Файл: Справочник (белкин).doc

30. Хромосомной мутацией называется значительное изменение в структуре хромосомы, затрагивающее несколько генов в пределах этой хромосомы. Возможен отрыв концевой части хромосомы, называемый утратой, тогда все гены, находившиеся в этой части, теряются. Потеря срединной части хромосомы называется делецией, её последствиями могут быть смерть, тяжёлое наследственное заболевание, но возможно и отсутствие каких-либо нарушений, если утеряна та часть ДНК, которая не несёт информации о свойствах организма. Менее опасна для организма дупликация – удвоение какого-либо участка хромосомы. При инверсии хромосома разрывается в двух местах, получившийся фрагмент поворачивается на 180 и снова встраивается в месте разрыва. Имеется ещё один вид хромосомных мутаций – транслокация, при которой участок хромосомы прикрепляется к другой хромосоме, негомологичной ей.

Хромосомные мутации чаще всего возникают при нарушениях процесса деления клеток, например, при неравном кроссинговере.

31. В случае геномных мутаций в генотипе отсутствует какая-либо хромосома или присутствует лишняя, что приводит к неблагоприятным изменениям в фенотипе. Такие мутации возникают, когда при образовании гамет в мейозе хромосомы какой-либо пары расходятся и обе попадают в одну гамету, а в другой гамете будет не хватать одной хромосомы. Частным случаем геномных мутаций является полиплодия – кратное увеличение числе хромосом в клетках из-за нарушения их расхождений в митозе или мейозе. Полиплодия редко встречается у животных, но часто бывает у бактерий и растений. Многие виды культурных растений – полиплоиды.

32. Подавляющее число мутаций неблагоприятно и даже смертельно для организма, так как они разрушают отрегулированный на протяжении миллионов лет естественного отбора целостный генотип. Тем не менее, мутации возникают постоянно, способностью мутировать обладают все живые организмы. Число мутаций можно резко увеличить, воздействуя на организм мутагенными факторами.

Мутагенными факторами являются некоторые физические воздействия на организм: ионизирующее излучение, ультрафиолетовое излучение, повышенная температура. Сильнейшим мутагенным действием обладают соединения из многих классов химических веществ. К ним относятся соли свинца и ртути, формалин, хлороформ, препараты для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, некоторые красители. Причиной мутаций могут быть вирусы. Размножаясь в клетках хозяина, они встраивают его гены в свою ДНК, а при заражении следующей клетки вносят в неё чужеродные гены.

33. Мутации называются соматическими, если они возникают в любых клетках тела, кроме гамет. Мутация в первичных половых клетках или в образовавшихся из них гаметах называется генеративной. Определённые мутации в ряде случаев являются патогенными, так как их результатом является заболевание. Летальные мутации в клетках человеческого организма несовместимы с жизнью, поэтому их обладатели погибают или в эмбриональном состоянии, или вскоре после рождения. Полезные мутации лежат в основе эволюции, приводя к появлению новых признаков, которые, закрепляясь естественным отбором, могут привести к образованию новой систематической единицы – подвида или вида.

34. Гетерозисом называется повышенная жизнеспособность и плодовитость гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами.

35. Сохранение генофонда популяции описывается основным законом популяционной генетики (Дж. Харди, Г. Вайнберг): Первоначальные частоты генов в популяции сохраняются, если популяция состоит из бесконечно большего числа особей, которые свободно скрещиваются при отсутствии мутаций, избирательной миграции организмов и давления естественного отбора. Такая идеализированная популяция эволюционировать не будет. В реальной природе условия закона Харди–Вайнберга нарушены: численность особей конечна, свобода скрещивания ограничена. Имеются мутации, отбор, приток и отток особей с различными генотипами.

36. Генетическими характеристиками популяции являются:

– наследственная гетерогенность;

– внутреннее генетическое единство;

– динамическое равновесие отдельных генотипов.

5.5. Теория эволюции органического мира

1. Биологическая эволюция означает необратимое историческое развитие живой природы, определяемое изменчивостью, наследственностью и естественным отбором организмов и сопровождающееся их приспособлением к условиям существования, образованием и вымиранием видов, преобразованием биосферы. Другими словами это процесс исторического развития органического мира и исторического изменения живого. Видовой состав биосферы в процессе эволюции увеличивается.

2. Основными атрибутами эволюции являются самопроизвольность, необратимость, направленность.

3. Идеи эволюции разделяли Ж. Бюффон, Э. Жоффруа Сент-Илер, Д. Дидро, И. Кант, Э. Дарвин. Эволюционная концепция Ж. Б. Ламарка основывалась на двух принципах: развитии от простого к сложному (градации или стремлении к совершенству) и приспособлении к условиям внешней среды. Приспособление конкретизировалось в двух законах:

– изменения органов под влиянием продолжительного упражнения (или неупражнения) сообразно новым потребностям и привычкам;

– наследования приобретённых изменений новым поколением.

4. Основные идеи эволюции Ч. Дарвина: борьба за существование, наследственность и изменчивость, естественный отбор.

5. Борьбой за существование называется комплекс разнообразных отношений между организмами и окружающими их факторами живой и неживой природы. Дарвин различал три вида борьбы. Наиболее напряжённой является внутривидовая борьба, особенно обостряемая при повышении плотности популяций. Межвидовая борьба проявляется в форме конкуренции (прежде всего, борьбы за пищу, полового партнёра, жизненное пространство или иные ресурсы), а также в форме одностороннего использования одного вида другим. Третьей формой является борьба с неблагоприятными внешними условиями.

6. Наследственностью называется способность организма передавать свои свойства из поколения в поколение.

7. Адаптация – это приспособление строения и функций организмов к условиям среды обитания в процессе естественного отбора. Например, растения приспосабливаются к засушливым условиям:

– редукцией листьев;

– хорошо развитой корневой системой;

– запасами воды в сочных частях растений.

8. Сальтация – это скачок, спонтанное качественное изменение генов или иной системы.

9. Синтетическая теория эволюции (СТЭ) возникла как синтез теории Чарльза Дарвина и генетики. Структурно СТЭ состоит из теории микро- и макроэволюции.

10. Основные положения синтетической теории эволюции:

– ведущим фактором является естественный отбор;

– материалом служит мутации.

11. Микроэволюцией называются эволюционные изменения, протекающие на популяционном, внутривидовом уровне.

Особенности микроэволюции в том, что:

– она доступна для непосредственного наблюдения;

– эволюционные изменения происходят в генофондах популяций;

– эволюционные изменения происходят за сравнительно небольшой период времени.

Процесс микроэволюции имеет две формы. Первая, филетическая эволюция означает постепенные изменения, происходящие с течением времени в пределах одного вида, популяции или группы популяций. Как правило, приспособленность организмов в окружающей среде в результате этих изменений возрастает. Вторая форма, видообразование происходит в тех случаях, когда биологический вид расщепляется на два или более новых вида, именно этот процесс обеспечивает огромное разнообразие органического мира.

12. Макроэволюцией называется процесс образования новых родов, из родов – новых семейств и так далее. Это – надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, протекающей внутри популяций. Особенности макроэволюции в том, что она:

– недоступна непосредственному наблюдению;

– эволюционные преобразования происходят в течение длительного исторического периода.

Доказательствами макроэволюции являются палеонтологические и эмбриологические исследования.

13. Элементарной эволюционной структурой является популяция.

14. Элементарным наследственным материалом является генофонд популяции.

15. Элементарными эволюционными факторами являются мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор.

16. Мутационный процесс является основным фактором эволюции в формировании резерва наследственной изменчивости среди особей популяции или вида.

17. Популяционные волны – это фактор микроэволюции, который заключается в периодических изменениях количества особей в популяции под воздействием внешних условий.

18. Изоляция – это фактор, который обязательно приводит к нарушению свободы скрещивания и генетической разобщенности группы организмов одного вида. Изолирующие механизмы делят на два типа. К первому относят предзиготические – предшествующие образованию зиготы, т. е. препятствующие спариванию особей из разных популяций. Ко второму относят постзиготические, которые действуют после образования зиготы и приводят к снижению жизнеспособности или плодовитости гибридного потомства. Предзиготические механизмы разделяют на группы:

– экологическая изоляция обеспечивается экологическими факторами, когда популяции занимают одну и ту же территорию, но различные места в ней, поэтому их особи не встречаются друг с другом;

– временная изоляция обусловлена разным временем размножения;

– этологическая или поведенческая изоляция связана с разным поведением в период размножения, что лишает самца и самку взаимной привлекательности;

– механическая изоляция достигается различиями в размерах и форме половых органов или в строении цветков.

19. Естественным отбором называется избирательное воспроизведение генотипов, которые в наилучшей степени отвечают сложившимся условиям жизни данной популяции. Три формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и дизруптивный.

20. Стабилизирующий отбор сохраняет результаты предшествующей эволюции, т. е. он направлен на поддержание уже сложившихся фенотипов. Эта форма отбора обычно действует там, где условия жизни остаются неизменными в течение длительного времени. Например, благодаря стабилизирующему отбору число глаз и пальцев у позвоночных остается постоянным.

21. Движущий или направленный отбор обусловливает последовательное изменение фенотипа в определённом направлении. В противоположность стабилизирующему эта форма отбора способствует изменениям организмов. Движущий отбор может проявляться относительно быстро по сравнению с другими формами отбора. Примером могут служить перечные пяденицы, меняющие окраску под действием выбросов сажи и закопчения стволов деревьев в промышленных районах Англии XIX века.

22. Дизруптивный отбор (или разрывающий) приводит к возникновению групп особей в пределах популяций, различающихся по каким-либо признакам (окраске, поведению и др.). Дизруптивный отбор способствует поддержанию двух или более фенотипов в пределах популяций и убирает промежуточные формы. Разрыв популяции происходит по определённому признаку. Такое явление получило название полиморфизма.

23. Основными типами эволюционных изменений является параллелизм, конвергенция и дивергенция. Параллелизмом называется эволюционное изменение, результатом которого является образование сходных признаков у родственных организмов. Примером может служить приобретение ласт у млекопитающих в водной среде.

24. Дивергенцией называется расхождение признаков и свойств в процессе эволюции первоначально близких групп. Это наиболее общий тип эволюционного процесса. Дивергентной эволюцией называется образование на основе одной предковой группы двух или нескольких производных групп, что приводит к дифференциации более крупных таксонов на более мелкие, например, классы разделяются на отряды, роды – на виды и т. д. Дивергенцию представляют в виде дерева с расходящимися ветвями, которое отражает ветвление путей эволюции, что почти всегда означает расширение адаптации к новым жизненным условиям.