Макро- и микроэволюция органического мира. Законы наследственности и изменчивости организмов.  

Макро- и микроэволюция органического мира. Законы наследственности и изменчивости организмов.

Предыдущая24252627282930313233343536373839Следующая

Существуют многочисленные доказательства эволюции органического мира Земли, которые одновременно являются и методами изучения эволюции. К классическим доказательствам эволюции относятся палеонтологические, сравнительно-анатомические и сравнительно-эмбриологические. 1. Палеонтологические. Ранее существовавшие организмы оставляют после себя различные формы ископаемых остатков: окаменелости, отпечатки, скелеты, следы деятельности. По этим остаткам можно проследить изменение групп организмов во времени. Реконструированы филогенетические ряды лошадиных, хоботных, некоторых моллюсков. Обнаружено множество переходных форм между современными группами организмов. Однако из-за неполноты палеонтологической летописи не всегда удается реконструировать ход эволюции. 2. Сравнительно-морфологические. Системы органов современных организмов образуют ряд последовательных изменений. Например, на современных организмах можно проследить судьбу отдельных костей мозгового и висцерального черепа. К сравнительно-морфологическим доказательствам близки сравнительно-биохимические. Например, на современных организмах можно проследить изменение структуры гемоглобина. Однако в этих рядах имеются и пробелы, поскольку далеко не все переходные формы дожили до нашего времени. 3. Сравнительно-эмбриологические. В ходе эмбрионального развития у зародышей часто наблюдаются черты сходства с зародышами предковых форм. Например, у всех позвоночных на ранних стадиях развития появляются внутренние жабры (или их зачатки – жаберные карманы). На основании закона зародышевого сходства был сформулирован биогенетический закон Мюллера–Геккеля, который в краткой формулировке гласит: «Онтогенез (индивидуальное развитие) есть быстрое и краткое повторение филогенеза (исторического развития)». С целью разграничения механизмов адаптациогенеза и формирования высших таксонов Юрий Александрович Филипченко (1927) ввел термины «микроэволюция» и «макроэволюция». Микроэволюцией называется совокупность эволюционных процессов внутри видов. Сущность микроэволюционных преобразований составляет изменение генетической структуры популяций. В результате действия элементарных эволюционных факторов появляются новые аллели, а в результате действия отбора формируются новые адаптации. При этом происходит замещение одного аллеля другим аллелем, одного изотипа белка (фермента) другим изотипом. Популяции являются открытыми генетическими системами. Поэтому на микроэволюционном уровне происходит латеральный перенос генов – обмен генетической информацией между популяциями. Это означает, что адаптивный признак, возникший в одной популяции, может перейти в другую популяцию. Следовательно, микроэволюцию можно рассматривать как эволюцию открытых генетических систем, способных обмениваться генетическим материалом. Макроэволюция – это совокупность эволюционных преобразований, протекающих на уровне надвидовых таксонов. Надвидовыетаксоны (роды, семейства, отряды, классы) – это закрытые генетические системы. Перенос генов от одной закрытой системы к другой невозможен или маловероятен. Таким образом, адаптивный признак, возникший в одном закрытом таксоне, не может перейти в другой закрытый таксон. Поэтому в ходе макроэволюции возникают значительные различия между группами организмов. Следовательно, макроэволюцию можно рассматривать как эволюцию закрытых генетических систем, которые не способны обмениваться генами в естественных условиях. Таким образом, учение о макроэволюции включает, с одной стороны, учение о родственных отношениях таксонов, а с другой стороны, учение об эволюционных (филогенетических) преобразованиях признаков этих таксонов. Сторонники СТЭ считают, что «поскольку эволюция – это изменение генетического состава популяций, механизмы эволюции представляют собой проблемы популяционной генетики» (Добжанский, 1937). Тогда крупные морфологические изменения, наблюдаемые на протяжении эволюционной истории, можно объяснить накоплением небольших генетических изменений. Таким образом, «микроэволюция дает макроэволюцию». Связь между микроэволюцией и макроэволюцией отражена в законе гомологических рядов. Н.И. Вавилов создал учение о виде как системе. В этой теории вида внутривидовая изменчивость полностью отделена от таксономических различий. Однако противники СТЭ считают, что синтетическая теория эволюции объясняет выживание наиболее приспособленных, но не их появление. Например, Рихард Гольдшмидт («Материальные основы эволюции», 1940) считает, что накоплением и отбором мелких мутаций нельзя объяснить появление следующих признаков:



– чередование поколений у самых разнообразных организмов;

– появление раковины моллюсков;

– появление шерстного покрова млекопитающих и перьев у птиц;

– появление сегментации у членистоногих и позвоночных;

– преобразования дуг аорты у позвоночных (вместе с мышцами, нервами и жаберными щелями);

– появление зубов позвоночных;

– появление сложных глаз у членистоногих и позвоночных.

Появление этих признаков может быть обусловлено макромутациями в генах, отвечающих не за структуру ферментов, а зарегуляцию развития. Тогда макроэволюция представляет собой самостоятельное явление, не связанное с микроэволюцией. Такой подход устраивает противников дарвинизма, которые признают естественнонаучную основу микроэволюции, но отрицают естественнонаучную основу макроэволюции. Было замечено, что при размножении организмов из поколения в поколение передается комплекс признаков и свойств, присущих конкретному виду (проявление наследственности). Однако столь же очевидно и то, что между особями одного вида существуют некоторые различия (проявление изменчивости). Основные понятия современной генетики. Наследственностью называется свойство организмов повторять в ряду поколений комплекс признаков (особенности внешнего строения, физиологии, химического состава, характера обмена веществ, индивидуального развития и т. д.). Изменчивость — явление, противоположное наследственности. Она заключается в изменении комбинаций признаков или появлении совершенно новых признаков у особей данного вида. Благодаря наследственности обеспечивается сохранение видов на протяжении значительных промежутков (до сотен миллионов лет) времени. Однако условия окружающей среды меняются (иногда существенно) с течением времени, и в таких случаях изменчивость, приводящая к разнообразию особей внутри вида, обеспечивает его выживание. Какие-то из особей оказываются более приспособленными к новым условиям, это и позволяет им выжить. Кроме того, изменчивость позволяет видам расширять границы своего местообитания, осваивать новые территории. Сочетание двух указанных свойств тесно связано с процессом эволюции. Новые признаки организмов появляются в результате изменчивости, а благодаря наследственности они сохраняются в последующих поколениях. Накапливание множества новых признаков приводит к возникновению других видов Виды изменчивости. Различают наследственную и ненаследственную изменчивость. Наследственная (генотипическая) изменчивость связана с изменением самого генетического материала. Ненаследственная (фенотипическая, модификационная) изменчивость — это способность организмов изменять свой фенотип под влиянием различных факторов. Причиной модификационной изменчивости являются изменения внешней среды обитания организма или его внутренней среды. Комбинативная изменчивость Связана с новым сочетанием неизменных генов родителей в генотипах потомства. Факторы комбинативной изменчивости: 1.Независимое и случайное расхождение гомологичных хромосом в анафазе I мейоза. 2.Кроссинговер. 3.Случайное сочетание гамет при оплодотворении. 4.Случайный подбор родительских организмов. Мутации Это редкие, случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие весь геном, целые хромосомы, части хромосом или отдельные гены. Они возникают под действием мутагенных факторов физического, химического или биологического происхождения. Мутации бывают: 1) спонтанные и индуцированные; 2) вредные, полезные и нейтральные; 3) соматические и генеративные; 4) генные, хромосомные и геномные. Спонтанные мутации — это мутации, возникшие ненаправленно, под действием неизвестного мутагена. Индуцированные мутации — это мутации, вызванные искусственно действием известного мутагена. Хромосомные мутации — это изменения структуры хромосом в процессе клеточного деления. Различают следующие виды хромосомных мутаций: 1.Дупликация — удвоение участка хромосомы за счет неравного кроссинговера. 2.Делеция — потеря участка хромосомы. 3.Инверсия — поворот участка хромосомы на 180°. 4.Транслокация — перемещение участка хромосомы на другую хромосому. Геномные мутации — это изменение числа хромосом. Виды геномных мутаций. 1.Полиплоидия — изменение числа гаплоидных наборов хромосом в кариотипе. Под кариотипом понимают число, форму и количество хромосом, характерные для данного вида. Различают нуллисомию (отсутствие двух гомологичных хромосом), моносомию (отсутствие одной из гомологичных хромосом) и полисомию (наличие двух и более лишних хромосом). 2.Гетероплоидия — изменение числа отдельных хромосом в кариотипе.

68. Биоценозно-биосферный уровень организации живых организмов. Биосфера, ее строение, движущие силы и закономерности развития.

Понятие Биосфера- сфера жизни. Это понятие ввел в науку Э.Зюсс в1875 г. Понятие биосферы было пересмотрено Вернадским, который рассматривал под биосферой, неразрывное единство живой и неживой природы. ЮНЕСКО- такжерассматривает биосферу с биогеохимической точки зрения Вернадского. Границы биосферы. Верхняя граница- 15-20 км(тропосфера, нижняя часть стратосферы) Нижняя граница- 11 км Видовой состав биосферы На Земле проживало около10 млн. видов живых организмов, в настоящее время, осталось около2-4 млн. Особенно много видов исчезло за последние столетия. Состав видов: 1 –2,5 млн.видов- животные, 0,5 млн. видов- растения, 0.5 млн. видов микроорганизмов. Из животных- 81% - членистоногие, 9% - молюски, 4% - позвоночные животные. Из растений- 50% -покрытосемянные, 90% растений и животных живут на суше. Основная часть биомассы- зеленые растения, способные к фотосинтезу. Нефотосинтезирующие организмы- 1% биомассы. Источники энергии 1. Солнечная энергия- 99% = 5*10(20)ккал; 2. Тепловая энергия Земли, ветер- 1%. На синтез органических в-в расходуется0,1-0,2% солнечной энергии. Суммарная биомасса, продуцируемая Землей в год- 2,42*10(12) т сухого вещества/год, из них99% биомассы- на континентах. Экология и жизнь, 1, 2005, С.42 биологическое преобразование солнечной энергии. Падает на поверхность 3.10(24) Дж/год(100%). Запасается в фотосинтезе 3.10(21) (0,1%). Используется в пищу 1,5*10(19) (0,0005%). Энергозатраты человечества 3*10(20) (0,01%) Организация биосферы. Биосфера состоит из относительно самостоятельных природных комплексов – экосистем - биогеоценозов. То есть, все живые организмы распределены по Земле неравномерно, а отдельными сообществами. Ноосфера - сфера разумной деятельности человека. Биосфера - сфера живой и неживой природы на Земле. Экосистемы –биогеоценозы - сообщества видов и природная среда, в которой они проживают. Биоценозы - сообщества видов. Виды. Популяции. Особи


0003519673626688.html
0003565649422591.html
    PR.RU™