Меню

Элементарные факторы эволюции таблица примеры



Элементарные эволюционные факторы, материал и явление.

date image2015-09-06
views image22360

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Основные элементарные эволюционные факторы:

1) Мутационный процесс

2) Комбинативная изменчивость

3) Популяционные волны

4) Генетический дрейф

6) Естественный отбор

Мутационный процесс происходит постоянно в виде генных, хромосомных и геномных мутаций. Особое место занимает генные мутации в половых клетках. Они приводят к возникновению серий аллелей и, таким образом к разнообразию генетической информации. Вклад мутационного процесса в видообразование носит двоякий характер:

а)изменяя частоту одного аллеля по отношению к другому, оказывает прямое действие на генофонд популяции;

б) за счет мутационных аллелей формирует резерв наследственной изменчивости.

Мутационный процесс, выполняя роль элементарного эволюционного фактора, происходит постоянно на протяжении всего существования жизни. Генофонды популяций испытывают непрерывное давление мутационного процесса, что обеспечивает накопление мутаций. Совокупность аллелей, возникающих в результате мутаций, составляет исходный элементарный эволюционный материал. В процессе видообразовании он используется как основа действия других элементарных эволюционных факторов.

2. Комбинативная изменчивость обеспечивается тремя механизмами – кроссинговером, независимой и случайной комбинацией негомологичных хромосом в анафазу I мейоза, случайной встречей гамет при половом процессе. Количество возможных генотипов при этом выражается астрономическим числом, т. е. комбинативная изменчивость усиливает наследственную изменчивость, имеющую значение в видообразовании.

3. Популяционные волны (волны жизни) – это периодические или апериодические колебания численности организмов в природных популяциях С.С. Четвериков (1905 г).

Причины колебаний часто имеют экологическую природу. Так, оптимальные климатические условия способствуют увеличению численности грызунов(мышиные годы).

Это приводит к увеличению кормовой базы хищников, их численность увеличивается, что влечет за собой уменьшение численности грызунов.

Резкие непериодические падения численности возникают в результате засухи, пожара, наводнения и других природныхкатастроф.

Изменение численности некоторых видов обусловлено деятельностью человека (завоз кроликов в Австралию; уничтожение воробьев в Китае и др.)

Как на подъеме так и на спаде популяционные волны изменяются генофонды популяций. При росте численности организмов наблюдается слияние ранее разобщенных популяций и объединение их генофондов при спаде численности наблюдается распад крупных популяций.

4. Генетический дрейф (генетико – автоматические процессы) – случайное, не обусловленное действием естественного отбора, ненаправленное изменение частот аллелей в малых популяциях (С.Райт, Р. Фишер, Дубинин Н.П., Ромашов Д.Д.)

Генофонд в малочисленной популяции всегда беднее генофонда родительского вида и подбор аллелей в нем случаен. Поскольку естественный отбор эффективен при достаточно большой численности особей, судьба генофонда малой популяции определяется действием случайных факторов. Это было доказано экспериментально на дрозофилах (рассказать опыт). В несколько пробирок с кормом посадили по две самки и по два самца мух дрозофил гетерозиготных по аллелю А (Аа). В такой искусственно созданной популяции соотношение аллелей было одинаковым. Спустя несколько поколений оказалось, что частота аллелей изменяется случайным образом. В некоторых популяциях (пробирках) был утрачен аллель А, в других – а, а часть популяций содержала оба аллеля.

Т.о. на снижение жизнеспособности мутантных особей и вопреки естественному отбору в небольших популяциях мутантный аллель вытесняет полностью нормальный. Это и есть результат случайного процесса – дрейфа генов.

Изоляция – это отделение различными преградами двух или нескольких групп одного вида или популяции, т е. прекращение панкмиксии (свободного скрещивания).

Формы изоляции:

2. религиозная (социальная)

3. биологическая (экологическая, этологическая, морфологическая, генетическая)

Географическая изоляция – пространственное разобщение популяций географическими барьерами (море, горные массивы, леса, пустыня), большими расстояниями, хозяйственной деятельностью человека (уменьшение ареала соболя).

Религиозная изоляция – характерна для человеческих популяций (Касты в Индии; народности на Ближнем Востоке)

Экологическая изоляция – особенности окраски покровов или состава пищи; размножение в разные сезоны или при разной температуре, различия размеров и формы тела и др.

Этологическая (поведенческая) изоляция – особенности ритуала ухаживания, запаха, «брачных» пений и танцев самцов и самок из разных популяций.

Морфологическая изоляция (физическая, механическая) – различие в структуре или размерах полового аппарата, нарушение процессов размножения.

Генетическая изоляция (репродуктивная) – полиплодия или гетероплодия. Приводят к несовместимости гамет, гибели зигот после оплодотворения, стерильности или малой жизнеспособности гибридов. Разные виды изоляции нарушают паникмиксию, взаимодействуют с другими эволюционными факторами и тем самым закрепляют различия в частотах встречаемости различных генотипов.

Естественный отбор (по СТЭ) — это сохранение определенных генотипов и их избирательное воспроизводство.

Как элементарный эволюционный фактор естественный отбор действует в популяциях. Популяция является полем действия, отдельные особи – объектами действия, а конкретные признаки – точками приложения отбора.

Движущий отбор был описан Ч. Дарвиным. Он обуславливает последовательное изменение фенотипа в определенном направлении, что проявляется в сдвиге средних значений признаков в сторону их усиления или ослабления. При смене условий обитания в популяции закрепляется фенотип, более соответствующий новым условиям.

Стабилизирующий отбор .

Учение о стабилизирующем отборе разработано И.И. Шмальгаузеном. Эта форма естественного отбора наблюдается в том случае, если условия среды длительное время остаются достаточно постоянными и преимуществом пользуются особи со средним выражением признака, а отличающиеся от них мутанты гибнут. В результате действия стабилизирующего отбора мутации с широкой нормой реакции замещаются мутациями с тем же значением средней, но более узкой нормой реакции. Стабилизирующей отбор ведет к большой фенотипической однородности популяции, оберегает виды от существенных изменений.

Стабилизирующий и движущий отборы взаимосвязаны.

Движущий отбор сохраняет генотипы, наиболее приспособленные к среде, а когда условия среды постоянны , вступает в действие стабилизирующий отбор, который будет поддерживать типичные, преобладающие генотипы.

Дестабилизирующий отбор – описан впервые американским эволюционистом Д.Г. Симпсоном под названием центробежного отбора. Термин дестабилизирующий отбор ввел Н.Н. Воронцов. Это процесс, обратный стабилизирующему отбору. Сохраняются особи с тем же значением средней, но более широкой нормой реакции.

Дизруптивный (разрывающий) отбор. Эта форма отбора (описана американским эволюционистом К. Мазером) сохраняет несколько разных фенотипов с равной приспособленностью. Она действует против особи со среднем значением признаков, «разрывая» популяцию по определенному признаку на несколько групп, поддерживая популяции состояние генетического полиморфизма.

5 этап. Адаптации, определение понятия, классификация, относительный характер.

Адаптации – постоянно возникающие в процессе жизни, изменяющиеся самосовершенствующиеся, иногда исчезающие, эволюционно обусловленные приспособления к конкретным условиям среды.

а) активные (развитие нервной системы, органов чувств, органов движения)

б) пассивные (мимикрия)

Приспособленность организмов к среде обитания, выработанная в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин, не абсолютно, а относительна.

Доказательства относительного характера приспособленности :

1. защитные приспособления от одних врагов оказываются неэффективными от других (например, ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты, ежи, свиньи);

2. проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным (ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но также летят и на огонь, хотя и гибнут при этом);

3. полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде (перепонки между пальцами у горных гусей, которые никогда не опускаются на воду);

4. возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания. Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространялись в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или намеренно завезены человеком.

Таким образом, относительных характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе.

Способы и пути видообразования.

Видообразование – это процесс образования видов в результате взаимодействия элементарных эволюционных факторов.

В зависимости от формы изоляции различают 2 способа видообразования видов:

При аллопатрическом видообразовании (географическом) препятствия к скрещиванию первично обусловлены пространственным разобщением. Генетическая изоляция развивается вторично. В таком случае из одного вида образуется два новых вида. Процесс этот медленный. Новые виды, как правило, значительно отличаются от вида родоначальника по морфофизиологическим критериям. Аллопатрическим путем возникло большинство видов особенно животных.

При симпатрическом видообразовании новый вид образуется внутри ареала исходного вида, вследствии генетической изоляции. Этот путь видообразования – быстрый, дает виды близкие к исходному по морфофизиологическим показателям. Этот путь наиболее характерен для растений.

Выделяют 3 пути видообразования:

  1. дивергентное (истинное)
  2. филетическое (истинное, постепенное видообразование)
  3. гибридогенное (внезапное видообразование)

Дивергентное видообразование заключается в разделение первоначального вида на 2 и более в результате изоляции.

Филетическое видообразование – это постепенный процесс превращения одного вида в другой, при изменении условий во всем ареале.

Гибридогенное видообразование – быстрое образование нового вида в результате хромосомных и геномных мутаций, гибридизации.

Тема: Закономерности макроэволюции.

1. Направления и формы эволюции групп.

2.Основные направления эволюционного процесса.

Читайте также:  Футбол зенит сегодня турнирная таблица результаты

3.Общие закономерности эволюции органов.

4.Учение о филэмбриогенезах.

Этапы изложения материала:

— определения понятия макроэволюция.

— определение понятий аллогенез и арогенез

— характеристика элементарных форм филогенеза (филетической и девергентной эволюции)

— формы соотносительной эволюции группы (конвергентная и параллельная эволюция)

— основные направления эволюционного процесса

— биологический процесс, эго характеристика

— биологический регресс, его сущность и значение

— пути достижения биологического прогресса

— ароморфоз (морфофизиологический прогресс) его суть

— понятие идиоадаптаций, их значение

— правила эволюции групп

— формулировка биогенетического закона

— филэмбриогенезы, их виды, значение

— гетерохронии, гетеротопии, их значение в филогенезе.

Макроэволюция – это эволюционные процессы, происходящие на надвидовом уровне. В результате образуются таксоны рангом выше вида(род, семейство, отряд, класс и т.д.)

Источник

Элементарные факторы эволюции

Элементарный эволюционный процесс — изменение частот аллелей и генотипов в популяции. Элементарные факторы эволюции — факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции). Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, отбор.

Мутационная и комбинативная изменчивость. Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А а) или изменение гена вообще (А С). Мутационный процесс, в силу случайности мутаций, не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора.

Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются: перекрест хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Популяционные волны(волны жизни) — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть: периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т.д.), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).

В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т.д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции.

Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.

Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.). Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).

Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.

Естественный отбор. Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции свойствами. Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определенным свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.

Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный).

Стабилизирующий отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака. Действует при относительно постоянных условиях окружающей среды, то есть пока сохраняются условия, повлекшие образование того или иного признака или свойства. Например, сохранение у насекомоопыляемых растений размеров и формы цветка, так как цветки должны соответствовать размерам тела насекомого-опылителя. Сохранение реликтовых видов.

Движущий отбор направлен на сохранение мутаций, изменяющих среднюю величину признака. Возникает при изменении условий окружающей среды. Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу, и при длительном изменении внешней среды преимущество в жизнедеятельности и размножении может получить часть особей вида с некоторыми отклонениями от средней нормы. Вариационная кривая смещается в направлении приспособления к новым условиям существования. Например, возникновение у насекомых и грызунов устойчивости к ядохимикатам, у микроорганизмов — к антибиотикам.

Разрывающий (дизруптивный) отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к наибольшему отклонению от средней величины признака. Разрывающий отбор проявляется в том случае, если условия среды изменяются так, что преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. В результате разрывающего отбора формируется полиморфизм популяции, то есть наличие нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп. Например, при частых сильных ветрах на океанических островах сохраняются насекомые либо с хорошо развитыми крыльями, либо с рудиментарными.

7.1.2.4. Видообразование

Между особями разных популяций внутри вида возможен процесс скрещивания и образования плодовитого потомства. Однако в результате изоляции популяций скрещивание между ними прекращается, обмена наследственной информацией не происходит и популяции становятся самостоятельными генетическими системами.

В ходе видообразования осуществляются в основном два процесса: возникновение адаптаций в ответ на изменение условий среды и обособление на основе изоляции новых видов. Различают два основных пути видообразования: аллопатрическое и симпатрическое.

Аллопатрическое (географическое) видообразование связано с пространственной изоляцией популяций. Пространственная изоляция происходит либо в результате миграции группы особей за пределы ареала исходного вида, либо при расчленении ареала какими-либо преградами (реками, горами и т.п.). В обоих случаях происходит нарушение панмиксии (свободного скрещивания) между группами и разобщение генофондов. С течением времени различия между популяциями увеличиваются и они превращаются в самостоятельные виды.

Симпатрическое видообразование связано с биологической изоляцией популяций. Оно осуществляется в пределах ареала исходного вида из популяций с перекрывающимися или совпадающими ареалами. Можно выделить несколько способов симпатрического видообразования: путем полиплоидии (в роде табака исходное число хромосом равно 12, но имеются формы с 24, 48, 72 хромосомами); путем гибридизации с последующим удвоением хромосом (межвидовые гибриды растений, например, рябино-кизильник, некоторые виды малины и др.); путем сезонной изоляции (форель оз. Севан по срокам размножения образует озимую и яровую расы).

Макроэволюция

Дивергенция и конвергенция

Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В ее основе лежат те же эволюционные факторы, что и в основе микроэволюции.

Важными процессами макроэволюции являются дивергенция и конвергенция.

Дивергенция — расхождение признаков в ходе эволюции у родственных групп, развивающихся в разнородных условиях. Она приводит к разделению вида на популяции, род на виды, семейство на роды и т.д. Дивергенция увеличивает разнообразие форм жизни. В результате дивергенции формируются гомологичные органы. Гомологичными называют органы, имеющие единое происхождение независимо от выполняемых функций (конечности позвоночных, видоизменения корня, стебля и листьев у растений).

Конвергенция— схождение признаков в ходе эволюции у неродственных групп, развивающихся в схожих условиях. Например, акулы, ихтиозавры и дельфины имеют внешнее сходство, но принадлежат к разным систематическим группам: рыбам, пресмыкающимся и млекопитающим соответственно. В результате конвергенции образуются аналогичные органы. Аналогичными называются органы, выполняющие одинаковые функции и имеющие внешнее сходство, но различные по происхождению (жабры рака и рыбы, крыло птицы и бабочки, роющие конечности крота и медведки).

Источник

Об элементарных эволюционных факторах

  • Что такое эволюция — понятие
  • Синтетическая теория эволюции
  • Элементарные эволюционные факторы
  • Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира

Что такое эволюция — понятие

Эволюция является биологическим процессом, соотносящимся с временными изменениями, в ходе которых набор генов видоизменяется на уровне ДНК, в результате чего образуется множество потомков.

Читайте также:  Вся таблица степени числа

Понятия эволюции и естественного отбора часто пересекаются.

Процессом эволюционирования называют историческое формирование мутаций.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Естественный отбор — наиболее важный из механизмов, за счет которого возникают мутации. В современном мире область эволюционной биологии получила активное развитие, было изучено большое количество данных по теме эволюции.

Ученым удалось исследовать исторические эволюционные изменения, которые были выведены непосредственно при анализе окаменелостей, изучения филогении и процесса эволюционных изменений, в том числе, эффекта естественного отбора. Известно, что сильный отбор ускоряет эволюцию сильнее, чем было предположено Дарвином.

Результатом современных исследований является определение возможности для проведения эволюционных опытов в реальном времени. Последние события во многих научных областях, таких как молекулярная биология и биология развития, существенно увеличили спектр имеющихся знаний и послужили доказательством того, что эволюция занимает центральное место в понимании биологического разнообразия.

Кратко, эволюция представляет собой процесс последовательного естественного развития. Для него характерны следующие черты:

  • природа и социальные системы изменяются необратимо и постепенно;
  • живые организмы адаптированы к окружающей среде и внешним факторам, что выражается в борьбе за существование;
  • активная оболочка планеты в виде биосферы преобразуется;
  • старые генетические популяции отмирают, возникают новые, а также наблюдаются мутации в животном и растительном мире.

Важной особенностью эволюционного процесса является то, что он протекает естественно, планомерно, исключаются бурные всплески и скачки. Данные факты отличают его от революционных преобразований.

Основателями теории биологической эволюции являются Мендель, Ламарк, Дарвин. Вместе с тем, современная философская наука все чаще оперирует понятием социальной эволюции, которая характеризует изменения в общественной жизни.

Синтетическая теория эволюции

В современной науке существует несколько эволюционных теорий, которые обладают рядом отличий. Ключевой из них является объяснение механизмов эволюционных процессов. Наибольшее признание завоевала синтетическая теория эволюции. В ее основе лежит дарвиновское учение, развивающееся с помощью актуальных научных достижений.

Начало синтетической теории отмечено 40-ми годами XX столетия. Данная теория является синтезом разных предметных областей научных знаний, таких как дарвинизм, генетика, молекулярная биология. Большой вклад в развитие синтетической теории внесла наука палеонтология.

Данный подход способствовал созданию более полной картины развития жизни на Земле. Согласно синтетической теории эволюции, дарвиновское учение не опровергнуто, а, наоборот, дополнено. Многие тезисы, которые выдвинул ученый, получили подтверждение в настоящее время, так как в тот период, когда они были сформулированы, отсутствовали необходимые ресурсы для их доказательства, что было связано с недостаточным уровнем развития научной мысли.

Понятие «синтетическая» было сформулировано и активно употреблялось, благодаря одному из создателей синтетической теории эволюции Дж. Хаксли. В 1942 году ученый опубликовал труд под названием «Эволюция – современный синтез». Стоит отметить его большую роль в формировании Всемирного фонда дикой природы. Дж. Хаксли привнес огромный вклад в развитие науки, за что был удостоен медалью Дарвина и рыцарского звания.

Благодаря синтетической теории эволюции, значительно расширяются представления Дарвина об эволюционных процессах за счет раскрытия разнообразных сил эволюции, которые являлись триггерами. В учениях Дарвина упоминается лишь внутривидовая и межвидовая борьба за выживание при воздействии неблагоприятных факторов. В современной науке к факторам эволюции относят мутацию, изоляцию, популяционные всплески численности и другие.

Синтетическая теория основана на двух теориях:

  • микроэволюция, изучающая изменения на генетическом уровне, за счет которых образуются новые популяции;
  • макроэволюция, исследующая закономерности и направления эволюции живых организмов, в том числе, происхождение человека.

Макроэволюция и микроэволюция являются процессами, которые протекают под влиянием природных изменений. События, которые происходят на микроэволюционном уровне, являются доступными для наблюдений. Процессы макроэволюции занимают тысячелетия и могут быть только реконструированы.

В таком случае, отсутствуют какие-либо возможности для постановки эксперимента, свидетельствующего о том, что макроэволюция существует. С другой стороны, ученым удалось найти косвенные доказательства в процессе изучения и развития наук:

  • палеонтологии;
  • морфологии;
  • археологии;
  • генетики.

Основные положения синтетической теории эволюции в упрощенном виде:

  • эволюция происходит за счет наследственных изменений, таких как генные мутации;
  • главным фактором эволюции является естественный отбор как итог борьбы за существование;
  • наименьшая единица эволюции представляет собой популяцию;
  • целость вида сохраняется с помощью миграций особей между популяциями;
  • новый вид образуется благодаря длительному эволюционному процессу;
  • эволюция обладает направленным характером, т. е. не имеет определенности ее конечной цели.

Элементарные эволюционные факторы

Ключевым фактором эволюции является мутация, а затем, естественный отбор. Кроме того, в качестве наиболее важных эволюционных факторов выделяют смешение генов, рекомбинацию ДНК, которые оказывают значительное влияние на эволюцию живых организмов. Мутация представляет собой источник возникновения новых генов. Каждая особь популяции отличается от других наличием разных генов.

Определенные гены необходимы для выживания человека. В том случае можно отметить более высокую вероятность того, что данные гены будут унаследованы следующими поколениями. Подобным образом природа определяет благоприятные изменения на поколенном уровне, что в результате способствует эволюции организма с хорошей адаптацией.

Элементарными факторами эволюции называют такие факторы, которые изменяют генетическую структуру популяции.

Основные элементарные факторы эволюции:

  • мутационный процесс;
  • комбинированная изменчивость;
  • популяционные волны и дрейф генов;
  • изоляция;
  • естественный отбор.

Мутации являются скачкообразными и устойчивыми изменениями признаков, которые передаются по наследству.

В результате мутационного процесса возникают новые гены. Он способствует переходу гена из одного состояние в другое, либо изменяет его. Для мутации не характерна направленность. При условии отсутствия других факторов эволюции эволюционный процесс не может управлять изменением природной популяции. Мутация лишь является поставщиком элементарного эволюционного материала, который необходим для естественного отбора.

Комбинативная изменчивость представляет собой формирование новых комбинаций генов, которые уже существуют.

Благодаря комбинативной изменчивости, обеспечивается фенотипическое разнообразие особей в популяции. Данный фактор также представляет собой источник материала, за счет которого осуществляется естественный отбор.

Волнами жизни называют колебания численности популяции периодического и непериодического типа.

Среди причин возникновения популяционных волн:

  • периодически меняющиеся экологические факторы в виде сезонных температурных колебаний, перепадов влажности и других;
  • непериодические изменения (в т. ч. природные катастрофы);
  • освоение видом новых мест обитания, что сопровождается резким увеличением численности.

Как эволюционный фактор, популяционные волны характерны для малочисленных популяций, где есть вероятность проявления дрейфа генов.

Дрейфом генов называют случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов, характерных для популяций.

В том случае, когда популяция характеризуется небольшими размерами, случайные события приводят к незначительным изменениям в частоте определенных аллелей. Если численность популяции резко снижается (например, при уменьшении кормовой базы, возникновении пожара и других событиях), жизнь могут сохранить особи, обладающими редкими генотипами.

При условии, что восстановление популяции будет обеспечено данными особями, частоты генотипов, которые сохранились, увеличатся в генофонде популяции. Таким образом, с помощью популяционных волн и дрейфа генов образуется материал для естественного отбора.

Изоляция представляет собой формирование факторов, которые служат барьером для свободного скрещивания.

Изолированные популяции прекращают обмениваться генетической информацией между собой, из-за чего возрастают и закрепляются отличия в генофондах. Каждая популяция характеризуется разными изменениями, что способствует постепенному формированию разных видов.

  • пространственная или географическая, возникает из-за географических препятствий в виде водных преград, гор, пустынь, дорог, больших расстояний (в случае с малоподвижными популяциями);
  • биологическая, причиной которой являются биологические отличия между особями.

Биологическая изоляция классифицируется на несколько видов:

  • экологическая, определена сроками цветения, спаривания, нереста, которые смещены, либо связана с неодинаковыми местами размножения;
  • этологическая, возникает из-за разницы в поведении особей в брачный период;
  • морфофизиологическая, характеризуется разными габаритами особей и неодинаковым строением органов размножения, что служит барьером для спаривания и оплодотворения;
  • генетическая, возникает по причине хромосомных и геномных перестроек, что делает невозможным свободное скрещивание особей.

Изоляция имеет большое значение для эволюции. Данный фактор способствует закреплению и усилению генетических различий, которыми характеризуются популяции.

Частоты генов и генотипы изменяются благодаря эволюционным факторам случайно и не направленно. С их помощью появляются полезные, нейтральные или вредные признаки у определенных особей. Они являются основой для единственного фактора эволюции, который обладает направленным действием, – естественного отбора.

Естественный отбор представляет собой направляющую силу эволюционного процесса, обеспечивает приспособление живых организмов к регулярно изменяющимся условиям среды обитания.

В процессе естественного отбора особи, обладающие полезными признаками, способствующими их приспособлению к внешней среде и выживанию, не погибают и приносят потомство. В том случае, когда особи не имеют данных признаков, шансы на их выживание и продолжение рода существенно сокращаются.

Читайте также:  Таблица направления внешней политики россии направление основные события

В качестве примера приспособления животных к выживанию в среде обитания можно привести приобретение покровительственного окраса (мимикрию), что позволяет оставаться им незаметными. Иногда встречаются виды, которые маскируются под опасных хищников. Например, муха из семейства журчалок имеет внешнее сходство с осой.

Действие естественного отбора обусловлено следующими факторами:

  • генетическое разнообразие особей, которое служит основой для формирования различных признаков;
  • способность неограниченно размножаться, избыточность потомства;
  • борьба за жизнь.

Борьба за существование проявляется в нескольких формах:

  • внутривидовая;
  • межвидовая;
  • борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды.

В зависимости от формы, различают естественный отбор:

  • стабилизирующий – способствует сужению нормы реакции, исключая отклонения от нее, что в результате дает преимущество особям, характеризуемым средней степенью признака данного вида или популяции;
  • движущий, реализуемый при условиях изменяющейся среды, результатом которого является смещение нормы реакции, изменение среднего значения признака;
  • дизруптивный, за счет которого сохраняются крайние значения признаков в популяции – приводит к сохранению более одного значения признака в популяции.

Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира

Эволюционная теория представляет собой теоретическую базу биологии, объясняющую ключевые характеристики, специфику, взаимосвязи и направления развития органического мира. С помощью эволюционной теории ученые исследуют причину единства и разнообразия органического мира, выясняют исторические закономерности, возникающие между разными формами жизни, предсказывают их развитие в будущем.

В эволюционной теории обобщена информация из многих биологических дисциплин. Благодаря ей современная наука понимает механизмы и векторы изменчивости живой материи.

Эволюционная теория обладает огромным значением для развития таких сфер, как сельское хозяйство, селекция, охрана окружающей среды. С помощью теории эволюции исследователи определяют оптимальную стратегию взаимоотношения человека и окружающей живой природы, рассматривают вопросы разработки принципов управляемой эволюции.

Таким образом, эволюционная теория представляет собой фундамент, методологическую основу для развития биологической науки в целом. Эволюция жизни на нашей планете является неоспоримым фактом. Основное содержание современной теории эволюции определяют причины, триггеры и закономерности эволюции жизни.

Человек воздействует на эволюционный процесс разными методами. Используя искусственный отбор, как и гибридизацию, ученым удалось сформировать разнообразные формы культурных растений и животных, получить виды с высокой продуктивностью. Такой способ необходим для разработки штаммов микроорганизмов, представляющих практическую ценность.

Человек выбирает для размножения лучших особей, которые обладают полезными хозяйственными качествами. Он вносит изменения в определенную частоту встречаемости аллелей в размножаемой популяции, за счет чего ее структура меняется. Породы и сорта, которые создал человек, могут не иметь способности размножаться.

Темпы эволюции меняются в результате человеческой деятельности. Данный факт объясняется тем, что механизмы искусственного отбора оказываются эффективнее естественного. К примеру, породы домашних животных обладают более явными отличиями друг от друга, по сравнению с видами и даже родами диких животных.

Главной движущей силой эволюции является естественный отбор, оказывающий воздействие на многие поколения. В его силе человек смог убедиться на практике, когда начал влиять на условия окружающей среды. Например, были выведены насекомые и крысы, устойчивые к ядам, бактерии, защищенные от воздействия эффективных антибиотиков.

Естественный отбор основан на общей приспособленности организма. Искусственный отбор, наоборот, ведется по определенному признаку, который важен для хозяйственной деятельности человека. В результате общая приспособленность организма к условиям внешней среды снижается. Человек изменяет и сокращает биологическое разнообразие естественных биоценозов и экосистем, что приводит к изменениям в биосфере в целом.

Источник

Биология в лицее

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Последствия мутаций для клетки. Мутации, которые ухудшают деятельность клетки в многоклеточном организме, часто приводят к гибели клетки. Если внутри- и внеклеточные защитные механизмы не распознали мутацию, и клетка прошла деление, то мутантный ген передастся всем клеткам — потомкам материнской клетки, в которой произошла мутация.

Последствия мутаций для организма. Мутации, произошедшие в клетках тела многоклеточных организмов (соматические мутации), передаются лишь дочерним клеткам путём митотического деления. Они, как правило, не наследуются потомками, если только для организмов данного вида не характерно бесполое размножение. Организм с мутацией в соматических клетках (клетках тела) называют мозаичным, потому что он содержит как нормальные клетки, так и мутантные.

Пёстролистность у томата — результат соматической мутации в одной из клеток листа, которая в результате митотических делений передалась соседним клеткам

Мутации, произошедшие в половых клетках (генеративные мутации), наследуются потомками. Такие мутации являются основой наследственной изменчивости в живой природе.

Гаметическая (генеративная) мутация — белые глаза — у дрозофилы приводит к рождению у красноглазых особей белоглазых потомков

Последствия мутаций для вида. Мутации, переданные через половые клетки следующему поколению, могут вызывать незначительные или значительные нарушения функций дочернего организма или даже приводить к его гибели. Однако в очень редких случаях мутация может привести к появлению у организма нового полезного признака, и тогда последствия мутации оказываются положительными; в этом случае они являются средством адаптации организма к окружающей среде. Существование разных вариантов аллельных генов является результатом закрепления мутаций в генофонде.

С точки зрения эволюции мутации обеспечивают достаточное генетическое разнообразие, чтобы позволить видам приспособиться к условиям окружающей среды путём естественного отбора.

Популяционные волны — это вспышки численности, периодические или непериодические значительные изменения числа особей в популяции. Русский биолог, генетик и эволюционист С. С. Четвериков назвал популяционные волны «волнами жизни».

Популяционные волны наблюдаются у всех видов животных и растений, включая микроорганизмы. Причины таких колебаний часто имеют экологическую природу. Так, размеры популяций жертвы растут при снижении давления на них со стороны популяций хищника, а увеличение кормовых ресурсов способствует росту численности хищников и они активнее истребляют жертв.

Масштабы колебаний численности у популяций разных видов обычно разные. Например, численность майского жука на пике волны может увеличиться в миллион раз, сибирского шелкопряда — в 12 млн раз, а зайцев — в 10 раз

При резком сокращении численности какой-либо популяции среди оставшихся в живых особей могут оказаться редкие генотипы. В дальнейшем восстановление численности данной популяции будет идти за счёт выживших особей, что приведёт к изменению частот генов, а значит, и к изменению генофонда популяции.

Дрейф генов — это случайное изменение генных частот в небольшой, полностью изолированной популяции. Дрейф генов происходит случайным образом, при этом частота аллелей в популяции из поколения в поколение несколько варьирует.

Пример последствия дрейфа генов — история кошек, завезённых на остров Вознесения. Большим бедствием для местной фауны были крысы, попавшие на остров с одного из затонувших неподалёку кораблей, который зашёл на остров для ремонта. До этого на острове не было хищников, и птицы в огромном количестве гнездились и откладывали яйца прямо на камнях. До прибытия первого военного гарнизона крысы успели уничтожить большую часть прилетающих на остров птиц.

Для борьбы с крысами на остров привезли кошек. Расплодившись на острове, кошки уничтожили почти всех оставшихся птиц, оказавшихся более легкой добычей, чем крысы. Птицы вынуждены были гнездиться только на соседнем скалистом островке, недосягаемом для котов и крыс .

Изоляция — ограничение или нарушение свободного скрещивания индивидов и перемешивания разных форм организмов. Изоляция — один из элементарных факторов эволюции.

В макроэволюционном плане изоляция обусловлена нескрещиваемостью разных видов. В микроэволюционном плане, на внутривидовом уровне, различают 2 основные группы изоляции:

  • географическую, к которой относится возникновение преград между разными частями популяции или разными популяциями (водные барьеры для сухопутных и суша для водных организмов, горы для долинных и долины для горных видов и пр.),
  • биологическую (экологическую, анатомо-морфо-физиологическую и генетическую).

Эволюционная суть изоляции — это разрыв единого генофонда вида на два и более изолированных друг от друга генофондов, т. е. прекращение обмена между ними генетическим материалом. Разделенные части популяции уже самостоятельно подвергаются действию естественного отбора.

Конечным результатом изоляции является образование новых подвидов, а затем и видов.

Изоляция, мутационный процесс и популяционные волны, являясь факторами эволюции, влияют на эволюцию вида, но не направляют ее. Направленность эволюции задается естественным отбором.

Источник

Adblock
detector