Движущие силы эволюции

Движущие силы эволюции: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция.

I вариант

1. Что такое популяция? Сформулируйте определение.

2. Какими параметрами характеризуется каждаяпопуляция?

3. Как вы думаете, почему нельзя изучить все признаки исвойства популяции или вида на примере одной особи?

4. При каких условиях численность популяции можетбыстро достичь максимально возможной величины?

5. От чего зависит возрастная структура популяции?

6. У каких популяций не определяется половая структура?

II вариант

1. Что такое популяция? Сформулируйте определение.

2. Какими качествами должна обладать элементарнаяединица эволюции?

3. Что такое генофонд популяции? 4.Кто поставляет материал для эволюции?

5.Что является элементарным эволюционным явлением?

6.Назовите условия, необходимые для осуществления эволюции.

Какие существуют причины изменения численности особей в популяции?

В чем заключается роль мутаций в процессе эволюции?

Приспособления

Видообразование

Естественный отбор –

направляющий, движущий

фактор эволюции

Борьба за существование

Изменчивость

Изоляция

Дрейф генов

Волны жизни

Изменчивость –

это способность приобретать

новые признаки под воздействием

различных факторов.

Фактором , который обеспечивает возникновение нового генетического материала в популяции и новых комбинаций этого материала, является наследственная, или генотипическая, изменчивость.

Существует две формы такой изменчивости: комбинативная и мутационная .

Мутации возникают ненаправленно , не имеют приспособительного значения, т.е. обусловливают ту самую неопределенную наследственную изменчивость, о которой говорил Дарвин.

Наследственная изменчивость.

Соотносительная

- влияние одного и того же

гена на несколько

признаков.

Комбинативная

- появление у потомков новых

комбинаций генов, унаследованных

от родителей.

Мутационная

- появление изменений

в структуре:

1)генов - ГЕННЫЕ мутации

2)хромосом - ХРОМОСОМНЫЕ мутации

3)генома - ГЕНОМНЫЕ мутации

Изменчивость

Часто носит приспособительныйхарактер к условиям среды.

Модификационная

Затрагивает только фенотип – генотип не изменяется .

Определяется условиями существования.

Пределы модификационной изменчивости называют нормой реакции.

Наследственная

Передаётся по наследству.

Носит случайный характер.

Генотип подвергается

изменениям.

Комбинативная изменчивость.

Источники

Рекомбинация генов

в результате

кроссинговера.

Рекомбинация хромосом

в мейозе.

Комбинация хромосом

при оплодотворении.

В основе комбинативной изменчивости лежит половое

размножение живых организмов, вследствие которого

возникает огромное разнообразие гено- и фенотипов,

что способствует естественному отбору .

Эволюция была бы невозможна, если бы генетические

программы воспроизводились абсолютно точно!

Как вы знаете, копирование генетических программ – репликация ДНК –

происходит с высочайшей, но не абсолютной точностью. Изредка возникают

ошибки – мутации. Частота мутаций не одинакова для разных генов,

для разных организмов.

Она возрастает, иногда очень резко, в ответ на

воздействие внешних факторов, таких как ионизирующая радиация, некоторые химические соединения, вирусы,…

Мутационная изменчивость –

это первичный

материал всех эволюционных

преобразований.

Вредные

Летальные

Мутации

Нейтральные

Полезные

Следует помнить, что эта классификация условна.

Полезность, вредность, или нейтральность мутации зависит от условий, в которых живет организм. Мутация нейтральная или даже вредная для данного организма в данных условиях, может оказаться полезной для другого организма и в других условиях, и наоборот.

Жуки и комары не могли знать заранее, что люди изобретут инсектициды и подготовить мутации защиты. Тем не менее, эти мутации возникали. Они обнаруживаются даже в тех популяциях насекомых, которые с инсектицидами не встречались. Эти мутации были нейтральными. Но как только люди стали применять инсектициды, мутации стали не просто полезными, они стали ключевыми для выживания. Те особи, которым по наследству досталась такая мутация, вовсе не нужная их родителям, приобрели колоссальное преимущество перед теми, кто такой мутации не имел.

Хромосомные и геномные мутаций.

Увеличивают количество генетического материала и тем самым открывают возможность возникновения новых генов с новыми свойствами.

Особую роль в эволюции играют :

- кратное увеличение количества хромосом .

Полиплоидия

- удвоения определенных участков хромосом.

Дупликация

Именно на увеличение количества генетического материала в значительной степени опиралось нарастание сложности организации живого в ходе исторического развития .

Генные (точечные) мутации.

Генные мутации связаны с изменением нуклеотидной

последовательности ДНК одного гена.

Механизмы

Замена одного основания

на другое.

Изменение количества

нуклеотидов.

Такие генные мутации относят к «малым» мутациям, которые создают основу для эволюционной пластичности видов в

природных условиях.

Этот механизм приводит

к более серьёзным последствиям,

поскольку при этом во время транскрипции происходит чтение иных триплетов и синтезируется белок с иной последовательностью аминокислот.

Поэтому появляются новые признаки и свойства.

Например, альбинизм .

До этого мы говорили о том, что происходит с индивидом, но с точки зрения эволюции больший интерес представляют

изменения внутри популяций.

Появление отдельной мутации не будет иметь ровно никакого эволюционного значения, если эта мутация и возникающий на её основе

новый признак не распространятся среди других особей вида.

Популяция –

это элементарная единица эволюционного процесса .

Теоретический анализ поведения генов в свободно скрещивающейся популяции был проведён в 1908 г. независимо друг от друга двумя учёными:

Английским математиком

Г. Харди

Немецким врачом

В. Вайнбергом

Они исходили из положения, согласно которому генетическая

структура популяций на протяжении поколений стабильна

и поэтому должен существовать механизм, поддерживающий в

популяции равновесие генных частот.

Закон Харди-Вайнберга.

Частоты доминантных и рецессивных аллелей в данной

популяции будут оставаться постоянными из поколения в

поколение, если соблюдаются условия:

Размеры популяции велики.

Спаривание происходит случайным образом .

Новых мутаций не возникает .

Все генотипы одинаково плодовиты .

Поколения не перекрываются .

Отсутствует обмен генами с другими популяциями.

Если не соблюдается хотя бы одно из условий, то

происходят эволюционные преобразования.

Изучать эволюционные преобразования и

измерять их скорость можно

с помощью уравнения Харди-Вайнберга :

Частота

рецесивного

гомозиготного

потомства.

Частота

доминантного

гомозиготного

потомства.

Частота

гетерозиготного

потомства.

Одно из возможных применений закона

Харди-Вайнберга состоит в том, что он

позволяет рассчитать некоторые из

частот генов и генотипов в случае, когда не все генотипы могут быть идентифицированы из-за доминантности и гетерозиготности некоторых аллелей. Из закона Харди-Вайнберга

можно вывести интересное следствие:

разные аллели присутствуют в популяции

главным образом в гетерозиготном, а не в гомозиготном состоянии.

Таким образом, несмотря на чрезвычайную редкость каждой отдельной мутации, в каждом поколении появляется огромное количество носителей мутантных генов. Благодаря мутационному процессу генотипы всех организмов, населяющих Землю, постоянно меняются; появляются все новые и новые варианты генов (аллели), создается огромное генетическое разнообразие, которое служит материалом для эволюции.

Вопросы:

• Изменчивость является направляющим или

ненаправляющим фактором эволюции?

• Дайте определение изменчивости.

• Какие виды изменчивости бывают? Дайте

их краткую характеристику.

• Влияет ли модификационная изменчивость на

эволюционный процесс? Если влияет, то как?

• Расскажите о видах наследственной изменчивости.

Дайте их краткую характеристику.

• Назовите источники комбинативной изменчивости

и расскажите о её влиянии на эволюционны процесс.

• Без чего эволюция была бы невозможна?

• Что является первичным материалом всех

эволюционных преобразований?

• Назовите виды мутаций по их влиянию на организм.

• От чего зависит полезность, вредность и

нейтральность мутаций?

• Какие виды хромосомных и геномных мутаций играют

особую роль в эволюции? Дайте их краткую

характеристику.