Федеральное агентство по образованию.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тверской Государственный Университет».
Факультет психологии и социальной работы.
Дисциплина «Концепции современного естествознания»
Реферат на тему: «Эволюция и Генетика».
Выполнил студент Золотёнкова А.А.
Проверил доктор биологических наук Комин Сергей Владимирович.
Тверь 2007
Оглавление.
- Основы генетики
- Разновидности мутаций. Мутации – основной материал для эволюции.
- Изучение генетических основ эволюции.
- Проблемы теории эволюции. Системы Аристотеля, Линнея, Ламарка.
- Эволюция по Ч. Дарвину.
- Популяция – элементарная единица эволюции.
- Общая схема микроэволюции. Макроэволюция.
- Синтетическая теория эволюции.
- Используемая литература.
Основы генетики.
Генетика – наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. В её основу легли закономерности, установленные чешским ученым Грегором Менделем (1822-1884) при скрещивании различных сортов гороха.
Наследственность – это неотъемлемое свойство всех живых существ сохранять и передавать в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития. Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе задатков, ответственных за формирование свойств и признаков организма. Благодаря ней некоторые виды оставались почти неизменны на протяжении сотен миллионов лет, воспроизводя за это время огромное количество поколений.
В тоже время в природе существуют различия между особями разных видов, так и одного и того же вида, сорта, породы и т.д. Это свидетельствует о том, что наследственность неразрывно связана с изменчивостью.
Изменчивость - способность организмов в процессе онтогенеза приобретать новые признаки и терять старые. Изменчивость выражается в том, что в любом поколении отдельные особи чем-то отличаются и друг от друга, и от своих родителей. Причиной этого является взаимодействие 2х факторов: наследственной информации, полученной от родителей, и конкретных условий внешней среды, в которых произошло индивидуальное развитие каждой особи.
Наследственность обеспечивает сохранение признаков и свойств организмов на протяжении многих поколений, а изменчивость обуславливает формирование новых признаков в результате изменения генетической информации или условий внешней среды.
Ген – функционально не делимая единица наследственного материала, определяющая проявление отдельного элементарного признака или свойства организма.
Совокупность генов в диплойдном наборе хромосом называется генотипом.
Совокупность внешних и внутренних признаков организмов называется фенотипом.
Разновидности мутаций. Мутации - материал эволюции.
Мутация - редкие, случайно возникающие стойкие изменения генотипа, затрагивающие весь геном (совокупность генов), целые хромосомы или их части. Конечный эффект мутации - изменение свойств белков. Мутационная изменчивость играет роль главного поставщика наследственных изменений. Именно она является первичным материалом всех эволюционных преобразований.
Принята распространенная классификация мутаций на Соматические и половые, последние делятся на три вида: Генные, Хромосомные, Геномные.
Генные мутации – наиболее частые. Они затрагивают изменения в структуре и порядке генов. Их делят на синонимичные (замена триплета, без замены аминокислоты), несинонимичные (мутации в несинонемичных триплетах с последующей заменой аминокислоты и изменением структуры белка: 99% - летальны, 0, 01% - материал для эволюции), нонсенс (замена триплета на начало, конец или стоп сигнал 99% - летальны, 0, 01% - материал для эволюции). Мутации отдельных генов происходят редко, все они, как правило, случайны.
Хромосомные мутации - также играют важную эволюционную роль. Они связаны с изменением части или участка хромосом. Прежде всего, необходимо указать на удвоение генов в одной хромосоме, т. к. именно благодаря этому в процессе эволюции накапливается генетический материал. Нарастание сложности организации живого в ходе исторического развития в значительной степени опиралось на увеличение количества генетического материала.
Геномные мутации - приводят к кратному изменению всего генома. Частный случай полиплоидия - кратное увеличение числа хромосом у растений. У животных встречается крайне редко. Она характеризуется более крупными размерами и мощным ростом. Существует и другая классификация мутаций на аутосомные и мутации в половых хромосомах. Первые часто смертельны для организма (болезнь Дауна, синдром кошачьего крика).
Вторые связаны с изменениями в половых хромосомах (синдром Жанны Д`арк, Тернера, «ген преступности»). Также существуют более мелкие классификации мутаций на: доминантные рецессивные, вредные и полезные, летальные и полулетальные и т.д. В естественных условиях они появляются под влиянием факторов внешней и внутренней среды. К ним относятся химические факторы (компоненты табака, формальдегиды, кофеин, пищевые консерванты и т.д.), физические факторы (ионизирующее излучение), биологические факторы (вирусы). Одна из наиболее важных задач современной генетики является получение направленных мутаций, для достижения управления наследственностью.
Изучение генетических основ эволюции.
В 1904 г. К. Пирсон обосновал так называемый закон стабилизирующего скрещивания, согласно которому в условиях свободного скрещивания при любом исходном соотношении численности гомозиготных и гетерозиготных родительских форм в результате первого же скрещивания внутри сообщества устанавливается состояние равновесия.
В 1908 г. английский математик Г. Харди пришел к выводу, что в неограниченно больших популяциях при наличии свободного скрещивания, при отсутствии давления мутаций, миграция и отбор относительная численность гомозиготных (как доминантных, так и рецессивных) и гетерозиготных особей будет сохранятся постоянной при условии равенства произведения числа гомозиготных (как доминантных, так и рецессивных) особей квадрату половины числа гетерозиготных форм. Эти закономерности длительное время не были признаны биологами-эволюционистами.
Лишь в 1926 г. С.С. Четвериковым была опубликована большая работа, привлекшая внимание к общебиологическому значению выкладок Пирсона и Харди. Четвериков подробно рассмотрел биолого-генетические основы эволюции и заложил основы новой научной дисциплины - популяционной генетики. Дальнейшее развитие популяционной генетики связано с работами С. Райта, Р. Фишера, Н.П.Дубининым и др.
Четвериков и его ученики Н.К. Беляев, С.М. Гершензон. П.Ф. Рокицкий и Д.Д. Ромашов впервые осуществили экспериментально-генетический анализ природных популяций дрозофилы, полностью подтвердивший их насыщенность рецессивными мутациями. Было также установлено, что сохранение и распространение мутаций в популяции определяется генетико-автоматическими процессами. Детальный анализ этих процессов был проведен Ромашовым (1931), Дубининым (1931) и Райтом (1921, 1931). Последний назвал их "явление дрейфа генов в популяции", а Четвериков - "генетико-стохастическими ", подчеркнув их вероятностно-статистическую природу. Статистический анализ, показал, что в результате генетико-автоматических процессов уничтожаются множество возникших мутации и лишь некоторые доводятся до уровня заметных концентраций. В силу вероятностной природы генетико-автоматических процессов они могут то устранять отдельные мутации, то поднимать их численность, позволяя отбору осуществлять механизм "проб и ошибок". Генетико-автоматические процессы постоянно выносят редкие мутации до уровня действия отбора и этим помогают последнему быстро "пересмотреть" новые варианты мутантов. Таким образом, генетико-автоматические процессы ускоряют эволюцию новых мутаций за счет сокращения ранних этапов размножения вновь возникших мутаций.
Детальное изучение генетических структур природных популяций и скорости распространения мутаций в природе превратилось сейчас в область биологии, активно разрабатываемую на основе математических методов.
Проблемы теории эволюции. Системы Аристотеля, Линнея, Ламарка.
Теория эволюции занимает особое место в изучении истории жизни. Она является фундаментом для всего естествознания. Применительно к живым организмам эволюцию можно определить, как постепенное развитие сложных организмов из присутствующих более простых с течением времени.
Представление об эволюции берет свое начало от Аристотеля(384-322 до н. э.) Именно он первым сформулировал теорию непрерывного развития живого из неживой материи, создав представление о «лестнице природы» применительно к миру животных. Во всех органических телах он различал две стороны: материю, обладающую различными возможностями и форму – душу. Аристотель различал три вида души: растительная, присущая растениям; чувствующая, свойственная животным и разумная, которой наделён только человек.
Большой вклад в создание системы взглядов о теории эволюции внес Карл Линней (1707-1778). Он предложил систему: класс, отряд, род, вид. Под последним он понимал группу организмов, происходящих от общих предков и дающих при скрещивании плодовитое потомство. Всех животных Линней разделил на 6 классов (млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, насекомые и черви) поместив Человека рядом с обезьянами, оговорившись, что близость в системе не говорит о кровном родстве. Вопроса о происхождении видов для Линнея не существовало. Он полагал, что все виды созданы «всемогущим творцом».