Эволюция и гинетика теория скачков. Эволюция и гинетика.Теория скачков.. Эволюция и гинетика. Теория скачков
 Скачать 448.75 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «Физика» РЕФЕРАТ на тему: Эволюция и гинетика.Теория скачков. Выполнил: студент группы СЭБдз-21-01 Рязанова Анастасия Александровна (Ф.И.О. студента) ________________________________ (дата, подпись) Проверил: доцент Иванова О.В. (Ф.И.О. преподавателя) ________________________________ (дата, подпись) Уфа 2022 СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение…………………………………………………….......................................3 2. Теория эволюции Ламарка ………………………………………………………….4 3. Теория эволюции Дарвина………………………………………………………......5 4. Работа Грегори Менделя…………………………………………………………….7 4.1. Принципы менделевской теории наследственности………………………..……7 4.2. Доминирование генетических признаков …………………………………….….7 5. Эволюция полигенных систем………………………………...…………………….9 6. Генетический дрейф.…………………………………… ……………………….....10 7. Заключение. ……………………………………………………………….…...…...12 8. Список использованных источников………………………………………..…….13 Введение Эволюция и генетика лежат в основе понимания человечеством своего происхождения и того, как развивалась жизнь на Земле. Наше рассмотрение темы начинается с Эмпедокла, жившего в V веке до н.э., и развития учения об эволюции, которое утверждало, что различные органы, такие как ноги, руки и плавники, были созданы изначально А самая последняя, наиболее полная (и широко известная) теория о происхождении видов, созданная Чарльзом Дарвином а также изучение ее противников и концепций Дарвина. Следует также сказать, что генетика и эволюция - взаимосвязанные науки. Принципы генетики укрепили и обеспечили прочную научную основу для развития эволюционного учения. Этот процесс начался с открытия законов Менделя и их применения к теории эволюции Дарвина. В данной работе было использовано несколько источников: 1) Книга известного биолога Ф.Шеппарда "Естественный отбор и наследственность", посвященная исследованиям в области эволюционной генетики и вопросу развития теории Дарвина как основной эволюционной теории; (2) В книге И.И. Пузанова "Жан Батист Ламарк" рассказывается о Ламарке как зоологе и его реформаторских идеях в области систем исследования беспозвоночных; 3.4) В книге Семена Резника "Раскрытая тайна бытия" и Е.А. Киселева "Книга для чтения по дарвинизму" рассказывается об истории развития эволюционного учения и его содержании, основных законах биологии; 5) Учебник "Концепции современного естествознания" Г.И.Рузавина. Кратко формулирует основные положения теории эволюции; 6) учебник "Основы экологии" под редакцией В.Б. Сапунова и В.Л. Обухова разъясняет многие биологические понятия и термины. 2. Теория эволюции Ламарка Одним из первых ученых, изучавших эволюцию, был французский биолог Жан Батист Ламарк (1774-1829), который придерживался мнения, что виды постепенно изменяются и становятся новыми, то есть эволюционируют. Важным вкладом Ламарка в биологическую мысль было то, что он представил убедительный (для своего времени) аргумент в пользу теории эволюции, выступая против теории независимого и неизменного развития видов, утверждая, что с течением времени происходят незначительные отклонения от нормальных форм, но в конечном итоге эти отклонения возвращаются к своим прежним формам. государство, которое утверждало, что они не могут привести к появлению новых видов. Ламарк выдвинул гипотезу о факторах, контролирующих эволюционные изменения. Ламарк постулировал, что живые организмы обладают способностью постепенно изменяться в течение многих поколений от простых структур и организации к более сложным и совершенным. Он также заметил, что органы, которые используются чаще, как правило, больше по размеру и более развиты, чем те, которые менее подвижны. Ученый предположил, что изменения, приобретенные организмом в течение жизни, могут в какой-то степени наследоваться потомством. Он описал удивительно тонкие и сложные структуры органов, обеспечивающие их пригодность к выполнению определенных функций за счет изменений, накопленных в поколениях в результате наследования этих "приобретенных признаков". Заслугой Ламарка было то, что он строго придерживался теории эволюции в то время, когда многие его коллеги твердо верили в создание конкретных видов путем индивидуальных актов творения Кроме того, механизм наследования был для него, возможно, второстепенным по сравнению с его главной целью - убедить всех противников в существовании эволюционного процесса Так и было.  3. Теория эволюции Дарвина Ученым, который произвел революцию в развитии эволюционной теории, был Чарльз Дарвин. Дарвин представил новую концепцию эволюции. Дарвиновская концепция эволюционной теории признавала существование изменчивости таких групп, приобретаемых организмами под влиянием определенных факторов, и считала, что только случайные индивидуальные изменения, оказавшиеся полезными, могут быть унаследованы и тем самым повлиять на процесс дальнейшей эволюции. Вот несколько слов Чарльза Дарвина в поддержку его гипотезы естественного отбора: "Учитывая борьбу каждой особи за существование, небольшие изменения в желаниях, привычках или инстинктах, способствующие лучшей адаптации организма к новым условиям, отражаются на его силе и благополучии. В борьбе за существование шансы на выживание увеличиваются, и потомство, унаследовавшее это изменение, пусть даже очень незначительное, имеет больше преимуществ. Каждый год потомства становится больше, чем они могут выжить. В течение жизни поколения самый незначительный прирост баланса указывает на то, кто должен умереть, а кто выживет. Пусть такое избирательное поведение продолжается, с одной стороны, смертью отдельных людей, а с другой - тысячами поколений". (5) Одним из наиболее важных аспектов теории Дарвина было ограничение полового отбора от других форм выбора. Дарвин обратил внимание на то, что у животных с двумя полами признаки не способствуют выживанию особи и даже могут быть губительными для нее. Это особенно актуально для мужчин. Если самец имеет структуру или поведение, способствующее спариванию с самками в присутствии конкурентов, этот признак дает ему преимущество оставить больше потомства, чем его конкуренты. Согласно Дарвину, этот признак будет развиваться и совершенствоваться с течением времени, поскольку вариации, усиливающие его, дадут обладателю новые преимущества, и он оставит больше потомства, чем его менее успешные конкуренты. В будущем развитие признака может усилиться, если его половые преимущества будут точно уравновешены механическими, физиологическими и другими недостатками, или если, по словам самого Дарвина, половые Так, Дарвин объяснил развитие многих вторичных половых признаков, таких как красивые перья райской птицы или хвостовые перья павлина, но их существование иначе не назовешь. не может быть объяснена другим способом. В результате своих исследований Дарвин вывел основные принципы своей теории эволюции: (1) Первый из них предполагает, что изменчивость является неотъемлемой частью всех живых существ. В природе не существует двух совершенно одинаковых идентичных организмов. Более тщательное и глубокое изучение природы убедило нас в универсальном и всепроникающем характере изменчивости. Например, на первый взгляд может показаться, что все деревья в сосновом лесу одинаковые, но при ближайшем рассмотрении между ними обнаруживаются некоторые различия Одна из сосен производит более крупные семена, другая может переносить засуху, а третья отличается повышенным содержанием хлорофилла, например, в иголках. При определенных условиях это, казалось бы, несущественное различие может стать решающим изменением, определяющим, выживет организм или нет. Дарвин различает два типа изменчивости: 1) "индивидуальная" или "неопределенная" вариация, т.е. наследственная; 2) "отдельный" или "группа" - при условии воздействия на эту группу организмов определенных факторов окружающей среды. 3) Второй принцип теории Дарвина заключается в выявлении внутренних противоречий в развитии живой природы. С одной стороны, организмы всех видов имеют тенденцию к экспоненциальному размножению, с другой стороны, лишь небольшая часть их потомства выживает и достигает зрелости. Чарльз Дарвин характеризует этот принцип как "борьбу за существование"". Под этим термином Дарвин подразумевал различные взаимоотношения между организмами, начиная от внутривидового сотрудничества против неблагоприятных условий окружающей среды и заканчивая конкуренцией между организмами. (4) Третий принцип называется принципом естественного отбора, который играет фундаментальную роль во всей эволюционной теории. Этот принцип используется Дарвином для объяснения того, почему из большого количества организмов выживают и развиваются лишь несколько особей. Это написал Чарльз Дарвин. Образно говоря, естественный отбор исследует мельчайшие изменения каждый час каждого дня во всем мире, отбрасывая плохое, сохраняя и создавая хорошее, работая тихо и незаметно всегда и везде, когда появляется возможность, и исследуя улучшение каждого органического существа по отношению к органическим и неорганическим условиям жизни. Это можно сказать". Самым слабым местом в теории Дарвина была его идея о наследственности. Неясно, как изменения, связанные со случайным появлением полезных вариаций, могут сохраняться в потомстве и передаваться следующему поколению. Поэтому теория Дарвина нуждалась в уточнении и обосновании в свете других биологических дисциплин, в частности генетики.  4. Работа Грегори Менделя Дарвин понимал, что знание законов наследственности необходимо для создания его теории эволюции. К моменту публикации книги Дарвина "Происхождение видов" наука ничего не знала о наследовании признаков. Согласно дарвиновскому взгляду на наследственность, считалось, что определенные вещества, образованные каждым из родителей, необратимо смешиваются в потомстве, что определяет развитие определенных признаков в последующих поколениях. На этом основании считалось, что внуки имеют смешанную наследственность. Она состояла из четверти вещества (или "крови"), полученной от бабушки и дедушки. И только Грегор Мендель заложил основы современной теории наследственности, или того, что сейчас называется генетикой. 4.1. Принципы менделевской теории наследственности. Менделевская наследственность связывает пять основных принципов, два из которых были сформулированы в виде законов. 4.2. Доминирование генетических признаков. Прежде чем говорить о доминировании, необходимо раскрыть понятия аллелей, гомозигот и гетерозигот. Гены, контролирующие наследственность, содержатся в хромосомах. Хромосомы парные, поэтому каждый ген в клетке представлен дважды в одном и том же месте на хромосоме, по одному на каждой хромосоме. Гены, расположенные в одном и том же месте на хромосоме, называются аллелями. Они могут быть одинаковыми, а могут быть разными. Организмы с одинаковыми парами аллелей называются гомозиготными. Организмы, несущие два разных алеморфа, называются гетерозиготными. Мендель работал с двумя чистыми линиями гороха: одна с зелеными семенами gg, а другая - с желтыми gg. (GG - рецессивный признак у зеленых семян и GG - доминантный признак у желтых семян). По внешнему виду формируются два типа семян в соотношении три желтых к одному зеленому. Фенотип - это набор признаков, которыми обладает организм, а генетический состав, определяющий эти признаки, называется генотипом. При менделевском скрещивании во втором поколении есть только два различных фенотипа в отношении трех желтых к одному зеленому, но три генотипа в отношении 1gg:2gg:1gg. При скрещивании двух чистых линий с отличительными признаками можно определить доминирование одного из признаков путем их расщепления во втором поколении. Если один из признаков является доминантным, мы получаем два фенотипа в соотношении 3:1, где особи с доминантным признаком составляют большинство. Однако если доминирования нет, большинство гетерозигот будут расщепляться в соотношении 1:2:1. Схема 1 выше дает результат обратного скрещивания, где соотношение гетерозигот и гомозигот составляет 1:1.  5. Эволюция полигенных систем Гены, которые каждый сам по себе дают небольшой кумулятивный эффект и полностью контролируют непрерывную изменчивость, называются полигенами. Особенно много исследований в этой области проводил английский ученый К. Мазер. Не существует абсолютной разницы между генами с сильными эффектами (главные гены) и генами со слабыми эффектами (полигены). Более того, гены, оказывающие сильное влияние на одни признаки, могут слабо влиять на другие. При любых условиях ненаправленные изменения признаков выгодны только случайно. Современный уровень развития генетики показывает, что чем сильнее изменение, тем больше вероятность того, что оно окажется пагубным. Поэтому большинство эволюционных изменений должно быть вызвано накоплением многих изменений. Исходя из того, что одни гены влияют на экспрессию других, в процессе отбора в организме образуется сбалансированная система генов, называемая генным комплексом. Одна и та же хромосома содержит гены, контролирующие различные признаки. Поэтому при проведении экспериментов по отбору по признакам, новые комбинации полигонов, влияющие на этот признак, а также на другие признаки, но разные Это означает, что в селекционном прессе изменяются не только признаки, по которым происходит отбор, но и другие. "Несмотря на то, что отбор иногда бывает очень интенсивным, эволюция обычно идет медленно. Это объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, организмы обычно хорошо приспособлены к окружающей среде в результате естественного отбора, поэтому изменения признаков редко бывают благоприятными. Во-вторых, если в окружающей среде происходит такое изменение, что выражение признака становится неоптимальным, его трудно изменить из-за нарушения всей сбалансированной системы полигенов, и после изменения признака под влиянием отбора многие другие признаки также должны быть адаптированы, прежде чем будет достигнут дальнейший прогресс." (1) В ходе эволюции развиваются специфические генетические комплексы, которые обеспечивают фенотипическую пластичность. Каждый признак развивается в результате взаимодействия между окружающей средой и генотипом. Различные условия по-разному влияют на проявление признака, например, вес семян или рост человека. Это означает, что при взаимодействии с этими условиями происходит отбор гена или комбинации генов, которые дают адаптированный фенотип. Таким образом, создается стабильный комплекс генов, обеспечивающий адаптацию к условиям окружающей среды, с которыми может столкнуться организм и для которых еще не произошел естественный отбор.  6. Генетический дрейф Помимо естественного отбора, существует еще один фактор, который может увеличить концентрацию мутантных генов в популяции и даже полностью заменить их нормальные аллели. Биолог С. Райт исследовал этот случайный процесс (генетический дрейф) с помощью математических моделей и применил этот принцип к изучению эволюционных проблем. При определенных условиях генетический дрейф имеет большое значение в очень маленьких популяциях, так что популяция становится гомозиготной по многим генам и генетическая изменчивость снижается. Он также считал, что из-за дрейфа популяций могут появиться вредные генетические признаки, что приведет к гибели таких популяций и не будет способствовать эволюции вида. В очень больших популяциях, с другой стороны, генетическая изменчивость в популяции снова ничтожна, поскольку определяющим фактором является отбор. Популяции постепенно становятся более приспособленными к условиям окружающей среды, но дальнейшие эволюционные изменения зависят от появления новых благоприятных мутаций. Такие мутации происходят медленно, поэтому эволюция в больших популяциях идет медленно. В популяциях промежуточного размера генетическая изменчивость возрастает, новые благоприятные комбинации генов образуются случайным образом, и эволюция протекает быстрее, чем в двух других популяциях, упомянутых выше. Следует также помнить, что если один аллель потерян из популяции, он может вновь появиться только в результате специфической мутации. Однако, если вид разделен на множество популяций и одни аллели утрачены, а другие потеряны, то ген, утраченный из данной популяции, может появиться в ней в результате миграции из другой популяции, где этот ген присутствует. Так сохраняется генетическая изменчивость. Исходя из этого, Райт предположил, что наиболее быстрые эволюционные изменения происходят у видов, разделенных на множество популяций разного размера, при этом между популяциями возможны некоторые переходы. Райт согласился с тем, что естественный отбор является одним из наиболее важных факторов эволюции, но генетический дрейф, по его мнению, также является важным фактором, определяющим долгосрочные эволюционные изменения внутри вида, и что многие признаки, отличающие один вид от другого, обусловлены генетическим дрейфом и безразличны или пагубны с точки зрения их влияния на выживание организма. Авторы согласились, что. Теория генетического дрейфа является предметом споров среди биологов. Например, Т.Добжанский считал, что бессмысленно спрашивать, какие факторы играют главную роль, генетический дрейф или естественный отбор. Эти факторы взаимодействуют друг с другом. Возможны две ситуации: 1) Если отбор занимает доминирующее положение в эволюции любого данного вида, то в этом случае происходит либо изменение направления частоты генов, либо стабильное состояние, определяемое условиями окружающей среды. 2) Если дрейф имеет большее значение в течение длительного периода времени, то направленные эволюционные изменения не связаны с естественными условиями, и даже возникающие слабые вредные признаки широко распространены в популяции. В целом, генетический дрейф еще недостаточно хорошо изучен, и в науке пока нет четкого и единого мнения об этом факторе.  7. Заключение Исследования в области генетики и экологии выявили множество факторов, контролирующих процесс адаптации и видообразования. Силы, лежащие в основе эволюции семей, порядков и классов, не могут быть определены так просто. Синтез генетики и эволюции был в первую очередь взаимодействием между теорией наследственности Менделя и теорией научного значения Дарвина. На современном этапе развития генетики и эволюции все большее значение приобретает генная инженерия. Ученые смогли расшифровать структуру молекул ДНК, что позволило им создавать новые на основе известных видов, с заранее запрограммированными свойствами, не характерными для данного вида. Наиболее серьезной проблемой в практическом применении генной инженерии является безопасность использования продуктов генной инженерии для существования человека. Наряду с этим существует проблема клонирования. Производство организмов, абсолютно схожих по своей молекулярной структуре, а также модифицированных в соответствии с требованиями ученых. Клонирование затрагивает множество моральных и этических вопросов, главным из которых является клонирование человека. Список использованных источников 1. Шеппард Ф. М. Естественный отбор и наследственность.- М.: Просвещение, 1970. 2. Киселева Э. А. Книга для чтения по дарвинизму. – М.: Просвещение, 1970. 3. Пузанов И. И. Жан Батист Ламарк.- М.: Просвещение, 1959. 4. Резник С. Раскрывшаяся тайна бытия. – М.: Знание, 1976. 5. Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. –М.: Юнити, 2000. 6. Основы экологии./ под ред. Обухова В. Л. и Сапунова В. Б.- С.-Пб : Специальная литература, 1998. |