Чувствительность показателя наследуемости к изменениям среды

Мы уже видели, что показатель наследуемости зависит от состава генотипов. Если в популяции меняются частоты генотипов, это приводит и к изменению показателя наследуемости. Но в популяции могут происходить и другие процессы, связанные со сменой средовых условий. Изменения в среде также могут отражаться на изменчивости. Например, при смене времен года хорошо заметны изменения в цвете кожи человека. Зимой люди с бледной и смуглой кожей отчетливо различаются. Летом под действием солнца кожа темнеет и различия между людьми по цвету кожи становятся менее заметными, следовательно, изменчивость уменьшается. Рассмотрим, может ли изменение среды отразиться на показателе наследуемости. Для удобства воспользуемся уже описанной моделью нормы реакции на примере закона силы (рис. 4.7 и 4.9).
Предположим, что популяция представлена двумя генотипами (G1 и G2). Каждый генотип характеризуется своей нормой реакции, т.е. специфическим характером реагирования на изменение окружающих условий. В нашем случае это время сенсомоторной реакции (ВСМР) на звуки разной интенсивности. На рисунке 4.9а изображены графики нормы реакции каждого генотипа. На оси ординат отложены значения фенотипа - в нашем примере это величины ВСМР, а в принципе это может быть любая количественная величина, поддающаяся измерению. На оси абсцисс отложены количественные значения параметров среды. В качестве средового параметра у нас выступает интенсивность звука, но теоретически это может быть любая характеристика среды (температура, концентрация какого-либо вещества в субстрате и иные поддающиеся контролю величины). Мы видим, что генотип G1 более чувствителен к среде, чем генотип G2. Графики норм реакции обоих генотипов пересекаются. Теперь рассмотрим, какие фенотипы будут представлены в популяции в различных диапазонах сред. На графике эти диапазоны обозначены тремя отрезками (среда 1, среда 2 и среда 3). Спроецируем эти отрезки на сами графики, и затем из точек пересечения проведем перпендикуляры на ось ординат, чтобы получить крайние значения фенотипов для генотипов G1 и G2 в каждом средовом диапазоне. На рисунке 4.9 б, в, г мы изобразили, какие фенотипы мы встретим в популяции в указанных диапазонах среды: на графиках представлены частотные распределения по каждому генотипу и по всей популяции в целом в средовых диапазонах 1, 2 и 3. Мы видим, что в диапазоне 2 (рис. 4.9 в) средние величины признака для обоих генотипов совпадают. Это означает, что здесь отсутствует дисперсия, возникающая за счет различий в средних значениях признака соответствующих генотипов, а мы знаем, что это и есть генетическая дисперсия. Значит, в нашем случае вся дисперсия представлена только средовой составляющей. Единственное отличие заключается в большей чувствительности генотипа G1 к среде. В результате распределение по популяции в целом будет выглядеть так, как показано на рисунке. Здесь одна мода, и практически нет генетической дисперсии (напомним, что генетическая дисперсия существует только тогда, когда имеются различия в средних значениях признака у особей с разными генотипами, а в нашем примере средние совпадают). Таким образом, несмотря на то, что реальные генотипы существуют, мы не обнаруживаем генетической дисперсии.
Теперь обратимся к средовым диапазонам 1 и 3 (см. рис. 4.9 б, г). В этих зонах существуют отчетливые фенотипические различия между генотипами. В первом диапазоне среды фенотипические значения признака для G1 будут всегда выше, чем для G2, тогда как в третьем диапазоне, наоборот, значения признака у G1 будут всегда ниже. В результате общепопуляционное распределение в средовых диапазонах 1 и 3 будет иметь две отчетливые моды и значительная часть дисперсии будет обусловлена генетической составляющей, поскольку средние по каждому из двух генотипов заметно отличаются.
На этом примере мы продемонстрировали чувствительность показателя наследуемости к изменению среды. Действительно, в средовом диапазоне 2 генетическая дисперсия не обнаруживается, хотя оба генотипа остаются представленными в популяции, тогда как при тех же генотипах в диапазонах 1 и 3 генетическая дисперсия отчетливо выявляется.
Поскольку показатель наследуемости определяется отношением генетической дисперсии к фенотипической, из этого следует, что в рассмотренных диапазонах среды значения показателя наследуемости будут отличаться. Если в диапазонах 1 и 3 величина h² будет приближаться к единице, то в диапазоне 2, наоборот, будет стремиться к нулю. Отсюда следует еще одно важное положение количественной генетики. Мы уже подчеркивали, что количественное значение показателя наследуемости не является атрибутом признака как такового, а относится лишь к признаку в конкретной популяции с определенным составом генотипов. К этому следует добавить, что не только состав генотипов, но и конкретные средовые условия, воздействию которых подвергаются индивиды, определяют количественные величины генетической и средовой дисперсии, а следовательно, и показателя наследуемости - при помещении популяции в другой диапазон сред мы можем получить совершенно иной коэффициент наследуемости.