Кіріспе
Бір түрдің популяциясында екі немесе одан да көп айқын түрлі морфтар немесе формалардың кездесуі. Биологияда полиморфизм – бір түрдің популяциясында екі немесе одан да көп айқын түрлі морфтар немесе формалардың кездесуі. Морфтардың осы ретте жіктелуі үшін, олар бір мезгілде бір мекенде болуы және кездейсоқ жұптасумен (панмиктикалық) популяцияға жатауы керек. Қысқасы, полиморфизм – гендегі белгінің екі немесе одан көп мүмкіндігі. Мысалы, яғуардың терісінің түсіне қатысты бірнеше мүмкін белгі бар; олар ашық түсті морф немесе қара түсті морф болуы мүмкін. Бұл геннің бірнеше нұсқасы болуының нәтижесі болғандықтан, ол «полиморфизм» деп аталады. Егер яғуарда сол геннің тек бір ғана мүмкін белгісі болса, онда ол «мономорфты» деп аталады. Мысалы, егер яғуардың терісінің түсі тек бір ғана болса, онда ол мономорфты деп аталады. «Полифенизм» термині әртүрлі формалардың бір генотиптен туындайтындығын түсіндіру үшін қолданылуы мүмкін. Генетикалық полиморфизм – генетиктер мен молекулалық биологтар генотиптегі белгілі бір мутацияларды сипаттау үшін қолданатын термин, мысалы, жалғыз нуклеотидтік полиморфизмдер, олар әрқашан фенотипке сәйкес келмейді, бірақ әрқашан генетикалық ағаштың бір тармағына сәйкес келеді. Төмендегі мәліметтерді қараңыз. Полиморфизм табиғатта кең таралған; ол биологиялық әртүрлілікке, генетикалық өзгергіштікке және бейімделуге байланысты. Полиморфизм әдетте әртүрлі ортада өмір сүретін популяцияда әртүрлі формаларды сақтауға мүмкіндік береді. Ең көп таралған мысал – көптеген организмдерде кездесетін жыныстық диморфизм. Басқа мысалдар – көбелектердің мимикалық формалары (мимикрияны қараңыз), адам гемоглобині мен қан топтары. Эволюция теориясына сәйкес, полиморфизм түрге тән кез келген ерекшелік сияқты эволюциялық процестердің нәтижесі болып табылады. Ол мұрагерлікке жатады және табиғи іріктеу арқылы өзгереді. Полифенизмде жеке адамның генетикалық құрамы әртүрлі морфтарға мүмкіндік береді, ал қай морфтың көрінетінін анықтайтын механизм қоршаған ортаға байланысты. Генетикалық полиморфизмде генетикалық құрам морфты анықтайды. Полиморфизм термині сондай-ақ бір организмде құрылымдық және функционалдық жағынан екі немесе одан көп түрлі жеке организмдердің (зооидтар) пайда болуын білдіреді. Бұл – қыналардың (cnidarians) ерекшелігі. «Морф» немесе «полиморфизм» сөздерін көзге көрінетін түрлі географиялық түр немесе нұсқаны сипаттау үшін қолдану жиі кездеседі, бірақ бұл дұрыс емес. Географиялық өзгергіштіктің маңызы – ол аллопатрикалық түрленуге әкелуі мүмкін, ал нағыз полиморфизм панмиктикалық популяцияларда жүзеге асады. Бұл термин алғаш рет көзге көрінетін формаларды сипаттау үшін қолданылды, бірақ ол сынақ арқылы анықталатын қан топтары сияқты жасырын морфтарды да қамтиды. Сирек кездесетін өзгерістер полиморфизм ретінде жіктелмейді, ал мутациялар өздері полиморфизмді құрамайды. Полиморфизм ретінде танылуы үшін морфтар арасында мұрагерлікпен байланысты тепе-теңдік болуы керек. Критерий – ең сирек кездесетін морфтың жиілігі жаңа мутациялардың нәтижесі болуы үшін тым жоғары болуы керек немесе, шамамен алғанда, 1%-дан жоғары болуы керек (бұл бір аллель үшін кез келген қалыпты мутация деңгейінен әлдеқайда жоғары). Классикалық генетика үшін Джон Мейнард Смит (1998). Эволюциялық биолог Джулиан Хаксли (1955) «морфизм» деген қысқа терминді ұсынды. Организмнің әртүрлі полиморфтық формаларын сипаттау үшін әртүрлі синонимдер бар. Ең көп қолданылатындары – морф және морфа, ал формальды термин – морфотип. Кейде форма және фаза қолданылады, бірақ зоологияда оларды жануарлар популяциясындағы «форма» және қоршаған ортаның жағдайларына байланысты организмдегі түс немесе басқа да өзгерістер ретінде шатастыру оңай. Фенотиптік белгілер мен сипаттамалар да мүмкін сипаттамалар, бірақ бұл дененің шектеулі аспектісін білдіреді. Зоологияның таксономиялық номенклатурасында «морфа» сөзі мен морфтың латынша атауын биноминалды немесе триноминалды атауға қосуға болады. Алайда, бұл географиялық түрленетін сақина түрлерімен немесе түр ішіндегі түрлермен шатасуға мүмкіндік береді, әсіресе егер олар политиптік болса. Морфтардың ICZN-де ресми мәртебесі жоқ. Ботаникалық таксономияда морфтар ұғымы ICN-мен ресми түрде реттелетін «түрлілік», «субвариант» және «форма» терминдерімен бейнеленеді. Бағбандар кейде «түрлілік» сөзін культиватормен шатастырады («түрлілік» жүзім шаруашылығында, күріш шаруашылығы жаргонында және үй шаруашылығында қолданылады) және «өсімдік түрлілігі» (интеллектуалдық меншік нысаны ретінде культиваторды қорғау) заңдық ұғымымен шатастырады.
In biology, polymorphism is the occurrence of two or more clearly different morphs or forms, also referred to as alternative phenotypes, in the population of a species. To be classified as such, morphs must occupy the same habitat at the same time and belong to a panmictic population (one with random mating). Put simply, polymorphism is when there are two or more possibilities of a trait on a gene. For example, there is more than one possible trait in terms of a jaguar's skin colouring; they can be light morph or dark morph. Due to having more than one possible variation for this gene, it is termed 'polymorphism'. However, if the jaguar has only one possible trait for that gene, it would be termed "monomorphic". For example, if there was only one possible skin colour that a jaguar could have, it would be termed monomorphic. The term polyphenism can be used to clarify that the different forms arise from the same genotype. Genetic polymorphism is a term used somewhat differently by geneticists and molecular biologists to describe certain mutations in the genotype, such as single nucleotide polymorphisms that may not always correspond to a phenotype, but always corresponds to a branch in the genetic tree. See below. Polymorphism is common in nature; it is related to biodiversity, genetic variation, and adaptation. Polymorphism usually functions to retain a variety of forms in a population living in a varied environment. The most common example is sexual dimorphism, which occurs in many organisms. Other examples are mimetic forms of butterflies (see mimicry), and human hemoglobin and blood types. According to the theory of evolution, polymorphism results from evolutionary processes, as does any aspect of a species. It is heritable and is modified by natural selection. In polyphenism, an individual's genetic makeup allows for different morphs, and the switch mechanism that determines which morph is shown is environmental. In genetic polymorphism, the genetic makeup determines the morph. The term polymorphism also refers to the occurrence of structurally and functionally more than two different types of individuals, called zooids, within the same organism. It is a characteristic feature of cnidarians. The use of the words "morph" or "polymorphism" for what is a visibly different geographical race or variant is common, but incorrect. The significance of geographical variation is that it may lead to allopatric speciation, whereas true polymorphism takes place in panmictic populations. The term was first used to describe visible forms, but it has been extended to include cryptic morphs, for instance blood types, which can be revealed by a test. Rare variations are not classified as polymorphisms, and mutations by themselves do not constitute polymorphisms. To qualify as a polymorphism, some kind of balance must exist between morphs underpinned by inheritance. The criterion is that the frequency of the least common morph is too high simply to be the result of new mutations or, as a rough guide, that it is greater than 1% (though that is far higher than any normal mutation rate for a single allele). and for classical genetics by John Maynard Smith (1998). The shorter term morphism was preferred by the evolutionary biologist Julian Huxley (1955). Various synonymous terms exist for the various polymorphic forms of an organism. The most common are morph and morpha, while a more formal term is morphotype. Form and phase are sometimes used, but are easily confused in zoology with, respectively, "form" in a population of animals, and "phase" as a color or other change in an organism due to environmental conditions (temperature, humidity, etc.). Phenotypic traits and characteristics are also possible descriptions, though that would imply just a limited aspect of the body. In the taxonomic nomenclature of zoology, the word "morpha" plus a Latin name for the morph can be added to a binomial or trinomial name. However, this invites confusion with geographically variant ring species or subspecies, especially if polytypic. Morphs have no formal standing in the ICZN. In botanical taxonomy, the concept of morphs is represented with the terms "variety", "subvariety" and "form", which are formally regulated by the ICN. Horticulturists sometimes confuse this usage of "variety" both with cultivar ("variety" in viticultural usage, rice agriculture jargon, and informal gardening lingo) and with the legal concept "plant variety" (protection of a cultivar as a form of intellectual property).
Салыстырмалы жиілігі
Эндлердің табиғи іріктеу туралы шолуы, табиғи іріктеуді көрсететін зерттеулерде полиморфизмнің салыстырмалы маңыздылығына қатысты мәліметтер берді. Қорытынды нәтижелер: Табиғи іріктеуді көрсететін түрлердің саны: 141. Санаулы қасиеттерді көрсететін зерттеулер саны: 56. Полиморфты қасиеттерді көрсететін зерттеулер саны: 62. Санаулы және полиморфты қасиеттерді бірге көрсететін зерттеулер саны: 23. Бұл, полиморфизмдер табиғи іріктеуді зерттеуде үздіксіз өзгерістермен бірдей жиілікте кездесетінін, демек эволюциялық процестің құрамдас бөлігі болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Теңгерімдеуді таңдау механизмдері
Гетерозис (немесе гетерозиготалық артықшылық): "Гетерозис: белгілі бір локустағы гетерозигота екі гомозиготадан да жақсырақ". Жиілікке тәуелді таңдау: белгілі бір фенотиптің сәйкестігі, берілген популяциядағы басқа фенотиптерге қатысты оның жиілігіне байланысты. Мысал: жемді ауыстыру, мұнда сирек кездесетін жем түрлерінің сәйкестігі жоғары болады, себебі хищниктер көбірек кездесетін түрлерге назар аударады. "Егер бейтарап белгі плейотроптық байланыс арқылы пайдалы белгімен байланысты болса, ол табиғи таңдау процесі нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Ол таңдалған, бірақ бұл оның бейімделу екенін білдірмейді. Себебі, ол таңдалғанмен, осы белгіге таңдау жасалмаған".
Эпистаз
Эпистаз бір геннің экспрессиясы екінші генмен өзгертілгенде пайда болады. Мысалы, А генінің әсері тек B1 аллелі (басқа локуста) болғанда ғана байқалады, ал ол болмаса, әсері көрінбейді. Бұл екі немесе одан көп геннің бірігіп, бірнеше қасиетте үйлесімді өзгерістерді (мысалы, мимикрияда) тудырудың бір жолы. Супергеннен өзгеше, эпистаздық гендер тығыз байланыста болуы керек немесе тіпті бір хромосомада орналасқан болуы міндетті емес. Плейотропизм де, эпистаз да геннің кейіпке бұрынғыдай қарапайым байланыста болуы қажет емес екенін көрсетеді.
Супергендердің пайда болуы
Полиморфизмді аллельдер бір локуста (мысалы, адамдағы АВО қан тобы) бақылай алса да, күрделі формаларын бір хромосомадағы бірнеше тығыз байланысты гендерден тұратын супергендер бақылайды. Көппіршіктердегі батезиан мимикриясы және гүлді өсімдіктердегі гетеростилиясы жақсы мысалдар. Бұл жағдайдың қалай пайда болғаны туралы ұзаққа созылған пікірталас бар, және мәселе әлі шешілмеген. Гендер отбасы (бірнеше тығыз байланысты, ұқсас немесе бірдей функцияларды орындайтын гендер) бір ғана бастапқы геннің дупликациясы арқылы пайда болса, супергендерде мұндай жағдай көбінесе болмайды. Супергеннің құрамындағы кейбір гендердің функциялары өте ерекше, сондықтан олар таңдау барысында біріккен болуы керек. Бұл процеске кроссинговерді басу, хромосома фрагменттерінің транслокациясы және мүмкін, цистрондардың эпизодтық дупликациясы қатысуы мүмкін. Кроссинговерді таңдау арқылы басуға болатыны көп жылдар бойы белгілі. Пікірталас супергендегі құраушы гендер жеке хромосомаларда басталып, кейіннен қайта ұйымдастырылған болуы мүмкін бе, әлде олар бірден бір хромосомада басталуы керек пе деген сұраққа ортасталған. Бастапқыда хромосомалық реттелу маңызды рөл атқарады деп есептелді. Бұл түсіндірме Е.Б. Форд қабылдап, оны экологиялық генетика жөніндегі еңбектеріне енгізді. Олар супергендер өз орнында пайда болды деп санайды. Бұл Тернердің ілкіш гипотезасы деп аталады. Джон Мейнард Смит өзінің беделді оқулығында осы көзқарасқа қосылды. Адам емес маймылдардың қан тобы адамдардың қан тобына ұқсас; бұл полиморфизмнің осы түрі ежелгі, кем дегенде маймылдар мен адамның соңғы ортақ атасы тұсында және мүмкін одан да ертерек болғанын көрсетеді. Морфтардың салыстырмалы үлесі әртүрлі болуы мүмкін; нақты мәндер морфтардың белгілі бір уақытта және жердегі тиімді жарамдылығымен анықталады. Гетерозиготаның артықшылығының механизмі қатысқан локус немесе локустардағы кейбір баламалы аллельдердің популяцияда болуын қамтамасыз етеді. Тек бәсекелес таңдау жойылған жағдайда ғана аллель жоғалады. Дегенмен, гетерозиготаның артықшылығы полиморфизмді сақтаудың жалғыз жолы емес. Апостатикалық таңдау, яғни хищник сирек кездесетін морфтарды елемей, көп кездесетін морфты жеуі мүмкін және осылай болады. Бұл сирек кездесетін морфтардың жойылуына қарсы тұруға көмектеседі. Полиморфизм түрдің қоршаған ортаға бейімделуімен тығыз байланысты, ол түс, тамақ көзі, хищниктер және жыныстық зорлық-зомбылықтан қашу сияқты көптеген факторлармен байланысты болуы мүмкін. Полиморфизм - мүмкіндіктерді пайдаланудың бір жақсы жолы; ол тірі қалу құндылығына ие, ал модификатор гендерін таңдау полиморфизмді күшейтуі мүмкін. Сонымен қатар, полиморфизм түрленудің жоғары деңгейімен байланысты болып көрінеді.
Полиморфизм және нишаның әртүрлілігі
Нишалық зерттеулердің негізін қалаушы Г. Эвелин Хатчинсон: "Экологиялық тұрғыдан алғанда, барлық түрлер немесе кем дегенде барлық көп кездесетін түрлер бірнеше нишаға бейімделген популяциялардан тұрады". Ол мысал ретінде жыныстық диморфизм және мимикрияны келтірді. Көптеген жағдайларда, егер аталық ұрғашыдан қысқа өмір сүрсе және кішірек болса, ол оның ересек және ересекке дейінгі өмірінің соңғы кезеңінде онымен бәсекелеспейді. Мөлшерінің айырмашылығы екі жыныстың да әртүрлі нишаларды пайдалануына мүмкіндік береді. Мимикрияның күрделі жағдайларында, мысалы, Африкалық көсеуші Papilio dardanus, ұрғашы түрлері Batesian мимикриясы деп аталатын бірнеше дәмсіз үлгілерді шамамен бір аймақта қайталайды. Әр түрлі мимикрияның сәттілігі оның таралуымен бірге төмендейді, сондықтан полиморфизм жиілікке тәуелді таңдау арқылы сақталады. Осылайша, мимикрияның тиімділігі үлкен популяцияда сақталады. Дегенмен, ол бір жыныста да кездесуі мүмкін. Зерттеушілер P. dardanus популяциясының Пемба аралындағы (Танзания) кейбір ұрғашыларындағы аталық сияқты фенотиптің, жұптасу іздейтін аталықтан жасыру үшін пайда болатынын анықтады. Зерттеушілер аталықтың жұптасу таңдауы жиілікке тәуелді таңдаумен бақыланатынын анықтады, яғни сирек кездесетін морфтар, көп кездесетін морфтарға қарағанда жұптасу әрекеттерінен аз зардап шегеді. Әйелдердің аталықтың жыныстық мазалауынан аулақ болу себебі – аталықтың жұптасу әрекеті ұрғашының денсаулығына, мысалы, өнімділігіне және ұзақ өмір сүруіне зиян келтіруі мүмкін.
Ауыстырғыш
Бірнеше морфтың қайсысын жеке тұлға көрсететініне шешім қабылдайтын механизмді ауыстырғыш деп атайды. Бұл ауыстырғыш генетикалық немесе қоршаған ортаның әсерінен болуы мүмкін. Мысал ретінде жынысты анықтауды қарастырсақ, адамдарда бұл генетикалық, XY жыныстық анықтау жүйесі арқылы анықталады. Гименоптераларда (құмырсқалар, аралар және былдырықтар) жынысты анықтау гаплодиплоидия арқылы жүзеге асырылады: әйелдердің барлығы диплоидты, ал еркектер гаплоидты. Дегенмен, кейбір жануарларда жынысты қоршаған ортаның факторы анықтайды: аллигаторлар осыған тамаша мысал. Құмырсқаларда жұмысшылар мен күзетшілердің арасындағы айырмашылық – қоршаған ортаның әсері, яғни дернәсілдерді тамақтандыру арқылы анықталады. Қоршаған ортаның факторымен байланысты полиморфизм полифенизм деп аталады. Полифенизм жүйесінде генетикалық полиморфизмде жоқ қоршаған ортаға бейімделудің белгілі бір дәрежесі бар. Алайда, мұндай қоршаған ортаның факторлары екі әдіздің азырақ таралған түрі болып табылады.
Эволюциялық теорияның маңызы
Полиморфизм Э. Б. Фордтың және оның әріптестерінің 1920 жылдардың ортасынан 1970 жылдарға дейінгі экологиялық генетика саласындағы зерттеулері үшін шешуші болды (осыған ұқсас жұмыстар бүгін де жалғасуда, әсіресе мимикрия бойынша). Нәтижелер ғасырдың ортасындағы эволюциялық синтезге және қазіргі эволюциялық теорияға елеулі әсер етті. Бұл жұмыс табиғи іріктеу эволюцияның басты механизмі ретінде көп назарға алынбаған кезде басталды, Сеуолл Райттың дрейф туралы идеялары кең таралған орта кезеңнен өтіп, 20-шы ғасырдың соңғы тоқсанына дейін, Кимураның молекулалық эволюцияның бейтарап теориясы сияқты идеяларға көп көңіл бөлінгенге дейін жалғасты. Экологиялық генетика бойынша жұмыстың маңызы – табиғи популяциялардың эволюциясында іріктеудің қаншалықты маңызды екенін көрсетуі, және бұл іріктеу тіпті Халдейн мен Фишер сияқты оның маңыздылығына сенген популяциялық генетиктердің ойлағаннан да күшті күш екенін дәлелдеуі. Фишер, Форд, Артур Кейн, Филипп Шепард және Сирил Кларктың еңбектері небәрі бірнеше онжылдықта генетикалық дрейфтің орнына табиғи іріктеуді табиғи популяциялардағы өзгерістің басты түсіндірмесі ретінде алға жылжытты. Бұған дәлел ретінде Майрдың "Жануарлар түрлері және эволюция" және Фордтың "Экологиялық генетика" атты белгілі кітаптарын қарастыруға болады. Кимура молекулалық эволюцияны, ол таңдамалы бейтарап мутациялардың басымдығымен сипатталатынын, және фенотиптік белгілерді, оларға ықтимал, дрейф емес, табиғи іріктеудің басымдығымен сипатталатынын ажыратты.