Образование новых видов - важнейший процесс в эволюции органического мира. Внутри вида постоянно происходят процессы микроэволюции (начальные этапы эволюционного процесса), приводящие к образованию новых внутривидовых группировок - популяций и подвидов. Это происходит потому, что в различных популяциях возникают разные мутации и формируются отличающиеся друг от друга генофонды.
Понятие и принципы дивергенции Дарвина
Неоднородные условия существования вида в различных частях ареала могут направлять отбор в различных направлениях. Это приводит к дивергенции (расхождению признаков).
Суть учения Дарвина о дивергенции заключается в признании того, что наиболее сходные, родственные организмы нуждаются в одинаковых условиях существования. Таким образом между ними происходит наиболее напряженная внутривидовая борьба. Наоборот, между наиболее отличающимися индивидами одного вида (а следовательно, и в одной популяции) общих интересов в борьбе за жизнь меньше, поэтому несхожие особи имеют больше преимуществ, следовательно, у них реальнее возможность выжить.
Механизм видообразования
Обычно промежуточные формы уступают крайним, не выдерживают с ними конкуренции и оказываются элиминированными в процессе естественного отбора. Благодаря изменчивости уклонившиеся от исходной формы виды могут все больше изменяться в наметившемся направлении, у них все больше накапливаются признаки, полезные для существования в данных конкретных условиях.
С каждым новым поколением разошедшиеся формы все больше и больше отличаются, а промежуточные формы вымирают. Изменившиеся условия существования могут направить отбор по новому руслу, что приводит к накоплению признаков, полезных в новой конкретной ситуации. Именно с этим связано такое понятие, как видообразование.
Конкретным примером дивергенции может служить судьба насекомых на небольших океанических островах, о чем уже упоминалось выше. Но если условия среды в течение длительного времени не изменяются, то вид остается неизменным по сравнению с исходным. Благодаря дивергенции возникают и высшие систематические категории - роды, семейства, отряды, классы и типы.
Изменения факторов среды, влияющих на организмы и важных для индивидуального развития, могут зависеть как от изменений живой и неживой природы того или иного географического ареала, так и от расширения экологического распределения вида. В связи с этим в природе различают географический и экологический способы видообразования.
Географическое видообразование
Происходит в результате фрагментации ареала материнского вида физическими барьерами (горные хребты, водные пространства и др.), что ведет к изоляции популяций и видов. Это приводит к изменению генофонда популяций, а затем и к созданию новых популяций, подвидов и видов. Так возникли байкальские виды ресничных червей, ракообразных, рыб, специфические виды, обитающие на океанических островах (например, галапагосские вьюрки).
С подобными явлениями встречаемся мы и в случае расширения ареала какого-либо вида. Популяции в новых условиях встречаются с иными географическими факторами (климат, почва) и с новыми сообществами организмов. Так образовались европейский и дальневосточный виды ландыша, лиственница сибирская идаурская, подвиды синицы большой: евро-азиатский, южно-азиатский и восточно-азиатский.
Экологическое видообразование
Возникает, когда небольшие группы одной популяции попадают в различные экологические условия (экологические ниши) в пределах ареала своего вида. Здесь организмы подвергаются действию новых условий. Это влечет за собой выявление и закрепление новых мутаций, изменение направления естественного отбора и формирование новых признаков.
В связи с пищевой специализацией обособилось несколько видов синиц. Синица большая и лазоревка обитают в лиственных лесах, садах, парках. Первая из них питается преимущественно крупными насекомыми, а вторая разыскивает мелких насекомых на коре деревьев. Синица московка и гаичка селятся в хвойных и смешанных лесах, питаясь насекомыми, а хохлатая синица - в тех же лесах, питаясь семенами хвойных деревьев.
Взаимосвязь и совместное действие способов
Границы между разными способами видообразования условны: на разных этапах микроэволюции один способ сменяет другой или они действуют совместно. Первичная географическая изоляция может в дальнейшем присовокупить действие экологической, что приведет к совершенствованию приспособлений. Таким образом процесс видообразования носит приспособительный характер.
Сформировавшийся вид становится генетически замкнутой системой, на этом заканчивается микроэволюция. Однако внутри вида продолжают накапливаться мутации, которые в свою очередь могут стать источником нового направления эволюции. Каждый вид реально существует, но является исторически сложившимся временным звеном в цепи процесса эволюции.
Образование видов - важный этап эволюции. Оно начинается в популяциях, насыщенных постоянно возникающими мутациями, которые при свободном скрещивании образуют новые генотипы и фенотипы (см. главу «Основы генетики и селекции»). Это ведет к расхождению признаков среди особей данной популяции - дивергенции (55). Исходная популяция образует группу форм, имеющих различную степень отклонений признака.
Организмы с измененными признаками способны осваивать новые места обитания, увеличивать свою численность. Наибольшие возможности выжить и оставить плодовитое потомство имеют особи с крайними контрастными отклонениями. Промежуточные формы больше конкурируют и быстрее вымирают. Так в исходной популяции возникают новые группировки, из которых вначале образуются новые популяции, а затем, при последующей дивергенции, новые подвиды и виды. Принцип дивергенции объясняет происхождение многообразия жизненных форм. Аналогичным образом Дарвин объяснял и образование родов, семейств, отрядов и т. д.
Различают два способа видообразования: географическое и экологическое.
Географическое видообразование связано с расширением ареала исходного вида или расчленением его на изолированные части различными естественными преградами (реки, горы и др.). При расширении ареала вида особи популяций встречаются с новыми почвенно-климатическими условиями, с иным животным и растительным миром. В новых необычных условиях будут выживать и оставлять потомство те особи, генотипы которых наиболее соответствуют этим условиям. Это ведет к изменению генофонда, образованию новых популяций, а в дальнейшем к возникновению подвидов и видов.
Изоляция популяций, препятствующая свободному скрещиванию, также приводит к изменению генофонда популяций, а затем и к созданию новых популяций, подвидов и видов. Примером географической изоляции могут служить центры происхождения культурных растений (см. раздел «Селекция»). Отделение этих очагов друг от друга хребтами, пустынями, океанами способствовало их изоляции и автономному формированию в них флоры, что привело к исключительному многообразию в них родственных растений.
Экологическое видообразование связано с заселением новых мест обитания (экологических ниш) в пределах ареала своего вида. При этом небольшие группы одной популяции могут попадать в необычные для них экологические условия в пределах ареала своего вида. Новые условия будут способствовать выявлению и закреплению новых мутаций и изменению направления естественного отбора, что приведет к изменению генофонда, к еще большему обособлению популяций, а затем к образованию новых популяций, подвидов и видов, приспособленных к новым конкретным условиям.
Примером этого могут служить пять видов лютиков, сформировавшихся в различных условиях обитания (56):
- лютик жестколистный - водное растение;
- лютик-прыщинец растет на влажных почвах;
- лютик золотистый - по лугам, садам, у дорог;
- лютик кассубийский (кашубский) - в лесах и парках;
- лютик ядовитый - в очень сырых местах.
Элементарные эволюционные факторы.
Эволюционный процесс, протекающий в популяции, ведущий к изменению генетической структуры популяции и направляемый естественным отбором, называют микроэволюцией . Он начинается в популяции, состоящей из особей с неодинаковыми генотипами. Совокупность всех генотипов популяции называют генофондом . При воздействии различных элементарных факторов эволюции генофонд популяции изменяется.
Такими факторами могут быть следующие:
- возникновение новых наследственных изменений - мутаций и комбинаций, ведущих к появлению новых генотипов в популяциях;
- колебания численности популяций, называемые популяционными волнами . Они могут возникать в связи с сезонными изменениями (однолетние растения, насекомые), с обеспеченностью пищей (массовое размножение грызунов), со стихийными бедствиями (засухи, наводнения, пожары). Популяционные волны меняют концентрацию отдельных генов. Во время спада численности популяции некоторые гены могут исчезнуть, а при новом нарастании численности популяции другие гены могут повысить концентрацию;
- географическая или биологическая изоляции популяций, которые создают преграды к свободному скрещиванию, что приводит к различиям в генном составе разных популяций и к их обособлению.
Все эти изменения в генофонде носят случайный характер, они разнонаправлены. Единственным отбирающим и направляющим фактором эволюции является естественный отбор, который в изменившихся условиях отбирает и увеличивает количество особей, генотип которых больше соответствует конкретным условиям среды и сокращает число особей с генотипом, менее соответствующим этой среде. Многообразие видов есть результат дивергенции признаков и направляющей творческой роли естественного отбора.
Естественный отбор обычно приводит к постепенному усложнению и повышению организации живых форм, относительной приспособленности их к условиям существования и многообразию видов.
Виды участвуют в эволюционных процессах при образовании высших систематических групп. Этот процесс называют макроэволюцией, или надвидовой эволюцией. В макроэволюции происходят те же процессы, что и при видообразовании,- дивергенция признаков, борьба за существование и естественный отбор.
Девид Кетчпол и Карл Виланд
Ученые, проводящие исследования на острове Тринидад, переместили (Poecilia reticulata ) из бассейна внизу водопада, где было полно хищных рыб, в бассейны выше уровня водопада, где гуппи ранее не обитали, и где присутствовал только один известный хищник (который мог пожирать только мелких гуппи, а значит, более крупные особи были в безопасности) . Потомки переселенных гуппи приспособились к новым условиям существования: они приобрели более крупные размеры, позднее достигали созревания и приводили меньшее количество потомства более крупных размеров.
Скорость этих изменений озадачила эволюционистов , так как согласно их традиционному мировоззрению о миллионах лет, на адаптацию гуппи должно было уйти намного больше времени. Один из эволюционистов заявил: «Гуппи адаптировались к новым условиям существования всего за четыре года- а это в 10 тысяч - 10 миллионов раз быстрее, чем предполагает средний уровень адаптации, установленный на основании палеонтологической летописи» .
Коротконогие ящерицы
И это касается не только рыбок гуппи. На Багамских островах небольшое количество ящериц аноле (Anolis sagrei ) было переселено с одного из островов, где произрастали высокие деревья, на соседние острова, где ранее не было ящериц, и где присутствовали низкорослые кустистые растения. Форма тела у последующих поколений ящериц быстро изменилась . В частности, относительная длина задних конечностей значительно уменьшилась, и это считается адаптацией к новой среде обитания среди низкорослых кустарников. ( , имеют более длинные задние конечности, чем ящерицы, живущие среди веток. Очевидно, это своего рода компромисс между подвижностью, необходимой для того, чтобы прыгать с ветки на ветки и скоростью, которую обеспечивают более длинные ноги на широкой поверхности стволов деревьев).
Но снова же, удивительной для эволюционистов была скорость адаптации, которая во много тысяч раз превысила их интерпретацию «палеонтологической летописи» .
Диаспора маргариток
На малых островах Британской Колумбии рассеиваемые ветром семена сорняковых растений из семейства маргариток (Asteraceae) быстро теряют свою способность «летать». Характерно то, что зародыш семени становится все более плоским, тогда как парашютообразная «летучка», которая удерживает семя на ветру, становится все более мелкой. Эти изменения благоприятны, так как они сокращают зону рассеивания семян. Иначе на таких маленьких островах легкие семена, переносимые ветром, терялись бы в океане (и, таких образом, сокращалось бы их потомство). Заметьте, что такие изменения приводят к потери способности распространения по ветру на далекие расстояния .
Мухи, рыбы и вьюрки
Других примеров быстрых адаптаций, вплоть до формирования новых видов (видообразования), существует огромное количество. (Когда одна популяция происходит от другой популяции, с которой больше не может скрещиваться, то это обычно определяется, как образование нового вида). В журнале Сотворение недавно рассказывалось о том, что эволюционисты заявляют о «внушающей тревогу» интенсивности изменений в размахе крыльев европейских фруктовых мух, случайно завезенных в Америку . Подобным образом, быстрые изменения были отмечены и у фруктовых мух Drosophila , а также у лосося-нерки (в пределах девяти и тринадцати поколений соответственно).
В случае со знаменитыми вьюрками Дарвина, для того, чтобы современные виды на острове Галаппагос отделились от своих прародительских популяций, по его оценкам понадобилось бы от одного до пяти миллионов лет. Однако фактические наблюдения за быстрыми адаптациями вьюрков заставили эволюционистов сократить эту временную шкалу всего до нескольких столетий .
Комары и мыши
Не так давно эволюционисты с удивлением обнаружили, что комары, питающиеся кровью птиц, переселившиеся в Лондонский метрополитен, уже стали отдельным видом (и теперь они кусают людей и крыс) . По результатам недавнего исследования домашних мышей на острове Мадейра (считается, что они были завезены на остров после португальского поселения в 15-м веке), «несколько репродуктивно изолированных хромосомных рас» (фактически, новых «видов») появились за менее чем 500 лет.
И во всех этих примерах быстрые изменения никак не связаны с появлением новых генов в результате мутаций (воображаемым механизмом эволюции от молекулы до человека), а возникли в основном в результате отбора уже существующих генов . Здесь мы имеем реальные, очевидные доказательства того, что сопровождающееся вырождением адаптивное образование новых форм и видов из одного сотворенного рода может происходить достаточно быстро. Для этого не нужны миллионы лет.
Стоит ли эволюционистам радоваться, а креационистам впадать в отчаяние, наблюдая все эти видимые изменения? Отнюдь. Хорошо осведомленные креационисты уже давно говорят о том, что естественный отбор с легкостью способен привести к значительным вариациям за короткие временные периоды на основании уже существующей генетической информации. Однако это не является доказательством идеи эволюции от молекулы до человека, так как никакой новой информации здесь не добавляется.
Естественный отбор сам по себе избавляет от определенной информации, и из всех наблюдаемых мутаций, которые имеют какое-либо влияние на выживание или функциональные способности организма, даже редкие «благоприятные» мутации являются утратой информации. Образование более крупных видов рыбы гуппи является результатом перераспределения уже существующего генетического материала. Таких вариаций может оказаться достаточно для того, чтобы две группы рыб перестали скрещиваться между собой, и, таким образом, образовали «новые виды» по определению, при чем без использования какой-либо новой информации.
Согласно библейскому изложению истории, такие быстрые изменения в форме тела не только приемлемы, но на самом деле должны происходить намного быстрее, чем того ожидают эволюционисты. Когда животные вышли из Ковчега, чтобы размножаться и наполнять Землю и все опустевшие экологические ниши, естественный отбор мог с легкостью привести к тому, что оригинальный вид (к примеру) «собаки», присутствующей в Ковчеге, «разделился» на волков, койотов, и т.д. И поскольку существуют исторические записи о том, что эти виды существовали уже через несколько сотен лет после Потопа, это означает, что происходило очень быстрое (не-эволюционное) видообразование. Поэтому когда такие примеры быстрых изменений происходят сегодня, они являются доказательством библейской истории. А это происходит постоянно.
Однако, поскольку эволюционисты ошибочно интерпретируют все такие адаптации/видообразование, как «эволюционное событие», у них вызывает недоумение тот факт, что это происходит намного быстрее, чем позволяет их толкование палеонтологической летописи. (И это, конечно же, легко понять, если осознать, что традиционное толкование палеонтологической летописи, как «записи» истории за миллионы лет, на самом деле, ошибочно. В палеонтологической летописи отображено то, каким образом всемирный Потоп и его последствия похоронили весь растительный и животный мир за намного меньший период времени, чем миллионы лет).
Так как такие быстрые изменения ставят под сомнение традиционные эволюционные идеи, такие находки часто оспариваются, однако безуспешно . Быстрая «эволюция» (ошибочный термин, как мы увидели) принимается экспертами по окаменелостям, поддерживающими теорию прерывистого равновесия. Согласно этой теории, эволюционная история большую часть времени не претерпевает никаких изменений, но «прерывается» короткими, резкими вспышками эволюции (которые, условно, происходят слишком быстро, чтобы оставить свой отпечаток в палеонтологической летописи). Однако такая точка зрения не только пребывает в меньшинстве среди эволюционистов, но и ставит вопрос почему, если везде происходят быстрые изменения, не было образовано намного большее количество новых видов за все «геологическое время»? Иначе говоря, наблюдаемые изменения по-прежнему происходят слишком быстро, чтобы такое объяснение было удовлетворительным.
Эти быстрые изменения не только не добавляют новой информации, но даже некоторые эволюционисты говорят о том, что эволюция «от молекулы до человека» не наблюдается ни в одном из этих исследований . Вьюрки по-прежнему остаются вьюрками, комары – комарами, а мыши – мышами. Один генетик-эволюционист сказал относительно новых данных о рыбках гуппи: «Насколько я знаю, гуппи по-прежнему остаются гуппи» .
Разбираясь с палеонтологической летописью
Если обратиться к Слову того, Кто знает все, то факты современного мира совершенно понятны. Божьи творения должны были размножаться «по роду своему», поэтому из мыши получается мышь, из ящерицы – ящерица, а из маргаритки – маргаритка. Эволюции никогда не было, она не происходит и сегодня. Однако все организмы обладают чудесной врожденной генетической способностью к быстрым изменениям в ответ на давление окружающей обстановки. И это лучше всего наблюдается на сегодняшний день в изолированной среде островов.
Такие примеры быстрой адаптации дают нам понимание того, как были заполнены многие опустевшие экологические ниши на Земле после Потопа – глобального события в реальной истории Земли. В результате этой катастрофы весь «тогдашний мир погиб» (2 Петра 3:6) . Поскольку это уже был грешный мир, ископаемые остатки свидетельствуют о смерти, страданиях и болезнях. Но так как это был сотворенный мир, палеонтологическая летопись содержит в себе как останки существ, которые больше не существуют, так и тех, которые живут и сейчас, однако не содержит никаких доказательств того, что один тип постепенно превращался в другой, как бы быстро или медленно это не происходило.
Ссылки и примечания
- Д.Н. Резник, Ф.Х. Шоу, Ф. Х. Родд и Р.Г. Шоу. Оценка степени эволюции в естественных популяциях рыбок-гуппи (Poecilia reticulata ), журнал Science 275 (5308):1934–1937, 1997.
- В. Морелл. Рыбки-гуппи, свободные от хищников, делают эволюционный скачок вперед. Журнал Science 275 (5308):1880, 1997.
- Дж. Б. Лосос, К. И. Вархайт и Т. В. Шоенер. Адаптивная дифференциация у ящериц Anolis , как результат экспериментальной островной колонизации. Журнал Nature 387 (6628):70–73, 1997.
- Т.Дж. Кейс. Естественный отбор, проявившийся в конечностях. Журнал Nature 387 (6628):15–16, 1997.
- В. Морелл. Ловля ящериц в состоянии адаптации. Журнал Science 276 (5313):682–683, 1997.
- Эволюционисты изобрели новую единицу под названием «дарвин» для измерения скорости изменений в определенных формах всех видов (размер тела, длина конечности и т.д). В случае с ящерицей Anolis sagrei , уровень изменений достиг 2,117 дарвинов, при том, что на основании ископаемых остатков за «миллионы лет палеонтологической летописи» эволюционисты устанавливали интенсивность изменений от 0.1 до 1.0 дарвинов. Уровень изменений у рыбок-гуппи с острова Тринидад был еще выше – от 3700 до 45000 дарвинов. Эксперименты по искусственному отбору на лабораторных мышах показывают уровни до 200000 дарвинов (ссылки 2 и 4).
Образование новых видов в природе является завершающим этапом микроэволюции. Под влиянием эволюционных факторов при ведущей роли естественного отбора идет процесс превращения генетически открытых внутривидовых популяций в генетически устойчивые видовые системы. Между особями разных популяций внутри вида возможен процесс скрещивания и оставления плодовитого потомства. Пока осуществляется поток генов между популяциями внутри вида, видовой генофонд является единой системой. В результате изоляции популяций прекращается скрещивание между расходящимися формами, не происходит обмен наследственной информацией и популяции или группы популяций становятся самостоятельными генетическими системами.
Вид считается качественным этапом эволюционного процесса, так как он является наименьшей генетически устойчивой надорганизменной системой в живой природе. В ходе видообразования осуществляются в основном два процесса: возникновение адаптаций к изменению условий среды и обособление на основе изоляции новых видов. Если исходить из территории расселения исходного вида, то можно выделить два основных пути видообразования: аллопатрическое и симпатрическое.
Аллопатрическое или географическое видообразование связано с пространственной изоляцией дивергировавших групп и может осуществляться в основном путем миграции или расчленения ареала различными преградами (реки, горы, почвы, климат и др.) При расселении за пределы ареала исходного вида популяции попадают в иные условия среды обитания, что за счет микроэволюционных процессов может привести к образованию новых видов. Примером дифференциации вида в процессе миграции может быть сложный комплекс популяций и подвидов вида синицы большой. Расселение этого вида из Европы на Восток шло двумя путями: северным до Дальнего Востока и южным вокруг Центрально-Азиатского нагорья. На Дальнем Востоке встречаются евра-азиатские и восточно-азиатские подвиды, которые при совместном обитании не дают гибридов. В процессе расселения между ними возник репродуктивный барьер.
Видообразование путем фрагментации ареала материнского вида прослеживается на примере возникновения видов ландыша. Лесной ландыш несколько миллионов лет тому назад был широко распространен в Евразии, однако в связи с оледенением его ареал распался на несколько территорий. К настоящему моменту времени сформировалось несколько новых видов.
Симпатрическое видообразование осуществляется в пределах ареала исходного вида. Можно выделить несколько его способов: 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 обычны среди растений: малина, полынь, рябино-кызыльник), путем сезонной изоляции (форель озера Севан по срокам размножения образует озимую и яровую расы).
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Биология курс лекций для студентов, обучающихся на русском языке
Государственное образовательное учреждение.. высшего профессионального образования.. Рязанский государственный медицинский университет..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Биология
курс лекций для студентов,
обучающихся на русском языке
Рязань
Авторы-составители: доцент, к.б.н. Калыгина Т.А.
Основные свойства живого
Живые существа отличаются от неживых тел целым рядом свойств. К основным свойствам живого относятся:
Специфическая организация.
Живые организмы обладают не
Уровни организации живых существ
Жизнь на Земле представляет собой целостную систему, состоящую из различных структурных уровней организации биологических существ. Выделяют несколько основных уровней организации (разделение имеет
Клеточная теория
В 1665г. Р.Гук впервые обнаружил растительные клетки. В 1674г. А.Левенгук открыл животную клетку. В 1839г. Т.Шванн и М.Шлейден сформулировали клеточную теорию. Основным положением клеточной теории
Строение клетки
По строению выделяют 2 типа клеток:
- прокариоты
- эукариоты
К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Прокариоты от эукариот отличаются следующим: у них
Наружная клеточная мембрана
1 – полярная головка молекулы фосфолипида
2 – жирнокислотный хвост молекулы фосфолипида
3 – интегральный белок
Эволюция клетки
Существуют два этапа в эволюции клетки:
1.Химический.
2.Биологический.
Химический этап начался около 4,5 млрд лет назад. Под действием ультрафиолетового излучения, радиац
Строение и функции клеточного ядра
Ядро – обязательная часть эукариотической клетки. Главная функция ядра – хранение генетического материала в форме ДНК и передача ее дочерним клеткам при клеточном делении. Кроме тог
Хроматин и хромосомы
Хроматин – это деспирализованная форма существования хромосом. В деспирализованном состоянии хроматин находится в ядре неделящейся клетке.
Хроматин и хромосомы взаимно переходят друг в дру
Жизненный цикл клетки
G1 – пресинтетический период
S – синтетический период
G2 – постинтетический период
G0 –
Пролиферация клеток
Пролиферация- увеличение числа клеток путем митоза, которое приводит к росту и обновлению ткани. Интенсивность пролиферации регулируется веществами, которые вырабатываются как внутри клеток,
Формы размножения живых организмов
Размножение-свойство живых организмов воспроизводить себе подобных. Выделяют две основные формы размножения: бесполое и половое.
Бесполое размножение способствует сохранению наибольшей при
Сперматогенез
Участок поперечного разреза извитого канальца семенника (см.стр.27)
Cellules germinales primordiales – п
Типы и периоды онтогенеза
Онтогенез – процесс индивидуального развития особи от зиготы при половом размножении (или появлении дочерней особи при бесполом) до конца жизни. Термин «онтогенез» в 1866г. предложил немецкий учены
Особенности строения и типы яйцеклеток
Яйцеклетки (или яйца) – женские половые клетки высокоспециализированные относительно крупные и неподвижные.
Принципиальных различий в строении яйцеклетки и соматических клеток не су
Эмбриональный период развития, его этапы
Период эмбрионального развития наиболее сложен у высших животных и состоит из нескольких этапов:
1.Образование зиготы
2.Дробление
3.Образование бластулы
Дробление у хордовых животных
А – ланцетник (полное равномерное)
Б – амфибии (полное неравномерное)
В – птицы (неполное дискоидальное)
Гистогенез и органогенез
Гистогенез – процесс формирования тканей в эмбриогенезе.Органогенез – процесс формирования систем органов в эмбриогенезе.
На этом этапе эмбрионального развития выделяют две фазы.
Эмбриональная индукция
Выяснение механизмов развития – одна из сложных проблем биологической науки.
Эмбриогенез в целом определяется наследственным аппаратом клеток (как уже говорилось, в ходе онтогенеза реализу
Эмбриональное развитие птиц
Яйцеклетка птиц резко телолецитальная, на вегетативном полюсе содержится очень много желтка.
В результате оплодотворения образуется одноклеточный зародыш – зигота, для которой характерно н
Внезародышевые провизорные органы
В эмбриональном развитии позвоночных большую роль играют провизорные органы, которые функционируют у зародыша и отсутствуют во взрослом состоянии. К ним относятся: желточный мешок, амнион, серозная
Характеристика постэмбрионального развития
Постэмбриональный (постнатальный) онтогенез начинается с момента рождения, при выходе из зародышевых оболочек (при внутриутробном развитии) или при выходе из яйцевых оболочек и заканчивается смерть
Старания. Клиническая и биологическая смерть
Старение – общебиологическая закономерность угасания организма, свойственная всем живым существам.
Старость – это заключительный естественный этап онтогенеза, заканчивающийся смертью.
Регенерация органов и тканей, её виды
Регенерация – процесс восстановления утраченных или поврежденных тканей или органов.
Различают два вида регенерации:
- физиологическую
- репаративную
Физиологиче
Трансплантация
Трансплантация – это приживления и развитие пересаженных тканей на новом месте.
Организм, от которого берут материал для пересадки, называют донором, а тот, которому производят пересадку –
Гомеостаз в живых организмах
Гомеостазом - называется свойство живых существ поддерживать постоянство своей внутренней среды, несмотря на изменчивость факторов окружающей среды
Несмотря на значительные колебан
Биологические ритмы. Хронобиология
Биологические ритмы – регулярно повторяющиеся изменения интенсивности биологических процессов. Биологические ритмы обнаружены у всех живых существ, они наследственно закреплены и являются факторами
Сообществе
Любой вид организованных существ и любая популяция какого либо вида не существует изолированно от других существ, а образуют сложное и противоречивое единство называемое биотическим сообществом. Би
Моногибридное скрещивание
Опыты Мендель проводил на горохе. При скрещивании сортов гороха, имеющих желтые и зеленые семена (скрещивались гомозиготные организмы или чистые линии), все потомство (т.е. гибриды первого поколени
Ди- и полигибридное скрещивание. Третий закон Менделя
При дигибридном скрещивании родительские организмы анализируются по двум парам альтернативных признаков. Мендель изучал такие признаки как окраску семян и их форму. При скрещивании гороха с желтыми
Определение пола
У большинства организмов пол определяется в момент оплодотворения (сингамно) и регулируется хромосомным набором зиготы, его называют хромосомный тип определения пола.
У человека и млекопит
Наследование признаков, сцепленных с полом и ограниченных полом
Сцепленными с полом называют признаки, развитие которых обусловлено генами, расположенными в половых хромосомах.
Если ген находится в У-хромосоме, то он наследуется у человека, млекопитающ
Сцепление генов. Опыты и правило Моргана
Изучение сцепленного с полом наследования стимулировало изучение сцепления между генами, находящимися в аутосомах.
Для любого организма характерно видовое постоянство хромосом в кариотипе.
Основные положения хромосомной теории наследственности
Основные положения хромосомной теории наследственности сводятся к следующему:
- носителями наследственной информации являются хромо-
сомы и расположенные в них гены,
- ге
Этапы развития молекулярной генетики
Молекулярная генетика выделилась из биохимии и сформировалась как самостоятельная наука в 50-х годах прошлого столетия. Рождение этой науки связано с рядом важных биологических открытий:
1
Функциональная активность генов или экспрессия генов
У прокариот она осуществляется в два этапа: транскрипция и трансляция.У эукариот есть еще стадия процессинга.
Экспрессия генов заключается в синтезе на молекуле ДНК молекулы и-РНК, комлеме
Регуляция экспрессии генов у прокариот
Схема регуляции транскрипции структурных генов прокариотической клетки по типу репрессии
Определение и формы изменчивости
Генетика изучает два основных свойства живых существ - наследственность и изменчивость.
Изменчивость - свойство организмов приобретать новые признаки и особенности индивидуального развития
Мутагенные факторы
Факторы, вызывающие мутации называются мутагенными факторами (мутагенами) и подразделяются на:
1. Физические;
2. Химические;
3. Биологические.
К физическим м
Устойчивость и репарация генетического материала
Устойчивость к изменениям генетического материала обеспечивается:
1. Диплоидным набором хромосом.
2. Двойной спиралью ДНК.
3. Вырожденностью (избыточность
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И.Вавилова
Известно, что мутирование происходит в различных направлениях. Однако, это многообразие подчиняется определенной закономерности, обнаруженной в 1920 году Н.И.Вавиловым. Он сформулировал закон гомол
Генеалогический метод
Типы наследования и формы проявления генетических задатков у человека весьма многообразны и для дифференциации между ними требуются специальные методы анализа, в первую очередь – генеалогический, п
Близнецовый метод исследования
Исследование близнецов – один из основных методов генетики человека. Существуют однояйцевые близнецы, возникающие из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом. Возникают они из-за разд
Метод дерматоглифики
Это наука, изучающая наследственную обусловленность рисунков, которые образуют линии кожи на кончиках пальцев, ладонях и подошвах человека.
Оказалось, что у каждого народа
Гибридизация соматических клеток
Гибридные клетки обладают определенными свойствами, позволяющими определять локализацию гена или сцепление гена. Потеря хромосом человека из некоторых типов гибридных клеток позволяет получать клон
Онтогенетический метод
Позволяет изучить закономерности проявления какого-либо признака или заболевания в процессе индивидуального развития. Выделяют несколько периодов развития человека. Антенатальный (развитие до рожде
Метод моделирования
Закон гомологических рядов Н.И.Вавилова (виды и роды генетически близкие обладают сходными рядами наследственной изменчивости) позволяет с определёнными ограничениями экстраполировать экспериментал
Иммунологический метод исследования
Этот метод основан на изучении антигенного состава клеток и жидкостей человеческого организма – крови, слюны, желудочного сока и т.п. Чаще всего исследуют антигены форменных элементов крови: эритро
Генные болезни
1) При аутосомно-доминантном типе наследования характерно нарушение синтеза структурных белков или белков, выполняющих специфические функции (например, гемоглобина). Фенотипически при этом т
Хромосомные болезни, обусловленные аномалиями аутосом
Хромосомные болезни – это группа наследственных патологических состояний, причиной которых является изменение количества хромосом или нарушение их структуры. Наиболее часто отмечаются трисомии, реж
Хромосомные болезни, обусловленные аномалиями половых хромосом
Половые хромосомы являются главными носителями генов, контролирующих развитие пола, поэтому их численные или структурные нарушения определяют разнообразные отклонения в половом разв
Теория эволюции Ж.Б.Ламарка
Ж.Б.Ламарк в «Философии зоологии» (1809), в которой впервые были изложены основы целостной эволюционной концепции, сформулировал два закона: 1) о влиянии употребления и неупотребления органа на его
Теория эволюции Ч.Дарвина
В 1858 году Ч.Дарвин и независимо от него А.Р.Уоллес обосновали принцип естественного отбора и представление о борьбе за существование как механизме этого отбора.
Теория эволюции путем ест
Микроэволюция. Критерии и структура вида. Популяция
Микроэволюцией называется начальный этап эволюционных преобразований популяции: от возникновения наследственных изменений до формирования адаптации и возникновения на их основе новых видов. Изучени
Факторы эволюции
Изменения генотипического состава популяций происходят под действием множества событий, которые тем или иным путем в состоянии преобразовать популяции. Тем не менее возможно выделить следующие осно
Концепция животного происхождения человека
В основе современных представлений о происхождении человека лежит концепция в соответствии с которой человек вышел из мира животных, причем первые научные доказательства в пользу этой концепции был
Отличия человека от животных
Человек имеет существенные отличия от животных, на что также обращали внимание еще древние, например Анаксагор (500-428 гг. до н. э.) и Сократ (469-399 гг. до н. э.) считали, что сп
Движущие факторы антропогенеза
Различают социальные и биологические факторы антропогенеза.
Антропогенез - происхождение человека и становление его как вида в процессе формирования общества. Человек имеет ряд специфическ
Конкуренция и другие межвидовые взаимодействия могут стимулировать быстрое видообразование, когда к ним присоединяется естественный отбор, направленный на совершенствование механизмов, обеспечивающих успешную встречу брачных партнеров в пределах одного из видов. К такому выводу пришли австралийские ученые на основании изучения разных природных популяций одного вида тропических древесных лягушек.
Еще Чарльз Дарвин обратил внимание на то, что в некоторых, богатых видами, систематических группах (родах, семействах), наиболее близкородственные виды различаются прежде всего признаками, связанными с выбором брачного партнера и осуществлением спаривания. Это могут быть как особенности строения половых органов, так и специфические сигналы для привлечения партнера - к примеру, кваканье самца лягушки или пахучие вещества (аттрактанты), выделяемые самками (а иногда самцами) некоторых насекомых. Если в какой-то части популяции идет отбор на изменение таких признаков, то она может оказаться репродуктивно изолированной (иногда говорят - «сексуально изолированной») от материнской популяции. Особенно быстро это происходит тогда, когда гибриды между особями из отделившейся группы и материнской популяции отличаются пониженной жизнеспособностью. Такое нарастание степени сексуальной изоляции и, соответственно, ускорение образования нового вида получило в англоязычной литературе специальное наименование - «reinforcement» (что буквально означает «усиление»).
В настоящее время специалисты в области эволюционной биологии интенсивно изучают «reinforcement» и часто связывают его с таким давно описанным явлением, как «смещение признаков» (character displacement) - изменение признака не у всех популяций вида, а только у тех, которые соприкасаются с экологически близкими конкурирующими видами. Так, у двух видов галапагосских вьюрков, обитающих на разных островах (в условиях аллопатрии), клювы примерно одинакового размера, но когда те же самые виды обитают на одном острове (в условиях симпатрии), то средние размеры их клювов существенно различаются, что заставляет предположить и наличие различий в потребляемой ими пище. Если смещающийся при наличии конкурента признак ответственен за обеспечение встречи с половым партнером, то это может привести к очень быстрому видообразованию, поскольку прекращается обмен генами между отпочковывающейся и материнской популяциями.
В журнале «Ecology Letters » недавно появилась обзорная статья двух австралийских исследователей, Конрада Хоскина (Conrad Hoskin) и Меган Хигги (Megan Higgie), которые подробно разбирают каким образом от популяции одного вида посредством изменения признаков, отвечающих за брачное поведение, может отделиться новый вид. Объект их исследования - зеленоглазая древесная лягушка (Green-eyed tree frog), Litoria genimaculata (рис. 1), вид, довольно широко распространенный во влажных тропических лесах Австралии и Новой Гвинеи. Там, где непосредственно проводили работы, в районе реки Баррон (Barron , северо-восточная часть штата Квинсленд , Австралия), существуют две (это доказано молекулярно-генетическими методами) аллопатрические - то есть занимающие разные территории - популяции зеленоглазых лягушек, условно обозначенные как «северная» и «южная» (рис. 2). Сформировались эти популяции, видимо, когда-то в плейстоцене, в период более холодного и засушливого климата, когда тропические леса оставались только в виде отдельных островов среди открытого ландшафта.
Позднее, примерно 6500 лет назад, когда климат стал более теплым и влажным, а тропические леса снова образовали сплошной покров, зоны распространения этих популяций лягушек сомкнулись. Гибриды между ними в пограничной области возможны, хотя они характеризуются пониженной жизнеспособностью. Своеобразная ситуация сложилась, однако, на севере обследованной территории, где в окружении «северной» популяции оказался небольшой «анклав», представленный особями «южной» популяции (на рис. 2 он помечен как iS ). Именно в этом «анклаве» и было обнаружено необычайно быстрое смещение признаков, отвечающих за встречу полов (характеристики призывного крика самцов и ответа самки). В результате этого смещения особи данной группировки утратили способность к нормальному скрещиванию с особями материнской (основной «южной» популяции). Как это могло происходить, схематически показано на приведенных ниже рисунках 3 и 4.
Рис. 3 иллюстрирует три возможных варианта эволюционных изменений в отдельных генетических линиях популяции: в «южной» (S ) и «северной» (N ). Каждый кружок соответствует определенной линии в определенный момент времени. Верхняя половинка кружка - это постзиготическая (наступающая после оплодотворения) изоляция. Если для сосуществующих популяций эти половинки одного цвета, то гибриды жизнеспособны, если разного - нежизнеспособны. Нижняя половинка кружка соответствует презиготической (то есть существующей еще до оплодотворения) изоляции: спаривание особей разных линий возможно, если они одного цвета, невозможно - если разного. Шкала времени (и, соответственно, эволюции) направлена сверху вниз. Барьеры, мешающие встрече особей разных генетических линий, показаны черными вертикальными линиями и обозначены словом «Barrier». Красные горизонтальные стрелки показывают возможность контакта особей разных линий. Черная тонкая стрелка вниз - скрещивание особей разных линий. Красный крест показывает невозможность гибридизации.
Рассмотрены три случая: a - классическое аллопатрическое видообразование (постепенное накопление различий в изолированных друг от друга популяциях и утрата способности к скрещиванию); b - начавшееся аллопатрическое видообразование завершается «reinforcement» (хотя особи еще способны спариваться, их гибриды стерильны или отличаются пониженной жизнеспособностью); c - начавшееся аллопатрическое видообразование меняет свой ход из-за новой системы барьеров: популяция «южной» линии оказывается подразделенной новым барьером, при этом часть ее попадает по одну сторону барьера вместе с «северной» линией; именно в этой части южной популяции (показана небольшим кружком с индексом S’ ) идет отбор, направленный на то, чтобы как можно быстрее изолироваться от «северной» популяции (это возможно за счет поведенческих механизмов, обеспечивающих встречу брачных партнеров); при этом отбор заходит так далеко, что особи новой линии (S’ ) теряют способность скрещиваться с особями материнской южной линии (S ), фактически приводя к образованию нового вида.
На рис. 4. более подробно проиллюстрирован как раз вариант смещения репродуктивных признаков в популяции лягушек A в случае обитания рядом с конкурирующим видом. Отбор по репродуктивным признакам, направленный на усиление отличий от конкурента, приводит к тому, что особи данной части популяции (B ) могут утерять возможность скрещивания с родительской популяцией и, по сути, дать новый вид. Таким образом, межвидовые взаимодействия могут стимулировать видообразование в пределах одного из видов.
Обнаружить в природе смещение репродуктивных признаков одного вида (которое может привести к образованию нового вида), вызванное взаимодействиями с другими видами, на самом деле очень непросто. И одно из затрудняющих обстоятельств - необычайная быстрота этих изменений. Результаты исследований австралийских ученых - еще одно подтверждение того, что наша невозможность увидеть воочию процесс видообразования связана не с тем, что процесс этот чрезвычайно длительный (как полагали во времена Дарвина), а наоборот - очень быстрый.