конспект лекций ксе. Тема 1. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира
 Скачать 108.51 Kb.
|
3 Эволюция живых системПервое определение биологической эволюции. Биологическая эволюция – это историческое развитие организмов, в основе которого лежат уникальные процессы функционирования генетической информации в конкретных условиях окружающей среды. Второе определение эволюции. Биологическая эволюция – самопроизвольное, необратимое и направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом. Эволюционный процесс разделяют на два этапа: а) микроэволюцию – возникновение новых видов; б) макроэволюцию – эволюционные преобразования на надвидовом уровне. Теория микроэволюции изучает необратимые преобразования генетико-экологической структуры популяции (вида), приводящие к формированию нового вида. Популяция ─ элементарная единица эволюции. Теория макроэволюции рассматривает вопросы происхождения и развития надвидовых таксонов (классов, семейств, отрядов и т.д.), обосновывает закономерности развития жизни на Земле. Выделяют два основных пути видообразования: 1) аллопатическое или географическое видообразование, 2) симпатрическое видообразование. Аллопатическое или географическое видообразование, связанное с пространственной изоляцией дивергировавших групп (независимое образование различных признаков у родственных организмов) и может осуществляться в основном путем миграции или расчленения ареала различными преградами (реки, горы, почвы, климат и др.); Симпатрическое видообразование осуществляется в пределах ареала исходного вида несколькими способами – путем полиплоидии, гибридизации, сезонной изоляции. ПОЛИПЛОИДИЯ, наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов ХРОМОСОМ в клетках или ядрах организма. Растения - полиплоиды часто характеризуются более крупными размерами, повышенным содержанием ряда веществ, устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды и другими хозяйственно полезными свойствами. Основные факторы эволюции по Ч. Дарвину: Наследственная изменчивость - изменения, которые возникают у каждого организма независимо от внешней среды и передаются потомкам; Борьба за существование - совокупность разнообразных взаимоотношений между организмом и окружающими его факторами живой и неживой природы; Естественный отбор - выживание более приспособленных особей и гибель менее приспособленных к конкретным условиям среды. ГЕНОФОНД, совокупность всех генов или генотипов в популяции или группе популяций какого-либо вида организмов. Генофонд достаточно большой популяции, в которой происходит свободное скрещивание организмов, обладает определѐнной целостностью и устойчивостью: частоты встречаемости тех или иных генов (аллелей) и генотипов поддерживаются в популяции в относительном равновесии. Если популяция подвергается действию так называемых элементарных факторов эволюции (мутаций, изоляции, естественного отбора и др.), происходит нарушение равновесия. Со временем устойчивое изменение частот генов (макроэволюция) может дать толчок видообразованию. Элементарная эволюционная структура – популяция. Основные положения синтетической теории эволюции. Популяция (от латинского слова populus — народ, население), совокупность особей одного вида, обладающих общим генофондом и занимающих определѐнную территорию. Контакты между особями внутри одной популяции чаще (что проявляется, например, в более высоком уровне ─ панмиксии), чем между особями разных популяций. Панмиксия (от греческого слова míxis — смешивание), свободное скрещивание особей в пределах популяции или какой-либо другой внутривидовой группы. Отклонения от полной панмиксии — результат близкородственного скрещивания — инбгигибрида. Инбгигибрид — самооплодотворение. Элементарный наследственный материал ─ генофонд популяции. Элементарное явление эволюции ─ фонд популяции. Основная движущая сила эволюции ─ естественный отбор. Естественный отбор имеет две предпосылки: гетерогенность особей; избыточная численность потомства. Гетерогенность особей (гетерогенность от греческого слова неоднородный по составу) — неоднородность составляющих популяцию особей (клонов), обусловленная разнообразием генотипов в пределах); Согласно синтетической теории эволюции выделяют три основных фактора эволюции: мутационный процесс; изоляция; популяционные волны. Изоляция – возникновение любых барьеров, препятствующих свободному скрещиванию. Популяционные волны – колебание численности особей, составляющих популяцию. Синтетическая теория эволюции структурно состоит из микро- и макроэволюции. Микроэволюция изучает эволюционные изменения, происходящие в генофондах популяций за сравнительно небольшой промежуток времени. Особенности микроэволюции: она доступна для непосредственного наблюдения; эволюционные изменения происходят в генофондах популяций; эволюционные изменения происходят за сравнительно небольшой период; Фактор микроэволюции, который обязательно приводит к нарушению свободы скрещивания и генетической разнообразности организмов одного вида – это изоляция. Макроэволюция изучает эволюционные преобразования за длительный исторический период, основные направления развития жизни на Земле в целом. Особенности макроэволюции: она ведет к образованию новых классов, отрядов; эволюционные преобразования происходят в течение длительного исторического периода. Мутациями называются - случайные изменения в геноме. Естественный отбор — процесс, приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками. В настоящее время известны три формы естественного отбора: движущий, дизруптивный и стабилизирующий. Движущий отбор— форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. Стабилизирующий отбор— форма естественного отбора, при котором действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака. Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при котором условия благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам (направлениям) изменчивости, но не благоприятствуют промежуточному, среднему состоянию признака. 4 Генетика и эволюцияГенетика (от греческого слова — происходящий от кого-то) — наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Генетику в зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов и человека. Генетику в зависимости от используемых методов других дисциплин подразделяют на: молекулярную, экологическую, спортивную, медицинскую, генную инженерию и другие. Идеи и методы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии. Наследственностью называют способность организма обеспечивать в ряду поколений преемственность морфологических, физиологических и биохимических признаков и особенностей развития. Морфологические признаки - признаки, отображающие внешнее и внутреннее строение объекта (например, признаки узоров ладоней). Морфологические признаки используются в экспертных исследованиях, в описании внешности по методу словесного портрета. Нуклеиновая кислота (от латинского слова — ядро) — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. ДНК - носитель определенной генетической информации. У большинства организмов, в т.ч. и у человека, генетическим материалом служат ДНК, составляющие основной компонент хромосом клеточных ядер. Хромосома – структурный элемент ядра клетки, в котором заключена наследственная информация организма. Геномом называется полный комплект генетического материала, передаваемый потомку. Любая наследственная система должна рассматриваться в трех аспектах: а) материальные носители; б) характер их взаимодействия между собой; в) определенность конечного результата (аспект целостности). Белки (протеины, полипептиды) — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа – аминокислот, соединѐнных в цепочку пептидной связью. В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим котом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. Эволюция многоклеточных организмов в целом и приматов в частности протекает не столько за счет изменения структуры генов, сколько за счет изменения их активности. Активность генов может меняться в ходе эволюции не только под действием различных регуляторов, но и в результате удвоения генов. Удвоение генов часто становится первым шагом к возникновению принципиально новых генов. Мутагенез - процесс возникновения в организме наследственных изменений - мутаций, появляющихся естественно (спонтанно) или вызываемых (индуцируемых) различными физическими или химическими факторами — мутагенами. |