Макроэволюция. реферат био. Проблемы макроэволюции
 Скачать 201.46 Kb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации Кафедра биологии Реферат на тему: «Проблемы макроэволюции» Выполнил: студент 133 группы, Пинкус Владислав Евгеньевич Проверила: Ассистент кафедры биологии Коптева Татьяна Сергеевна Оценка______________________________  Ставрополь, 2022 Содержание Введение………………………………………………………………….....3 1.Глава 1. Общие закономерности эволюции..…………………………....42.Глава 2. Основные закономерности макроэволюции…………………..6 3.Глава 3. Макроэволюция. Связь макроэволюции с микроэволюцией...10 Заключение…………………………………………………………….........12 Список литературы……………………………………………………........13 Приложение…………………………………………………………………14 Введение Макроэволюция – это эволюция надвидовых таксонов. Как раздел эволюционной теории она в настоящее время не представляет собой единую и стройную систему. Скорее, это несколько теорий, в той или иной степени связанных между собой. В рамках макроэволюции рассматривается широкий круг вопросов, касающихся закономерностей эволюции таксонов. Это анализ филогенетических изменений органов в связи с их функцией, анализ основных типов филогенеза и факторов, их определяющих, проблема поли– и монофилического происхождения таксонов, проблемы специализации, вымирания, скорости эволюции. Одна из самых острых проблем эволюционной биологии касается вопроса сводимости закономерностей макроэволюции к микроэволюционным законам, наличия в макроэволюционных процессах особых факторов, не обнаруживаемых на микроэволюционном уровне. По всем этим вопросам среди ученых нет единого мнения. Именно они служат причиной наиболее острых разногласий в эволюционной биологии. Становление крупного таксона можно проследить, исследуя его филогенез – исторические преобразования организмов. О филогенезе приходится судить на основании реконструкций изменений отдельных признаков. Подобные реконструкции есть результат двух экстраполяций: с ограниченного количества сведений по филогенезу признаков на филогенез целого организма и с филогенеза организма на филогенез таксона. Поскольку филогенез крупных таксонов занимает десятки миллионов лет, экстраполяции столь продолжительных этапов неизбежно сопряжены с погрешностью. Большую сложность для анализа филогенетических связей создает явление конвергенции. Конвергенция – это возникновение в процессе эволюции сходных черт организации у неродственных групп организмов. Конвергенция объясняется тем, что в одних и тех же условиях среды отбор вырабатывает сходные приспособления. Примеры конвергенции можно найти практически во всех эволюционных рядах, в том числе и в эволюции человека. Цель работы: На основе литературного обзора, расширить систематизированные знания в области современных проблем макроэволюции. Задачи работы: 1. Изучить общие закономерности эволюции. 2. Исследовать основные закономерности макроэволюции. 3. Проанализировать связь макроэволюции с микроэволюцией. Материалы работы: Материалами для работы послужили учебники, учебные пособия по биологии для школьников и студентов высших учебных заведений, научные статьи и публикации в научных журналах. Глава 1. Общие закономерности эволюции Макроэволюция - это обобщенная картина эволюционных преобразований. Только на уровне макроэволюции выявляются общие тенденции, направления и закономерности эволюции органического мира. В течение второй половины XIX - первой половины XX века на основе многочисленных исследований законов эволюционного процесса были сформулированы основные правила (принципы) эволюции. Эти правила ограничены, не имеют универсального значения для всех групп организмов и не могут рассматриваться как законы: 1. Правило необратимости эволюции или принцип Долло (Louis Dollo, бельгийский палеонтолог, 1893): исчезнувший атрибут не может вновь появиться в своей прежней форме. Например, вторично-водные моллюски и водные млекопитающие не восстановили жаберное дыхание. 2. Правило происхождения у узкоспециализированных предков или принцип Коупа (Эдуард Коуп, американский палеонтолог-зоолог, 1904): новая группа организмов возникает из неспециализированных наследственных форм. Например, неспецифические насекомоядные (такие как современные тенреки) породили всех современных плацентарных млекопитающих. 3. Правило прогрессивной специализации, или принцип Деперы (S. Depera, палеонтолог, 1876): группа, вступившая на путь специализации, в дальнейшем развитии пойдет по пути более глубокой специализации. Современные специализированные млекопитающие (летучие мыши, ластоногие, китообразные), вероятно, будут развивать поп-пути дальнейшей специализации. 4. Адаптивное правило излучения, или принцип Ковалевского-Осборна (В. О. Ковалевский, Генри Осборн, американский палеонтолог): группа, которая имеет безусловно прогрессивный признак или комбинацию таких признаков, порождает много новых групп, которые образуют много новых экологических ниш и даже входя в другие места обитания. Например, первобытные плацентарные млекопитающие породили все современные эволюционно-экологические группы млекопитающих. 5. Правило интеграции биологических систем или принцип Шмальгаузена (II Schmalhausen): новые, эволюционно молодые группы организмов поглощают все эволюционные достижения своих родовых групп. Так, например, млекопитающие использовали все эволюционные достижения их родовых форм: опорно-двигательный аппарат, челюсть, парные конечности, основные части центральной нервной системы, зародышевые мембраны, совершенные выделительные органы (тазовые почки), различные производные эпидермиса, и т.д. 6. Правило фазового перехода, или принцип Северцова-Шмальгаузена (А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен): различные эволюционные механизмы естественным образом заменяют друг друга. Например, алломорфозы рано или поздно становятся ароморфозами, и на основе ароморфоз возникают новые алломорфозы. В дополнение к правилу изменения фазы Дж. Симпсон ввел правило чередующихся скоростей эволюции; По скорости эволюционных преобразований он выделял три типа эволюции: брадителличный (медленный темп), горотелловый (средний темп) и тахителлический (быстрый темп). Глава 2. Основные закономерности макроэволюции Эволюция - это необратимый процесс развития любой системы, в результате которого возникают новые структуры и новые функции. В биологии термин «эволюция» (от лат. Evolutio - разработка, развертывание) впервые был использован швейцарским натуралистом Чарльзом Боннетом в 1762 году в одной из эмбриологических работ. Согласно современным представлениям, биологическая эволюция представляет собой необратимое и в определенной степени направленное историческое развитие дикой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, формированием и исчезновением видов и трансформацией биогеоценозы и биосфера в целом. Таким образом, само понятие «эволюция» включает в себя как минимум два момента: адаптационный ациогенез и формирование таксонов. Существует множество свидетельств эволюции органического мира Земли, которые также являются методами изучения эволюции. Классические доказательства эволюции включают палеонтологическое, сравнительное анатомическое и сравнительное эмбриологическое. Палеонтологический. Ранее существующие организмы оставляют после себя различные формы ископаемых останков: окаменелости, отпечатки, скелеты, следы активности. По этим остаткам можно проследить изменения в группах организмов с течением времени. Реконструированы филогенетические серии лошадей, хоботков и некоторых моллюсков. Многие переходные формы были обнаружены между современными группами организмов. Однако из-за незавершенности летописи окаменелостей не всегда возможно восстановить ход эволюции. Палеонтологи делят историю Земли на длинные периоды - эпохи, а эпохи - на периоды. Названия эпох и периодов, их продолжительность и характерные для них животные и растительные миры приведены в геохронологическом списке. В нем продолжительность эпох и периодов указывается в соответствии с геохронологической шкалой, принятой Международным геологическим конгрессом. Она отражает расположение земных пластов: самые старые - внизу, позже - вверху. Продолжительность эпох и периодов определяется количеством продуктов распада радиоактивных элементов в образце породы. Было установлено, что на каждые 100 миллионов лет из 1 кг урана, независимо от внешних условий, остается 985 г, и образуется 13 г свинца и 2 г гелия. Определяя количество свинца и гелия в образце данной породы, можно рассчитать геологический возраст породы. Сравнительный морфологический. Органные системы современных организмов образуют ряд последовательных изменений. Например, на современных организмах можно проследить судьбу отдельных костей мозга и висцерального черепа. Так, позвоночные имеют двустороннюю симметрию, общий план строения скелета, черепа, передних и задних конечностей, головного мозга и всех основных систем (нервной, пищеварительной, кровеносной и т. д.). Единство происхождения подтверждает строение гомологичных органов, зачатков, атавизмов и переходных форм. Сравнительные биохимические данные близки к сравнительным морфологическим данным. Например, на современных организмах прослеживается изменение структуры гемоглобина. Однако в этих рядах есть пробелы, поскольку далеко не все переходные формы сохранились до нашего времени. Сравнительный эмбриологический. Во время эмбрионального развития сходство с эмбрионами наследственных форм часто наблюдается у эмбрионов. Например, у всех позвоночных на ранних стадиях развития появляются внутренние жабры (или их зачатки - жаберные карманы). На основе закона эмбрионального сходства был сформулирован биогенетический закон Мюллера - Геккеля, который в краткой формулировке гласит: «Онтогенез (индивидуальное развитие) - это быстрое и короткое повторение филогенеза (историческое развитие)». Однако в этих сериях эмбрионального развития сходство между эмбрионами является лишь наиболее общим, не все признаки проявляются. Например, амниотические эмбрионы (рептилии, птицы и млекопитающие) не имеют внешних жабр, характерных для личинок анамии (рыбы и амфибии), и развитие жаберных щелей останавливается на стадии жаберных карманов. Поэтому биогенетический закон в интерпретации Мюллера-Геккеля ограничен. Позднее Алексей Николаевич Северцов (1866–1936) уточнил и дополнил положения биогенетического закона. Он доказал, что в процессе онтогенеза выпадают определенные этапы исторического развития, повторение эмбриональных стадий предков, а не взрослых форм, возникновение изменений, мутаций, которых у предков не было. Полезные мутации наследуются и включаются в филогенез (например, уменьшение количества позвонков у бесхвостых амфибий), вредные приводят к гибели эмбриона. Таким образом, онтогенез не только повторяет филогенез, но и является источником новых направлений в филогенезе. В ходе эволюции наблюдаются эволюционные трансформации процессов онтогенеза, связанные с адаптацией взрослых (зрелых) организмов. В ходе таких преобразований могут появляться новые органы, но старые органы также могут быть потеряны (полностью или превращаться в зачатки). В этом случае начальная масса зачатка органа, место и время наложения органа могут различаться. Эти трансформации могут происходить на разных этапах онтогенеза: на самой ранней стадии (укладка хорды, нервной трубки), средней (укладка чешуи у рыб, перьев у птиц, изменение побегов растений) и позже (уменьшение хвоста у головастиков), формирование четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих, изменение формы листьев). С изменениями органов на поздних стадиях онтогенеза может действовать и филогенетический закон. В настоящее время для изучения эволюционного развития конкретной группы организмов используется целый ряд методов: биогеографические, экологические, генетические, молекулярно-биологические, иммунологические, биохимические, а также методы палеоэкологии, сравнительной физиологии и этологии; методы компьютерного моделирования широко используются. Глава 3. Макроэволюция. Связь макроэволюции с микроэволюцией Чтобы различать механизмы адаптации и генезиса высших таксонов, Юрий Александрович Филипченко (1927) ввел термины «микроэволюция» и «макроэволюция». Микроэволюция - это совокупность эволюционных процессов внутри вида. Суть микроэволюционных преобразований заключается в изменении генетической структуры популяций. В результате действия элементарных эволюционных факторов появляются новые аллели, а в результате действия отбора формируются новые адаптации. В этом случае один аллель заменяется другим аллелем, один изотип белка (фермента) другим изотипом. Популяции являются открытыми генетическими системами. Следовательно, на микроэволюционном уровне происходит латеральный перенос генов - обмен генетической информацией между популяциями. Это означает, что адаптивная черта, возникающая в одной популяции, может переходить в другую. Следовательно, микроэволюция может рассматриваться как эволюция открытых генетических систем, которые могут обмениваться генетическим материалом. Макроэволюция - это совокупность эволюционных трансформаций, происходящих на уровне надвидовых таксонов. Супраспецифичные таксоны (роды, семейства, отряды, классы) являются закрытыми генетическими системами. Чтобы указать механизмы образования высших таксонов (отделов, типов), Дж. Симпсон ввел термин «мегаэволюция». Перенос гена из одной замкнутой системы в другую невозможен или маловероятен. Таким образом, адаптивная черта, возникающая в одном закрытом таксоне, не может перейти в другой закрытый таксон. Поэтому во время макроэволюции между группами организмов возникают значительные различия. Следовательно, макроэволюция может рассматриваться как эволюция замкнутых генетических систем, которые не способны обмениваться генами in vivo. Таким образом, учение о макроэволюции включает в себя, с одной стороны, учение о родственных отношениях таксонов, а с другой - учение об эволюционных (филогенетических) трансформациях признаков этих таксонов. Сторонники STE считают, что «поскольку эволюция - это изменение генетического состава популяций, эволюционные механизмы - это проблемы популяционной генетики» (Добжанский, 1937). Тогда большие морфологические изменения, наблюдаемые в ходе эволюционной истории, можно объяснить накоплением небольших генетических изменений. Таким образом, «микроэволюция дает макроэволюцию». Связь между микроэволюцией и макроэволюцией отражается в законе гомологических рядов. Северная Ирландия Вавилов создал учение о форме как о системе. В этой теории видов внутривидовая изменчивость полностью отделена от таксономических различий (первая такая попытка была сделана Дж. Рэем). Однако противники STE считают, что синтетическая теория эволюции объясняет выживание сильнейших, а не их внешний вид. Например, Ричард Голдшмидт (Material Foundations of Evolution, 1940) считает, что накопление и отбор мелких мутаций не может объяснить появление следующих признаков: 1.смена поколений у самых разных организмов; 2. появление раковины моллюска; 3. появление шерсти млекопитающих и перьев у птиц; 4. появление сегментации у членистоногих и позвоночных; 5. трансформация дуг аорты у позвоночных 6. появление позвоночных зубов; 7. появление сложных глаз у членистоногих и позвоночных. Появление этих признаков может быть связано с макромутациями в генах, которые отвечают не за структуру ферментов, а за регуляцию развития. Тогда макроэволюция является самостоятельным явлением, не связанным с микроэволюцией. Такой подход устраивает противников дарвинизма, которые признают естественнонаучную основу микроэволюции, но отрицают естественнонаучную основу макроэволюции. Заключение Таким образом, можно прийти к выводу, биологический прогресс является результатом успеха систематической группы в борьбе за существование. Это обусловлено появлением новых полезных устройств в этой среде обитания. Организмы выживают и размножаются, что приводит к увеличению численности и развитию новых мест обитания. Новые популяции появляются. Они подвергаются разнонаправленному естественному отбору и постепенно превращаются в новые виды, виды в роды, роды в семейства и так далее. Наблюдается увеличение числа таксономических групп и их улучшение. В настоящее время многие сорняки (одуванчик, трава пшеницы, белая марля), вредители сельскохозяйственных культур (колорадский жук, поздняя гниль) находятся в состоянии развития. Их прогресс связан с деятельностью человека. Биологический прогресс достигается тремя способами: увеличение организации и развитие новой среды обитания; адаптация к новой среде и ее расселение; понижение организации и освоение более простой среды. Список литературы 1. Гайсинович А.Е. Зарождение и развитие генетики / А.Е. Гайсинович. - М., 1998. - 324 с. 2. Красилов В.А. Нерешенные проблемы теории эволюции / В.А. Красилов. - Владивосток: ДВНЦ, 1986. - 138 с. 3. Полянский Ю.И. Дарвинизм: история и современность / Ю.И. Полянский. - Л., 1988. - 230 с. 4. Ресовский Н.В. Краткий очерк теории эволюции / Н.В. Ресовский, Н.Н. Воронцов, А.В. Яблоков. - М., 1977. - 164 с. 5. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям и специальностям экономики и управления / А.П. Садохин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 447 с. Приложение
Таблица 1. Микро- и Макроэволюция  Рис.1. Макроэволюция |