Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Декабря 2012 в 15:38, реферат
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.
Введение……………………………………………………...... 3 стр.
История развития генетики……………………………….. 4-13 стр.
Эволюционные воззрения Ламарка……………………… 4-5 стр.
Теория эволюции Дарвина…………………………………. 5-7 стр.
Исследования Грегори Менделя…………………………. 7-9 стр.
Развитие генетики в ХХ веке……………………………. 10-13 стр.
Механизм наследственности…………………………… 13-15 стр.
Доминантность наследственных признаков ………...…. 15-16 стр.
Эволюция полигенных систем…………………………. 16-17 стр.
Генетический дрейф.……………………………………... 17-18 стр.
Генетические закономерности в эволюции популяций…18-21 стр.
Заключение….………………………………………………... 22 стр.
Список использованной литературы………………………. 23 стр.
Словарь терминов……………………………………………. 24 стр.
Законы наследования, открытые Менделем, лежат в основе передачи наследственных признаков всего живого (растений, животных и человека). Они позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности.
В 1902 г. два исследователя – У. С. Саттон в США и Т. Боверн в Германии – независимо друг от друга высказали предположение, что гены находятся в хромосомах. Эта концепция получила название хромосомной теории наследственности, согласно которой преемственность свойств в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом, находящихся в ядре клеток и заключающих в себе всю генетическую информацию. Две хромосомы, образующие одну пару, называются гомологическими, принадлежащие к разным парам – негомогенными. По современным данным науки, хромосомы ядерного вещества представляют собой гигантские полимерные молекулы, состоящие из нитей нуклеиновых кислот и небольшого количества белка. Каждая пара хромосом имеет определенный набор генов, контролирующих появление того или иного признака. Гены являются носителями наследственности.
В 1910-х годах Т. Х. Морган (1866-1945) создал научную школу генетиков. Работы Моргана и его школы (Г. Дж. Меллер, А. Г. Стертевант и др.) обосновали хромосомную теорию наследственности. Установление закономерности расположения генов в хромосомах способствовало выяснению цитологических механизмов законов Менделя и разработке теоретических основ теории естественного отбора. Изучение явлений наследственности на клеточном уровне позволило установить взаимосвязь между менделеевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления и созревания половых клеток. В 1933 г. Морган был удостоен Нобелевской премии за эти разработки.
В 1909 г. В. Иогансон (1857-1927) ввел важное разграничение между фенотипом и генотипом. Фенотип – это совокупность всех внешних наблюдаемых нами признаков организма: морфологических, физиологических, биохимических, гистологических, анатомических, поведенческих и т.п. Генотипом называется передающаяся по наследству генетическая основа всех этих признаков (генетическая конституция особи). Генотип – это совокупность всех генов одного организма. Генотип – это не механическая сумма генов, это система взаимодействующих генов. На протяжении жизни организма его фенотип может изменяться, однако генотип остается неизменным.
В 1920-е и 1930-е годы важную роль в развитии генетики сыграли работы Н. И. Вавилова, Н. К. Кольцова, А.С. Серебровского и других ученых. Становление этой науки в нашей стране пережило сложный период. Долгое время генетика отвергалась официальной наукой. "Менделизм-морганизм" был провозглашен лжеучением, последователи его преследовались. Затем наступило время, когда генетику наконец-то признали, приняв основные положения одного из самых удивительных учений, продвигающих вперед человеческую цивилизацию.
В 1940-х – начале 1950-х годов была выяснена химическая природа гена. Гены представляют собой участки молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты – высокополимерного природного соединения, содержащегося в ядрах клеток живых организмов. ДНК – носитель генетической информации. Расшифровка структуры ДНК и механизма ее самоудвоения позволила установить, что все разнообразие живого мира кодируется на нитях ДНК, посредством чего записывается информация о последовательности аминокислот в белке. Всего известно 20 аминокислот, различные вариации из которых и определяют все разнообразие белков в живой материи.
Одним из наиболее важных научных открытий XX века было установление в 1953 г. Д. Уотсоном и Ф. Криком модели пространственной структуры ДНК – двойной спирали: молекулы ДНК имеют двухнитчатую структуру и обе параллельно идущие нити свернуты спиралью. Это открытие было тщательно проверено, подтверждено (молекулы ДНК ученые сумели увидеть в мощные электронные микроскопы с увеличением в 150-200 тысяч раз в отличие от хромосом, строение которых можно рассмотреть в обычный микроскоп) и позволило объяснить многие свойства ДНК и биологические функции. В 1962 г. за эти исследования им была присуждена Нобелевская премия.
Открытие двойной спирали ДНК и принципов редупликации (расшифровка двойной спирали ДНК) стало своеобразной вехой, знаменующей рождение принципиально новой, молекулярной генетики, появились новые направления и уникальные методы исследований, основанные на анализе структуры макромолекул. Благодаря открытию Уотсона и Крика, удалось понять принцип редупликации, самовоспроизведения генов. Работа Уотсона и Крика способствовала открытию генетического кода и породила лавину исследований, сделавших молекулярную генетику передовым краем биологии.
Сейчас это сложная и сильно дифференцированная наука. Ее можно представить в виде древа, корнями которого служат законы наследственности, открытые в середине XIX века Грегором Менделем, а ветвями - различные научные направления, сформировавшиеся в процессе естественного развития генетики, в том числе и в последние десятилетия. Если обратиться к уровням организации жизни, то можно выделить популяционную генетику (ведет исследования на уровне популяций), физиологическую генетику и генетику развития (изучают наследственные свойства целостного организма), цитогенетику (клеточный уровень), молекулярную генетику (молекулярный уровень).
Существуют и так называемые частные генетики, которые описывают наследственные особенности различных биологических видов: дрозофилы, крупного рогатого скота, курицы, собаки, кошки, человека и т.д. Наконец, могут быть и более крупные подразделения: генетика животных, генетика растений, генетика микроорганизмов и, кроме того, существует огромная область, именуемая медицинской, или клинической, генетикой.[1]
Таким образом, признаки и
свойства живых организмов, зафиксированные
в молекулах ДНК, генах и хромосомах,
хранятся и передаются химическим путем,
комбинацией соответствующих
Наследственность, с точки зрения генетики, проявляется в точной передаче специфического для каждого организма типа его развития, преемственности признаков и свойств от родителей к потомству. Клетки организма не несут в себе "готовые" признаки, а лишь задатки их развития. Признак, обусловленный некоторым геном, может у организма и не развиться: всё зависит от условий внешней среды.
У организмов одного вида одинаковые гены расположены в строго определённых участках гомологических хромосом – локусах. В половых клетках при гаплоидном наборе хромосом за развитие определённого признака ответственен один ген. В оплодотворённой (или соматической) клетке при диплоидном наборе имеются уже два гена, отвечающие за один признак (аллельные гены). Их обозначают АА, ВВ и т.д. Гены взаимодействуют и оказывают влияние друг на друга, поэтому генотип определяется как система взаимодействующих генов (аллельных и неаллельных). Несколько генов могут действовать на один признак и обратно: один ген может влиять на многие признаки. Так, у человека нарушение гена, ответственного за формирование соединительной ткани, приводит к ненормальному развитию пальцев, сопровождающемуся ещё и нарушением в строении хрусталика и развитием порока сердца.
За счёт мутации одного гена может быть блокирован любой этап биосинтеза белков, поскольку синтезируется иной фермент, прерывающий цепь установившихся метаболических превращений. Выяснено, что широта фенотипического проявления гена зависит от времени его вступления в процессе онтогенеза (индивидуального развития организма): на ранних этапах изменённый ген может привести к уродству и даже смерти особи, а на поздних – служить элементарным материалом естественного отбора.
Естественный отбор
В свете современных научных данных можно утверждать, что основную роль в наследственной изменчивости играют мутации. Мутации, с генетической точки зрения, – изменения структуры генов или структуры и числа хромосом в кареотипе данной особи. Непрерывный мутационный процесс (мутагенез) создаёт многие варианты генов и составляет богатый резерв наследственного изменения.
Мутации, появившиеся в половых клетках, "работают" в следующих поколениях. Мутации в соматических клетках влияют на развитие данного организма, но не передаются по наследству. Правда, при бесполом размножении соматические мутации передаются потомству, что используется, например, при выведении новых сортов плодовых культур.
Общие свойства мутационной изменчивости:
Чтобы мутации действительно служили материалом эволюции, необходимы следующие условия:
Гены, контролирующие наследственные свойства, заключены в хромосомах. Хромосомы парные, поэтому каждый ген в клетке представлен дважды, по одному в каждой хромосоме и в том же месте хромосомы. Гены, расположенные в одном и том же месте хромосомы называются аллеморфами (аллелями). Они могут быть одинаковыми, а могут различаться. Организм, имеющий пару одинаковых аллельных генов, называется гомозиготным. Организм, несущий два различных аллеморфа, называется гетерозиготным.
Мендель работал с двумя чистыми линиями гороха: одна из которых с зелеными семенами gg, а другая с желтыми GG (gg – рецессивный признак зеленых семян, GG – доминантный признак желтых семян). По внешнему виду образуется два вида типа семян в отношении 3 желтых к 1 зеленому. В менделевском скрещивании имеется только два разных фенотипа во втором поколении в отношении 3 желтых к 1 зеленому, но три генотипа в отношении 1GG : 2Gg : 1gg.
При скрещивании из двух чистых линий, различающих признаков, можно определить доминантность одного из признаков по расщеплению во втором поколении. Если один из признаков доминирует, то мы получим два фенотипа в отношении 3 : 1, где особей с доминантным признаком большинство. Но при отсутствии доминантности будет расщепление в отношении 1 : 2 : 1, где большинство гетерозигот.
Гены, каждый из которых сам по себе дает незначительный кумулятивный эффект, а в сумме контролируют непрерывную изменчивость, называют полигенами. Особенно много занимался исследованиями в этой области английский ученый К. Мазер. Между генами с сильным действием (главными генами) и генами со слабым действием (полигенами) нет абсолютного различия, потому что гены могут вызывать также промежуточные эффекты. Кроме того, гены, оказывающие сильное действие на одни признаки, могут оказывать слабое действие на другие.
В любых условиях ненаправленные изменения признака лишь по случайности могут оказаться благоприятными. Современный уровень развития генетики показывает, что чем сильнее изменение, тем больше вероятность, что оно окажется вредным. Поэтому большинство эволюционных изменений должно быть вызвано накоплением многих изменений.