История эволюционного учения. Синтетическая теория эволюции. Микроэволюция

1.

История эволюционного учения.
Синтетическая теория эволюции.
Микроэволюция.

2.

Додарвиновский период развития эволюционного учения
Аристотель (384–322 до н. э.) — древнегреческий философ.
Ученик Платона. По праву считается «отцом зоологии».
Креационист и приверженец теории самозарождения жизни
Система животного мира по Аристотелю
описал около
500 видов
животных

3.

Лестница существ по Аристотелю
"Лестница" отражала мысль о единстве, связи и последовательности форм,
о постепенном усложнении организмов и о наличии переходов между
ними.

4.

Становление систематики, конец XVIII в.
Карл Линней (1707–1778 гг.). Шведский ученый.
• Основные итоги его деятельности изложены в
работах «Система живой природы» и
«Философия ботаники».
• Креационист. Утверждал, что видов существует
столько, сколько их было создано во время
«сотворения мира».
• Разделил животных и растений на соподчиненные группы, ввел
бинарную (двойную) систему названий биологических видов.
• Систематика Линнея была построена только на внешнем сходстве, а не
на родстве между видами, так как он не верил в возможность
эволюции.
• Нередко ссылался на интуицию и «инстинкт натуралиста».
• ! Впервые описал около 10 000 видов растений и 4200 видов
животных, внес много нового в концепцию биологического вида.

5.

Систематика Линнея
Царство животных Линней разделил по строению кровеносной
системы таким образом:
• первая ступень — кровь красная и горячая:
четвероногие и птицы (сердце с двумя желудочками);
• вторая ступень — кровь красная и холодная:
гады и рыбы (сердце с одним желудочком);
• третья ступень — холодная белая жидкость вместо крови:
черви и насекомые.
Класс черви
Класс растений с 5 тычинками

6.

Развитие трансформизма
— системы взглядов об изменяемости и превращении
форм растений и животных под влиянием естественных
причин
Жорж Бюффон
(1707-1788)
• Французский естествоиспытатель в своем
трактате «Естественная история» развил
представления о происхождении Земли и живой
природы;
• Полагал, что различные группы организмов,
возникшие в разное время, могли иметь общих
предков, изменение же того или иного вида
было обусловлено влиянием внешней среды и
наследованием приобретенных признаков.

7.

Жан БатистЛамарк - французский биолог (1744–1829 гг.)
Развил идеи трансформизма.
Создал первое эволюционное учение.
Свои взгляды на историческое развитие органического
мира он изложил в книге «Философия зоологии» (1809 г.).
Градации Ламарка

8.

Идеи Ламарка
• создал естественную систему животных, основанную на принципе
родства между организмами;
• виды не остаются постоянными, они медленно и непрерывно
изменяются;
• в его системе животные размешены по уровню организации на 14
классов — от инфузорий до млекопитающих. Классы Ламарк разделил
на 6 градаций, или последовательных ступеней усложнения их
организации;
• впервые сформулировал положение об эволюционном развитии
живой природы: жизнь возникает путем самозарождения
простейших живых тел из веществ неживой природы. Однако, по
мнению Ламарка, дальнейшее развитие идет только по пути
прогрессивного усложнения организмов;
• в природе существует некий изначальный закон внутреннего
стремления организмов к совершенствованию;

9.

Идеи Ламарка (продолжение)
• главный фактор изменчивости организмов — влияние внешней
среды: изменяются условия (климат, пища), а вслед за этим из
поколения в поколение изменяются и виды.
Например, у водяного лютика подводные листья сильно
рассечены и имеют вид нитей (прямое влияние водной среды), а
надводные листья — лопастные (прямое влияние воздушной
среды).
Стрелолист с
надводными,
плавающими и
подводными
листьями

10.

Идеи Ламарка (продолжение)
• Закон упражнения и неупражнения органов.
Например, при упражнении органы развиваются - длинная шея и
передние ноги у жирафа, широкие плавательные перепонки между
пальцами у водоплавающих птиц, длинный язык у муравьеда и
дятла и др., а при неупражнении — недоразвиваются недоразвитие глаз у крота, крыльев у страуса и др.

11.

Идеи Ламарка (продолжение)
• Закон наследования приобретенных признаков. Изменения
органов, возникающие как прямым, так и косвенным путем,
становятся, по Ламарку, сразу полезными, приспособительными
и наследуются.
Недостатки:
• влиянием упражнения или неупражнения органов нельзя
объяснить изменения таких признаков, как длина волосяного
покрова, густота шерсти, жирность молока, окраска покровов
животных, которые не могут упражняться.
• не все изменения, возникающие у организмов под влиянием
окружающей среды, наследуются

12.

Чарльз Дарвин – английский натуралист (1809-1892).
Автор общепризнанной теории эволюции. Создал учение об
искусственном и естественном отборе; наследственной
(неопределенной) и ненаследственной (определенной)
изменчивости
Предпосылки:
• бурное развитие
промышленности и науки в
первой половине XIX века в
Англии;
• описывались новые виды
животных и растений,
селекционеры выводили новые
породы и сорта;
• кругосветное путешествие Чарльза Дарвина на корабле "Бигль" c 1831
по 1836 год, во время которого он сделал очень важные наблюдения.

13.

Наблюдения Ч. Дарвина

14.

Основные положения теории Дарвина:
1. Основа эволюционного процесса - наследственная
изменчивость
2. Каждый вид способен к неограниченному размножению,
однако ограниченность жизненных ресурсов препятствует
этой способности
3. Главные движущие силы эволюции - борьба за
существование и естественный отбор, материал для которых
поставляет наследственная изменчивость (новые признаки у
особей). В результате выживают наиболее приспособленные
особи.
4. В результате естественного отбора приспособленные особи
выживают, размножаются и таким образом накапливают
приспособительные признаки

15.

Синтетическая теория эволюции (СТЭ)
- включает не только дарвинизм, но и генетику, систематику,
палеонтологию.
1. Элементарная единица эволюции - популяция
2. Мутации и комбинативная изменчивость служат основным
материалом для эволюции
3. Ненаправленными, случайными факторами эволюции являются
мутации, волны численности
4. Единственный направленный фактор эволюции - естественный отбор
5. Эволюция носит дивергентный характер: от одного таксона может
произойти несколько дочерних, при этом каждый вид имеет одну
единственную предковую популяцию
6. Эволюция носит постепенный характер. Видообразование
представляет собой последовательное превращение одной популяции
в другую

16.

Большой вклад в создание СТЭ внесли Северцов А.Н. и
Шмальгаузен И.И.

17.

Популяция – как единица эволюции
• Вид как целостная система не может быть принят за единицу
эволюции, т.к. обычно виды распадаются на составные их части —
популяции.
• Отдельно взятый организм не может являться единицей эволюции —
эволюция происходит только в группе особей.
• Естественный отбор
идет по фенотипам,
и оставляет
"выгодные"
генотипы
(комбинации генов).
• Совокупность
генотипов всех
особей популяции —
генофонд — основа
микроэволюционных
процессов в
природе.

18.

Генетические основы эволюции: закон Харди–Вайнберга
в популяции при стабильных условиях окружающей среды частоты
аллелей генов будут оставаться постоянными из поколения в
поколение.
Условия идеальной популяции:
• численность особей популяции достаточно велика (в идеале
бесконечно велика);
• спаривание происходит случайным образом (т.е. осуществляется
панмиксия);
• мутационный процесс отсутствует;
• отсутствует обмен генами с другими популяциями;
• естественный отбор отсутствует, т. е. особи с разными генотипами
одинаково плодовиты и жизнеспособны.
Математическая модель закона отвечает формуле:
p – частота доминантного аллеля
q – частота рецессивного аллеля

19.

Микроэволюция
— эволюционные процессы, происходящие на уровне популяции (т.
е. внутри вида), ведущие к накоплению наследственных
особенностей и приводящие к образованию нового вида
Факторы эволюции, способствующие изменению генофонда
популяций:
• наследственная изменчивость (мутационная и комбинативная);
• борьба за существование;
• естественный отбор;
• волны жизни, или популяционные волны;
• изоляция;
• миграция;
• дрейф генов.

20.

Наследственная изменчивость (мутационная и
комбинативная)
а–
мутировавший
ген окраски

21.

Борьба за существование и естественный отбор

22.

Волны жизни, или популяционные волны

23.

Изоляция

24.

Миграция

25.

Дрейф генов
- процесс случайного ненаправленного изменения частот аллелей в
популяции
Эффект «бутылочного горлышка»

26.

Естественный отбор – направляющий фактор эволюции
Приспособления, чтобы выжить
Относительность
приспособленности

27.

Естественный отбор – направляющий фактор эволюции
Действие естественного отбора обусловлено несколькими факторами:
• Генетическое разнообразие особей, на основе которого возникают
различные признаки
• Способность к неограниченному размножению (избыточность
потомства)
• Борьба за существование

28.

Формы естественного отбора
1. Стабилизирующий
Открыт И.И. Шмальгаузеном. Стабилизирующий отбор приводит к
сужению нормы реакции. В результате преимущество получают
особи, обладающие средней степенью признака.
Например, во время бури чаще всего выживают птицы со средней
длиной крыла, тогда как особи с слишком короткими, или слишком
длинными крыльями погибают.

29.

Формы естественного отбора
2. Движущий
Приводит к смещению нормы реакции, в результате чего
изменяется среднее значение признака. Этот вид отбора действует
при изменяющихся условиях среды.
Например, 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.

30.

Формы естественного отбора
3. Дизруптивный (разрывающий)
Направлен на сохранение в популяции крайних значений
признаков, не благоприятствует среднему промежуточному
значению признака. В результате в популяции сохраняется более
чем одно значение признака.
Примером является появление в луговых сообществах
раноцветущих и поздноцветущих растений.

31.

Видообразование как результат микроэволюции
1. филетическое — постепенное превращение во времени одного
вида в другой. Механизм: изменения условий среды захватывают
весь ареал — накопление наиболее выгодных изменений у всех
популяций вида;
2. путём гибридизации — скрещивание популяций разных видов на
территории пересечения их ареалов.;
3. дивергентное (истинное) — разделение первоначально единого
вида на два или более новых. Механизм: изоляция между
популяциями — накопление генетических изменений — появление
репродуктивной изоляции (невозможности скрещиваться)

32.

Филетическое видообразование
(1842-1883)
Владимир
Онуфриевич
Ковалевский
восстановил
предков лошади
Естественный отбор шел в направлении удлинения конечностей,
уменьшения площади опоры, сокращения количества пальцев,
усиление мускулатуры позвоночника.

33.

Симпатрическое видообразование путем
гибридизации с последующим удвоением числа
хромосом

34.

Дивергентное видообразование

35.

Вид
- совокупность особей, которых объединяет сходство
морфологических, физиологических и биохимических
особенностей, общее происхождение, способные скрещиваться
между собой и давать плодовитое потомство, занимающие
определенный ареал.
Критерии вида

36.

Критерии вида
Особи одного вида сходны по строению и числу хромосом. Но, у
разных видов число хромосом может быть одинаково

37.

Критерии вида
Данный критерий свидетельствует о сходстве процессов
жизнедеятельности среди особей одного вида. К такому критерию можно
отнести, к примеру, продолжительность беременности, периоды
миграции и спячки у особей.

38.

Критерии вида
Этологический (греч. ethos – образ жизни) - сходство в поведении
животных одного вида. Однако нельзя забывать, что разные виды
могут проявлять схожее поведение.

39.

Критерии вида
Каждый вид занимает в природе определенную экологическую нишу образ жизни, который ведет данный вид в экосистеме.
Распространение вида на определенном ареале (территории).

40.

Домашнее задание
Ответьте на вопросы:
1. Почему Аристотеля считают «отцом зоологии»? Какую мысль
отражала лестница существ Аристотеля?
2. Каковы заслуги Карла Линнея в развитии науки систематики?
Какие ошибки он допустил?
3. Кто положил начало развитию идей трансформизма? Как
представлял развитие органического мира Ж.Б. Ламарк?
Какие эволюционные идеи он выдвигал? В чем были ошибки
Ламарка?
4. Что предшествовало появлению эволюционной теории
Чарльза Дарвина? Сформулируйте основные положения
эволюционной теории Ч. Дарвина.
5. В чем суть синтетической теории эволюции (СТЭ)? Какие
советские ученые внесли большой вклад в развитие СТЭ?
6. Почему популяция является единицей эволюции? Как
работает естественный отбор в популяции? Приведите
пример с появлением разновидности зайца-талая.

41.

Домашнее задание (продолжение)
Ответьте на вопросы:
6. В чем суть генетической основы эволюции? Сформулируйте
закон Харди-Вайнберга. Какие условия должны соблюдаться
для идеальной популяции?
7. В чем суть микроэволюции? Перечислите факторы эволюции,
которые приводят к изменению генофонда популяции.
Охарактеризуйте как работает наследственная изменчивость,
борьба за существование и естественный отбор на примере
распространения и закрепления мутантного рецессивного
гена окраски елового усача.
8. Приведите примеры популяционных волн, видов изоляции,
миграции, которые могут приводить к изменению генофонда
популяции.
9. Охарактеризуйте дрейф генов на примере изменения окраски
цветов колокольчика. В чем суть эффекта «бутылочного
горлышка»?
10. Приведите примеры приспособлений для выживания.

42.

Домашнее задание (продолжение)
Ответьте на вопросы:
10. Приведите примеры приспособлений для выживания живых
организмов. Почему приспособленность иного бывает
относительной? Назовите формы борьбы за существование.
Приведите пример для каждой формы.
11. Перечислите формы естественного отбора, дайте им краткую
характеристику, приведите примеры.
12. Охарактеризуйте способы видообразования, приведите
примеры.
13. Дайте определение понятию вид. Кратко охарактеризуйте
критерии вида (морфологический, генетический,
физиологический, этологический, эколого-географический).