биология. EKZAMEN_BIO (Восстановлен). Краткий обзор 1) единство химического состава, 2) обмен веществ, 3) самовоспроизведение (репродукция), 4) наследственность
 Скачать 1.8 Mb.
|
|
Вопрос 145. Характеристика представителей древних видов людей, объединенных в группу архантропы. Архантропы (от греч. archáios — древний и ánthropos — человек), древнейшие ископаемые люди питекантроп, синантроп, атлантроп, олдовайский человек, гейдельбергский человек и др.) близкие по уровню эволюционного развития и характеру культуры. В облике Архантропы сохранялось много обезьяньих черт. Ранние Архантропы изготовляли грубые каменные орудия типа орудий шелльской культуры, орудия поздних Архантропы более совершенны и относятся к ашельской культуре. Основные занятия — охота и собирательство; форма социальной организации — «первобытное человеческое стадо». Речевое общение находилось на начальной стадии развития. Архантропы представляют начальный этап процесса антропогенеза, их эволюция привела к возникновению палеоантропов. 1)Питека́нтроп, «яванский человек» — название первого из известных науке экземпляров ископаемого вида человек прямоходящий (Homo erectus), человека, предшествовавшего неандертальцам и современным людям (Homo sapiens). Открыт Эженом Дюбуа в 1890—1892 гг. на острове Ява. Обитал в среднем плейстоцене, около 1,5 миллионов — 500 тысяч лет назад. Питекантроп обладал невысоким ростом (чуть больше 1,5 метров), прямой походкой и архаическим строением черепа (толстые стенки, низкая лобная кость, выступающие надглазничные валики, скошенный подбородок). По объему мозга (900—1200 см³) занимал промежуточное положение между человеком умелым (Homo habilis) и неандертальским человеком, человеком разумным. 2)Синантроп (лат. Sinanthropus pekinensis — «пекинский человек», в современной классификации — Homo erectus pekinensis) — форма (вид или подвид) рода Homo, близкая к питекантропу, однако более поздняя и развитая. Объём его мозга достигал 850—1220 см³; левая доля мозга, где расположены двигательные центры правой стороны тела, была несколько больше, по сравнению с правой долей. Следовательно, правая рука у синантропа была более развита, чем левая. Форма черепа синантропа напоминает черепа яванских питекантропов.Объем мозгового отдела черепа синантропа несколько выше, чем у черепов питекантропов с о. Ява. Так, у взрослых питекантропов объем мозгового отдела черепа составляет около 900 куб. см, а у взрослых синантропов - около 1030-1200 куб. см.Толщина костей черепа синантропа очень велика.Угол наклона лба синантропа и еще ряд признаков строения его черепа занимает промежуточное положение между таковыми признаками питекантропа и современного человека. Череп синантропа был узколобым, с очень большой шириной основания, иногда – с уплощенным затылком. Надглазничные валики были очень мощными, височные кости имели малую высоту. Верхние челюсти синантропа сильно выступали вперед, а подбородок, напротив, не выступал вперед, был сильно скошенным.Синантроп был уже вполне прямоходящим. Вопрос 146. Характеристика людей относящихся к группе Неандертальцев. Название связано с одной из первых находок останков этих людей, сделанной в 1856 г. в долине Неандерталь близ Дюссельдорфа в Германии. Палеоантропы были широко распространены в Африке, Европе и Азии от 250 до 30 тысяч лет назад, но наиболее специализированные классические неандертальцы жили в Западной Европе в период вюрмского оледенения (70-30 тысяч лет назад). Сейчас их выделяют в отдельный вид Homo neanderthalensis (Человек неандертальский). Они были коренасты (рост 155-165 см), очень мускулисты, имели массивный скелет с широкими мощными костями и относительно более короткими, чем у современного человека конечностями. Массивность костей стопы может говорить о неуклюжести походки, а форма суставов кисти - об ограниченной подвижности пальцев. У них была крупная голова на короткой шее, большой череп с уплощенным сводом, низкий покатый лоб с мощным надглазничным валиком, большой нос, массивная нижняя челюсть без подбородочного выступа. Объем мозга составлял 1220-1640 куб. см (в среднем-1480 куб. см), что больше среднего объема мозга современного человека, но лобные доли, связанные с развитием интеллекта, имели более простую "клювовидную" форму. Неандертальцы жили, как правило, в пещерах, охотились на крупных животных, добывали и использовали огонь. Изготавливали каменные орудия, относимые к мустьерской культуре (ранний палеолит). Социальная организация - первобытное человеческое стадо. У них впервые появляются погребение умерших и примитивные формы религии (анимизм - поклонение животным). Вопрос 147. Характеристика прямоходящей обезьяны-предка семейства людей. Первой (по крайней мере, отчасти) прямоходящей человекообразной обезьяной был Oreopithecus bambolii (называемый также болотной обезьяной, или Орео), обитавший в болотистой местности по берегам мелководных озер и в лесах вдоль ручьев и рек . У Орео отсутствуют подбородок и внешние кости носа, а надбровные дуги массивные, но внешне он начинает немного походить на человека . Орео имел ряд на удивление человекоподобных черт в строении зубов, челюстей, черепа и тазовых костей, его руки также походили на человеческие (Moya-Sola, 1999). Орео тоже претендует на роль предка человека, поскольку он обитал в Западной Азии (Иран), не только расположенной непосредственно к югу от мест обнаружения H. georgicus, но и потому, что именно там осуществлялись важные достижения человечества, например, возникновение сельского хозяйства и ранних цивилизаций. Австралопитеки. Зубы австралопитеков имели толстый слой эмали, что является характерной чертой человека, но не африканских человекообразных обезьян. Робастная форма австралопитеков (A. robustus) имела сагиттальный гребень, сходный с таковым у гориллы. Кости таза и ног австралопитеков близки по строению к таковым у современного человека, что не оставляет сомнений, что они ходили на двух ногах. Их рост составлял примерно от 107 до 152 см, и они имели очень прочные кости. Большие пальцы рук и ног были изогнутыми и относительно более длинными в сравнении с человеком, но по большинству остальных параметров их руки были сходны с человеческими. Самки были значительно мельче самцов (половой диморфизм). Австралопитеки оставили после себя небольшие орудия, представляющие собой каменные отщепы, датируемые возрастом 3,5 млн лет. Внутричерепной объем австралопитеков варьирует в пределах примерно от 375 до 550 см . Нос у них выступал сильнее, а надбровные дуги в меньшей степени, чем у Орео, но лицо (за исключением волосяного покрова) не слишком отличалось от реконструированного Орео. Хотя в Африке различные виды австралопитеков обитали на протяжении 2,8 млн лет, доказательства их присутствия в Европе и Азии пока что не обнаруживаются. Вопрос 148. Дайте сравнительную характеристику генома современного человека и современных человекообразных обезьян. Анатомо-физиологичекое сходство человека с обезьянами, гомологичность генома человека и шимпанзе, слияние в процессе эволюции двух хромосом шимпанзе, эволюционное родство человека и человекообразных обезьян. Анатомо-физиологическое сходство человека с обезьянами установлено для головного мозга (хорошо развитая кора больших полушарий с извилинами), органов зрения, скелетной системы (противопоставление большого пальца кисти, склонность к вертикальному положению и бипедализм), зубов, половой системы. На эволюционном древе из всех приматов ближе всего человеку располагается шимпанзе. Гомологичность генома человека и шимпанзе составляет 95%. Однако эта разница включает в себя 35 миллионов однонуклеотидных замен, 5 миллионов вставок и делеций, а также дупликации, локальные реорганизации и слияние хромосом. У шимпанзе на одну хромосому больше, чем у человека. В ходе эволюции у предков человека 2-я хромосома образовалась в результате слияния двух хромосом шимпанзе, при этом генетическая информация осталась принципиально той же. Прочтение и анализ геномов человека и шимпанзе дополняют знания палеонтологии и анатомии об эволюционном родстве человека и человекообразных обезьян. Так, шимпанзе и горилла наиболее близки друг другу, и от них на равное "эволюционное расстояние" отдалены человек и орангутан (то есть орангутан → горилла → шимпанзе → человек). Вопрос 149. Метод, лежащий в основе, «молекулярных часов» эволюции Согласно центральной догме молекулярной биологии, химическая индивидуальность каждого живого организма определяется последовательностью пар оснований в ДНК этого организма. Теория эволюцииутверждает, что виды развиваются в течение времени, и параллельно этому развитию изменяются их ДНК. К изменению ДНК могут привести различные события. Например, медленное накапливание мутаций, массовые ошибки при копировании или проникновение последовательности вирусных нуклеиновых кислот. Но одно можно утверждать смело — чем больше прошло времени с тех пор, как жил общий предок двух видов, тем длиннее период, в течение которого происходили эти изменения, и, следовательно, тем сильнее отличаются последовательности ДНК этих двух видов. Следует отметить несколько моментов, касающихся этого утверждения. Во-первых, подсчитав различия между последовательностями ДНК, мы можем построить генеалогическое древо всех живых организмов. Например, у человека и шимпанзе совпадают 98% ДНК. Это означает, что наш общий предок жил совсем недавно. В то же время у человека и лягушек совпадающая часть ДНК значительно меньше, следовательно наша ветвь отделилась от ветви, занимаемой земноводными, значительно раньше. Теория эволюции предсказывает, что построенное таким образом генеалогическое древо должно быть сходно с древом, построенным в прошлом веке на основании изучения окаменелостей. По моему мнению, совпадение двух генеалогических древ является одним из самых убедительных доказательств эволюции. Оно также показывает, что теория эволюции может быть подвергнута проверке (как уже говорилось во Введении, это одно из важнейших требований любой научной теории), поскольку могло оказаться, что люди генетически более близки к лягушкам, чем к шимпанзе.Метод молекулярных часов использует данные ДНК более фундаментально. Если изменения ДНК происходят с некоторой средней скоростью — если молекулярные часы тикают равномерно — то, подсчитывая количество различающихся пар оснований в последовательностях двух видов, мы можем получить представление о времени жизни их последнего общего предка. Если частота изменений ДНК постоянна, анализ современной ДНК может рассказать нам о шкалах времени на разных этапах развития генеалогического древа.В 1980-е годы, когда впервые была предложена концепция молекулярных часов, от исследователей ожидали услышать, что изменения во всех ДНК происходят с одинаковой скоростью — что все часы тикают с одним и тем же интервалом. Однако оказалось, что существует много разных молекулярных часов, и все они идут с разной скоростью. Например, пары оснований в последовательности важного гена не могут сильно измениться без ущерба для организма в целом, поэтому часы, показывающие время для пар оснований в таких генах, идут относительно медленно. С другой стороны, большинство сегментов ДНК не влияют на химические процессы в организме, поэтому для этих сегментов часы могут идти быстрее.Пожалуй, больше всего привлекает в методе молекулярных часов перспектива его применения к недавней эволюции человека. Чтобы лучше все это понять, вам нужно знать, что внутри каждой клетки высокоразвитых организмов имеются крохотные органеллы — митохондрии. В них сгорает топливо клетки — то есть осуществляется важнейшая функция обмена веществ. Считается, что митохондрии впервые проникли в более сложно организованные клетки миллионы лет назад в процессе симбиоза. Две клетки, эволюционировавшие независимо друг от друга, обнаружили, что им пойдут на пользу партнерские отношения, при которых одна клетка будет жить внутри другой. Тот факт, что в митохондрии содержится собственная небольшая петлевидная ДНК (в митохондриальной ДНК человека 26 генов), говорит о том, что это событие произошло очень давно. В сперматозоидах нет митохондрий, поэтому вся митохондриальная ДНК в вашем организме получена вами из яйцеклетки матери. Другими словами, митохондриальная ДНК передается по материнской линии. Установлено, что молекулярные часы митохондриальной ДНК тикают почти в 10 раз быстрее, чем часы ДНК, содержащейся в клеточном ядре. Поэтому для анализа и была выбрана митохондриальная ДНК — ведь за определенный промежуток времени в ней произойдет значительно больше изменений, чем в ядерной ДНК.Митохондриальная ДНК впервые привлекла к себе всеобщее внимание после того, как в 1987 году группа американских исследователей получила митохондриальные ДНК от 147 представителей различных рас из разных уголков мира и установила количество мутаций, их различающих. По результатам первого анализа складывалось впечатление, что все современные люди ведут свою родословную от одной и той же женщины, которая жила в Африке около 200 000 лет назад. Эту женщину немедленно нарекли Евой (или, для большей наукообразности, Митохондриальной Евой) и даже поместили ее на обложку крупного общественно-политического журнала.К сожалению, этот сногсшибательный результат не выдержал испытания более полным анализом, и ученые больше не вспоминают Еву (она пала жертвой критического анализа ДНК, сделанного компьютерной программой). Согласно последним научным веяниям, данные ДНК указывают на то, что все современные люди произошли от довольно небольшой популяции — около 5–10 тысяч человек, — жившей в Африке 100–200 тысяч лет назад. Вопрос 150. Участки в молекуле мтДНК, которые используются в генетическом эволюционном анализе. «Кембриджская стандратная последовательность». Митохондриальная ДНК — двуцепочечная кольцевая молекула, состоящая из 16 569 п.н. В одной митохондрии может присутствовать около 5 идентичных копий молекул ДНК. В зависимости от клеточного типа количество митохондрий, а следовательно и копий мтДНК, варьирует и в среднем составляет около 500 копий на клетку. Две нуклеотидные цепи мтДНК имеют неодинаковый нуклеотидный состав и обозначаются как L-цепь (англ.light — легкая) и Н-цепь (англ. heavy — тяжёлая). Нуклеотиды L-цепи (референсной) пронумерованы от точки начала репликации H-цепи. Основная часть полиморфизма мтДНК связана с не кодирующим районом размером 1122 п.н., контролирующим транскрипцию и репликацию. Этот контрольный район содержит три гипервариабельных района (HV — hyper variable), в которых выявлены многочисленные однонуклеотидные замены и которые имеют большое количество вариантов. Эти районы используют в генетическом эволюционном анализе. Так, от номера 16024 и до 16365, находится первая гипервариабельная область HV1. Вторая область (HV2) находится сразу за первой, с нуклеотида 73 до 340, и третья область — в интервале 438 — 574. Мутации в мтДНК записываются, например, так: 1651С. Поскольку известно, что в «стандартной» мтДНК нуклеотид под номером 1651 — тимин (Т), сразу ясно, что в этом положении тимин заменен на цитозин (С). Стандартная мтДНК. В 1981 г в Университете Кембриджа было впервые выполнено прочтение последовательности мтДНК женщины. Поскольку это была первая известная последовательность мтДНК, то её и взяли за международный стандарт и назвали кембриджской стандартной последовательностью. В качестве стандартных локусов для типирования митохондриальной ДНК секвенируют участки HV1 и HV2 Если у двух человек имеется полное совпадение мутаций (или отклонений от «стандартной» последовательности) в обеих HV1 и HV2 областях мтДНК, тогда с 50%-ой вероятностью они имеют общую «бабушку» на протяжении последних 28 поколений, или примерно 700 лет. Вопрос 151. Гаплотип и гаплогруппа из митохондриальной днк ОСОБЕННОСТИ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК .Для изучения генофонда важны две особенности митохондриальной ДНК. Во-первых, мтДНК наследуется только по материнской линии: каждый человек получает свой гаплотип мтДНК от матери, то есть в передаче мтДНК принимают участие только женщины. Популяционному генетику это даёт возможность прослеживать популяционные процессы (миграций, динамики численности и т.д.), в различной степени затрагивающие представителей разных полов. Во-вторых, у мтДНК нет рекомбинации, т. е. нет «перетасовывания» генов, пришедших от матери и пришедших от отца (просто потому, что от отца мтДНК не приходит). Благодаря этому вся мтДНК передаётся в поколениях единым «текстом» - гаплотипом. Это позволяет вычленять «линии» мтДНК (похожие «тексты», связанные единством происхождения), выявлять их «родословные», датировать время расхождения основных ветвей таких родословных, объективно фиксировать события возникновения новых вариантов мтДНК и пути их передвижения по Земле вместе с потоками мигрантов. Эти свойства вызвали всеобщий интерес к мтДНК - к настоящему времени на территории Европы почти не осталось народов, для которых не имелись бы данные по мтДНК, причём многие получены по обширным выборкам. УСТРОЙСТВО мтДНК. Митохондриальная ДНК представляет собой небольшую молекулу, расположенную в клетке особняком - не в ядре, как основная часть генома, а в митохондриях. У мтДНК есть свои особенности метаболизма. Так, например, считается, что мутации в митохондриальной ДНК происходят примерно в 100 раз чаще, чем в ядерной. МтДНК содержит немногим более 16000 нуклеотидов («букв», которыми написан текст мтДНК). Каждому из них присвоен номер, определяющий его место - позицию - в тексте. В митохондриальной ДНК можно выделить два типа участков. Первый - участки, кодирующие митохондриальные белки; они составляют основную часть (более 15000 нуклеотидов) мтДНК. В этих участках мутации редки - то есть случайные ошибки при передаче текста, когда какая-то «буква» вдруг заменяется другой, встречаются редко, поскольку отсеиваются отбором. Однако известно довольно много позиций (определённых мест в пронумерованной последовательности нуклеотидов мтДНК), в которых у разных людей может находиться не строго определённый, а тот или иной нуклеотид. В основном они находятся в некодируюшей части мтДНК. Считается, что большинство этих мутаций произошли за историю человечества лишь однажды, и поэтому все люди, имеющие данную мутацию, являются между собой более или менее близкими родственниками по материнской линии. Во всяком случае, они связаны более тесным родством, чем те, у кого нет данной мутации. |