Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Июня 2013 в 17:33, доклад
Эволюция и генетика – это краеугольные камни понимания человечеством своего происхождения и путей развития жизни на Земле. В своей работе я постараюсь рассмотреть вопросы развития эволюционных учений, начиная с Эмпедокла, жившего в V веке до нашей эры, утверждавшего, что изначально были созданы различные органы – ноги, руки, ласты и т. д.; и заканчивая последней, наиболее совершенной (широко известной) теорией о происхождении видов Чарльза Дарвина, а также её оппонентов и многочисленных сторонников, самостоятельно занимающихся изучением и разработкой дарвиновской концепции. Также следует сказать, что генетика и эволюция – науки взаимосвязанные. Принципы генетики укрепили и дали прочную научную основу для развития эволюционных учений. Этот процесс начался с открытием законов Менделя и применением их к теории эволюции Дарвина.
В разных областях биологии к первой четверти XIX в. был накоплен огромный фактический материал, который нуждался в обобщении. Для такого обобщения нужны были новые подходы. Практика сельского хозяйства требовала создания теории, которая позволила бы развивать дальше методы селекционной работы.
Все это и определило в значительной степени то обстоятельство, что именно в Англии – одной из наиболее развитых в хозяйственном отношении стран мира – сложились в середине XIX в. условия для создания теории эволюции. Честь ее создания неоспоримо принадлежит Чарльзу Дарвину – одному из величайших естествоиспытателей всех времен и народов (приложение 2).
Ч. Дарвин (1809–1882) в юности верит в Библию, собирается стать сельским пастором и занимается зоологией как натуралист-любитель. В 22 года Ч. Дарвин на пять лет покидает Англию и в качестве натуралиста (без жалованья) отплывает в кругосветное путешествие на экспедиционном судне «Бигль» английского адмиралтейства. «Бигль» обогнул земной шар, пройдя с юга вокруг Южной Америки, побывал в водах Австралии и Новой Зеландии, обогнул с юга Африку. По время стоянок корабля Ч. Дарвин собирал ботанические, палеонтологические и зоологические коллекции, проводил геологические наблюдения.
«Путешествуя на корабле ее величества «Бигль» в качестве натуралиста, я был поражен некоторыми фактами, касавшимися распределения органических существ в Южной Америке, и геологическими отношениями между прежними и современными обитателями этого континента. Факты эти, как будет видно из последних глав этой книги, кажется, освещают до некоторой степени происхождение видов – эту тайну из тайн». Так начинается «Введение» в «Происхождение видов...».
Путешествуя по Южной Америке, Ч. Дарвин замечает, что многообразие животного мира логичнее объяснить медленно текущими процессами изменения форм, чем отдельными актами творения (приложение 3). Находка ископаемых гигантских броненосцев – родственников ныне живущих форм – приводит его к выводу о родстве вымерших и существующих форм. Кульминацией, с точки зрения формирования эволюционных взглядов, явилось исследование флоры и фауны Галапагосских островов, где Ч. Дарвин на примере различий между близкими видами вьюрков, черепах, ящериц увидел как бы сам процесс эволюции в действии.
Ч. Дарвин возвращается в Англию в 1836 г. убежденным эволюционистом. Начинается длительный период разработки стройной теории эволюции, основанной на вскрытии механизма эволюционного процесса. Анализируя историю выведения пород голубей, собак и создания высокопродуктивных сортов культурных растений, Ч. Дарвин убеждается, что различия между породами и сортами возникают в результате отбора и преимущественного размножения тех особей, у которых желаемое свойство или признак наиболее выражены. В теории Дарвина существует несколько основных принципов:
Основная заслуга Дарвина в том, что он смог определить механизм эволюции, который и объяснил появления разнообразных живых существ, и их способность к выживанию в различных условиях.
Критерий от греческого "критерион" — средство для суждения. Критерий — признак, по которому производится определение вида организма. Критерии, по которым можно судить о принадлежности данных особей к одному виду, следующие: морфологический, физиологический, биохимический, экологический, этологический, кариотипический, географический.
Морфологический критерий — использование признаков внешнего строения, строения отдельных структур, эмбриологических признаков для принятия решения о таксономической принадлежности организма. Самый старый и наиболее употребляемый критерий. В классифицировании насекомых учитываются строение ротового аппарата, ходильных конечностей, жилкование крыла. При классифицировании ресничных червей — строение глотки и половой системы. При установлении видовой принадлежности полихет учитывается строение личинок, габитус, анатомия.
На морфологическом критерии выросли систематика растений и животных. Этот критерий не абсолютный: из-за изменчивости нет ни одного морфологического признака, который позволил бы маркировать именно вид, а не подвид или вид-двойник. Сейчас у некоторых животных обнаружены виды-двойники (у черных крыс, у "малярийного комара").
Кариотипический критерий — использование числа хромосом в хромосомном наборе и их строения для таксономических целей. Клетки особей каждого вида имеют определенное количество определенных хромосом. Методика определения кариотипа доведена до состояния применимости в полевых условиях. Это один из надежнейших современных критериев вида. Но встречаются различные виды, имеющие одинаковое число хромосом: малярийный плазмодий — 2п = 2, лошадиная аскарида — 2п = 2, вошь головная — 2п = 2, шпинат — 2п = 12, муха домовая — 2п = 12, ясень — 2п = 48, шимпанзе — 2п = 48, таракан — 2п = 48, 13 видов макак имеют диплоидное число хромосом, равное 42.
Физиологический критерий — использование физиологических признаков для дискриминации видов. К ним относятся теплоустойчивость гамет и соматических клеток, репродуктивная изоляция (см. "Изоляция как эволюционный фактор") и др. Репродуктивная изоляция не есть абсолютный критерий видовой принадлежности, т. к. есть организмы, которые размножаются бесполым путем.
Биохимический критерий — это использование данных биохимии для решения таксономической принадлежности организма. В зависимости от практического значения организма применяют такие биохимические методы: химический анализ для выявления веществ, свойственных определенным группам организмов, иммунологические реакции (реакция преципитации, серологические тесты), хроматографический анализ, определение соотношения пуриновых и пиримидиновых оснований в ДНК, гибридизация ДНК, электрофорез.
Реакция преципитации (греч. преципитатио — сбрасывание) — реакция осаждения комплекса антиген-антитело. Хроматографический анализ позволяет разделять и анализировать смесь веществ благодаря различной сорбции (поглощению) сорбентом составных частей исследуемой смеси веществ.
Метод электрофореза белков
позволяет определять видовую принадлежность
по картам электрофоретических фракций
белков. Электрофорез — это направленное
перемещение электрически заряженных
частиц в электропроводящем растворе.
Метод гельэлектрофореза
аминокислоте. При гельэлектрофорезе образцы измельченной ткани или крови гомогенизируют, чтобы перевести в раствор содержащиеся в ткани белки. Затем этот раствор помещают на крахмальный, агаровый или полиакриламидный гель. Через гель пропускают электрический ток. Под его действием белки движутся в определенном направлении и с определенной скоростью в зависимости от входящих в их состав аминокислот, величины белковой молекулы и ее конформации. Через несколько часов прекращают пропускание электрического тока. Положение каждого белка выявляют, обрабатывая гель красителем, специфичным для изучаемого белка - обычно ферментом.
Поскольку каждая аминокислотная цепь в любом белке есть продукт одного гена, этот метод позволяет оценить число локусов, несущих множественные аллели и гетерозиготность особей.
Географический критерий — использование данных по распространению вида (ареалу) для таксономии. Взятый изолированно, он позволяет возводить в ранг географической расы или вида каждую пространственно-обособленную популяцию. Не имеет решающего значения, т. к. ареалы видов могут совпадать полностью или частично.
Этологический критерий вида — использование данных по этологии (поведению) для разграничения видов. Данные по пению, танцу, ухаживанию, миганию света, способу постройки гнезда используются в таксономии. Но видоспецифические элементы поведения имеют сезонный характер. Фиксированный материал, с которым обычно имеет дело таксономист, ничего не говорит о поведении. К тому же сложность в поведении характерна только для высших животных.
Экологический критерий вида — использование данных по местообитанию вида, эконише вида, роли в экосистеме для таксономии. Сам по себе этот критерий не позволяет расчленить экологические формы внутри вида, он недостаточный для определения видовой принадлежности особи.
Часто выделяют генетический критерий вида. По мнению Э. Майра (приложение3), это "не имеет смысла, так как все признаки являются генетическими", т. е. формируются под контролем генетической программы.
Таким образом, среди критериев вида нет ни одного, который можно было бы использовать как единственный абсолютный видовой критерий.
В самом широком смысле термин «популяция» означает совокупность объектов, в биологии он используется для обозначения группы особей одного вида. В эволюционной и генетической трактовке этот термин используется еще более конкретно, часто говорят при этом о свободно скрещивающейся, или менделевской, популяции. Совокупность особей одного вида, длительно населяющих определенное пространство, размножающихся путем свободного скрещивания и в той или иной степени изолированных друг от друга, называют популяцией. Необходимо отметить, что такое определение применимо только к размножающимся половым путем раздельнополым видам.
Таким образом, в генетическом смысле популяция — это пространственно-временная группа скрещивающихся между собой особей одного вида. Связи родителей с потомками обеспечивают непрерывность популяции во времени, а скрещивания особей из разных частей популяции обеспечивают ей пространственное единство. Численность популяции может меняться в результате изменения условий среды обитания, колебаний смертности и рождаемости, а также притока или оттока особей из других популяций. Наконец, популяции могут объединяться или разделяться, возникать и вымирать. Важно при этом, что популяции постоянно изменяются и эти изменения представляют собой элементарные эволюционные процессы.
Популяция - надорганизменная система. В процессе совместного проживания между особями в популяции образуются закономерные связи. Особенно ярко это проявляется в популяции животных. При этом многие связи направлены на воспроизводство популяции: особи разного пола находят друг друга по запаху, звукам, вступают в брачные отношения, строят убежища, выкармливают детенышей, проявляют заботу о потомстве.
Оригинальные способы заботы о потомстве известны у некоторых амфибий. Самец жабы-повитухи наматывает икру на задние лапы и сидит с ней около двух недель в земляной ямке; затем переселяется в ближайший водоем, чтобы освободиться от икринок. Самка жабы пипы икру вынашивает на спине, в особых углублениях на коже. Яванские веслоногие лягушки, живущие на деревьях и кустарниках, во время икрометания вместе с икринками выделяют слизистую жидкость, которую взбивают ногами в густую пену; после икрометания самка ногами формирует из
слизистой массы яйцевидный ком, к которому плотно прижимает расположенные рядом листья. Молодь покидает гнездо уже в виде маленьких лягушат.
Наиболее сложные
Устойчивая популяция включает все возрастные группы: от молодых до стариков. Размножаясь, особи популяции обеспечивают ее длительное существование, что отличает популяцию от отдельных организмов, жизнь которых ограничена во времени.
Таким образом, длительное существование во времени, возникновение закономерных связей между особями популяции говорит о том, что популяция представляет собой не хаотичное скопление особей, а устойчивое целостное образование - надорганизменную систему.
Эволюция – это наследственное
изменение свойств живых