12_Эволюция органического мира. Биологический вид, его популяционная структура

1. Эволюция органического мира. Биологический вид, его популяционная структура

1-Определение эволюции
2-Теории эволюции
3-Биологический вид и его популяционная структура
4-Действие элементарных факторов эволюции на
популяцию

2. Биологическая эволюция –необратимое и направленное историческое развитие живой природы сопровождается:

Биологическая эволюция –
необратимое и направленное
историческое развитие живой природы
сопровождается:
изменением генетического состава
популяций;
формированием адаптаций;
образованием и вымиранием видов;
преобразованием экосистем и
биосферы в целом

3. Принципы эволюции (по Ж.-Б. Ламарку) В 1809 году предложил собственную концепцию эволюции. Её основные положения изложены им в

труде «Философия зоологии»
1-Существование у организмов внутреннего
стремления к совершенствованию
2-Способность у организмов
приспосабливаться к обстоятельствам, т.е.
к окружающей среде
3-Частые акты самозарождения
4-Передача по наследству приобретенных
признаков или черт
Ламарк затронул почти все основные проблемы будущей
эволюционной теории. Это и определило величие
Ламарка как основоположника эволюционной идеи

4. Ошибки Ламарка

1.
Представление
о
приобретённых признаков.
наследуемости
2. Внутреннее стремление к совершенству.
3.
Изначальная
целесообразность
реакции на изменённые условия.
любой
Ламарку не удалось вскрыть истинную
движущую силу эволюции живой природы, не
смог он объяснить причины многообразия форм
и существующей в природе целесообразности.

5. Концепция К.Ф. Рулье

• возникновение органического мира из
неорганического,
• постепенное естественное изменение
организмов,
• формирование многообразия существ под
влиянием изменения внешних условий,
• наследственность и изменчивость основные
свойства живых организмов.

6. Естествоиспытатели и философы 17-19 века, сторонники и предвестники эволюционной теории Дарвина и его последователей

Сваммердам
Лейбниц
(1637- 1680)
(1646-1716)
Все виды произошли от одного?
Все классы животных связаны между собой переходными
формами.
Де Маллье
(1656- 1738)
Теория развития, сходная с теорией Ламарка; сухопутные
животные произошли от морских.
Мопертюи
Бюффон
Лaметри
(1698- 1759)
(1707- 1788)
(1709- 1751)
Признано значение скрещивания и мутаций. Эволюция под
действием факторов окружающей среды. Отсутствие
существенных различий между животными и человеком.
Дидро
Бонне
Кант
(1713- 1784)
(1720- 1793)
(1724- 1804)
Естественный отбор.
Отзвук известных филогенетических идей.
Возможное развитие, более высокоразвитых организмов
из более простых.
Э.Дарвин
Ламарк
(1731- 1802)
(1744- 1829)
Эволюция под влиянием окружающей среды. Тенденция
развития всех организмов от низших форм к высшим;
эволюция путем приспособления.
Мальтус
(1766- 1834)
Прирост народонаселения опережает рост производства
продуктов питания.
Гегель
Сент-Илер
Лайель
Унгер
(1770- 1831)
(1772- 1844)
(1797- 1875)
(1800- 1870)
Трехэтапное диалектическое развитие.
Эволюция под воздействием окружающей среды.
Униформизм в геологии.
Все формы растений, вероятно, произошли от морских
растений, которые могли произойти от одной клетки.
Чэмберс
Спенсер
(1802- 1871)
(1820- 1903)
Эволюция как естественный процесс. Распространил
эволюционные идеи на общественно-политические
отношения.

7. Эволюционные идеи в России до Дарвина

Ломоносов
Первый русский учёный естествоиспытатель мирового значения... Высказывался о
Михаил
влиянии среды на организм в трактате «О слоях земных» (1763). Изменения в неживой
Васильевич природе Ломоносов рассматривал как непосредственную причину изменений
(1711 – 1765) растительного и животного мира.
Каверзнев
Учёный-эволюционист, задолго до Ламарка и Дарвина (1775) сформулировал основные
Афанасий
положения развития живой природы. Виды не являются постоянными, а обладают
Аввакумович способностью изменяться и давать новые формы, отличные от родительских.
(1748 - 1787)
Радищев
Писатель и философ, рассматривает природу в её единстве и развитии от простого к
Александр
более сложному.
Николаевич
(1749 – 1802)
Герцен
В своих работах («Письма об изучении природы» и др.) писал о необходимости изучать
Александр
происхождение организмов, их родственные связи и рассматривать строение животных
Иванович
в единстве с физиологическими особенностями.
(1812 – 1870)
Рулье
Учёный –эволюционист, зоолог, палеонтолог. Он ввёл сравнительно-исторический метод
Карл
исследования органического мира.
Францевич
(1814 – 1858)
Бекẻтов
Учёный-ботаник, педагог. Основоположник географии растительности в России. В своей
Андрей
работе «Гармония в природе» (1858) приводил данные об изменении растений в
Николаевич различных условиях существования.
(1825 – 1902)
Николай
Место рождения: с. Петровское, Бобровский уезд, Воронежская губерния (Ныне Алексеевич село Ясенки, Бобровский район, Воронежская область). Является одним из
Северцов
крупнейших русских путешественников-исследователей. В 1856 году вышла в свет его
(1827 – 1885) первая книга «Периодические явления в жизни зверей, птиц и гад Воронежской
губернии». Характерными чертами научных трудов Северцова были их
разносторонность, отражение идеи развития как живой, так и неживой природы. С
трудами Северцова был знаком Дарвин и высоко ценил их.

8. Постулаты теории эволюции Ч.Дарвина

Основные положения эволюционной теории опубликованы им в
труде «Происхождение видов путём естественно отбора, или
Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859).
1-Окружающий мир не статичен, а постоянно
развивается. Виды непрерывно изменяются,
одни виды возникают, другие вымирают
2-Эволюционный процесс происходит постепенно
и непрерывно. Эволюционный процесс это не
совокупность отдельных скачков или внезапных
изменений
3- Сходные организмы происходят от общего
предка и связаны узами родства.
4- Собственно теория естественного
отбора. Естественный отбор, основной
движущий фактор эволюции организмов.

9. Эволюционные теории

1. Монистические - объясняют эволюционные изменения
действием одного фактора
-эктогенетические (изменения вызываются
непосредственно средой)
-эндогенетические (изменения контролируются
внутренними силами-истинный ламаркизм)
-случайные события («случайность»)
(спонтанные мутации, рекомбинации)
-естественный отбор
2. Синтетические - объясняют эволюционные изменения
действием многих факторов.
-большинство теорий «ламаркистского толка»
-поздние воззрения Ч.Дарвина
-ранний этап «Современного синтеза»
-нынешний этап «Современного синтеза

10. 4. Теория нейтральных мутаций = теория нейтральности (Кинг, Кимура)

3. Концепция прерывистого равновесия (Стенли М.,
Элдридж Г.)
в эволюции чередуются периоды стабильности видов с
короткими периодами видообразования, обусловленного
внезапным появлением макромутаций регуляторных генов
4.
Теория
нейтральных
мутаций
=
теория
нейтральности (Кинг, Кимура)
• Основным фактором эволюции на молекулярном
уровне является не дарвиновский отбор, а случайные
события, которые приводят к фиксации нейтральных
или почти нейтральных мутаций.
• Теория нейтральности предполагает, что только
небольшая часть эволюционных изменений ДНК
является адаптивной.
• Огромное большинство фенотипически «молчащих»
изменений не оказывают влияния на эволюцию, т.е. не
оказывают
влияния
на
выживаемость
и
воспроизведение биологического вида.

11. СТЭ ( Воронцов И.И. 1935 г)

1-Наименьшей единицей эволюции является местная
популяция.
2-Основным фактором эволюции является естественный
отбор.
3-Эволюция носит дивергентный характер (филитическая,
конвергентная, параллельная)
4-Эволюция носит постепенный, поэтапный характер
(иногда скачкообразно)
5-Обмен аллелями и поток генов происходит только в
пределах биологического вида.
6-Макроэволюция идет путем микроэволюции.
7-Вид состоит из множества соподчиненных единиц.
8-Понятие вида не применимо к формам, не имеющим
полового размножения
9-Эволюция осуществляется на основе изменчивости
(т.наз. тихогенез)
10-Токсон
имеет
монофилитические
возможности
(происходит от одного корня=предка)
11-Эволюция непредсказуема.

12. СТЭ установила:

причиной эволюционного процесса является
не отдельный фактор:
не отдельные мутации и даже не весь мутагенез
в целом;
не гибридизация;
не изоляция;
не миграция;
не вспышки численности;
не другие факторы взятые в отдельности, а
взаимодействие между многими факторами,
реализующимися в естественном отборе

13.

Мутационный
процесс
Обогащение
Обеднение
Генофонд
Поток генов
(генетический
Рекомбинация
обмен)
Естественный
отбор
Дрейф генов
Элиминация
генов
Изменение особей со
временем (=Эволюция)
Схематическое объяснение синтетической теории эволюции
В центре рассмотрения находится генофонд (сумма генов и их аллелей)
одного вида. Изменения состава генофонда происходят путем мутаций:
обогащение за счет мутаций, генетического обмена и рекомбинаций,
обеднение -за счет дрейфа и элиминации генов. Изменения генофонда
порождают изменения особей рассматриваемого вида ( эволюцию)

14. Биологический вид – это универсальное явление в живой природе. Поэтому есть общие признаки биологического вида (по К.М.

Завадскому):
1.Численность
2.Тип организации
З.Воспроизведение
4. Дискретность
5.Экологическая определенность
6.Географическая определенность
7.Многообразие форм
8.Историчность
9.Устойчивость
10.Целостность

15. Концепции биологического вида

• Философская (логическая) концепция (вид – это
категория мышления. Выделяют общие для всех объектов
свойства: пример с вилкой)
• Морфологический критерий (приложение логического
определения вида к живым организмам. Виды
определяются строго на основании наличия определенных
признаков: морфологических, б/химических, этологических,
физиологических …, которых нет у членов других видов)
• Биологическая концепция (основана на том, что виды
состоят из популяций, особи которых потенциально
способны скрещиваться между собой, что виды реальны,
что особи вида имеют общую генетическую программу
сложившуюся в ходе эволюции:
-репродуктивное сообщество
-экологическая единица (взаимодействует как единое
целое с другими видами, обитающими в той же среде)
-генетическая единица (генетическая система,
обладающая генетической замкнутостью,
репродуктивной изолированностью от других видов,
включающая большой взаимосвязанный генофонд)

16. Единство многообразий

• В генетической структуре биологического вида
отражена его диалектическая сущность – это
истинное единство многообразий:
- Генетическое единство – это его генетическая
замкнутость, репродуктивная изолированность, это
его генофонд = вся видовая генетическая
информация
- Генетическое многообразие – это
наследственные особенности различных рас,
популяций, которые в разных условиях среды, под
действием естественного отбора выработали свои
признаки и свойства. Основой такого многообразия
являются мутации и гибридизация.

17. Вид ( в соответствии с биологической концепцией)

- Это группа морфологически сходных
организмов (морфологический критерий
вида), имеющих общее происхождение и
потенциально способных скрещиваться
между собой в естественных условиях.
Биологический вид можно рассматривать как
самую крупную популяционную единицу

18. Эволюционные изменения происходят в популяциях или в системах популяций

• Общие признаки популяций:
- популяция, как правило, представляет собой панмиксную
группу (свободно скрещивающуюся)
- скрещивающаяся популяция представляет собой
репродуктивную единицу
- популяция представляет собой экологическую единицу
(составляющие ее особи, генетически сходны по своим
экологическим требованиям и занимают определенную
область в той или иной экологической нише или
местообитании).
Популяция – это группа особей одного вида достаточно
долго населяющих определенную территорию,
свободно скрещивающихся между собой в
естественных условиях и дающих плодовитое
потомство.

19. Реальные популяции разнообразны по величине и по форме. Структура популяций

Пространственная Система
конфигурация
размножения
большие
непрерывные
популяции
аутогамные
популяции
мелкие
колониальные
популяции
аллогамные
популяции
линейные
популяции
Скорость
миграции

20. Пространственная конфигурация популяций

21. Система размножения

• Аутогамные популяции – размножение происходит
путем самооплодотворения (характерны для многих
растений). Преобладают гомозиготные организмы.
Гетерозиготные особи возникают только при
скрещивании гомозигот генетически различного типа
или после мутаций.
• Аллогамные популяции – размножение происходит
путем перекрестного оплодотворения (характерны
почти для всех животных и свойственны многим
растениям). Состав аллелей определяется в
значительной степени рекомбинациями и мутациями.
Доля гетерозигот велика. Генетический состав
подчиняется закону Харди-Вайнберга.

22. Для того чтобы изменился уровень изменчивости необходимо действие факторов микроэволюции

- Мутационный процесс
- Поток генов
- Естественный отбор
- Дрейф генов
Факторы , создающие изменчивость (мутационный
процесс и поток генов), дают начало процессу
микроэволюции.
Факторы, сортирующие изменчивость (естественный
отбор и дрейф генов), продолжают процесс, что
приводит к установлению новых частот вариантов.
Эволюционные изменения в пределах популяции
можно рассматривать как результат
противоположных сил, создающих и
сортирующих генетическую изменчивость

23. Мутационный процесс

• Мутация – это внезапное наследственное
изменение какого-либо фенотипичекого признака,
вызванное резким структурным или
функциональным изменением в генетическом
материале.
• Каждый мутантный аллель при своем первом
возникновении бывает редок.
Он должен сохраниться в популяции. Шансы на
сохранение единичной мутации понижаются с
каждым поколением

24. Вероятность исчезновения мутации возникшей у одной особи

Вероятность исчезновения при условии
Число поколений
нейтральности
1%-ого
селективного
преимущества
1
0,368
0,364
3
0,626
0,620
7
0,790
0,782
15
0,887
0,878
31
0,941
0,931
63
0,970
0,959
127
0,985
0,973

25. Поток генов

Поток генов – перенос генов из одной популяции
в другую = запаздывающий эффект
мутационного процесса.
Носители потока генов:
- у подвижных высших животных отдельные
организмы;
- у сидячих морских животных –
свободноплавающие личинки;
- у высших растений – пыльца и семена;
- у грибов – споры.

26. Естественный отбор

Движущий = направленный (Ч.Дарвин)
Стабилизирующий (И.И.Шмальгаузен)
Дизруптивный = разрывающий =
= дестабилизирующий (Мауэр)

27. Движущий отбор

- Вызывает прогрессивное или направленное в одну
сторону изменение генетического состава
популяции.
Происходит в тех случаях, когда
популяция находится в процессе
приспособления к новой среде
или же в том случае, если
происходит постепенное
изменение среды, а вслед за ней
и постепенное изменение
популяции ( «в ногу со
временем»). Пример:
«Индустриальный меланизм» у
20 видов бабочек
темная и светлая
березовые
пяденицы

28. Стабилизирующий отбор

Сохраняются хорошо приспособленные генотипы.
Плохо приспособленные формы элиминируются.
Если популяция хорошо
приспособлена к среде, а
среда остается стабильной,
то главное действие отбора
состоит в элиминации
крайних вариаций,
возникающих в результате
мутационного процесса,
потока генов, рекомбинаций

29. Дизруптивный отбор

Благоприятствует сохранению крайних типов и
элиминации промежуточных. Действует, когда хорошо
дифференцированные полиморфные типы обладают
селективным преимуществом по сравнению со слабо
дифференцированными полиморфными типами.
Пример: самки и самцы с хорошо дифференцированными
вторичными половыми признаками спариваются и
размножаются более успешно, чем различные
промежуточные типы (интерсексы и др.)

30. Естественный отбор

31. Типы отбора

Генетическая изменчивость
Воздействие отбора трех различных типов на
генетическую изменчивость в популяции

32. Естественный отбор «обрубил» многие ветви

33. Дрейф генов

- Случайные изменения частот аллелей и
генотипов при переходе из поколения в
поколение
В природе встречаются три ситуации, когда величина популяции
может быть малой и возможно действие дрейфа генов:
-1. популяционная система состоит из ряда изолированных колоний
-2. популяция обычно имеет большие размеры, но периодически
сильно сокращается, а затем вновь восстанавливается за счет
нескольких выживших особей (вспышка численности)
-3. большая популяция дает начало изолированным колониям,
каждая из которых создается одной или несколькими особямиосновательницами
(принцип основателя = эффект родоначальника, Майр, 1963).
В небольшой полиморфной популяции дрейф
генов приводит к колебаниям частоты аллеля
из поколения в поколение, а в конце концов и к
полному закреплению или элиминациии
данного гена.

34.

Пример дрейфа генов
Атолл Пенгелан в Тихом океане
1927 г - 1 000 человек
Эпидемия чумы
30 человек
2 000 г - 2 000 человек
У 5% жителей ахроматопсия (цветовая слепота)
аутосомно-рецессивный тип (рецессивные
гомозиготы). Только один предок страдал
ахроматопсией.
Эффект родоначальника -когда небольшая группа
или один человек имеющий патологический ген
передает его по наследству и частота
патологического гена достигает высоких значений

35. Изолирующие механизмы

Действующие
до
оплодотворения
Снижение
частоты
контактов
Географическое разделение
Экологическое разделение
Несовместимость гамет
Снижение
частоты
контактов
Инбридинг и бесполое размножение
Этиологическая изоляция
Разное время размножения
Действующие
после
оплодотворения
Затруднения
при
формировании зигот
Уменьшение
обмена генов
путем
гибридизации
Несовместимость гамет
Стерильность гибридов
Неполноценность или разрушение
гибридов

36. Развитие эволюционных идей