Phoenix Criminal Lawyer
ноября 19, 2009

 


 


Факторы микроэволюции популяций  А) мутации – поток генов – популяционные волны численности — являются поставщиками изменчивость в популяции, приводят к изменениям в ее генофонде.
Б) изоляция – возникновение препятствий, уменьшающих возможность обмена генетической информацией между популяциями.
В) естественный отбор и дрейф генов – закрепление тех особенностей, которые дают популяции селективное преимущество, то есть повышает приспособляемость к изменениям условий внешней среды.
Мутации – случайные изменения генотипов под действием различных факторов.

Мутации могут быть генными и хромосомными.

Генные:

миссенс – замена одного основания в триплете ЦГГ – ТГГ ведет к изменению его значения;
со сдвигом рамки — включение или выпадение одного основания или даже триплета, при этом сдвигается весь код;
нонсенс — замена одного основания приводит к образованию стоп – кодона ААА — УАА;
синонимическая – замена основания ведет к образованию триплета- синонима (тирозин, было УАУ – стало УАЦ);
Хромосомные мутации выражаются в увеличении или уменьшении их численности, удвоении хромосомного набора (полиплоидия), повреждении хромосом или их частей. Чаще всего они приводят к гибели мутантной особи.

Частота мутаций в пределах одного поколения является характерным признаком той или иной популяции и варьирует в небольшом интервале значений. Так для львиного зева она составляет 15%, у льнянки – 25%, у мышей и крыс- до 10% , у бактерий, грибов и некоторых одноклеточных- до нескольких процентов. Мутации различаются по относительной жизнеспособности мутантных особей. Целый ряд мутаций вызывает патологические признаки или даже действует летально. В этом случае происходит снижение жизнеспособности мутанта по сравнению с исходной особью. В более редких случаях жизнеспособность особи повышается. Она дает большее потомство, и приобретенный признак закрепляется в популяции.

Поток генов – привнос мутаций из других популяций. Зависит от расселения особей соседних популяций – то есть перемещение в пространстве носителей ген. информации.

Мутации и поток генов создают необходимое разнообразие генотипов популяции- то есть изменчивость. Изоляция оберегает популяцию от проникновения генетического материала извне. Естественный отбор и дрейф генов сортируют генотипы.

Мутации без естественного отбора не ведут к появлению новых признаков. Е.О. следует за мутацией и выметает негативные и закрепляет позитивные признаки.

Популяционные волны или волны жизни. Все популяции организмов подвержены флуктуациям их численности. В результате они резко изменяют численность всех редко встречающихся в популяции генотипов. В этом смысле они также являются поставщиком эволюционного материала и подставляют редкие мутации под действие отбора. Некоторые генотипы при вспышках численности попадают в новые условия и оказываются под влиянием естественного отбора. Е.О. отбирает признаки, имеющие селективное преимущество, выметая негативные.

Изоляция приводит к накоплению и закреплению изменений, вызванных тремя предыдущими факторами. Она бывает территориальная или биологическая.

Территориальная изоляция:

механическая (географическая) – когда наблюдается пространственная разобщенность особей различных популяций.
репродуктивная (несовпадение по времени процессов репродукции – цветение растений одного вида в разное время). экологическая – популяции живут в различных условиях местообитания и конкурируют между собой (дубы, живущие в одной дубраве на разных почвах).
Биологическая изоляция – физическая несовместимость особей, невозможность производства полноценного потомства:

нежизнеспособность гибридов (тритикале – гибрид ржи и пшеницы — дает нежизнеспособное зерно)
стерильность гибридов – (мул, лошак)
Все изоляции закрепляют групповые различия между отдельными ареалами популяции.

Естественный отбор приводит к дифференциации внутри популяции. Если аллель имеет селективное преимущество, то есть обеспечивает лучшую адаптацию особей, он закрепляется в популяции. Доминантный аллель займет в популяции ведущее место через 6000 поколений, рецессивный – гораздо позже.

Выделяют следующие типы отбора:

направленный — в новообразованной популяции вырабатывается приспособляемость к окружающей среде — черные бабочки на загрязненных территориях.
стабилизирующий – в стабильных популяциях выметает крайние генотипы.
разрушающий или разрывающий (дизруптивный) – выметает средние формы, оставляя редкие генотипы — ели в предгорьях имеют средние размеры по сравнению с карликовыми высокогорными и высокорослыми равнинными.
Дрейф генов – случайное отклонение от постоянной частоты встречаемости генов. Чем меньше популяция, тем больше вероятность случайных отклонений в ее генофонде. Для того, чтобы дрейф давал эффект, популяция должна быть хорошо изолирована. Поток генов нивелирует дрейф. Дрейф закрепляет редкие генотипы. Играет важную роль в:

популяции с изолированными колониями с малой численностью;
в популяции с резким изменением численности за счет нескольких выживших особей;
в новых популяциях, образованных от одной или нескольких особей.
Все эти факторы приводят к изменению генофонда популяции.

В случае, если на этот процесс накладывается изоляция популяции, она может развиться в расу, подвид или вид.

Локальная популяция – группа особей, отделившаяся от основной популяции и имеющая общий генофонд.

Раса – региональная совокупность локальных популяций – у человека – белая раса – популяции северная, южная, арабская и т.д.

Биологический вид — сумма скрещивающихся между собой рас.

Согласно синтетической теории эволюции, механизмами видообразования являются мутации и проток генов – изоляция – популяционные волны численности – естественный отбор. Направление эволюции идет по пути от нового гена через изменение окружающей среды к новому виду и новой экосистеме. Все эволюционные изменения носят случайный характер, так как базируются на единичных случайных изменениях в генетическом аппарате отдельных особей.

                                    Схема видообразования Большая популяция
 
Локальная популяция                               I                                 Локальная популяция
Локальная раса                                              I                                Локальная раса
Географическая раса                                  I                                Географическая раса
Подвид                                                                I                                 Подвид 
Вид                                                                        I                                 Вид
   
                                                              Макроэволюция
Макроэволюция изучает этапы развития жизни на земле и основные этапы эволюции живых организмов.

Гранью между микро — и макроэволюцией является этап формирования видов. Все механизмы, ведущие к образованию вида, являются областью исследования в теории микроэволюции. Макроэволюционные события — это межвидовая конкуренция, филогенетическая дифференцировка, возникновение сложной системы форм родственных организмов, полностью биологически изолированных и образующих иерархическую систему таксонов.

Филогенетическая дифференцировка – это расчленение единой группы особей на несколько в той или иной степени независимых групп. Биологический смысл такой дифференциации — в неизбежно более полном использовании среды обитания. Возникновение любого специализированного приспособления к среде (адаптация) является онтогенетической дифференцировкой. Она и служит той основой, на которой происходит большинство филогенетических дифференцировок.

Процесс филогенеза является одной из характерных особенностей процесса эволюции организмов. Он является следствием мутационных процессов, давления на популяции различных факторов и адаптации особей к изменившимся условиям среды обитания. Его результат — независимость от усиливающегося давления среды. Все это ведет к тому, что мы называем филогенетическими системами живых организмов.

Макроэволюция изучает этапы развития жизни на земле и основные этапы эволюции живых организмов. Все эти процессы не могут иметь экспериментального подтверждения, а могут существовать в форме тех или иных научных гипотез. Однако, палеонтологические данные являются важным материалом для изучения эволюционных процессов в прошлом Земли. С их помощью удалось выявить ряд морфологических признаков, изменяющихся на протяжении длительного геологического времени. Такие длительные изменения в одну сторону в пределах одной какой- либо естественной группы представляют собой эволюционные направления, установленные наукой. Типичный пример такой эволюции — эволюция лошади. Удалось выяснить, что все изменения в составе больших таксономических групп носят постепенный характер дивергенции. Подобные изменения происходят в геологическом масштабе времени.

Современная теория филогенеза ведет начало от работ Ф. Мюллера и Э. Геккеля. Во второй половине XIX в. они сформулировали биогенетический закон, который говорит, что в развитии каждой особи от яйца до взрослого состояния (онтогенез) кратко повторяются этапы исторического развития вида (филогенез), или, иначе говоря, онтогенез есть краткое повторение филогенеза. Согласно Геккелю, филогенез есть процесс исторического развития мира организмов, их видов, родов, отрядов, классов, типов, царств. Процесс филогенеза рассматривается в единстве с развитием данной конкретной особи — онтогенезом.

В самом деле, зародыш млекопитающих на разных этапах развития напоминает взрослые особи одноклеточных, многоклеточных, кишечно-полостных. червей, рыб и т.д. Лишь на поздних стадиях внутриутробного развития он приобретает черты своего класса и вида. Изучая эмбриональное развитие любого вида можно проследить этапы его исторической эволюции. В настоящее время установлено, что развитие плода млекопитающих повторяет во времени не взрослую стадию предшествующих организмов, а стадию их зародышей. Некоторые стадии при этом выпадают.
Факторы микроэволюции популяций

Теория макроэволюции изучает также процессы, протекающие в ходе эволюции биосферы. 
Филогенетическое древо жизни на Земле

Существуют основные закономерности микро и макроэволюции:

Эволюция происходит в разные периоды с разной скоростью.
Эволюция организмов различных типов происходит с разной скоростью.
Новые виды образуются не из самых развитых и специализированных форм, а, наоборот — из наименее специализированных.
Эволюция не всегда направлена от простого к сложному. Существуют периоды регрессии видов. В частности в случае приобретения паразитического образа жизни.
Эволюция затрагивает популяцию, а не отдельные особи и происходит в результате процессов мутирования, дифференцированного воспроизведения, естественного отбора и дрейфа генов.
Существуют альтернативные теории эволюции — эпигенетическая теория эволюции и номогенез. Теории, развивающие идеи ламаркизма носят название неоламаркизм.

Эпигенетическая теория эволюции — И. И. Шмальгаузен, Уоддингтон, Раутиан и др. ЭТ предполагает, что эволюционные изменения начинаются, когда популяция попадает в непривычные условия существования. Новые внешние факторы воздействуют непосредственно на онтогенез особей и вызывают появление значительного количества необычных фенотипов – морфозов. Через несколько поколений эти морфозы закрепляются в потомстве и сохраняются при изменении внешних условий. То есть, приобретенные признаки наследуются.

Ход эволюции в эпигенетической теории эволюции начинается с изменения в окружающей среде и заканчивается в геноме. Она имеет ряд экспериментальных подтверждений, хотя активно критикуется сторонниками СТЭ.

Номогенез – концепция, которую начал разрабатывать Л.С. Берг в 1922 г. В ней считается, что эволюция протекает на основе закономерностей, в противовес дарвинизму, как эволюции на основе случайных изменений. Каждая популяция располагает ограниченным количеством вариаций, идущих по определенным направлениям. Поэтому она происходит на основе изменений, затрагивающих одновременно массы особей, а не отдельных индивидуумов. То есть, при изменении условий, множество особей в популяции получают один и тот же морфоз. Характер морфозов закономерный, а не случайный. Следовательно, эволюция также имеет закономерный характер.

Неоламаркизм — совокупность разнородных концепций в эволюционном учении, возникших во 2-й половине XIX в. в связи с развитием отдельных положений ламаркизма. Механоламаркизм приписывал ведущую роль в эволюции условиям внешней среды; ортоламаркизм усматривал основную причину развития во внутренних свойствах организмов, предопределяющих прямолинейный характер эволюции; психоламаркизм считал основным источником эволюции сознательные волевые акты организмов. Общее для этих всех концепций – признание наследования приобретенных признаков и отрицание формообразующей роли естественного отбора.

В статье Новый вариант большого взрыва и новый 1000 вопрос рассматривается очень красивая и интересное, но по своей сущности весьма фантастическая идея.

 

Комментировать