Генетические законы и факторы эволюции доклад

Обновлено: 16.05.2024

Эволюция и генетика – это краеугольные камни понимания человечеством своего происхождения и путей развития жизни на Земле. Принципы генетики укрепили и дали прочную научную основу для развития эволюционных учений. Этот процесс начался с открытием законов Менделя и применением их к теории эволюции Дарвина.
Генетика (от греч. genesis – происхождение) – это наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук определяются тем, что она изучает основные свойства организмов – наследственность и изменчивость.

Содержание работы

Файлы: 1 файл

Генетика и эволюция реферат.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Бюджетное Государственное Образовательное

Учреждение Высшего Профессионального Образования

Пензенский Государственный Университет

Реферат на тему:

Выполнила: студентка группы 12ЭП1

Проверил: кандидат технических наук,

доцент Першенков Пётр Петрович

1. Введение…………………………………………………….. . 3 стр.
2. История развития генетики……………………………….. 4-13 стр.
   1. Эволюционные воззрения Ламарка……………………… 4-5 стр.
   2. Теория эволюции Дарвина…………………………………. 5-7 стр.
   3. Исследования Грегори Менделя…………………………. 7-9 стр.
   4. Развитие генетики в ХХ веке……………………………. 10-13 стр.

   Эволюция и генетика – это краеугольные камни понимания человечеством своего происхождения и путей развития жизни на Земле. Принципы генетики укрепили и дали прочную научную основу для развития эволюционных учений. Этот процесс начался с открытием законов Менделя и применением их к теории эволюции Дарвина.

   Генетика (от греч. genesis – происхождение) – это наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук определяются тем, что она изучает основные свойства организмов – наследственность и изменчивость.

   1. История развития генетики
   2. Эволюционные воззрения Ламарка

   Одним из первых ученых, занимавшихся исследованиями теории эволюции, был французский биолог Жан Батист Ламарк (1774-1829), придерживавшийся взгляда, что виды постепенно изменяются, порождая новые, т. е. эволюционируют. Значительный вклад Ламарка в биологическую мысль состоял в том, что он привел убедительные аргументы в поддержку теории эволюции, выступив противником теории независимого и неизменного развития видов, утверждавшей, что с течением времени наблюдаются слабые отклонения от нормальных форм, но, в конце концов, эти уклонившиеся формы возвращаются к прежнему состоянию, что не может привести к возникновению новых видов.

   Заслуга Ламарка состояла в том, что он строго придерживался эволюционной теории в то время, когда многие его коллеги твердо верили в создание определенных видов путем отдельных актов творения. Тем более, механизм наследования имел, вероятно, для него второстепенное значение по сравнению с главной целью – убедить всех своих противников в существовании процесса эволюции.

   Ученым, совершившим переворот в развитии эволюционной теории, является Чарльз Дарвин (1809-1882). Дарвин вывел новую концепцию эволюции. Дарвиновская концепция эволюции признает существование такой групповой изменчивости, которая приобретается организмами под действием определенных факторов, считает, что только случайные индивидуальные изменения, оказывающиеся полезными, могут передаваться по наследству и тем самым влиять на процесс дальнейшей эволюции.

   Одним из важнейших аспектов теории Дарвина было ограничение полового отбора от других форм отбора. Дарвин отмечал, что у животных, имеющих два пола, существуют признаки, которые не способствуют выживанию особи и могут быть даже вредными для нее. В особенности это относится к самцам. Если самец имеет такое строение или поведение, способствующее спариванию с ним самки в присутствии конкурента, то этот признак дает ему преимущества перед конкурентом оставить больше потомства. Данный признак, по мнению Дарвина, будет развиваться, и совершенствоваться с течением времени, так как любые вариации, усиливающие его, дадут обладателю новые преимущества, и он оставит больше потомства, чем его менее удачливый соперник. В дальнейшем развитие признака прекращается лишь тогда, когда его половые преимущества точно уравновешиваются механическими, физиологическими и другими недостатками, или, по словам самого Дарвина, когда половой отбор уравновешивается равным ему и противоположным по направлению естественным отбором. Таким образом, Дарвин объяснил развитие многих вторичных половых признаков, таких, как красивые перья у райских птиц и хвостовые перья у павлина, наличие которых объяснить иначе невозможно.

   В результате своих исследований Дарвин вывел основные принципы своей эволюционной теории:

   1. Изменчивость является неотъемлемой частью всего живого.

   В природе не существуют два совершенно одинаковых организма. Мы все тщательнее и глубже изучаем природу и убеждаемся во всеобщем, универсальном характере изменчивости. Например, на первый взгляд может показаться, что все деревья в сосновом бору одинаковые, но более внимательное изучение может выявить некоторые различия между ними. Одна из сосен дает более крупные семена, другая – в состоянии лучше переносить засуху, у третьей – повышенное содержание хлорофилла в иголках и т. д. В определенных условиях это незначительное, на первый взгляд, различие может стать тем решающим изменением, которое и определит, останется ли организм в живых или нет. Дарвин различает два типа изменчивости:

   1. Принцип естественного отбора, играющий фундаментальную роль во всех эволюционных теориях.

   Самым слабым местом в теории Дарвина были его представления о наследственности. Неясным оставался тот факт, каким образом изменения, связанные со случайным появлением полезных изменений могут сохраняться в потомстве и передаваться следующему поколению. Таким образом, теория Дарвина нуждалась в доработке и обосновании с учетом других биологических дисциплин, а в частности – генетики.

   Примерно в 1856 г. Мендель начал проводить опыты с различными сортами гороха, чтобы выяснить, какие индивидуальные признаки организма передаются по наследству. Доминирование одного признака над другим – это обычное, но не универсальное явление. В некоторых случаях встречается неполное доминирование. Бывают такие случаи, когда в потомстве проявляются признаки обоих родителей. Такая ситуации называется кодоминированием. Например, у людей с группой крови АВ одинаково выражены признаки и особенности группы как А, так и В, унаследованные ими от обоих родителей.

   В 1866 г. Мендель открыл законы дискретной наследственности, выражающие распределение в потомстве наследственных факторов, названных впоследствии генами. Для объяснения результатов своих экспериментов Мендель предложил гипотезу: альтернативные признаки определяются факторами – генами, которые передаются по наследству. Каждый фактор может находиться в одной из альтернативных форм, ответственных за то или иное проявление признака. Эксперименты Менделя определяли наследование альтернативных проявлений одного и того же признака.

   Менделевская наследственность объединяет пять основных принципов, два из которых он сформулировал в виде законов.

   Генетика является научной дисциплиной, изучающей закономерности передачи наследственных признаков в ряде поколений.

   Если говорить об онтогенетическом уровне развития, то генетика реализует собственные методы. Она занимается изучением закономерностей наследственности и изменчивости организма, а также методов, с помощью которых можно этими процессами управлять.

   Г. Мендель — основоположник изучения генетических закономерностей. Благодаря ему стало понятно, что признаки организмов носят дискретный характер и определяются при помощи различных наследственных факторов. В своих работах ученый опирался на факты, глубоко анализировал проблемы и придерживался математической точности.

   Также к заслугам ученого можно отнести описание существования доминантных признаков, проявляющихся у гибридов первого поколения, и рецессивных, подавляемых признаков. А еще ученый ввел в употребление понятия гомо- и гетерозиготности.

   Под гомозиготными особями понимают особей, не дающих расщепление в первом поколении. Это так называемые чистые линии.

   Определение 3Под гетерозиготными особями понимают особей, дающих расщепление в первом поколении.

   Для упрощения процесса понимания специфики понятий гомозиготности и гетерозиготности в генетике появилось такое понятие как аллели или аллельные гены.

   Аллели — гены, которые определяют развитие одного и того же признака и находятся на одинаковых участках гомологичных хромосом.

   Расположение хромосом — ядра эукариотических клеток. Внутри хромосом есть молекулы ДНК, которые передают информацию вновь образованным клеткам. Участок молекулы ДНК — геном: он определяет возможность развития отдельного признака и синтеза отдельной молекулы.

   Для любого диплоидного организма характерно содержание по две аллели любого гена в каждой клетке. Исключение — половые клетки или гаметы.

   Помимо понятий гомо- и гетерозиготности Г. Мендель ввел понятия генотипа и фенотипа. В первом случае речь идет о совокупности всех генов организма, а во втором — всех внешних признаков организма. Формирование фенотипа организма происходит под воздействием окружающей среды и обусловлено генотипом.

   В основе законов Г. Менделя — гибридологический метод, а также опыты по скрещиванию разных сортов гороха, исследованные строго математически. Скрещивание двух организмов получило название гибридизации. Соответственно, полученное в результате такого скрещивания потомство называется гибридным, а отдельная особь — гибридом.

   Законы наследственности Г. Менделя

   Собственные исследования позволили Г. Менделю вывести и сформулировать несколько законов наследственности:

   1. Первый закон или правило единообразия. Согласно этому закону, в случае моногрибридного скрещивания чистых линий гибриды первого поколения проявят доминантный признак фенотипа, который характерен одному из родителей.
   2. Второй закон или правило расщепления. В случае самоопыления гибридов первого поколения в потомстве будет присутствовать расщепление с образованием двух фенотипических групп в соотношении 3:1.
   3. Третий закон. Закон независимого наследования. Когда скрещиваются две отличающихся друг от друга особи (по 2 или более парам альтернативных признаков), происходит наследование генов и соответствующих им признаков независимо друг от друга. Также эти гены и признаки объединяются в самые разные комбинации — так же, как и в случае моногибридного скрещивания.

   В развитии генетических представлений эти законы сыграли большую роль. Благодаря им сформировались прочные представления о принципах наследования в случае других живых организмов.

   Эти законы пополнили знания о закономерностях изменчивости признаков, подняв генетику на новый уровень развития.

   Влияние генетики на представления об эволюции

   Очевидно влияние генетики как науки на процесс развития эволюционных представлений, а также на ряд вопросов, касающихся происхождения видов в природе. Данные генетики послужили основой для формулирования главных эволюционных аксиом, таких как:

   • у всех живых организмов есть программы, используемые для построения комплекса внутренних признаков (генотипа) и комплекса внешних признаков (фенотипа). В основе эволюционного процесса — наследование инструкции по производству генов и программы развития генетического аппарата, а также ненаправленных изменений, которые происходит внутри этого аппарата;
   • в процессе эволюции генетические программы не появляются заново. Происходит их редуцирование при помощи специализированного матричного способа. Жизнь в ходе эволюции формируется в виде процесса матричного копирования — позже происходит самосборка копий генов и белков;
   • генетические программы развития на протяжении эволюционного развития видов меняются не направленно. Случайно они становятся также полезными и приспособительными. Отбор случайных изменений — это не только фундамент эволюции жизни, но и одна из главных причин ее становления: без мутаций невозможно себе представить сам процесс отбора. В основе этой аксиомы лежат 2 принципа: статистической физики и неопределенности;
   • эволюцию предполагает процесс многократного увеличения силы случайных генетических изменений. Таким образом усиливается процесс влияния на организм внешней среды. По этой причине эволюционный процесс нередко бывает предсказуемым и легким для просчета.

   Глядя на эти аксиомы можно сделать вывод о том, что эволюционный процесс является достаточно сложным, и что вполне допустимы различные теории касательно происхождения жизни на планете Земля.

   На основе полученных генетических сведений формируется философская, естественнонаучная картина мира, которая носит комплексный и обоснованный характер.

   Все это дает право говорить о взаимосвязи генетики и теории эволюции. При этом каждая область знания обладает уникальным значением для решения вопросов, которые относятся к базовым видам представления о бытие.

   4.1. принципы менделевской теории наследственности…10-11 стр.

   4.2. доминантность наследственных признаков ………….11-13 стр.

   5. Эволюция полигенных систем……………………………….13-15 стр.

   6. Генетический дрейф.…………………………………………..15-17 стр.

   8. Список использованной литературы………………………….19 стр.

   Эволюция и генетика – это краеугольные камни понимания человечеством своего происхождения и путей развития жизни на Земле. В рассмотрении нашей темы войдут вопросы развития эволюционных учений, начиная с Эмпедокла, жившего в V веке до нашей эры, утверждавшего, что изначально были созданы различные органы – ноги, руки, ласты и т. д.; и заканчивая последней, наиболее совершенной (широко известной) теорией о происхождении видов Чарльза Дарвина, а также её оппонентов и многочисленных сторонников, самостоятельно занимающихся изучением и разработкой дарвиновской концепции. Также следует сказать, что генетика и эволюция – науки взаимосвязанные. Принципы генетики укрепили и дали прочную научную основу для развития эволюционных учений. Этот процесс начался с открытием законов Менделя и применением их к теории эволюции Дарвина.

   В данной работе были использованы несколько источников:

   кратко формулирует основные положения теории эволюции;

   2. Эволюционные воззрения Ламарка.

   Одним из первых ученых, занимавшихся исследованиями теории эволюции, был французский биолог Жан Батист Ламарк (1774-1829) придерживавшийся взгляда, что виды постепенно изменяются, порождая новые, т. е. эволюционируют. Значительный вклад Ламарка в биологическую мысль состоял в том, что он привел убедительные (для своего времени) аргументы в поддержку теории эволюции, выступив противником теории независимого и неизменного развития видов, утверждавшей, что с течением времени наблюдаются слабые отклонения от нормальных форм, но, в конце концов, эти уклонившиеся формы возвращаются к прежнему состоянию, что не может привести к возникновению новых видов.

   Заслуга Ламарка состояла в том, что он строго придерживался эволюционной теории в то время, когда многие его коллеги твердо верили в создание определенных видов путем отдельных актов творения. Тем более, механизм наследования имел, вероятно, для него второстепенное значение по сравнению с главной целью – убедить всех своих противников в существовании процесса эволюции.

   3. Теория эволюции Дарвина.

   Ученым, совершившим переворот в развитии эволюционной теории, является Чарльз Дарвин. Дарвин вывел новую концепцию эволюции. Дарвиновская концепция эволюции признает существование такой групповой изменчивости, которая приобретается организмами под действием определенных факторов, считает, что только случайные индивидуальные изменения, оказывающиеся полезными, могут передаваться по наследству и тем самым влиять на процесс дальнейшей эволюции.

   Одним из важнейших аспектов теории Дарвина было ограничение полового отбора от других форм отбора. Дарвин отмечал, что у животных, имеющих два пола, существуют признаки, которые не способствуют выживанию особи и могут быть даже вредными для нее. В особенности это относится к самцам. Если самец имеет такое строение или поведение, способствующее спариванию с ним самки в присутствии конкурента, то этот признак дает ему преимущества перед конкурентом оставить больше потомства. Данный признак, по мнению Дарвина, будет развиваться, и совершенствоваться с течением времени, так как любые вариации, усиливающие его, дадут обладателю новые преимущества, и он оставит больше потомства, чем его менее удачливый соперник. В дальнейшем развитие признака прекращается лишь тогда, когда его половые преимущества точно уравновешиваются механическими, физиологическими и другими недостатками, или, по словам самого Дарвина, когда половой отбор уравновешивается равным ему и противоположным по направлению естественным отбором. Таким образом, Дарвин объяснил развитие многих вторичных половых признаков, таких, как красивые перья у райских птиц и хвостовые перья у павлина, наличие которых объяснить иначе невозможно.

   В результате своих исследований Дарвин вывел основные принципы своей эволюционной теории:

   1) Первый из них постулирует о том, что изменчивость является неотъемлемой частью всего живого.

   В природе не существуют два совершенно одинаковых, тождественных организма. Мы все тщательнее и глубже изучаем природу и убеждаемся во всеобщем, универсальном характере изменчивости. Например, на первый взгляд может показаться, что все деревья в сосновом бору одинаковые, но более внимательное изучение может некоторые различия между ними. Одна из сосен дает более крупные семена, другая – в состоянии лучше переносить засуху, у третей – повышенное содержание хлорофилла в иголках и т. д. В определенных условиях это незначительное, на первый взгляд, различие может стать тем решающим изменением, которое и определит, останется ли организм в живых или нет. Дарвин различает два типа изменчивости:

   3) Второй принцип теории Дарвина состоит в раскрытии внутреннего противоречия в развитии живой природы. С одной стороны все виды организмов имеют тенденцию к размножению в геометрической прогрессии, а с другой – выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства.

   4) Третьим принципом называется принципом естественного отбора, играющий фундаментальную роль во всех эволюционных теориях.

   Самым слабым местом в теории Дарвина были его представления о наследственности. Неясным оставалось тот факт, каким образом изменения, связанные со случайным появлением полезных изменений могут сохраняться в потомстве и передаваться следующему поколению. Таким образом, теория Дарвина нуждалась в доработке и обосновании с учетом других биологических дисциплин, а в частности – генетики.

   4. Исследования Грегори Менделя

   И только Грегор Мендель заложил основы современной теории наследственности, или как её называют сейчас, генетики.

   4.1. Принципы менделевской теории наследственности.

   Менделевская наследственность объединяет пять основных принципов, два из которых он сформулировал в виде законов.

   1) Наследственность дискретна, и за исключением половых хромосом, вклад каждого из родителей в свое потомство равноценен. Материал, определяющий наследственные свойства, передается потомству сперматозоидом и яйцеклеткой и не смешивается. Наследственный материал представляет собой набор дискретных частиц, называемый генами. Гены – это гигантские молекулы, определяющие своим строением и взаимодействием с другими аналогичными молекулами природу наследственных признаков.

   3) При скрещивании двух чистопородных организмов, различающихся по паре контрастирующих признаков, первое поколение, как правило, обладает признаками одного из родителей. Таким образом, исходные (дедовские) формы вновь выявляются во втором поколении, или, как сейчас говорят, выщепляются. Это первый закон Менделя, подтверждающий вышеизложенное второе положение, называемый законом расщепленя.

   4) Если скрестить организмы, различающиеся по двум или большему числу пар контрастирующих признаков, то во втором поколении эти признаки распределяются совершенно независимо друг от друга. Это правило получило название закон независимого распределения.

   5) Пятым принципом теории наследственности Менделя доказывалась исключительная стабильность генов. Гены редко претерпевают изменения (мутируют) с образованием разнообразных форм (мутантов). Эти изменения могут вызывать появление новых наследственных признаков. Из 50 000 тысяч половых клеток только одна из них будет нести мутационное изменение по какому-либо гену. Значительная часть половых клеток будет нести, по крайней мере, одну новую мутацию.

   4.3. Доминантность наследственных признаков.

   Прежде чем говорить о доминантности, следует раскрыть следующие понятия: аллели, гомозиготы, гетерозиготы.

   Гены, контролирующие наследственные свойства, заключены в хромосомах. Хромосомы парные, поэтому каждый ген в клетке представлен дважды, по одному в каждой хромосоме и в том же месте хромосомы. Гены, расположенные в одном и том же месте хромосомы называются аллеморфами (аллелями). Они могут быть одинаковыми, а могут различаться. Организм, имеющий пару одинаковых аллельных генов, называется гомозиготным. Организм, несущий два различных аллеморфа, называется гетерозиготным.

   Мендель работал с двумя чистыми линиями гороха: одна из которых с зелеными семенами gg, а другая с желтыми GG. (gg – рецессивный признак зеленых семян, GG – доминантный признак желтых семян). По внешнему виду образуется два вида типа семян в отношении 3 желтых к 1 зеленому. Фенотипом называется совокупность признаков, которыми обладает организм, а генетический состав, определяющий эти признаки, называется генотипом . В менделевском скрещивании имеется только два разных фенотипа во втором поколении в отношении 3 желтых к 1 зеленому, но три генотипа в отношении 1GG: 2Gg:1gg.

   При скрещивании из двух чистых линий, различающих признаков, можно определить доминантность одного из признаков по расщеплению во втором поколении. Если один из признаков доминирует, то мы получим два фенотипа в отношении 3: 1, где особей с доминантным признаком большинство. Но при отстутствии доминантности будет расщепление в отношении 1: 2: 1, где большинство гетерозигот. В приведенной схеме 1 даны результаты возвратного скрещивания, где соотношение гетерозигот к

   
   гомозиготам равно 1: 1.

   5. Эволюция полигенных систем.

   Гены, каждый из которых сам по себе дает незначительный кумулятивный эффект, а в сумме котролируют непрерывную изменчивость, называют полигенами . Особенно много занимался исследованиями в этой области английский ученый К. Мазер. Между генами с сильным действием (главными генами) и генами со слабым действием (полигенами) нет абсолютного различия, потому что гены могут вызывать также промежуточные эффекты. Кроме того, гены, оказывающие сильное действие на одни признаки, могут оказывать слабое действие на другие.

   В любых условиях ненаправленные изменения признака лишь по случайности могут оказаться благоприятными. Современный уровень развития генетики показывает, что чем сильнее изменение, тем больше вероятность, что оно окажется вредным. Поэтому большинство эволюционных изменений должно быть вызвано накоплением многих изменений.

   Исходя из того, что одни гены влияют на проявление других, в процессе отбора в организме вырабатывается сбалансированная система генов, называемая генным комплексом.

   В одной и той же хромосоме находятся гены, контролирующие различные признаки. Поэтому при проведении опыта по отбору какого-либо признака отбирают не только новые комбинации полигенов, влияющих на этот признак, но также аллели других локусов, которые влияют на другие признаки, но расположены в другой хромосоме. Это означает то, что в прессе отбора изменяются не только те признаки, по которым ведут отбор, но также и другие.

   В процессе эволюции вырабатывается определенный генетический комплекс, обеспечивающий фенотипическую пластичность. Каждый признак развивается в результате взаимодействия среды и генотипа. Различные условия будут по-разному влиять на выражение признака, как, например, на вес семян или рост человека. Значит, будут отбираться те гены или генные комбинации, которые во взаимодействии с данными условиями дадут приспособленный фенотип. Таким образом, создается устойчивый генный комплекс, обеспечивающий приспособление к любым условиям среды, с которым может столкнуться организм и где еще не шел естественный отбор.

   6. Генетический дрейф.

   Кроме естественного отбора, существует еще один фактор, который может способствовать повышению концентрации мутантного гена в популяции и даже полностью вытеснить его нормальный алллеломорф.

   Биолог С. Райт исследовал этот случайный процесс (генетический дрейф) при помощи математических моделей и применил этот принцип к изучению проблем эволюции. При постоянных условиях генетический дрейф имеет решающее значение в очень маленьких популяциях, следовательно, популяция становится гомозиготной по многим генам и генетическая изменчивость уменьшается. Также он полагал, что вследствие дрейфа в популяции могут возникнуть признаки вредные наследственные признаки, в результате чего такая популяция может погибнуть и не внести свой вклад в эволюцию вида. С другой стороны, в очень больших популяциях решающим фактором является отбор, поэтому генетическая изменчивость в популяции снова будет незначительна. Популяция постепенно хорошо приспосабливается к условиям окружающей среды, но дальнейшие эволюционные изменения зависят от появления новых благоприятных мутаций. Такие мутации происходят медленно, поэтому эволюция в больших популяциях идет медленно. В популяциях промежуточной величины генетическая изменчивость повышена, новые выгодные комбинации генов образуются случайно, и эволюция идет быстрее, чем двух других описанных выше случаях популяциях.

   Также следует помнить, что, когда один аллель теряется из популяции, он может вновь появиться только благодаря определенной мутации. Но в случае, если вид разделен на ряд популяций, в одних из которых потерян один аллель, а в других другой, то утерянный из данной популяции ген может появиться в ней благодаря миграции из другой популяции, где есть данный ген. Вот таким образом сохранится генетическая изменчивость. Исходя из этого Райт, предположил, что наиболее быстрые эволюционные изменения будут происходить у видов, подразделенных на многочисленные популяции различной величины, причем между популяциями возможна некоторая миграция.

   Райт соглашался с тем, что естественный отбор – один из важнейших факторов эволюции, однако генетический дрейф, по его мнению, также является существенным фактором, определяющим длительные эволюционные изменения внутри вида, и что многие признаки, отличающие один вид от другого, возникли путем дрейфа генов и были безразличны или даже вредны по своему влиянию на жизнеспособность организмов.

   По поводу теории генетического дрейфа разгорались споры между учеными – биологами. Например, Т. Добжанский считал, что не имеет смысла ставить вопрос, какой фактор играет большую роль – генетический дрейф или естественный отбор. Эти факторы взаимодействуют между собой. Возможны две ситуации:

   1) Если в эволюции каких-либо видов главенствующее положение занимает отбор, то в этом случае будет наблюдаться или направленное изменение частот генов, или стабильное состояние, определяемое условиями окружающей среды.

   2) Когда же на протяжении длительного периода времени более важен дрейф, то тогда направленные эволюционные изменения не будут связаны с природными условиями и даже возникшие незначительные неблагоприятные признаки могут широко распространиться в популяции.

   В целом же генетический дрейф исследован еще недостаточно хорошо и определенного, единого мнения об этом факторе еще в науке не сложилось.

   7. Заключение.

   Исследования в области генетики и экологии выявили ряд факторов, контролирующих выработку приспособлений и видообразование. Силы, лежащие в основе эволюции семейств, порядков и классов, не могут быть так легко определены.

   Синтез генетики и эволюции в основном состоял во взаимодействии менделевской теории наследственности и великой по своей научной значимости теории Дарвина.

   На современном этапе развития генетики и эволюции все большее значение приобретает генная инженерия. Ученым удалось расшифровать структуру молекулы ДНК, что позволило создавать на базе известных видов новые, с заранее запрограммированными, не свойственными этому виду качествами. Серьезнейшей проблемой в практическом использовании генной инженерии является безопасность продуктов применения продуктов генной инженерии для существования Человечества. Наряду с этим выступает проблема клонирования, т.е. производства организмов абсолютно схожих по своей молекулярной структуре, а также измененной в соответствии с требованиями ученых. Клонирование влечет за собой множество морально- этических проблем, главной из которых является клонирование человека.

   8. Список литературы.

   1. Шеппард Ф. М. Естественный отбор и наследственность.- М.: Просвещение, 1970.

   2. Киселева Э. А. Книга для чтения по дарвинизму. – М.: Просвещение, 1970.

   3. Пузанов И. И. Жан Батист Ламарк.- М.: Просвещение, 1959.

   4. Резник С. Раскрывшаяся тайна бытия. – М.: Знание, 1976.

   5. Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. –М.: Юнити, 2000.

   6. Основы экологии./ под ред. Обухова В. Л. и Сапунова В. Б.-

   С.-Пб : Специальная литература, 1998.

   9. Словарь терминов.

   Аллели - гены, расположенные в одном и том же месте хромосомы.

   Вид - совокупность живых организмов, населяющих определенную экологическую нишу, имеющая общность строения и физиологии и составляющая цельную генетическую систему.

   Гаметы - женские и мужские половые клетки, обеспечивающие при слиянии развитие новой особи и передачу наследственных признаков от родителей к потомкам.

   Гены - это гигантские молекулы, определяющие своим строением и взаимодействием с другими аналогичными молекулами природу наследственных признаков.

   ДНК - (кратко) носитель определенной генетической информации, определенные участки которой соответствуют определенным генам.

   Локус- определенный участок на хромосоме.

   Хромосома- структурный элемент ядра клетки, в котором заключена наследственная информация организма.

   
   

   ГОСТ

   Генетика: предмет и основные понятия

   Генетика — это научная дисциплина, которая изучает закономерности передачи наследственных признаков в ряду поколений.

   Генетика реализует собственные методы на онтогенетическом уровне развития, она изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов, а также исследует методы управления этими процессами.

   Первый шаг в познании закономерностей генетики принадлежит Г. Менделю. Он показал, что признаки организмов имеют дискретный характер и определяются разнообразными наследственными факторами. Работа Менделя основывалась на фактах, содержала глубокий анализ проблем и отличалась математической точностью.

   Г. Мендель отметил тот факт, что существуют доминантные признаки, которые проявляются у гибридов первого поколения, а также рецессивные, которые подавляются ими. Также его заслуга состоит в том, что он фактически ввел в обиход понятие гомозиготности и гетерозиготности.

   Гомозиготные особи — это особи, которые не дают расщепления в первом поколении. Таких особей часто называют чистыми линиями.

   Гетерозиготные особи – это особи, которые дают расщепление в первом поколении.

   Для того, чтобы упростить процесс понимания специфики понятий гомозиготности и гетрозиготности в генетике вводится понятие аллельных генов и аллелей.

   Аллели – это гены, определяющие развитие одного и того же признака, расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом.

   Хромосомы находятся в ядрах эукариотических клеток и содержат внутри себя молекулы ДНК, передающие информацию вновь образованным клеткам. Геномом называют участок молекулы ДНК, который определяет возможность развития отдельного признака и синтеза отдельной молекулы.

   Готовые работы на аналогичную тему

   Г. Мендель сформулировал свои законы на основе гибридологического метода, исследуя строго математически опыты по скрещиванию разных сортов гороха. Скрещивание двух организмов называется гибридизацией; потомство от скрещивания двух особей с различной наследственностью называют гибридным, а отдельную особь гибридом.

   На основе собственных исследований Г. Мендель сформулировал несколько законов наследственности:

   • Первый закон или правило единообразия говорит о том, что при моногибридном скрещивании чистых линий у гибридов первого поколения проявляется доминантный признак фенотипа, характерный для одного из родителей;
   • Второй закон или правило расщепления говорит о том, что при самоопылении гибридов первого поколения в потомстве наблюдается расщепление с образованием двух фенотипических групп в соотношении 3 к 1;
   • Третий закон независимого наследования говорит о том, что при скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании).

   Все эти законы сыграли колоссальную роль в развитии генетических представлений, заложили прочные основы для формирования представлений о принципах наследования для других живых организмов, также они существенно расширили имеющиеся знания о закономерностях изменчивости признаков, в целом выведя генетику на новый уровень становления и развития.

   Влияние генетики на представления об эволюции

   Генетика неизбежно повлияла и на процесс развития эволюционных представлений и в целом на комплекс вопросов, которые касаются вопросов происхождения видов в природе. На основе данных генетики были сформулированы основные эволюционные аксиомы. К ним относят следующее:

   • все живые организмы содержат программы для построения комплекса внешних признаков (генотипа) и комплекса внешних признаков (фенотипа). Эволюционный процесс обусловлен наследованием инструкции по изготовлению генов, программы развития генетического аппарата, а также ненаправленных изменений, происходящих внутри него;
   • генетические программы в ходе эволюции не возникают заново, а редуцируются специализированным матричным способом. В ходе эволюции жизнь формируется как процесс матричного копирования с последующей самосборкой копий генов и белков;
   • в процессе эволюционного развития видов генетические программы развития изменяются не направленно, и приспособительными, полезными эти изменения становятся также случайным образом. Отбор случайных изменений не только основа эволюции жизни, но и причина её становления, потому что без мутаций отбор не действует. Эта аксиома основана на принципах статистической физики и принципе неопределенности;
   • наконец, в ходе эволюции происходит процесс многократного увеличения силы случайных генетических изменений. Это делает возможным укрепление процесса влияния внешней среды на организм. В связи с этим эволюционный процесс зачастую может быть не предсказуемым, его трудно просчитать.

   Все аксиомы, приведенные выше указывают на сложность эволюционного процесса, а также на право существования различных теорий происхождения жизни на Земле. Кроме того, полученные генетические сведения позволяют сформировать философскую, естественнонаучную картину мира, имеющую комплексный, обоснованный характер.

   Таким образом, генетика и теория эволюции тесно связаны между собой, каждая из данных областей знания играет собственную уникальную роль в ходе раскрытия многих вопросов, касающихся базовых видов понимания бытия.

   Следует выделить четыре основных фактора эволюции: мутационный процесс, изоляция, популяционные волны (и дрейф генов), а также единственный направленный фактор эволюции - естественный отбор.

   Мутационный процесс

   Мутации (лат. mutatio — изменение) - стойкое изменение генома (наследственного материала), которое может быть унаследовано потомками организма. Процесс возникновения мутаций - мутагенез.

   • Генные
   • Хромосомные
   • Геномные

   
   

   Большинство мутаций возникает спонтанно и вредит организму. Часть мутаций являются рецессивными, поэтому не проявляются и передаются многим поколениям, накапливаясь в генофонде популяции.

   Мутации напоминают колоду карт: неизвестно, что выпадет - чаще всего это карты невысокого ранга, козыри - большая удача. Так и мутации, большинство из них вредные, приводят к развитию опухолей. Полезные встречаются гораздо реже. Как игра в карты, все подчиняется случайности.

   
   

   Популяционные волны

   • Сезонные изменения, периодические изменения какого-либо значимого фактора среды
   • Непериодические изменения, например, в результате природных катастроф, изменение численности популяций хищник-жертва
   • Заселение новых территорий, ярким примером которого является бурный рост численности кроликов, завезенных в Австралию

   Колебание численности популяций по типу "хищник - жертва" является классическим примером популяционных волн. Представим себе популяцию зайцев (жертв), которая бурно увеличилась в численности. Зайцами питаются лисица, волк (хищники). С увеличением их кормовой базы (зайцев) наблюдается и рост численности хищников, которые поедают зайцев, вследствие чего численность зайцев снижается. С уменьшением кормовой базы, снижается и число хищников. Так в природе устанавливается баланс между хищниками и жертвами.

   
   

   Особенно весомым фактором эволюции популяционные волны выступают в небольших популяциях. Их участие в эволюционном процессе основано на явлении дрейфа генов.

   Форма гена - аллель, с которым вы подробнее познакомитесь в ходе изучения генетики, встречается в популяции с определенной частотой. Дрейф генов - изменение частоты встречаемости аллельных вариантов генов.

   Дрейф генов обусловлен случайными причинами: у особей образуются гаметы, несущие различные формы аллельных генов. Не все из гамет принимают участие в процессе оплодотворения: здесь вновь руководит случайность. Вследствие этого одни аллельные формы генов могут встречаться в популяции часто, другие - редко.

   Если представить, что часть особей, составляющих одну популяцию, погибли по тем или иным причинам, то редкие гены в оставшихся особях могут увеличить свою частоту, то есть в результате размножения оставшихся особей редкие гены начнут встречаться более часто - это и есть дрейф генов.

   
   

   В закрытых популяциях не только животных, но и людей - в религиозных общинах, происходит возрастание гомозиготности популяции, что приводит к снижению ее жизнеспособности и проявлению редких аллелей.

   Такое повышение встречаемости аллелей возникает в результате близкородственных браков: проявляются редкие гены, которые часто приводят к заболеваниям.

   
   

   Изоляция

   Изоляцией называют невозможность или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида. Вследствие этого, генофонды двух популяций становятся независимыми друг от друга. Внутри каждой популяции происходит генотипическая дифференцировка из-за их разобщенности.

   
   

   Географическая (греч. geo - земля) изоляция может возникать вследствие географических барьеров - пустыни, горы, водоемы.

   • Экологическая - особи обитают на одной территории, но в различных местах обитания (к примеру, разделены друг от друга непроходимой чащей)
   • Временная - изоляция вследствие разновременности половой активности, периода цветения
   • Этологическая - изоляция вследствие различного брачного поведения
   • Механическая - отличия в строении половых органов, невозможность спаривания

   
   

   Естественный отбор

   Изученные нами факторы эволюции: мутации, популяционные волны и дрейф генов, изоляция - все они носят случайный, ненаправленный характер. Они приводят к появлению различных признаков у отдельных особей, которые могут быть как полезны, нейтральны, так и вредны для особи.

   Таким образом, перечисленные факторы создают основу, "базу" для действия единственного направленного фактора эволюции - естественного отбора. В ходе естественного отбора особи с полезными признаками, которые помогают им приспособиться к условиям внешней среды и способствуют выживанию, остаются и размножаются, а особи без этих признаков выживают реже и не продолжают род.

   
   

   Закон естественного отбора безапелляционно провозглашает: будь приспособлен - или умри. Выживает в природе не самый сильный, а самый приспособленный. Иногда выжить животным помогает и сила, но гораздо больше других примеров. Многие животные сливаются с окружающей средой: приобретают покровительственную окраску (мимикрию), которая делает их незаметными.

   Иногда безобидные животные, в результате приспособления к внешней среде, приобретают окраску тела, напоминающую окраску опасных хищных животных. Примером может послужить внешнее сходство мухи из семейства журчалок с осой.

   
   

   Многие хорошо защищенные, ядовитые виды в ходе естественного отбора получили яркую, так называемую предупреждающую окраску. Эта окраска предупреждает хищников об опасности. Если хищник съест такое ядовитое животное, то рискует получить тяжелую интоксикацию и погибнуть.

   
   

   Теперь вы понимаете, что признаки животных - различные формы их тела и окраска - являются приспособлениями к условиям внешней среды, это - полезные признаки, которые в ходе естественного отбора позволили животным выжить и размножиться. Таким образом, естественный отбор это отбор особей, с наиболее приспособленным к среде фенотипом.

   Необходимо осознавать относительность приспособленности к окружающей среде. Она помогает выживать лишь при определенных условиях, и, если условия меняются, то окраска может оказаться вовсе не полезной, но даже и вредной. К примеру, при таянии снега заяц-беляк становится еще более заметен на голой земле.

   
   

   • Генетическое разнообразие особей, на основе которого возникают различные признаки
   • Способность к неограниченному размножению (избыточность потомства)
   • Борьба за существование

   Самая ожесточенная борьба. Происходит между особями, принадлежащими к одному виду. Благодаря внутривидовой борьбе происходит половой отбор: к размножению редко допускаются неприспособленные особи, род продолжают лучшие из лучших.

   Возникает между особями, которые принадлежат к разным видам. Более приспособленный к условиям среды вид побеждает и размножается, менее приспособленный - проигрывает и вымирает. Примером могут послужить формы взаимодействий: хозяин-паразит, хищник-жертва, симбиоз.

   В изменяющихся условиях внешней среды выживают наиболее приспособленные особи. Примером такой борьбы являются сезонные миграции птиц, зимняя спячка у животных.

   
   

   Формы естественного отбора

   Открыт И.И. Шмальгаузеном. Стабилизирующий отбор приводит к сужению нормы реакции, устраняя отклонения от нее. В результате преимущество получают особи, обладающие средней степенью признака, который характерен для вида или популяции. Этот отбор действует при стабильных (неизменных) условиях среды.

   Примером действия стабилизирующего отбора может послужить буря: во время бури чаще всего выживают птицы со средней длиной крыла, тогда как особи с слишком короткими, или слишком длинными крыльями погибают.

   
   

   Новый термин, который вы увидели - норма реакции - подразумевает способность генотипа, в зависимости от условий среды, формировать различные фенотипы.

   • C узкой нормой реакции - цвет глаз, число пальцев у человека, окраска цветов растения
   • C широкой нормой реакции - рост и вес человека, размеры листьев растения

   
   

   Движущий естественный отбор приводит к смещению нормы реакции, в результате чего изменяется среднее значение признака. Этот вид отбора действует при изменяющихся условиях среды.

   Известным примером является индустриальный меланизм - возникновение меланистических форм животных (греч. melanos — чёрный), отличающихся темным окрасом. Это явление началось в Англии со второй половины XIX века вследствие бурного развития промышленности.

   Из-за копоти, оседающей на поверхности стволов деревьев, бабочки со светлой окраской - берёзовые пяденицы - стали заметны на стволах деревьев и легко поедались птицами. В результате остались только приспособленные - бабочки с темным окрасом, которые были незаметны на стволах деревьев, вследствие чего они выживали и размножались.

   
   

   Направлен на сохранение в популяции крайних значений признаков, не благоприятствует среднему промежуточному значению признака. В результате в популяции сохраняется более чем одно значение признака.

   Типичным примером является появление в луговых сообществах раноцветущих и поздноцветущих растений. В результате летних покосов, особи со средним значением признака, у которых цветение приходит на середину лета, постепенно исчезают из популяции растений. Выживают и размножаются только те растения, у которых цветение происходит до или после покосов.

   
   

   Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

   Читайте также:

     
   • Доклад по внеурочной деятельности
     
   • Научный доклад как жанр публичного выступления
     
   • Монако экономика 2021 доклад
     
   • Неклассические концепции эмоций доклад
     
   • Условия введения светофорной сигнализации доклад