Тема: Возникновение и развитие эволюционных представлений. Сообщение о Ж.Б.Ламарке. §52 1. Метафизик Карл Линней. Креационизм. От латинского креацио – сотворение. «Король ботаников», «отец систематики»: 1 000 терминов, 1 200 новых родов, 8 000 новых видов растений, бинарная номенклатура. 1735 г. «Система природы»: 24 класса растений, 6 классов животных Классификация искусственная (?) Постоянство, неизменность, изначальная целесообразность, но в конце жизни признал, что виды могут образовываться под влиянием среды или в результате скрещивания. 2. Трансформизм. Эволюционная теория Ж. Б. Ламарка. От латинского трансформаре – преобразовывать. Ввел термин «биология». 1809 г. «Философия зоологии» Теория «Градации» – историческое развитие от простого к сложному, 14 классов животных на 6 ступенях. Движущие силы эволюции: 1. Внутреннее стремление к прогрессу; 2. Под влиянием среды – упражнение или неупражнение органов; 3. Передача по наследству благоприобретенных признаков. Теория не принята. В России: К.Ф.Рулье, А.И.Герцен, М.В.Ломоносов. Тема: Возникновение и развитие дарвинизма. §52 1. Предпосылки дарвинизма. Жизнь и деятельность Ч.Дарвина (1809 – 1882 гг.) (Сообщение о биографии!) Развитие капитализма: создание пород животных и сортов растений. Э.Кант – раздвинул рамки существования Земли. Ч.Лайель – историческое развитие земной коры. 1831 – 1836 гг. – кругосветное путешествие на Бигле. 1842 г. – набросок теории, 1859 г. – 1250 экземпляров "Происхождение видов путем естественного отбора" (Одновременно – Альфред Уоллес, англичанин). 2. Основные положения теории Ч.Дарвина. 1. Высокая интенсивность размножения: в коробочке мака – 3 000 семян; слоны размножаются в возрасте от 30 – до 90 лет, слониха приносит за всю жизнь до 6 слонят, но потомство от одной пары за 750 лет = 19 млн. особей! (По Ч. Дарвину). 2. Наследственная изменчивость. 3. Искусственный отбор – направляющий фактор в создании пород и сортов. 4. Борьба за существование и естественный отбор наиболее приспособленных приводят к расхождению признаков (дивергенции), к появлению новых видов и их приспособленности. Креационизм теряет положение господствующей философии. А.Вейсман, Т.Гексли, А.Уоллес, К.А.Тимирязев, И.И.Мечников, И.М.Сеченов способствовали распространению дарвинизма. Тема: Доказательства эволюции. 1. Молекулярные и клеточные доказательства. Белки всех организмов Земли – из 20 видов аминокислот. Кодирование белков, биосинтез белков и НК, энергетический обмен у всех организмов сходны. Чем ближе родство, тем меньше отличий в строении ДНК и белков. Строение и размножение клеток сходно. 2. Эмбриологические доказательства. Многоклеточные начинают развитие с одной клетки, затем бластула, гаструла. У всех позвоночных закладываются жабры, хвост, повторяются зародышевые стадии предковых форм. Закон Мюллера – Геккеля: онтогенез есть краткое повторение филогенеза. 3. Сравнительная морфология, анатомия и физиология. Эвглена зеленая – растение или животное? Личинка асцидии имеет хорду, взрослые – нет. Яйцекладущие млекопитающие имеют признаки рептилий. Конечности позвоночных гомологичны. Рудименты у животных. 4. Палеонтологические доказательства. Чем древнее пласт Земли, тем более примитивные организмы там находятся. Ископаемые переходные формы – археоптерикс, псилофиты и др. 5. Биогеографические области Уоллеса: Палеоарктическая, Неоарктическая, Индо-Малайская, Эфиопская, Неотропическая, Австралийская. §52 Тема: Вид. Критерии вида. Популяция. §§53 1. Вид. Критерии вида Вид – совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область — ареал. Критерии вида: 1. Морфологический. Виды-двойники? 2. Генетический. Кариотип? 3. Физиологический (сходство физиологических процессов особей одного вида или близких видов). 4. Биохимический (сходство белков и НК особей одного вида или близких видов). 5. Эколого-географический (сходство экологических условий в пределах ареала) Для установления видовой принадлежности необходимо использовать совокупность критериев. 2. Популяция Популяции – относительно изолированные группы особей одного вида. Отдельный организм не может эволюционировать. (?) Популяция является элементарной единицей эволюции, длительное направленное изменение генофонда популяции – элементарное эволюционное явление. Тема: Наследственная изменчивость. § Изменчивость: – ненаследственная (модификационная) – наследственная (мутационная и комбинативная) 1. Мутационная изменчивость, мутации. Геномные: полиплоидия (3n, 4n, 5n….); Хромосомные: а) внутрихромосомные: – (АBCD → AB) – (ABCD → ABCDCD) – (ABCD → ACBD) б) межхромосомные: – (ABCD → ABCD1234) Генные (точковые): мутации внутри гена, большинство – рецессивные (?), проявляются в гомозиготном (?) состоянии, доминантные мутации проявляются в каждом поколении. Аа х Аа Гам. A a A a АА + Аа + Аа + аа С.С.Четвериков (1926 г.): популяция как губка насыщена рецессивными мутациями! Частота: 1 мутация на 105-106 гамет по каждому гену! Мутации – элементарный эволюционный материал! 2. Комбинативная изменчивость. В основе – половое размножение: геном + геном = генотип (уникальное сочетание аллелей)! Геном – хромосомный набор гаметы. При образовании гамет, во время мейоза гомологичные хромосомы (?) обмениваются участками, происходит перекомбинация генов и хромосом, и образуются гаметы с уникальным геномом. Тема: Естественный отбор §58 1. Интенсивность размножения: – В коробочке мака – 3 000 семян. – Слоны размножаются в возрасте от 30 – до 90 лет, слониха приносит за всю жизнь до 6 слонят, но потомство от одной пары за 750 лет = 19 млн. особей! (По Ч. Дарвину). – Потомство от одной дафнии за лето может быть боле 1030 – больше массы Земли! "Чем больше – тем меньше" – чем больше потомства, тем меньше забота. Луна-рыба – 300 млн. икринок! 2. Внутривидовая борьба: Протекает наиболее жестоко: конкуренция за пищевые ресурсы, территорию, возможность оставить потомство. Но не обязательно только борьба: забота о потомстве, взаимопомощь, разграничение территории входят в понятие внутривидовой борьбы. 3. Межвидовая борьба: Отношения могут быть как конкурентными, так и основанными на взаимной выгоде. Конкуренция. Когда протекает особенно остро? (Принцип исключения Гаузе) Хищник и жертва (?) Паразитизм (?) Симбиоз (?). 4. Борьба с неблагоприятными условиями среды: В пустыне выживают? В тундре выживают? В зимний период времени выживают? Естественный отбор – направляющий фактор эволюции Тема: Формы естественного отбора §58 1. Движущая форма отбора: Мутации: нейтральные, вредные, полезные, чаще рецессивные. Ч.Дарвин: на островах преобладают бескрылые насекомые. Индустриальный меланизм у березовой пяденицы. Если условия изменяются – отбор в пользу отклонений от установившейся нормы признака. Приводит к образованию новых видов. 2. Стабилизирующая форма отбора: И.И.Шмальгаузен показал, что при неизменных условиях отбор происходит в пользу установившейся нормы признака. Длина ушей у зайца, размеры хвоста у рыб, клюва у птиц. Под контролем стабилизирующей формы отбора находятся все признаки живого организма. Благодаря этой форме отбора сохраняются "живые ископаемые" – кистеперая рыба, гаттерия, варан острова Комодо, ехидна, утконос. Стабилизирующая форма – сохраняет имеющиеся виды, движущая – приводит к появлению новых видов. Тема: Факторы эволюции §§55-56 1. Дрейф генов – фактор эволюции Н.П.Дубинин, Д.Д.Ромашов Дрейф генов – случайное, ненаправленное изменение частот аллелей генов. С.Райт экспериментально доказал, что частота аллеля мутантного гена в маленькой популяции меняется быстро и случайным образом. 2. Популяционные волны – фактор эволюции С.С.Четвериков. – Резкие изменения численности популяций (наводнения, пожары и другие причины). Приводит к изменению генофонда популяции, исчезновению одних аллелей, возрастанию концентрации других. 3. Изоляция – фактор эволюции а) Географическая изоляция. Разрыв ареала на не сообщающиеся между собой части. Причины: образование гор, рек, перешейков, истребление популяций и т.д. б) Экологическая изоляция. Разные популяции севанской форели нерестятся в устьях различных рек, впадающих в озеро; нерест лососевых рыб через год. Значение факторов эволюции (6): 1-2: Наследственная изменчивость? 3-4: Дрейф генов и популяционные волны? 5-6: Естественный отбор? Изоляция? Направляющий фактор? Тема: Приспособленность § 1. Приспособленность Покровительственная окраска и форма – окраска и форма животных, делающие их менее заметными, средства пассивной защиты от хищников. Различают 3 типа П.о. и ф.: 1. Маскировка: сходство с фоном, несъедобными для хищника предметами; 2. Демонстрация: – предупреждающая (божья коровка, оса); – отпугивающая (угрожающая), сопровождается угрожающим поведением, имитацией смерти; – привлекающая, привлекает особей своего вида. 3. Мимикрия (сходство с защищенными организмами). Какой тип покровительственной окраски имеют: гусеницы бражника? Листовидка? Березовая пяденица? Божья коровка? Шершень? Оса? Бабочка-стеклянница? Возникновение по Ч.Дарвину: "Можно сказать, что ест ественный отбор ежедневно, ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно, невиди мо, где бы и когда бы только ни представился к тому случай, над ус овершенствованием каждого органического существа". Возникновение по К.Линнею? Возникновение по Ж.Б.Ламарку? Относительность приспособленности? Тема: Основные направления эволюционного процесса. §63 1. Прогресс и регресс в эволюции Биологический прогресс – возрастание приспособленности организмов к окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида. Примеры видов? Биологический регресс? Примеры видов? 2. Ароморфоз, идиоадаптация, общая дегенерация. Ароморфоз – морфофизиологический прогресс (А.Н.Северцов). Идиоадаптации – частные приспособления, без принципиальной перестройки их биологической организации (приведите три примера). Дегенерации – резкое упрощение организации, связанное с редукцией и исчезновением систем органов. Все три пути приводят к биологическому прогрессу. Тема: Основные положения синтетической теории эволюции §§ 1. Основные постулаты СТЭ 1. Вид состоит из множества морфологически, биохимически, экологически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц — популяций и подвидов. 2. Обмен аллелями возможен лишь внутри вида, вид представляет собой генетически целостную и замкнутую систему. 3. Материалом для эволюции служат изменения наследственности — мутации, с помощью полового размножения мутации распространяются внутри популяции. 4. Мутационный процесс, волны численности, дрейф генов, изоляция — факторы поставщики материала для отбора — носят случайный и ненаправленный характер. 5. Единственный направляющий фактор эволюции — естественный отбор. 6. Наименьшая эволюционная единица — популяция, а не особь. 7. Эволюция носит дивергентный характер, т.е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов. 8. Эволюция носит постепенный (иногда внезапный) и длительный характер. Видообразование представляет собой постепенное изменение генофонда популяции, которое заканчивается репродуктивной изоляцией. 9. Макроэволюция, эволюция на уровне выше вида, идет лишь путем микроэволюции. 10. Эволюция не носит направленного к какой-то цели характера, эволюция ненаправленна, но прогнозируема. Оценивая возможное влияние среды можно предсказать общее направление эволюции.