от своя страна е елементарно еволюционно явление, защото се променя генофонда на популацията. Мутационната изменчивост съответства на неопределената изм. от теорията на Дарвин.
Рекомбинативна изменчивост
Хибридизация се нарича процесът на кръстосване на родители с различни генотипове, при което се получават индивиди от първо поколение наречни хибриди (хибрид ед.ч.). При хибридизацията гените на родителските индивиди се комбинират свободно и случайно в потомството.
Кросинговър – рекомбиниране на алелите между сестринските хроматиди на хромозоми в бивалент
Освен това, по време на процеса мейоза, скачените гени от една хромозома е възможно да се рекомбинират със скачени гени от друга хромозома. Процесът се нарича кросинговър и осигурява индивиди с изцяло нови комбинации от вече съществуващи гени. Те могат да се унаследяват и са от значение за действието на естествения отбор и развитието на еволюционния процес. Хибридизационната и рекомбинативната изменчивост съответства на комбинативната изм. от теорията на Дарвин.
Рекомбинативната и мутационната изменчивости следва да се обединят под общото название генотипна изменчивост, защото и двете засягат генотипа на индивидите.
Наследствеността и изменчивостта са основни свойства характерни за всички живи организми.