Генетика и эволюция

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное Бюджетное Государственное Образовательное

Учреждение Высшего Профессионального Образования

Пензенский Государственный Университет

Кафедра физики

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Генетика и эволюция»

по курсу «Концепция современного естествознания»

 

 

 

 

Выполнила: студентка группы 12ЭП1

Синицына Оксана

Проверил: кандидат технических наук,

доцент Першенков Пётр Петрович

 

 

Пенза, 2012 г.

Оглавление

1. Введение……………………………………………………...... 3 стр.
2. История развития генетики……………………………….. 4-13 стр.
1. Эволюционные воззрения Ламарка……………………… 4-5 стр.
2. Теория эволюции Дарвина…………………………………. 5-7 стр.
3. Исследования Грегори Менделя…………………………. 7-9 стр.
4. Развитие генетики в ХХ веке……………………………. 10-13 стр.
3. Механизм наследственности…………………………… 13-15 стр.
4. Доминантность наследственных признаков ………...…. 15-16 стр.
5. Эволюция полигенных систем…………………………. 16-17 стр.
6. Генетический дрейф.……………………………………... 17-18 стр.
7. Генетические закономерности в эволюции популяций…18-21 стр.
8. Заключение….………………………………………………... 22 стр.
9. Список использованной литературы………………………. 23 стр.
10. Словарь терминов……………………………………………. 24 стр.

 

1. Введение

Эволюция и  генетика – это краеугольные камни понимания человечеством своего происхождения и путей развития жизни на Земле. 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.

Генетика (от греч. genesis – происхождение) – это наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук определяются тем, что она изучает основные свойства организмов – наследственность и изменчивость. 

 

2. История развития генетики
1. Эволюционные воззрения Ламарка

Одним из первых ученых, занимавшихся исследованиями теории эволюции, был  французский биолог Жан Батист Ламарк (1774-1829), придерживавшийся взгляда, что виды постепенно изменяются, порождая новые, т. е. эволюционируют. Значительный вклад Ламарка в биологическую мысль состоял в том, что он привел убедительные аргументы в поддержку теории эволюции, выступив противником теории независимого и неизменного развития видов, утверждавшей, что с течением времени наблюдаются слабые отклонения от нормальных форм, но, в конце концов, эти уклонившиеся формы возвращаются к прежнему состоянию, что не может привести к возникновению новых видов.

Ламарк выдвинул гипотезу о факторах, контролирующих эволюционные изменения. Он предполагал, что живые существа обладают способностью постепенно в течение многих поколений изменяться от простой структуры или организации к более сложной и совершенной. Также он заметил, что часто используемые органы, как правило, имеют тенденцию увеличиваться в размере и выглядят более развитыми по сравнению с теми, которые менее упражняются. Ученый предположил, что изменения, приобретенные организмом в течение жизни, могут наследоваться потомством в определенной степени. Удивительно тонкую и сложную структуру органов, обеспечивающих приспособленность к выполнению специфических функций, он объяснял изменениями, накапливаемыми в поколениях в результате наследования этих «приобретенных признаков».

Заслуга Ламарка состояла в том, что он строго придерживался  эволюционной теории в то время, когда  многие его коллеги твердо верили в создание определенных видов путем  отдельных актов творения. Тем  более, механизм наследования имел, вероятно, для него второстепенное значение по сравнению с главной целью – убедить всех своих противников в существовании процесса эволюции.

 

2. Теория эволюции Дарвина

Ученым, совершившим переворот  в развитии эволюционной теории, является Чарльз Дарвин (1809-1882). Дарвин вывел новую концепцию эволюции. Дарвиновская концепция эволюции признает существование такой групповой изменчивости, которая приобретается организмами под действием определенных факторов, считает, что только случайные индивидуальные изменения, оказывающиеся полезными, могут передаваться по наследству и тем самым влиять на процесс дальнейшей эволюции.

Одним из важнейших аспектов теории Дарвина было ограничение  полового отбора от других форм отбора. Дарвин отмечал, что у животных, имеющих  два пола, существуют признаки, которые  не способствуют выживанию особи  и могут быть даже вредными для  нее. В особенности это относится  к самцам. Если самец имеет такое  строение или поведение, способствующее спариванию с ним самки в присутствии  конкурента, то этот признак дает ему  преимущества перед конкурентом  оставить больше потомства. Данный признак, по мнению Дарвина, будет развиваться, и совершенствоваться с течением времени, так как любые вариации, усиливающие его, дадут обладателю новые преимущества, и он оставит  больше потомства, чем его менее  удачливый соперник. В дальнейшем развитие признака прекращается лишь тогда, когда его половые преимущества точно уравновешиваются механическими, физиологическими и другими недостатками, или, по словам самого Дарвина, когда  половой отбор уравновешивается равным ему и противоположным  по направлению естественным отбором. Таким образом, Дарвин объяснил развитие многих вторичных половых признаков, таких, как красивые перья у райских  птиц и хвостовые перья у павлина, наличие которых объяснить иначе  невозможно.

В результате своих исследований Дарвин вывел основные принципы своей эволюционной теории:

1. Изменчивость является неотъемлемой частью всего живого.

В природе не существуют два совершенно одинаковых организма. Мы все тщательнее и глубже изучаем природу и убеждаемся во всеобщем, универсальном характере изменчивости. Например, на первый взгляд может показаться, что все деревья в сосновом бору одинаковые, но более внимательное изучение может выявить некоторые различия между ними. Одна из сосен дает более крупные семена, другая – в состоянии лучше переносить засуху, у третьей – повышенное содержание хлорофилла в иголках и т. д. В определенных условиях это незначительное, на первый взгляд, различие может стать тем решающим изменением, которое и определит, останется ли организм в живых или нет. Дарвин различает два типа изменчивости:

1. «индивидуальная» или «неопределенная» изменчивость, т. е. передающаяся по наследству;
2. «определенная» или «групповая» – подверженная той группе организмов, которые оказываются под воздействием определенного фактора внешней среды.
2. Внутреннее противоречие в развитии живой природы.

С одной стороны все  виды организмов имеют тенденцию  к размножению в геометрической прогрессии, а с другой – выживает и достигает зрелости лишь небольшая  часть потомства. Чарльз Дарвин характеризует этот принцип как «борьбу за существование». Под этим термином Дарвин подразумевает различные отношения между организмами, начиная от сотрудничества внутри вида против неблагоприятных условий окружающей среды, заканчивая конкуренцией между организмами.

3. Принцип естественного отбора, играющий фундаментальную роль во всех эволюционных теориях.

С помощью этого принципа Дарвин объясняет, почему из большого количества организмов выживают и развиваются  лишь небольшое количество особей. Чарльз Дарвин писал: «Выражаясь метафорически, можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и невидимо, где бы и когда ни представился к тому случай, над усовершенствованием  каждого органического существа в связи с условиями его  жизни, органическими и неорганическими».

Самым слабым местом в теории Дарвина были его представления  о наследственности. Неясным оставался тот факт, каким образом изменения, связанные со случайным появлением полезных изменений могут сохраняться в потомстве и передаваться следующему поколению. Таким образом, теория Дарвина нуждалась в доработке и обосновании с учетом других биологических дисциплин, а в частности – генетики.

 

3. Исследования Грегори Менделя

Дарвин понимал, что для  создания теории эволюции необходимо знание законов наследственности. Ко времени издания «Происхождения видов» Дарвина науке ничего не было известно о наследовании признаков. И только Грегор Мендель (1822-1884) заложил основы современной теории наследственности, или как её называют сейчас, генетики. Когда он в 1865 году опубликовал свою теорию наследственности, то, как это часто бывает в научном мире со слишком смелыми теориями, ее не приняли. Понадобилось почти 40 лет, до 1900 года, когда были открыты хромосомы, опыты его вспомнили, выделенные законы стали основой новой науки. 

Примерно в 1856 г. Мендель  начал проводить опыты с различными сортами гороха, чтобы выяснить, какие индивидуальные признаки организма  передаются по наследству. Доминирование одного признака над другим – это обычное, но не универсальное явление. В некоторых случаях встречается неполное доминирование. Бывают такие случаи, когда в потомстве проявляются признаки обоих родителей. Такая ситуации называется кодоминированием. Например, у людей с группой крови АВ одинаково выражены признаки и особенности группы как А, так и В, унаследованные ими от обоих родителей.

В 1866 г. Мендель открыл законы дискретной наследственности, выражающие распределение в потомстве наследственных факторов, названных впоследствии генами. Для объяснения результатов своих  экспериментов Мендель предложил  гипотезу: альтернативные признаки определяются факторами – генами, которые передаются по наследству. Каждый фактор может  находиться в одной из альтернативных форм, ответственных за то или иное проявление признака. Эксперименты Менделя  определяли наследование альтернативных проявлений одного и того же признака.

Менделевская наследственность объединяет пять основных принципов, два из которых он сформулировал в виде законов.

Принципы менделевской теории наследственности:

1. Наследственность дискретна, и за исключением половых хромосом, вклад каждого из родителей в свое потомство равноценен. Материал, определяющий наследственные свойства, передается потомству сперматозоидом и яйцеклеткой и не смешивается. Наследственный материал представляет собой набор дискретных частиц, называемый генами. Гены – это гигантские молекулы, определяющие своим строением и взаимодействием с другими аналогичными молекулами природу наследственных признаков.
2. Наследственные признаки не «загрязняют» друг друга. Гены, полученные потомством от родителей, составляют пары, причем таких пар в организме может быть тысячи. Гены передаются в том же виде, в котором они существовали у предков.
3. При скрещивании двух чистопородных организмов, различающихся по паре контрастирующих признаков, первое поколение, как правило, обладает признаками одного из родителей. Таким образом, исходные (дедовские) формы вновь выявляются во втором поколении, или, как сейчас говорят, выщепляются. Это первый закон Менделя, подтверждающий вышеизложенное второе положение, называемый законом расщепления.
4. Если скрестить организмы, различающиеся по двум или большему числу пар контрастирующих признаков, то во втором поколении гены, определяющие различные признаки, наследуются независимо друг от друга (впоследствии оказалось, что этот закон справедлив только в отношении генов, находящихся в разных хромосомах). Это правило получило название закон независимого распределения. Мендель заранее предусмотрел две возможности:

• признаки, наследуемые от одного родителя, передаются совместно;

• признаки передаются потомству независимо один от другого.