1. Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
Модификационная (фенотипическая) изменчивость — изменения в организме, связанные с изменением фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в большинстве случаев, адаптивный характер. Генотип при этом не изменяется. 152. Доказательства единства органического мира на молекулярном, клеточном и других уровнях организации всего живого. Значение теории эволюции для развития медицины. Единство органического мира обеспечивает: Клетка — единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет. Клетка — единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определённое целостное образование. Ядро − главная составная часть клетки (эукариот). Важнейшим научным доказательством единства всего живого послужила клеточная теория Т. Шваннаи М. Шлейдена (1839). Современная клеточная теория включает следующие основные положения: 1. Клетка — единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет 2. Клетка — единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определённое целостное образование 3. Ядро − главная составная часть клетки (эукариот) 4. Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток 5. Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток. Эволюция организмов – процесс приспособительного исторического развития живых форм на всех уровнях организации живого. В настоящее время успешное развитие некоторых областей медицины невозможно без использования принципов эволюционной теории. В первую очередь это касается эпидемиологии, медицинской генетики и вирусологии. Принципы эволюционной биологии позволяют установить механизмы появления и распространения инфекционных болезней, анализировать эволюцию устойчивости патогенных бактерий и вирусов к лекарственным средствам. 153. Органический мир как результат процесса эволюции. Возникновение и развитие жизни на Земле. Этапы формирования жизни в теории Опарина. Химический, предбиологический и социальный этапы. Фотопериодизм и суточные биоритмы. Проблема возникновения жизни на Земле является одной из основных проблем естествознания. Одновременно это важная философская, мировоззренческая проблема, которая тесно связана с пониманием самой сути жизни. Своей актуальностью она привлекает ученых разных специальностей и вызывает интерес у многих людей независимо от рода их деятельности. Существуют различные гипотезы возникновение жизни на Земле, и все они так или иной степени носят дискуссионный характер, так как воспроизвести все процессы, которые привели к возникновению жизни, невозможно. Среди этих гипотез можно назвать такие:
Основу большинства современных гипотез происхождения жизнь на Земле составляет гипотеза биохимика академика А. И. Опарина (1894-1980), с которой он впервые выступил в книге "Происхождение жизни" (1924). А. Опарин исходил из того, что на ранней стадии своего развития Земля была лишена жизни, но на ней осуществлялись абиотические (неорганические) синтезы соединений углерода (Органических веществ) и их последующая химическая эволюция. Возникновение жизни А. И. Опарин связывал с образованием белка . Основные этапы возникновение жизни на Земле, по А. И. Опариным, такие:
Фотопериодизм — реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток (фотопериодами). Термин «фотопериодизм» предложили в 1920 году американские учёные селекционеры У. Гарнер и Г. Аллард, которые открыли данную реакцию у растений. Оказалось, что многие растения очень чувствительны к изменению длины дня. Биологи́ческие ри́тмы — (биоритмы) периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации — от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам — суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открывание и закрывание раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.) 154. Теория эволюции Ч.Дарвина. Естесственный отбор. Формы естественного отбора. Творческая роль естественного отбора в эволюции. Основные принципы эволюционной теории Ч. Дарвина. Сущность дарвиновской концепции эволюции сводится к ряду логичных, проверяемых в эксперименте и подтвержденных огромным количеством фактических данных положений:
Естественный отбор — основной эволюционный процесс, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время, как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается. В свете современной синтетической теории эволюции естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов. Естественный отбор — единственная известная причина адаптаций, но не единственная причина эволюции. К числу неадаптивных причин относятся генетический дрейф, поток генов и мутации. Формы естественного отбора: Движущий отбор — форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. Описали Дарвин и Уоллес. В этом случае особи с признаками, которые отклоняются в определённую сторону от среднего значения, получают преимущества. При этом иные вариации признака (его отклонения в противоположную сторону от среднего значения) подвергаются отрицательному отбору. В результате в популяции из поколения к поколению происходит сдвиг средней величины признака в определённом направлении. При этом давление движущего отбора должно отвечать приспособительным возможностям популяции и скорости мутационных изменений (в ином случае давление среды может привести к вымиранию). Примером действия движущего отбора является «индустриальный меланизм» у насекомых. Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, при которой его действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака. Понятие стабилизирующего отбора ввел в науку и проанализировал И. И. Шмальгаузен. Описано множество примеров действия стабилизующего отбора в природе. Например, на первый взгляд кажется, что наибольший вклад в генофонд следующего поколения должны вносить особи с максимальной плодовитостью. Однако наблюдения над природными популяциями птиц и млекопитающих показывают, что это не так. Чем больше птенцов или детёнышей в гнезде, тем труднее их выкормить, тем каждый из них меньше и слабее. В результате наиболее приспособленными оказываются особи со средней плодовитостью. Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при которой условия благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам (направлениям) изменчивости, но не благоприятствуют промежуточному, среднему состоянию признака. В результате может появиться несколько новых форм из одной исходной. Дарвин описывал действие дизруптивного отбора, считая, что он лежит в основе дивергенции, хотя и не мог привести доказательств его существования в природе. Дизруптивный отбор способствует возникновению и поддержанию полиморфизма популяций, а в некоторых случаях может служить причиной видообразования. Примером дизруптивного отбора является образование двух рас у погремка большого на сенокосных лугах. В нормальных условиях сроки цветения и созревания семян у этого растения покрывают всё лето. Но на сенокосных лугах семена дают преимущественно те растения, которые успевают отцвести и созреть либо до периода покоса, либо цветут в конце лета, после покоса. В результате образуются две расы погремка — ранне- и позднецветущая. Творческая роль естественного отбора: В учении Дарвина естественный отбор выступает как единственный преобразующий и направляющий творческий фактор видообразования и биологической эволюции, Антидарвинисты предпринимали попытки принизить, а нередко и отрицать созидающее значение естественного отбора, а отрицание творческой роли последнего равносильно отрицанию дарвинизма. При этом одни акцентировали внимание на консервирующей роли отбора, который только отсекает отклонения от видовых признаков и ничего нового не создает. Другие приписывали ему роль механического сита, браковщика, сохраняющего уже готовые жизнеспособные и отсеивающего неприспособленные виды, возникшие в результате крупных мутаций. Однако многочисленными исследованиями показано, что мутации разнонаправлены и в результате мутирования готовый вид с множеством адаптации сразу возникнуть не может. 155)Элементарные эволюционные факторы. Мутационный процесс и генетическая комбинаторика. Популяционные волны, изоляция, дрейф генов, естественный отбор. Взаимодействие элементарных эволюционных факторов. Элементарные эволюционные факторы наглядно демонстрируют действие движущих сил эволюции, определяют их механизмы и являются важнейшим объектом изучения как в количественном, так и в качественном отношении в современном учении об эволюции. МУТАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС-Изменения наследственного материала половых клеток в виде генных, хромосомных и геномных мутаций происходят постоянно Дрейф генов – генетико-автоматический процесс, открытые Райтом, Фишером, Дубининым, Ромашевым. Установлено, что в небольших популяциях гетерозиготные особи рано или поздно исчезают. Вся популяция становится гомозиготной. При этом одна популяция будет состоять из особей с доминантным признаком, а другая с рецессивным. Таким образом, один из аллелей почти полностью исчезает. Дрейф генов эффективнее в малых популяциях. Отсюда следует, что дрейф генов приводит к тому, что при спаде численности популяции или в условиях изоляции уменьшается гетерозиготность и возрастает генетическая однородность. Популяционные волны- циклические подъемы и спады численности популяции изоляция -ограничение или нарушение свободного скрещивания индивидов и перемешивания (панмиксия) разных форм организмов; один из элементарных факторов эволюции. Естественный отбор — основной эволюционный процесс, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время, как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается 156)Микро - и макроэволюция. Характеристика механизмов и основных результатов. Дарвин связывал процесс видообразования с отдельными особями. Однако применение законов наследственности к изучению этого процесса показало, что видообразование начинается не с отдельных особей, а на уровне популяции. Процессы протекающие внутри вида, в пределах обособленных популяций и завершающиеся видообразованием называются микроэволюциями. Процессы, приводящие к образованию надвидовых систематических категорий названы макроэволюцией. Макроэволюционные изменения – следствие процессов происходивших на микроэволюционном уровне. Иногда под макроэволюцией понимают образование родов семейств и отрядов, а образование таксонов более высшего ранга относят к мегаэволюции. 157)Взаимосвязь филогенеза и онтогенеза. Учение А.Н. Северцова и биологическом прогрессе. Три критерия и три пути достижения биологического прогресса. Примеры Онтогенез- это индивидуальное развитие,комплекс процесов развития отдельной особи от образования зиготы до сметри. Филогенез – это историческое развитие вида, эволюционное развитие организма. Онтогенез и филогенез тесно связаны. Зная направления и преобразования органов и их систем в процессе исторического развития , можно понять и объяснить возникающие в процессе эмбриогенеза аномалии развития. связь получила отражение в ряде биологических законов и закономерностей. Первый закон – закон зародышевого сходства – зародыш какого-либо высшего животного не бывает похож на другое животное, но похож на его эмбрион. Второй закон- закон последовательного появления признаков- более общие признаки , характерные для данной крупной группы животных , выявляется у их зародышей раньше, чем признаки более специальные. Третий закон- закон эмбриональной дивергенции- каждый зародыш данной формы живетных не проходит через другие формы , а постепенно обособляется от них. Объяснить эти законы можно так. На ранних этапах эмбриогенеза зародыши животных различных классов позвоночных ( рыбы, птици , млекопитающие) похожи между собой . со временем между ними появляются различия в пределах классов, а дальше- в пределах отрядов (зародыш свиньи и зар. человека) Северцов на основе накопленного им обширного эмбриологического материала пришел к убеждению, что повторение признаков предков в онтогенезе происходит достаточно закономерно, поэтому эмбриологическим методом можно широко пользоваться для филогенетических построений. Однако довольно часто палингенетические признаки отсутствуют, и это не связано с влиянием ценогенезов. Филэмбриогенезами Северцов называл изменения, приобретенные в процессе эмбрионального развития, сохраняющиеся во взрослом состоянии и наследуемые потомками. Анаболия – закладка нового признака на поздних стадиях развития. До ее возникновения орган развивается как у предка. Имеют место рекапитуляции и проявление биогенетического закона. Девиация связана с образованием новых признаков в середине развития. Рекапитуляция идет только до определенного момента, а затем начинает развиваться по новому пути. Архаллаксис изменяет развитие в самом начале. Уже на ранних стадиях орган начинает развиваться по другому. Теория филэмбриогенеза показывает, что эмбриологические исследования наиболее полно могут быть использованы для решения вопросов филогении только тогда, когда имеет место анаболия. Биологический прогресс, по Северцову, характеризуется тремя признаками: 1) численным увеличением особей данной систематической группы; 2) прогрессивным расселением и захватом новых ареалов; 3) распадением группы на соподчиненные систематические единицы (разновидности, подвиды, виды и т. д.). Таким образом, пути достижения биологического прогресса (по Северцову) следующие: 1) Морфофизиологический прогресс - ароморфоз - такие значимые изменения строения организма и его функций, которые поднимают энергию жизнедеятельности на новый качественный уровень. То есть морфофизиологический прогресс является лишь частным способом биологического прогресса, одним из способов его достижения. 2) Морфофизиологическое приспособление (адаптация в узком смысле слова, или идиоадаптация). 3) Эмбриональные приспособления (ценогенезы). 4) Морфофизиологическая дегенерация (упрощение строения). 158)Соотношение онто- и филогенеза. Закон зародышевого сходства. Биогенетический закон. Ценогенезы и филэмбриогенезы по А.Н. Северцову. Теория зародышевого сходства К. Бэра. Большой вклад в изучение взаимосвязи онтогенеза и филогенеза внес академик К.Бэр. К. Бэр является основоположником современной эмбриологии. Основной труд Бэра носит заглавие: "О развитии животных. Наблюдения и размышления". К. Бэром сформулирован закон зародышевого сходства, согласно которому зародыши различных позвоночных животных на ранних этапах эмбрионального развития очень сходны. Он показал, что у зародышей в процессе развития воз никают вначале общие признаки типа, далее появляются при знаки класса, позже – отряда, семейства, рода, вида и, нако нец, индивидуальные признаки. Биогенетический закон основан на большом фактическом материале. Факты, отражающие повторение в онтогенезе этапов филогенеза, можно разделить на три основные группы: Повторение в онтогенезе общего пути филогенеза от простого к сложному. Например, в филогенезе и в онтогенезе развитие начинается с одной клетки и завершается сложно дифференцированными многоклеточными орга низмами. Повторение в онтогенезе потомков общих особенностей строения предков. Например, все эмбрионы наземных позвоночных на определен ных этапах имеют жаберные щели и другие сходные черты с далекими предками. Так в хо де эмбриогенеза современной лошади закладывается трех палая конечность, как у далеких предков, которая затем превращается в однопалую. Повторение в онтогенезе потомков конкретных особенностей ин дивидуального развития предков. Например, у беззубых ки тов на определенных этапах онтогенеза закладываются, а затем дегене рируют зубы, имевшиеся у их наземных предков. Однако, онтогенез не является абсолютным повторением фи логенеза. Так, зародыш человека никогда не повторяет взрос лых стадий рыб, амфибий и рептилий, а сходен только с их зароды шами. Ранние стадии эмбриогенеза отличаются консервативностью, что обеспечивает сохранение значитель ного сходства зародышей филоге нетически далеких, но родственных форм. Возможность сохранения в эмбриональном развитии предковых структур определяется тем, что они играют прямую или косвенную роль при формообразовании в онтогенезе. Так, хорда у позвоночных служит индуктором формообразования развивающегося зародыша. Предпочка у птиц играет такую же роль в закладке настоящих почек. Кроме того, в процессе онтогенеза организм может приобретать признаки, которых не имели его предки или, напротив, их утрачивать. В этой связи биогенетический закон следует уточнить. В процессе онтогенеза могут и не повторяться особенности со ответствующих стадий развития предковых форм |