Модифікаційні зміни (модифікації) - реакції організмів на зміну інтенсивності дії певних факторів довкілля. Модифікаційна мінливість зумовлена не змінами нуклеотидних послідовностей молекул ДНК, а характером реалізації спадкової інформації. Модифікації однакові для всіх генотипно однорідних істот. Спадкова програма будь-якого організму реалізується не тільки під контролем генів, а й під впливом навколишнього середовища. Від середовища часто залежить ступінь прояву спадкової ознаки. Так, у всіх занурених у воду особин стрілиці (мал. 10.1) утворюються довгі й тонкі листки, а в тих, що ростуть на суходолі, - стрілоподібні. У рослин, частково занурених у воду, формуються листки обох типів. У людини та тварин кількість та якість спожитої їжі впливають на розміри тіла.

Мал. 10.1. Стрілиця (1) та модифікації її листків; 2 - листки стрілоподібної форми, що виросли над водою; 3 - стрічкоподібні листки, що розвинулися під водою

Ступінь прояву модифікацій прямо залежить від інтенсивності і тривалості дії певного екологічного фактору на організм. Так, у дрібного рачка артемії ступінь опушеності задньої частини черевця залежить від солоності води: вона тим більша, чим нижча концентрація солей у воді (мал. 10.2). З власного досвіду ви знаєте, що чим більше часу перебувати на сонці, тим інтенсивніша засмага. А чим вище людина піднімається у гори і чим триваліше вона перебуває в умовах високогір’я, тим більша концентрація еритроцитів в її крові. Квітки льону яскравіші за вищої температури довкілля, а рослина солянка змінює забарвлення пагонів від зеленого до червоного пропорційно зростанню концентрації натрій хлориду у ґрунтовому розчині.

Учені тривалий час вивчали можливість успадкування нових станів ознак, набутих організмом під час індивідуального розвитку. Вперше те, що модифікації не успадковуються, довів німецький дослідник А. Вейсман (мал. 10.3). Він відрізав мишам хвости протягом багатьох поколінь, але в безхвостих батьків завжди народжувалися хвостаті нащадки.

Мал. 10.2. 1. Рачки артемії (зовнішній вигляд). 2. Опушення черевця артемії за різних умов солоності (зліва направо: від більшої солоності до меншої)

Модифікації можуть зникати протягом життя особини, якщо припиняється дія фактору, який їх спричиняє. Наприклад, засмага, набута влітку, поступово зникає протягом осінньо-зимового періоду. Після нетривалого перебування в умовах високогір’я кількість еритроцитів у крові знижується до норми (пригадайте: скільки еритроцитів у нормі міститься в 1 мл крові), якщо людина повертається у долину.

Деякі модифікації, особливо ті, які виникли на ранніх етапах індивідуального розвитку, можуть зберігатися протягом усього життя особини. Наприклад, викривлення кісток нижніх кінцівок у людини, що в дитинстві перехворіла на рахіт, зберігається протягом усього її життя. Але діти батьків з ознаками рахіту не матимуть такої вади, якщо вчасно отримуватимуть необхідну кількість вітаміну D.

Інший приклад модифікацій, які зберігаються протягом усього життя, - це диференціація личинок медоносної бджоли із диплоїдним набором хромосом на цариць і робочих особин (мал. 10.4). Ті з личинок, що розвиваються в особливих великих комірках стільників і живляться лише «молочком», яке виробляють особливі залози робочих особин, розвиваються в цариць. А ті, яких вигодовують пергою (сумішшю меду і пилку) у комірках звичайних розмірів, згодом стають робочими особинами - нездатними до розмноження самками. Отже, диференціація личинок жіночої статі залежить від якості їхнього живлення. Якщо на початкових етапах розвитку поміняти місцями личинок, з яких мали б розвинутися цариця та робоча особина, то відповідно зміняться характер їхнього живлення та подальший тип розвитку.

Мал. 10.3. Август Вейсман (1834-1914)

Мал. 10.4. Цариця (в центрі) та робочі особини медоносної бджоли

Також відомі довготривалі модифікації, які можуть успадковуватись протягом кількох послідовних поколінь. Наприклад, у колорадського жука темне забарвлення залежить від температури навколишнього середовища. Після витримування лялечок за високих температур у цитоплазмі деяких клітин накопичуються молекули іРНК, які зберігають інформацію про структуру певного білка, що спричинює зміну забарвлення. Разом із цитоплазмою яйцеклітини ці іРНК передаються нащадкам й зумовлюють забарвлення, притаманне батькам, хоча самі нащадки розвивалися за нижчих температур. Але через кілька поколінь концентрація таких молекул іРНК знижується й зрештою стає недостатньою для прояву темного забарвлення. У рослин усі модифікації можуть успадковуватись під час вегетативного розмноження, на чому ґрунтується існування багатьох сортів культурних рослин.

Мал. 10.5. Модифікації картоплі, позбавлені пристосувального значення: утворення бульб над поверхнею ґрунту при затіненні нижньої частини стебла

Модифікаційна мінливість забезпечує пристосування до змінних умов середовища життя. Наприклад, зміна форми листків стрілиці зі стрілоподібної на вужчу стрічкоподібну захищає ці рослини від ушкодження течією. Заміна шерсті ссавців під час осіннього линяння на густішу забезпечує захист організму від дії низьких температур, а засмага людини - від шкідливої дії сонячного випромінювання. Усе це дає підстави вважати, що такі пристосувальні модифікації виникли в процесі історичного розвитку виду як певні реакції на зміни умов довкілля, з якими постійно стикаються організми.

Пристосування організмів до умов середовища життя називають адаптаціями (від лат. адапто - пристосовую).