3 наследственная изменчивость как движущая сила эволюции. Предпосылки и движущие силы эволюции по Ч. Дарвину. Усложнение живых организмов в процессе эволюции
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЭВОЛЮЦИОННОГО УЧЕНИЯ ДАРВИНА.
Все виды живых существ никогда не были кем-то созданы.
Возникнув естественным путём, органические формы медленно и постепенно преобразовывались и совершенствовались.
Эволюционный процесс определяется условиями существования и проявляется в образовании приспособленных к этим условиям видов.
Движущие силы эволюции: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.
Естественный отбор играет роль направляющего фактора эволюции.
Материал для естественного отбора поставляет изменчивость организмов.
Естественный отбор является следствием борьбы за существование, которая подразделяется на внутривидовую, межвидовую и борьбу с условиями окружающее среды.
Результатом естественного отбора являются:
― сохранение любых адаптаций, обеспечивающих выживание и воспроизведение потомства;
― дивергенция- процесс генетического и фенотипического расхождения групп особей и образование новых видов;
― прогрессивная эволюция органического мира.
ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ ДЛЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.
Теория эволюции вскрыла глубинные механизмы эволюционного процесса , накопила множество фактов и доказательств эволюции живых организмов, объединила данные многих биологических наук . Дарвин положил начало новой эпохе в развитии естествознания. Учение об изменяемости живых существ нанесло тяжкий удар по метафизике и идеализму дало материалистические объяснения эволюции.
ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ЭВОЛЮЦИИ: наследственность, борьба за существование, изменчивость, естественный отбор.
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ – способность организмов сохранять в ряду поколений определённые признаки.
ИЗМЕНЧИВОСТЬ – способность организмов приобретать новые признаки и свойства в ряду поколений и утрачивать старые.
Дарвин выделил ТРИ ФОРМЫ ИЗМЕНЧИВОСТИ : определённая, неопределённая, коррелятивная.
● ОПРЕДЕЛЁННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ (групповая, модификационная, фенотипическая, ненаследственная) – возникает под влиянием какого-либо фактора среды, действующего одинаково на всех особей сорта, породы, вида.
Пример: увеличение массы тела при хорошем кормлении у всех особей породы. Изменение волосяного покрова под влиянием климата.
Эта изменчивость не наследственна. У потомков, помещённых в другие условия среды, эти признаки не проявляются.
● НЕОПРЕДЕЛЁННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ (индивидуальная, наследственная) – проявляется индивидуально у каждой особи.
Пример: у одного сорта растений появляются экземпляры с разной окраской цветков.
● КОРРЕЛЯТИВНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ – изменения в каком-либо одном органе вызывает изменения в других органах.
Пример: у голубей с длинным клювом обычно длинные ноги.
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ являются предпосылками эволюции .
Движущими силами эволюции являются борьба за существование и естественный отбор.
БОРЬБА ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ – любые взаимоотношения организма с факторами живой неживой природы (биотическими и абиотическими)
Результатом борьбы за существование является гибель менее приспособленных особей.
ВИДЫ БОРЬБЫ ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ :
Межвидовая 2. Внутривидовая 3. Борьба с абиотическими факторами.
● МЕЖВИДОВАЯ БОРЬБА.
- покровительственная окраска (грибы окрашены под цвет опавших листьев)
- мимикрия (сходство по форме и цвету с разными предметами и организмами). Богомолы похожи на листья, а неядовитые змеи – на ядовитых.
- специальные органы защиты : колючки у кактуса, иглы у ежа.
- угрожающая окраска (мухоморы, осы).
● ВНУТРИВИДОВАЯ БОРЬБА.
Это конкуренция между особями одного и того же вида за пищу свет, воздух, жизненное пространство, возможность размножения .
● БОРЬБА С АБИОТИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ.
Это взаимоотношения организма с окружающей средой . Выживают при этом только те формы, которые лучше приспособлены к условиям.
Пример : Арктические животные имеют густой мех и толстый жировой слой.
ВЕДУЩАЯ РОЛЬ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА В ЭВОЛЮЦИИ.
Эволюция – процесс направленный . Существует лишь один направленный эволюционный фактор – естественный отбор. Он является движущей силой эволюции .
Мутации и половой процесс создают генетическую неоднородность внутри вида (например, разная окраска гусениц). Их действие ненаправлено. Эти индивидуальные отклонения могут быть полезными, нейтральными или вредными для организма.
ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР сохраняет наиболее приспособленные к данной среде организмы .
Факторами отбора служит комплекс абиотических и биотических условий среды . В зависимости от этих условий отбор действует в разных направлениях и приводит к неодинаковым эволюционным результатам.
Выделяют три формы естественного отбора : движущий, стабилизирующий, дизруптивный – разрывающий (и половой).
ПОЛОВОЙ ОТБОР представляет собой конкуренцию самцов за возможность размножения. Потомство оставляют активные, здоровые и сильные самцы, остальные отстраняются от размножения и их генотипы исчезают их генофонда вида.
СИНТЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ.
Синтетическая теория эволюции - современный дарви низм - возникла в начале 40-х годов XX в. Она представляет со бой учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии и классического дарвинизма . В разработку синтетической теории эволюции внесли вклад Четвериков, Тимофеев-Рессовский, Вавилов, Шмальгаузен, Гаузе, Хаксли, Холдейна, и др.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
1. Материалом для эволюции служат наследственные измене ния - мутации (как правило, генные) и их комбинации.
2. Основным движущим фактором эволюции является естествен ный отбор , возникающий на основе борьбы за существование.
3. Наименьшей единицей эволюции является популяция .
4. Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер , т. е. один таксон может стать предком нескольких дочер них таксонов.
5. Эволюция носит постепенный и длительный характер . Видо образование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.
6. Вид состоит из множества соподчиненных , морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц - подвидов и популяций.
7. Вид существует как целостное и замкнутое образование . Це лостность вида поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую, при которых наблюдается обмен аллеля ми («поток генов»).
8. Макроэволюция на более высоком уровне, чем вид (род, се мейство, отряд, класс и др.), идёт путём микроэволюции . Иными словами, для макроэволюции характерны те же предпосылки и движущие силы, что и для микроэволюции.
9. Любой реальный (а не сборный) таксон имеет монофилети ческое происхождение .
10. Эволюция имеет ненаправленный характер , т. е. не идет в на правлении какой-либо конечной цели.
Ч. Дарвина сводится к линии логических, подтверждаемых экспериментами и иными исследованиями, положений. Так, ним было доказано, что всем видам живых организмов свойственна индивидуальная наследственная изменчивость по любым признакам; все они размножаются в геометрической прогрессии; внутри видов идёт борьба за существование в силу ограничения жизненных ресурсов; в этой борьбе выживают и далее размножаются только приспособленные особи.
3. Естественный отбор - отождествляет механизм выживания единиц с необходимыми наследственными изменениями и их дальнейшее размножение. Отбор является результатом борьбы за существование. Выделяют следующие его механизмы:
а) образование наследственных изменений;
б) выживание и сохранение особей с этими изменениями в соответствующей среде обитания;
в) размножение этих единиц, рост их численности и распространение полезных наследственных изменений.
Движущие силы эволюции, взаимодействуя друг с другом, позволяют объяснить образование иных видов в природе. Материалы, накопленные в разных разделах биологии, имеют логическое заключение только тогда, когда они соответствуют принципу эволюции.
Огромная заслуга Ч. Дарвина заключается в объяснении процесса развития и образования видов. Именно этот факт сделал эволюционное учение Дарвина общепринятой теорией.
Дарвин считал искусственный отбор главным механизмом, обусловившим появление и разнообразие культурных растений и домашних животных. В процессе изучения искусственного отбора ученый пришел к мысли о наличии подобного явления в природе. Каковы движущие силы эволюции видов? Ответ на этот вопрос Дарвин видел в двух составляющих.
Во-первых, он указал на наличие неопределенной (индивидуальной) изменчивости организмов в природных условиях их обитания.
Наличие индивидуальной изменчивости в природе Дарвин определил по ряду фактов. Например, пчелы отличают пчел из своего и соседних ульев. Растения, выросшие из желудей одного дуба, различаются множеством мелких внешних особенностей и т. д.
Во-вторых, Дарвин пришел к выводу, что приспособленность дикорастущих видов, как и культурных форм, - результат отбора. Но этот отбор производится не человеком, а окружающей средой. Индивидуальная изменчивость в природе является материалом для отбора. Также как породы животных и сорта растений целесообразно приспособлены к потребностям человека, виды приспосабливаются к жизни в определенных условиях среды.
Как уже упоминалось, организмам свойственно стремление к размножению в геометрической прогрессии. Однако далеко не все родившиеся особи доживают до половозрелого возраста. Причины этого различны. Может наблюдаться гибель организмов от нехватки кормовых ресурсов, неблагоприятных факторов среды, болезней, врагов и т. д. Исходя из этого, Дарвин пришел к выводу, что между организмами в природе постоянно идет борьба за существование.
Борьба за существование - совокупность многообразных и сложных взаимодействий организмов между собой и с окружающими их условиями внешней среды.
Дарвин выделил три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями среды.
Внутривидовая борьба - взаимоотношения между особями одного и того же вида. Дарвин считал внутривидовую борьбу наиболее напряженной. Безусловно, организмы, принадлежащие к одному виду, предъявляют сходные требования к корму, условиям размножения, убежищам и др. Максимально остро такая борьба протекает при значительном увеличении численности особей вида и ухудшении условий существования. Это приводит к гибели части особей или к устранению их от размножения. Например, внутривидовая борьба проявляется в виде конкуренции за участки гнездования у птиц или за полового партнера у животных одного вида. Проросшие семена растений, например берез, часто погибают потому, что почва уже густо заросла сеянцами этого же вида. Молодые проростки испытывают при этом недостаток освещенности, питания и др. У жука мучного хрущика превышение допустимого числа особей на единице пищевого субстрата приводит к нарушению половых циклов и каннибализму.
Борьба с неблагоприятными условиями среды - выживание наиболее приспособленных особей, популяций и видов в изменившихся условиях неживой природы. Эта форма борьбы более остро проявляется, когда какой-либо из абиотических экологических факторов находится в дефиците или избытке. Такие ситуации складываются при сильных засухах, наводнениях, заморозках, пожарах, извержении вулканов и т. п. Например, в пустынях борьба за существование у растений направлена на экономное расходование влаги. В результате у некоторых растений сформировались приспособления в виде мясистых листьев или стеблей для запасания воды. У других встречаются листья-колючки для уменьшения испарения, глубоко проникающие корни для использования грунтовых вод и т. д. Другой пример борьбы с неблагоприятными условиями среды - миграция перелетных птиц в теплые страны при наступлении холодов.
Естественным результатом всех форм борьбы является снижение из поколения в поколение численности наименее приспособленных особей. Это связано, как с их непосредственной гибелью, так и с меньшим количеством производимых на свет потомков. С другой стороны, более приспособленные особи увеличивают свою численность. При этом они в каждом следующем поколении отнимают у менее приспособленных все больше и больше необходимых для жизни ресурсов. Это постепенно приводит к полному вытеснению последних из биотопа. Данный процесс, постоянно протекающий в природе, Дарвин и назвал естественным отбором.
По Дарвину, естественный отбор - процесс выживания и размножения наиболее приспособленных к условиям обитания особей и гибель менее приспособленных .
Отбор происходит непрерывно в ряду поколений и сохраняет преимущественно те формы, которые в наибольшей степени приспособлены к данным условиям среды. Естественный отбор и борьба за существование неразрывно связаны между собой и являются движущими силами эволюции видов. Данные движущие силы способствуют совершенствованию организмов, результатом которого является их приспособленность к среде обитания и многообразие видов в природе.
Основные результаты эволюции
По Дарвину, результатами эволюции являются приспособленность организмов к среде обитания и многообразие видов в природе. Приспособленность - совокупность адаптаций (особенностей внешнего и внутреннего строения и поведения организмов), которые обеспечивают данному виду преимущество в выживании и оставлении потомства при определенных условиях среды.
Многообразие видов - второй важный результат эволюции. Во первых, неопределенная изменчивость и протекающий на ее основе естественный отбор приводят к многообразию взаимоотношений между организмами. Во-вторых, наша планета характеризуется множеством различающихся по силе действия экологических факторов биотопов. На основе перечисленного выше и формируется многообразие видов в природе. Преимущество в этом случае получают наиболее высокоорганизованные и приспособленные к условиям среды формы. Дарвин подчеркивал, что одновременное существование видов живых организмов с различным уровнем организации объясняется тем, что их эволюция шла одновременно в нескольких направлениях.
Борьба за существование - совокупность многообразных и сложных взаимодействий организмов между собой и с окружающими их условиями внешней среды. Следствием борьбы за существование является естественный отбор. В результате действия естественного отбора достигаются основные результаты эволюции: приспособленность организмов и многообразие видов в природе.
Вопрос 1
Главными движущими силами (факторами) процесса эволюции, по мнению Ч.Дарвина, являются наследственная изменчивость особей, борьба за существование и естественный отбор. В настоящее время исследования в области эволюционной биологии подтвердили справедливость этого утверждения и выявили ряд других факторов, которые играют важную роль в процессе эволюции.
К мысли о существовании естественного отбора пришли независимо друг от друга и почти одновременно несколько английских натуралистов: В.
Уеллс (1813г.), П. Мэтью (1831г.), Э. Блайт (1835, 1837гг.), А. Уоллес (1858г.), Ч. Дарвин (1858, 1859гг.); но только Дарвин сумел вскрыть значение этого явления как главного фактора эволюции и создал теорию естественного отбора. В отличие от проводимого человеком искусственного отбора, естественный отбор обусловливается влиянием на организмы окружающей среды.
Согласно Дарвину, естественный отбор — это «переживание наиболее приспособленных» организмов, вследствие которого на основе неопределённой наследственной изменчивости в ряду поколений происходит эволюция.
Естественный отбор — основная движущая сила эволюции, и любой вид живых организмов, когда либо живший на Земле, так или иначе формировался под действием естественного отбора
Эволюционная теория утверждает, что каждый биологический вид целенаправленно развивается и изменяется для того, чтобы наилучшим образом приспособиться к окружающей среде.
В процессе эволюции многие виды насекомых и рыб приобрели защитную окраску, еж стал неуязвимым благодаря иглам, человек стал обладателем сложнейшей нервной системы.
Можно сказать, что эволюция — это процесс оптимизации всех живых организмов и основным механизмом эволюции является естественный отбор. Его суть состоит в том, что более приспособленные особи имеют больше возможностей для выживания и размножения и, следовательно, приносят больше потомства, чем плохо приспособленные особи.
При этом благодаря передаче генетической информации (генетическому наследованию ) потомки наследуют от родителей основные их качества. Таким образом, потомки сильных индивидуумов также будут относительно хорошо приспособленными, а их доля в общей массе особей будет возрастать.
После смены нескольких десятков или сотен поколений средняя приспособленность особей данного вида заметно возрастает.
Естественный отбор происходит автоматически. Все живые организмы из поколения в поколение проходят суровую проверку по всем мельчайшим деталям их строения, функционирования всех их систем в разнообразных условиях.
Только те, кто выдержал эту проверку, оказываются отобранными и дают начало следующему поколению. Дарвин писал: «Естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие вариации, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и незаметно, где бы и когда бы, ни представился к тому случай, над усовершенствованием каждого органического существа по отношению к условиям его жизни, органическим и неорганическим.
Мы ничего не замечаем в этих медленных переменах в развитии, пока рука времени не отметит истекших веков».
Таким образом, естественный отбор — это единственный фактор, который обеспечивает приспособление всех живых организмов к постоянно меняющимся условиям внешней среды и регулирует гармоничные взаимодействия между генами внутри каждого организма.
Вопрос 2
Любой клетке, как и всякой живой системе, несмотря на непрерывные процессы распада и синтеза, поступления и выделения различных химических соединений, присуща способность сохранять свой состав и все свои свойства на относительно постоянном уровне.
Это постоянство сохраняется только в живых клетках, а при их гибели оно нарушается очень быстро.
Высокую устойчивость живых систем нельзя объяснить свойствами материалов, из которых они построены, так как белки, жиры и углеводы обладают незначительной устойчивостью.
Устойчивость клеток (как и других живых систем) поддерживается активно в результате сложных процессов саморегуляции или авторегуляции.
Основой регуляции деятельности клетки являются процессы информации, т. е. процессы, в которых связь между отдельными звеньями системы осуществляется с помощью сигналов. Сигналом служит изменение, возникающее в каком-нибудь звене системы.
В ответ на сигнал запускается процесс, в результате которого возникшее изменение устраняется. Когда нормальное состояние системы восстановлено — это служит новым сигналом для выключения процесса.
Каким же образом работает сигнальная система клетки, как она обеспечивает процессы авторегуляции в ней? Прием сигналов внутри клетки производится ее ферментами. Ферменты, как и большинство белков, обладают неустойчивой структурой. Под влиянием ряда факторов, в том числе многих химических агентов, структура фермента нарушается и каталитическая активность его утрачивается.
Это изменение, как правило, обратимо, т. е. после устранения действующего фактора структура фермента возвращается к норме и его каталитическая функция восстанавливается.
В результате этого взаимодействия структура фермента деформируется и каталитическая активность его утрачивается.
Вопрос 3
Искусственный мутагенез - новый важный источник создания исходного материала в селекции растений. Искусственно вызываемые мутации являются исходным материалом для получения новых сортов растений, микроорганизмов и, реже, животных.
Мутации приводят к появлению новых наследственных признаков, из которых селекционеры отбирают те свойства, которые полезны для человека.
В природе мутации наблюдаются относительно редко, поэтому селекционеры широко используют искусственные мутации. Воздействия, повышающие частоту мутаций, называются мутагенными. Частоту мутаций увеличивают ультрафиолетовые и рентгеновские лучи, а также химические вещества, действующие на ДНК или аппарат, обеспечивающий деление.
Значение экспериментального мутагенеза для селекции растений было понято не сразу.
Л. Стадлер, первым получивший в 1928 г. искусственные мутации у культурных растений под действием лучей Рентгена, считал, что для практической селекции они не будут иметь никакого значения.
Он пришел к выводу, что вероятность экспериментального получения изменений путем мутагенеза, которые превосходили бы формы, имеющиеся в природе, ничтожно мала. Отрицательно относились к мутагенезу и многие другие ученые.
А. А. Сапегин и Л. Н. Делоне были первыми исследователями, показавшими значение искусственных мутаций для селекции растений.
В их опытах, проводившихся в 1928-1932 гг. в Одессе и Харькове, была получена серия хозяйственно-полезных мутантных форм у пшеницы. В 1934 г. А. А. Сапегин опубликовал статью «Рентгеномутацни как источник новых форм сельскохозяйственных растений», в которой указывались новые пути создания исходного материала в селекции растений, основанные на использовании ионизирующей радиации.
Но и после этого к применению экспериментального мутагенеза в селекции растений длительное время продолжали относиться отрицательно.
Лишь в конце 50-х годов к проблеме использования в селекции экспериментального мутагенеза был проявлен повышенный интерес. Он был связан, во-первых, с крупными успехами ядерной физики и химии, давшими возможность использования для получения мутаций различных источников ионизирующих излучений (ядерные реакторы, ускорители элементарных частиц, радиоактивные изотопы и др.) и высокореактивных химических веществ и, во-вторых, с получением этими методами на самых различных культурах практически ценных наследственных изменений.
Особенно широко работы по экспериментальному мутагенезу в селекции растений развернулись в последние годы.
Очень интенсивно они ведутся в Швеции, России, Японии, США, Индии, Чехословакии, Франции и некоторых других странах.
Большую ценность представляют мутации, обладающие устойчивостью к грибным (ржавчине, головне, мучнистой росе, склеротинии) и другим заболеваниям. Создание иммунных сортов - одна из главных задач селекции, и в ее успешном решении большую роль должны сыграть методы радиационного и химического мутагенеза.
С помощью ионизирующих излучений и химических мутагенов можно ликвидировать отдельные недостатки у сортов сельскохозяйственных культур и создавать формы с хозяйственно-полезными признаками: неполегающие, морозостойкие, холодостойкие, скороспелые, с повышенным содержанием белка и клейковины.
Возможны два основных пути селекционного применения искусственных мутаций: 1) прямое использование мутаций, полученных у самых лучших районированных сортов; 2) использование мутаций в процессе гибридизации.
В первом случае ставится задача улучшения существующих сортов по некоторым хозяйственно-биологическим признакам, исправления у них отдельных недостатков.
Этот метод считается перспективным в селекции на устойчивость к заболеваниям. Предполагается, что у любого ценного сорта можно быстро получить мутации устойчивости и сохранить нетронутыми при этом другие его хозяйственно-биологические признаки.
Метод прямого использования мутаций рассчитан на быстрое создание исходного материала с нужными признаками и свойствами.
Однако прямое и быстрое использование мутаций при тех высоких требованиях, которые предъявляются к современным селекционным сортам, далеко не всегда дает положительные результаты.
К настоящему времени в мире создано более 300 мутантных сортов сельскохозяйственных растений.
Некоторые из них имеют существенные преимущества по сравнению с исходными сортами. Ценные мутантные формы пшеницы, кукурузы, сои и других полевых и овощных культур получены в последние годы в научно-исследовательских учреждениях нашей страны.
Развитие эволюционных представлений. Доказательства эволюции.
Эволюция – это процесс исторического развития органического мира.
Сущность этого процесса состоит в непрерывном приспособлении живого к разнообразным и постоянно меняющимся условиям окружающей среды, в возрастающем со временем усложнении организации живых существ. В ходе эволюции осуществляется преобразование одних видов в другие.
Главные в эволюционной теории – идея исторического развития от сравнительно простых форм жизни к более высокоорганизованным.
Основы научной материалистической теории эволюции заложил великий английский натуралист Чарльз Дарвин. До Дарвина в биологии в основном господствовало неправильное понятие об исторической неизменности видов, о том, что их столько, сколько создано богом. Однако и до Дарвина наиболее проницательные биологи понимали несостоятельность религиозных воззрений на природу и некоторые из них умозрительно пришли к эволюционным представлениям.
Наиболее крупным естествоиспытателем, предшественником Ч.
Дарвина был известный французский ученый Жан Батист Ламарк. В своей знаменитой книге «Философия зоологии» он доказывал изменяемость видов. Ламарк подчеркивал, что постоянство видов – явление только кажущееся, оно связано с кратковременностью наблюдений за видами. Высшие формы жизни, по Ламарку, произошли от низших в процессе эволюции.
Эволюционное учение Ламарка не было достаточно доказательным и не получило широкого признания среди его современников. Лишь после выдающихся трудов Ч. Дарвина эволюционная идея стала общепринятой.
Современная наука обладает очень многими фактами, доказывающими существование эволюционного процесса.
Это данные биохимии, генетики, эмбриологии, анатомии, систематики, биографии, палеонтологии и многих других дисциплин.
Эмбриологические доказательства – сходство начальных стадий эмбрионального развития животных. Изучая эмбриональный период развития у различных групп позвоночных, К. М. Бэр обнаружил сходство этих процессов у различных групп организмов, особенно на ранних стадиях развития. Позже, основываясь на этих выводах, Э.
Геккель высказывает мысль о том, что это сходство имеет эволюционное значение и на его основе формулируется «биогенетический закон» – онтогенез есть краткое отображение филогенеза. Каждая особь в своем индивидуальном развитии (онтогенезе) проходит зародышевые стадии предковых форм. Изучение только ранних стадий развития зародыша любого позвоночного не позволяет определить с точностью, к какой группе они относятся. Различия формируются на более поздних стадиях развития.
Чем ближе группы, к которым относятся исследуемые организмы, тем дольше в эмбриогенезе будут сохраняться общие черты.?
Морфологические – многие формы сочетают в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. При изучении различных групп организмов становится очевидным, что по целому ряду особенностей они в основе сходны.
Например, в основе строения конечности у всех четвероногих животных лежит пятипалая конечность. Эта основная структура у различных видов преобразована в связи с различными условиями существования: это и конечность непарнокопытного животного, которое при ходьбе опирается всего на один палец, и ласта морского млекопитающего, и роющая конечность крота, и крыло летучей мыши.
Органы, построенные по единому плану и развивающиеся из единичных зачатков, называются гомологичными.
Гомологичные органы не могут сами по себе служить доказательствами эволюции, но их наличие свидетельствует о происхождении сходных групп организмов от общего предка. Ярким примером эволюции служит наличие рудиментарных органов и атавизмов. Рудиментарными называются органы, утратившие свою первоначальную функцию, но сохраняющиеся в организме. Примерами рудиментов могут служить: аппендикс у человека, который у жвачных млекопитающих выполняет пищеварительную функцию; тазовые кости змей и китов, которые не выполняют у них никакой функции; копчиковые позвонки у человека, которые считаются рудиментами хвоста, имевшегося у наших далеких предков.
Атавизмами называют проявление у организмов структур и органов, характерных для предковых форм. Классическими примерами атавизмов является многососковость и хвостатость у человека.
Палеонтологические – ископаемые останки многих животных можно сравнивать между собой и обнаружить сходство. Основаны на изучении ископаемых останков организмов и сравнении с ныне живущими формами. Имеют свои преимущества и недостатки. К преимуществам относится возможность воочию убедиться, каким образом шло изменение данной группы организмов в различные периоды.
К недостаткам относится то, что палеонтологические данные являются очень неполными из-за множества причин. К ним относятся такие, как быстрое размножение мертвых организмов животными, питающимися падалью; мягкотелые организмы крайне плохо сохраняются; и, наконец, то, что обнаруживается только небольшая часть ископаемых останков.
В виду этого, в палеонтологических данных существует множество пробелов, которые и являются основным объектом критики противников теории эволюции.
Биогеографические – распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Сравнение животного и растительного мира разных континентов, показывающие, что различия между их флорой и фауной тем больше, чем древнее и сильнее их изоляции друг от друга.
Как известно, состояние земной коры постоянно претерпевает изменения, и нынешнее положение континентов сформировалось в недавнем (геологически) времени.
До этого все континенты были сближены и объединялись в один материк.
Разделение материков шло постепенно, одни отделились раньше, другие позже. Каждый новый высокоорганизованный вид стремился расселиться на максимально-возможную территорию. Отсутствие на какой-либо территории более высокоорганизованных форм указывает на то, что эта территория отделилась раньше, чем сформировались некоторые виды или же успели на нее расселиться. Само по себе это не объясняет механизм возникновения видов, однако это указывает на то, что разные виды сформировались в различных областях и в разное время.
Современная классификация организмов была предложена Линнеем задолго до теории эволюции, предложенной Дарвином.
Конечно, можно предположить, что все многообразие видов растений и животных было создано одновременно, и каждый из них был сотворен независимо друг от друга.
Однако, систематика, основываясь на морфологических сходствах организмов, объединяет их в группы. Существование таких групп (роды, семейства, отряды) наводит на мысль о том, что каждая таксономическая группа – это результат адаптации различных видов к конкретным условиям среды.
Эволюционное учение Ч. Дарвина.
Его основные положения и значение.
Вид, критерии вида. Популяции.
Предпосылки эволюции сами по себе не могут привести к эволюции. Для протекания эволюционного процесса, приводящего к появлению приспособлений и образованию новых видов и других таксонов, необходимы движущие силы эволюции.
В настоящее время созданное Дарвином учение о движущих силах эволюции (борьбе за существование и естественном отборе) дополнено новыми фактами благодаря достижениям современной генетики и экологии.
Борьба за существование и ее формы
По представлениям современной экологии, особи одного вида объединяются в популяции, а популяции разных видов существуют в определенных экосистемах.
Взаимоотношения особей внутри популяций и с особями популяций других видов, а также с условиями среды в экосистемах рассматриваются как борьба за существование .
Дарвин считал, что борьба за существование является результатом размножения видов в геометрической прогрессии и появления избыточной численности особей при ограниченности кормовых ресурсов.
То есть под словом «борьба» по сути понималась конкуренция за корм в условиях перенаселенности.
По современным представлениям, элементами борьбы за существование могут быть любые взаимоотношения - как конкурентные, так и взаимовыгодные (забота о потомстве, взаимопомощь). Перенаселение не является необходимым условием для борьбы за существование. Следовательно, в настоящее время борьба за существование понимается шире, чем по Дарвину, и не сводится к конкурентной борьбе в прямом смысле слова.
Выделяют две основные формы борьбы за существование: прямая борьба и косвенная борьба.
Прямая борьба - любые взаимоотношения, при которых между особями одного или разных видов в составе их популяций наблюдается выраженный в той или иной степени физический контакт.
Последствия этой борьбы могут быть самыми разными для взаимодействующих сторон. Прямая борьба может быть как внутривидовой, так и межвидовой.
Примерами прямой внутривидовой борьбы могут быть: соперничество между семьями грачей за места гнездований, между волками за добычу, между самцами за территорию.
Это также вскармливание детенышей молоком у млекопитающих, взаимопомощь при строительстве гнезд у птиц, защита от врагов и др.
Косвенная борьба - любые взаимоотношения между особями разных популяций, использующих общие пищевые ресурсы, территорию, условия среды без непосредственного контакта друг с другом.
Косвенная борьба может быть внутривидовой, межвидовой и с абиотическими факторами среды.
Примерами косвенной борьбы могут быть взаимоотношения между отдельными березами в загущенной березовой роще (внутривидовая борьба), между белыми медведями и песцами, львами и гиенами за добычу, светолюбивыми и тенелюбивыми растениями (межвидовая борьба).
Также косвенной борьбой является разная устойчивость растений к обеспеченности почвы влагой и минеральными веществами, животных - к температурному режиму (борьба с абиотическими факторами среды).
Результатом борьбы за существование является успех или неудача данных особей в выживании и оставлении потомства, т. е. естественный отбор, а также смена территорий, изменение экологических потребностей и др.
Естественный отбор и его формы
По Дарвину, естественный отбор выражается в преимущественном выживании и оставлении потомства наиболее приспособленными особями и гибели менее приспособленных.
Современная генетика расширила это представление. Разнообразие генотипов в популяциях, возникающее в результате действия предпосылок эволюции, приводит к появлению фенотипических различий между особями. В результате борьбы за существование в каждой популяции выживают и оставляют потомство особи с полезными в данной среде фенотипами и генотипами.
Следовательно, действие отбора заключается в дифференциации (избирательном сохранении) фенотипов и воспроизведении адаптивных генотипов. Поскольку отбор происходит по фенотипам, то это определяет значимость фенотипической (модификационной) изменчивости в эволюции.
Разнообразие модификаций влияет на степень разнообразия фенотипов, анализируемых естественным отбором, и позволяет виду выживать в изменяющихся условиях среды. Однако модификационная изменчивость не может быть предпосылкой эволюции, так как не влияет на генофонд популяции.
Естественный отбор - направленный исторический процесс дифференциации (избирательного сохранения) фенотипов и воспроизведения адаптивных генотипов в популяциях.
В зависимости от условий среды обитания популяций в природе можно наблюдать две основные формы естественного отбора: движущий и стабилизирующий.
Движущий отбор действует в постепенно изменяющихся в определенном направлении условиях среды.
Он сохраняет полезные отклонившиеся фенотипы и удаляет прежние и бесполезные отклонившиеся фенотипы. При этом происходит сдвиг среднего значения нормы реакции признаков и смещение их вариационной кривой в конкретном направлении без изменения ее пределов.
Если отбор действует таким образом в ряду поколений (F1 → F2 → F3), то он приводит к формированию новой нормы реакции признаков.
Она не перекрывается с прежней нормой реакции. В результате формируются новые адаптивные генотипы в популяции. Это является причиной постепенного превращения популяции в новый вид. Именно такую форму отбора Дарвин считал движущей силой эволюции.
В результате действия движущего отбора одни признаки в новых условиях могут исчезать, а другие - развиваться и совершенствоваться.
Однонаправленное действие естественного отбора приводит к удлинению корней у склерофитов, повышению остроты зрения, слуха, обоняния у хищников и их жертв.
Стабилизирующий отбор действует в неизменных и оптимальных для популяций условиях среды.
Он сохраняет прежний фенотип и удаляет любые отклонившиеся от него фенотипы. При этом среднее значение нормы реакции признаков не изменяется, но суживаются пределы их вариационной кривой. Следовательно, генотипическое и фенотипическое разнообразие, возникающее как результат действия предпосылок эволюции, снижается.
Это способствует закреплению прежних генотипов и сохранению существующего вида. Результатом данной формы отбора является существование в настоящее время древних (реликтовых) организмов.
Реликтовые (от лат. relictum - остаток) виды - живые организмы, сохранившиеся в современной флоре и фауне или в определенном регионе как остаток предковой группы. В прошедшие геологические эпохи они были широко распространены и играли большую роль в экосистемах.
Движущими силами эволюции являются естественный отбор и борьба за существование.
Различают две формы борьбы за существование: прямую и косвенную борьбу. В природе наблюдается две основные формы естественного отбора: движущий и стабилизирующий.
Направляющий фактор эволюции по Дарвину
Все наше достоинство заключено в мысли. Не пространство и не время, которых мы не можем заполнить, возвышают нас, а именно она, наша мысль.
Будем же учиться хорошо мыслить: вот основной принцип морали.
Чарльз Дарвин был рожден холодной зимой 1809 г. в Англии. Его отцом был Роберт Уоринг, сын знаменитого ученного и талантливого поэта Эразма Дарвина.
Мать маленького Чарльза умерла, когда тому не было и 8-ми лет.
Вскоре Чарльза отправили учиться в элементарную школу, а уже через один год перевели к доктору Бетлера, руководителю гимназии. Учился Ч. Дарвин весьма посредственно, хотя у него очень рано «проснулась» любовь к природе, как и «живой» интерес к флоре и фауне. Направляющий фактор эволюции по Дарвину Он с удовольствием собирал насекомых, разнообразные минералы, цветы и раковины.
Окончив гимназию в 1825 г., молодой Дарвин блистательно поступает в университет Эдинбурга. Там он обучался всего два года. После безуспешной попытки стать врачом, Дарвин решает попробовать свои силы в роли священника. Для этого молодой человек поступает в Кембридж. Обучение он закончил, совершенно ничем не выделившись от остальных студентов. Его привлекало совсем иное: общества натуралистов и ботаников, экскурсии, посвященные естественным наукам. В эти годы из под пера ученного вышел первый труд, который содержал его заметки и наблюдения за природным миром.
В 1831 году Дарвин начинает кругосветное путешествие, в котором в течение 5 лет он знакомится с природой самых разнообразных точек планеты. В результате наблюдений, сделанных им во время странствий, он написал несколько работ, посвященных геологическим наблюдениям за вулканическими островами и коралловыми рифами.
Они принесли Дарвину известность в ученых кругах.
В 1839 г. Дарвин женится, что заставляет его остаться жить в Лондоне. Слабое здоровье Чарльза приводит к переезду в Доун, где Дарвин остается до конца своих дней. Там он разрабатывает вопрос о происхождении видов и формулирует идею естественного отбора. Направляющий фактор эволюции по Дарвину В свет выходит очерк «Происхождение видов путем естественного отбора», в котором тщательно доказывается его теория, и приводятся неоспоримые доказательства.
Его имя приобрело признание и известность во всем мире. Все последующие работы Дарвина представляют собой дальнейшие разработки его учения. Например, некоторые объяснения происхождения человека от обезьян.
После распространения своей теории, Ч. Дарвин получил ряд наград за свои труды, став почетным членом многочисленных научных обществ.
Ученый скончался в 1882 г., дожив до 74 лет. Учение Дарвина прославило его имя на века, ознаменовав новый подход к учению о возникновении человечества.
Для того, чтобы воспитание детей было успешным, надо, чтобы воспитывающие люди, не переставая, воспитывали себя.
Элементарные факторы эволюции - факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции). Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции: мутационный процесс, комбинативная изменчивость, популяционные волны и дрейф генов, изоляция, естественный отбор.
Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций.
В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А→а) или изменение гена вообще (А→С). Мутационный процесс в силу случайности мутаций не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции.
Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.
Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей.
Причинами комбинативной изменчивости являются: перекрест хромосом (рекомбинация); случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе; случайное сочетание гамет при оплодотворении.
Волны жизни - периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.
Причинами популяционных волн могут быть:
- периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т.д.);
- непериодические изменения (природные катастрофы);
- заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).
В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов.
Дрейф генов - случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут значительно изменяться за одно или несколько поколений.
Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т.д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы.
Если в дальнейшем численность популяции восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны служат поставщиком эволюционного материала.
Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию.
Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.
Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями.
Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).
Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.
Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер.
Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.
Естественный отбор - процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции признаками. Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены.
В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определенным свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор - это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.
Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству. В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые).
Так же могут возникать признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью). В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.
Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный).
Стабилизирующий отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака.
Действует при относительно постоянных условиях окружающей среды, т.е. пока сохраняются условия, повлекшие образование того или иного признака (свойства).
Например, сохранение у насекомоопыляемых растений размеров и формы цветка, так как цветки должны соответствовать размерам тела насекомого-опылителя.
Сохранение реликтовых видов.
Движущий отбор направлен на сохранение мутаций, изменяющих среднюю величину признака. Возникает при изменении условий окружающей среды. Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу, и при длительном изменении внешней среды преимущество в жизнедеятельности и размножении может получить часть особей вида с некоторыми отклонениями от нормы.
Вариационная кривая смещается в направлении приспособления к новым условиям существования. Например, возникновение у насекомых и грызунов устойчивости к ядохимикатам, у микроорганизмов - к антибиотикам.
Или индустриальный меланизм, например, потемнение окраски бабочки березовой пяденицы в развитых индустриальных районах Англии. В этих районах кора деревьев становится темной из-за исчезновения лишайников, чувствительных к загрязнению атмосферы, а темные бабочки, менее заметны на стволах деревьев.
Разрывающий (дизруптивный) отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к наибольшему отклонению от средней величины признака.
Разрывающий отбор проявляется в том случае, если условия среды изменяются так, что преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от нормы. В результате разрывающего отбора формируется полиморфизм популяции, т.е. наличие нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп. Например, при частых сильных ветрах на океанических островах сохраняются насекомые либо с хорошо развитыми крыльями, либо с рудиментарными.
Развитие эволюционных идей. Значение работ К. Линнея, учения Ж.-Б. Ламарка, эволюционной теории Ч. Дарвина. Взаимосвязь движущих сил эволюции. Элементарные факторы эволюции
Идеи изменяемости органического мира находили своих сторонников уже с античных времен. Аристотель, Гераклит, Демокрит и ряд других мыслителей древности высказывали эти идеи. В XVIII в. К. Линней создал искусственную систему природы, в которой вид признавался наименьшей систематической единицей. Он ввел номенклатуру двойных названий вида (бинарную), что позволило систематизировать по таксономическим группам известные к тому времени организмы разных царств.
Создателем первой эволюционной теории был Жан Батист Ламарк. Именно он признал постепенное усложнение организмов и изменяемость видов, тем самым косвенно опровергая божественное сотворение жизни. Однако утверждения Ламарка о целесообразности и полезности любых возникающих приспособлений у организмов, признание их стремления к прогрессу в качестве движущей силы эволюции, не подтвердились последующими научными исследованиями. Также не нашли своего подтверждения положения Ламарка о наследуемости приобретенных особью в течение ее жизни признаках и о влиянии упражнений органов на их адаптивное развитие.
Основной проблемой, которую нужно было решить, была проблема образования новых видов, приспособленных к условиям окружающей среды. Иными словами ученым необходимо было ответить как минимум на два вопроса: как возникают новые виды? Как возникают приспособления к условиям среды?
Эволюционное учение, которое получило свое развитие и признается современными учеными было создано независимо друг от друга Чарльзом Робертом Дарвином и Альфредом Уоллесом, которые выдвинули идею естественного отбора на основе борьбы за существование. Это учение получило название дарвинизм , или наука об историческом развитии живой природы.
Основные положения дарвинизма:
– эволюционный процесс реален, определяется условиями существования и проявляется в образовании новых, приспособленных к этим условиям, особей, видов и более крупных систематических таксонов;
– основными эволюционными факторами являются: наследственная изменчивость и естественный отбор .
Естественный отбор играет роль направляющего фактора эволюции (творческую роль).
Предпосылками естественного отбора являются: избыточный репродуктивный потенциал, наследственная изменчивость и изменение условий существования. Естественный отбор является следствием борьбы за существование, которая подразделяется на внутривидовую, межвидовую и борьбу с условиями окружающей среды. Результатами естественного отбора являются:
– сохранение любых адаптаций, обеспечивающих выживание и воспроизводство потомства; все приспособления носят относительный характер.
Дивергенция – процесс генетического и фенотипического расхождения групп особей по отдельным признакам и образования новых видов – прогрессивная эволюция органического мира.
Движущими силами эволюции, по Дарвину являются: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть А
А1. Движущей силой эволюции по Ламарку является
1) стремление организмов к прогрессу
2) дивергенция
3) естественный отбор
4) борьба за существование
А2. Ошибочным является утверждение
1) виды изменяемы и существуют в природе как самостоятельные группы организмов
2) родственные виды имеют исторически общего предка
3) все изменения, приобретаемые организмом, полезны и сохраняются естественным отбором
4) в основе эволюционного процесса лежит наследственная изменчивость
А3. Эволюционные изменения закрепляются в поколениях в результате
1) появления рецессивных мутаций
2) наследования приобретенных в течение жизни признаков
3) борьбы за существование
4) естественного отбора фенотипов
А4. Заслуга Ч. Дарвина заключается в
1) признании изменяемости видов
2) установлении принципа двойных названий видов
3) выявлении движущих сил эволюции
4) создании первого эволюционного учения
А5. Причиной образования новых видов по Дарвину является
1) неограниченное размножение
2) борьба за существование
3) мутационные процессы и дивергенция
4) непосредственное влияние условий среды
А6. Естественным отбором называется
1) борьба за существование между особями популяции
2) постепенное возникновение различий между особями популяции
3) выживание и размножение сильнейших особей
4) выживание и размножение наиболее приспособленных к условиям среды особей
А7. Борьба за территорию между двумя волками в одном лесу относится к
1) межвидовой борьбе
2) внутривидовой борьбе
3) борьбе с условиями среды
4) внутреннему стремлению к прогрессу
А8. Рецессивные мутации подвергаются естественному отбору в случае
1) гетерозиготности особи по отбираемому признаку
2) гомозиготности особи по данному признаку
3) их приспособительного значения для особи
4) их вредности для особи
А9. Укажите генотип особи, у которой ген а будет подвергаться действию естественного отбора
1) АаВв 2) ААВВ 3) Аавв 4) ааВв
А10. Ч. Дарвин создал свое учение в
1) XVII в. 2) XVIII в. 3) XIX в. 4) XX в.
Часть В
В1. Выберите положения эволюционного учения Ч. Дарвина
1) приобретенные признаки наследуются
2) материалом для эволюции служит наследственная изменчивость
3) любая изменчивость служит материалом для эволюции
4) основной результат эволюции – борьба за существование
5) в основе видообразования лежит дивергенция
6) действию естественного отбора подвергаются как полезные, так и вредные признаки
Часть С
С1. В чем заключается прогрессивность учения Ч. Дарвина?
Ответы Часть А. А1 – 1. А2 – 3. А3 – 4.А4 – 3. А5 – 3. А6 – 4.А7– 2.А8 – 2.А9 – 4.А10 – 3.
Часть В. В1 – 2, 5, 6. В2 А – 1; Б – 1; В – 2; Г – 2; д 1; Е – 2 .
Часть С. С1 Ч. Дарвин вскрыл причины происхождения разнообразия и приспособленности организмов, их биологического прогресса в течение исторически длительного промежутка времени. Его учение основано на положениях о наследственной изменчивости, борьбе за существование, естественном отборе и дивергенции – т.е. факторах, о которых до него никто не говорил. Дарвин дал объяснение механизмам эволюционного процесса, что во второй половине XIX в. было поистине революционным прорывом в науке.
Кроме того, его учение вместе с синтетической теорией эволюции единственное учение, которое помогает логически обоснованно объяснить возникновение приспособленности у организмов.
Творческая роль естественного отбора. Синтетическая теория эволюции. Исследования С.С.Четверикова. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира
Синтетическая теория эволюции возникла на основе данных сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии, генетики, биохимии, географии.
Синтетическая теория эволюции выдвигает следующие положения:
– элементарным эволюционным материалом являются мутации ;
– элементарная эволюционная структура – популяция ;
– элементарный эволюционный процесс – направленное изменение генофонда популяции ;
– естественный отбор – направляющий творческий фактор эволюции;
– в природе происходят два, условно выделенных процесса, имеющих одинаковые механизмы – микро– и макроэволюция . Микроэволюция – это изменение популяций и видов, макроэволюция – это появление и изменение крупных систематических групп.
Мутационный процесс. Исследованиям мутационных процессов в популяциях посвящены работы отечественного генетика С.С. Четверикова. В результате мутаций появляются новые аллели. Так как мутации, преимущественно, рецессивны, то они накапливаются в гетерозиготах, образуя резерв наследственной изменчивости. При свободном скрещивании гетерозигот, рецессивные аллели переходят в гомозиготное состояние с вероятностью 25% и подвергаются действию естественного отбора. Особи, не обладающие селективными преимуществами, выбраковываются. В крупных популяциях степень гетерозиготности выше, поэтому многочисленные популяции лучше приспосабливаются к условиям среды. В небольших популяциях неизбежен инбридинг, а следовательно, повышение гомозиготное – ти популяции. Это в свою очередь грозит болезнями и вымиранием.
Дрейф генов , случайная утрата или внезапное повышение частоты аллелей в малых популяциях, ведущие к изменению концентрации этого аллеля, возрастанию гомозиготности популяции, снижению ее жизнеспособности, появлению редких аллелей. Например, в религиозных общинах, изолированных от остального мира, наблюдается либо утрата, либо повышение характерных для их предков аллелей. Повышение концентрации аллелей происходит в результате близкородственных браков, утрата аллелей может произойти в результате ухода членов общины или их смерти.
Формы естественного отбора. Движущий естественный отбор. Приводит к смещению нормы реакции организма в сторону изменчивости признака в изменяющихся условиях среды.Стабилизирующий естественный отбор (открыт Н.И. Шмальгаузеном) сужает норму реакции в стабильных условиях среды. Дизруптивный отбор – происходит в том случае, если одна популяция в силу каких-то причин разделяется на две и они между собой почти не соприкасаются. Например, в результате летних покосов может оказаться разделенной во времени созревания популяция растений. Со временем из нее могут образоваться два вида. Половой отбор обеспечивает развитие репродуктивных функций, поведения, морфофизиологических особенностей.
Таким образом, синтетическая теория эволюции объединила в себе дарвинизм и современные представления о развитии органического мира.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть А
А1. По мнению С.С. Четверикова исходным материалом для видообразования являются
1) изоляция
2) мутации
3) популяционные волны
4) модификации
А2. Малые популяции вымирают из-за того, что в них
1) меньше рецессивных мутаций, чем в больших популяциях
2) меньше вероятность перевода мутаций в гомозиготное состояние
3) больше вероятность близкородственных скрещиваний и наследственных заболеваний
4) выше степень гетерозиготности особей
А3. Образование новых родов и семейств относится к процессам
1) микроэволюционным 3) глобальным
2) макроэволюционным 4) внутривидовым
А4. В постоянно меняющихся условиях среды действует форма естественного отбора
1) стабилизирующая 3) движущая
2) дизруптивная 4) половой отбор
А5. Примером стабилизирующей формы отбора может служить
1) появление копытных животных в степных зонах
2) исчезновение белых бабочек в промышленных районах Англии
3) выживание бактерий в гейзерах Камчатки
4) возникновение высокорослых форм растений при переселении их из долин в горы
А6. Быстрее будут эволюционировать популяции
1) гаплоидных трутней
2) гетерозиготных по многим признакам окуней
3) самцов домашних тараканов
А7. Генофонд популяции обогащается благодаря
1) модификационной изменчивости
2) межвидовой борьбе за существование
3) стабилизирующей форме отбора
4) половому отбору
А8. Причина, по которой может произойти дрейф генов
1) высокая гетерозиготность популяции
2) большая численность популяции
