4_Современные_представления_об_эволюции (1)

1. Современные представления об эволюции

2. Основные понятия эволюции. Вид.

Вид – это совокупность особей, схожих по морфологическим, физиологическим и
другим свойствам, имеющих общее происхождение, занимающих определённый ареал,
способных свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство.
Вид является основной структурной единицей живой природы. При определённых
условиях вид может преобразоваться в другой вид или исчезнуть.
Для обозначения видов растений и животных в биологии принята бинарная
номенклатура – двухсловное название на латыни, состоящее из сочетания двух
названий:
Родовое название
Видовое название
Подвидовое название

3. Критерии вида:

1.
Морфологический критерий: Сходство внешнего и внутреннего строения особей одного
вида.
2.
Физиологический критерий: Сходство всех процессов жизнедеятельности (например,
продолжительность беременности, спячки, периоды миграций у птиц).
3.
Биохимический критерий: Сходство химического состава и химических реакций.
4.
Генетический критерий: Для каждой особи вида характерен определённый кариотип.
5.
Географический критерий: Особи вида занимают определённый географический ареал.
6.
Экологический критерий: Учитывает взаимосвязь вида с другими видами и условиями
внешней среды, определяет его экологическую нишу.
7.
Этологический критерий: Особи одного вида в схожих условиях проявляют схожее
поведение.

4. Нюансы: виды-двойники

Основным критерием вида является способность его особей скрещиваться
и оставлять плодовитое потомство

5.

6. Основные понятия эволюции. Популяция.

Популяция – это совокупность особей одного вида, которые:
Свободно скрещиваются друг с другом и имеют общий
генофонд;
Занимают определённый ареал обитания;
Изолированы от других популяций этого вида.
Популяция представляет собой элементарную единицу
эволюции. С точки зрения эволюционного процесса,
популяция, а не отдельная особь является наименьшей частью
вида.
В отличие от вида, который существует ограниченное
количество времени, популяция потенциально бессмертна и
представляет собой морфологическое, экологическое и
генетическое единство.

7. Генетическая структура популяции

Совокупность генов особей в популяции называется генофонд.
На основании изучения генофондов различных популяций, в 1908 году был
выведен закон Харди-Вайнберга:
Закон Харди-Вайнберга: В идеальных популяциях наблюдается постоянство
частот гомо- и гетерозигот, которое не изменяется в ряду поколений
Стоит отметить, что в чистом виде данный закон действует только для идеальных
популяций, которые характеризуются свободным скрещиванием особей и
отсутствием мутаций. В природе такие популяции невозможны, однако чем
больше размер популяции, тем точнее для неё действует закон Харди-Вайнберга.

8.

9.

В популяции гороха посевного из 1200 особей 1092 растений имеют жёлтую окраску семян.
Рассчитайте частоты аллелей жёлтой и зелёной окраски семян, а также частоты всех
возможных генотипов, если известно, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга.
Ответ поясните.
Среди выборки из 10 000 человек, 1 имеет альбинизм. Нарушение синтеза меланина возникает
при рецессивно-аутосомном наследовании признака. Рассчитайте частоты аллелей нормальной
выработки меланина, альбинизма, а также частоты всех возможных генотипов, если известно,
что выборка находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.
Среди популяции кур из 200 особей 9% имеют чёрную окраску оперения и 84 особи имеют
серебристое оперение. Чёрная окраска не полностью доминирует над белой. Рассчитайте
частоты аллелей чёрной и белой окраски в популяции, а также частоты всех возможных
генотипов, если известно, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ
поясните.

10. Факторы эволюции

11. Факторы эволюции

Все
факторы, которые вызывают отклонения от закона Харди-Вайнберга,
называют элементарными факторами эволюции (предпосылками эволюции).
То есть, факторы эволюции – это те «обстоятельства», которые выводят
популяцию из генетического равновесия.
К факторам эволюции относят:
1.
Мутации
2.
Рекомбинации генетического материала
3.
Миграции
4.
Популяционные волны
5.
Дрейф генов
6.
Изоляция
Факторы эволюции являются ненаправленными – единственным движущим
фактором эволюции является естественный отбор.

12. Мутации

Частота мутирования одного гена
составляет 10-5-10-7 на поколение. До
10%
гамет
(половых
клеток)
организма несут мутантные гены.
Мутации являются поставщиками
элементарного
генетического
материала, но не определяют
направления эволюции

13. Рекомбинации

14. Миграции

Благодаря
свободному
скрещиванию
особей одного вида из разных популяций,
при миграции происходит обмен генами
между популяциями – поток генов.
Вследствие
миграций
происходит
обновление генофонда популяций.

15. Популяционные волны

– это регулярные колебания численности популяций,
связанные с:
Изменениями факторов внешней среды (сезонными и несезонными)
Заселением новых территорий (пример – бурный рост численности кроликов при их
интродукции в Австралию).
При снижении численности популяции из её генофонда могут исчезнуть редкие
аллели, а при возрастании численности – возрасти.
Таким образом, популяционные волны способствуют изменению частот генов в
популяциях.

16.

17. Дрейф генов

– случайные колебания частот генов, характерные для малых
популяций. Дрейф генов – изменение частоты встречаемости аллельных
вариантов генов. Может быть в виде «эффекта бутылочного горлышка» или
«эффекта основателя».
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.

18.

Эффект
основателя – это явление снижения и смещения генетического
разнообразия при заселении малым количеством представителей вида новой
географической территории.

19. Изоляция

Сущность изоляции заключается в том, что она разделяет популяцию на малые
части, что ускоряет эволюционный процесс.
Различают географическую и биологическую изоляцию.
Причинами географической изоляции являются появление рек, гор, проливов и т.д.
Вследствие невозможности скрещивания особей, в каждой популяции возникает
своё направление эволюционного процесса, что приводит к видообразованию.

20.

Биологическая изоляция – предполагает ограничение
географическим разделением, а другими факторами:
скрещивания,
вызванное
не
Экологическая – основана на различиях в расселении (условиях среды) или времени
размножения
Морфологическая – обусловлена различиями в строении половых органов у животных,
изменении формы цветков
Поведенческая – следствие различий в половом поведении
Генетическая – появляется при перестройках генотипов у особей, что делает невозможным
скрещивание или образование плодовитого потомства

21. Экологическая изоляция:

22. Морфологическая изоляция:

23. Поведенческая изоляция

24. Движущие факторы эволюции

К движущим факторам эволюции относят борьбу за существование и следствие из неё –
естественный отбор.
Борьба за существование может быть внутривидовой, межвидовой и с условиями внешней
среды (по Дарвину).
Выделят 2 формы борьбы за существование: прямая борьба (непосредственное столкновение
организмов друг с другом – хищничество, паразитизм, борьба за самок) и конкуренция.
Конкуренция наблюдается между живыми организмами, которым для жизни и размножения
необходимы одни и те же условия и средства.

25. Естественный отбор

Несмотря на общий генофонд, все особи в одной популяции
имеют различные генотипы, а следовательно – различные
фенотипы.
Источниками
рекомбинации.
этих
различий
являются
мутации
и
Наиболее «удачные», то есть приспособленные фенотипы
(=комбинации генов) поддерживаются, а неудачные –
элиминируются.
В результате этого, больший вклад в генофонд популяции
вносят те особи, которые являются носителями наиболее
выгодных для популяции генов.
Под естественным отбором понимается избирательное
воспроизведение разных генотипов.
Естественный отбор имеет 3 формы:

26.

27. Стабилизирующий отбор

Форма отбора, при котором «отсеиваются»
особи, имеющих отклонения от средней
нормы реакции.
Происходит
при постоянных условиях
окружающей среды и приводит к сужению
нормы реакции.
Примеры:
Сохранение
особей
со
плодовитостью;
Распространение
в тропиках
способных
жить
в
узком
температур (30-35℃)
средней
растений,
диапазоне

28. Движущий отбор

Форма
отбора, которая благоприятствует
только одному направлению изменений
признака.
Происходит
при постоянном изменении
окружающей среды или при расширении
ареала и приспособлении к новым условиям
жизни.
Примеры:
«Индустриальный меланизм бабочек»;
Искусственный отбор – селекция, проводимая
человеком.

29.

30. Дизруптивный отбор

Направлен
против
среднего
значения
признака и благоприятствует двум (или более)
направлениям изменчивости.
Протекает, обычно, на фоне резкого изменения
условий существования.
Примеры:
Сохранение на океанических островах двух форм
насекомых – бескрылых и с мощными крыльями
(связано с сильным ветром)
Формирование ранне- и позднецветущих «рас»
одного растения на сенокосных лугах – связано со
временем покоса.

31.

32. Видообразование

Микроэволюция – это совокупность эволюционных процессов, которые протекают внутри вида,
изменяют генетический состав популяции и приводят к образованию новых видов.
Макроэволюция – это процесс эволюционных преображений надвидового масштаба, который
приводит к возникновению высших систематических групп (родов, семейств и т.д.). В основе микро- и
макроэволюции лежат одни и те же эволюционные процессы.
Видообразование – это процесс возникновения новых видов на базе наследственной изменчивости
под действием естественного отбора.

33. Пути видообразования

34.

35.

1. Аллопатрическое видообразование
При
аллопатрическом
видообразовании
появление новых видов появляется при
географической изоляции одного вида от
другого.
При длительном разделении популяций
между ними может возникнуть генетическая
разобщённость – на них действуют разные
факторы эволюции, а скрещивания особей не
происходит.
Это приводит к тому, что особи из разных
популяций
теряют
возможность
скрещиваться друг с другом.
Преобладающий способ видообразования.

36.

2. Симпатрическое видообразование
Процесс формирования новых видов в
пределах одной географической области. В
отличие от аллопатрического в/о, происходит
в одной и той же экологической нише или
ареале.
Главными механизмами, которые приводят к
видообразованию, являются:
Мутации
Хромосомные перестройки
Эти факторы
изоляции.
приводят
к
генетической

37.

3. Мгновенное видообразование
Неклассический процесс, который можно
отнести к симпатрическому видообразованию.
В основе лежат процессы:
Полиплоидия
– геномная мутация, при
которой происходит кратное увеличение
генома и становится возможным межвидовое
скрещивание.
Гибридизация — это процесс образования
или получения гибридов, в основе которого
лежит
объединение
генетического
материала разных клеток в одной клетке.
Чаще межвидовые
стерильными.
гибриды
оказываются

38.

39. Пути эволюции

40. Направления эволюционного процесса

Биологический прогресс:
Увеличение
вида;
Биологический регресс
численности
особей
Сокращается ареал обитания;
Расширение ареала;
Образование
новых
подвидов и видов.
Снижается численность особей вида;
популяций,
Снижается число и разнообразие популяций.

41.

В ходе эволюционного процесса сочетаются разные пути достижения биологического
прогресса:
Арогенез
Приобретение живыми организмами эволюционных изменений, которые повышают их
общий уровень организации и ведут к усложнению строения и функций организмов.
Эти изменения называются ароморфозами.
Аллогенез
Приобретение в ходе эволюции небольших изменений, которые позволяют организмам
приспосабливаться к конкретным условиям существования, но не повышают общий уровень
организации.
Эти изменения называются идиоадаптациями.
Катагенез (= общая дегенерация)
Особый путь эволюции, сопровождающийся упрощением
Заключается в утрате органов или систем организма.
организации
организмов.

42.

43.

44.

45. Доказательства эволюции

46. 1. Переходные формы

47. 2. Филогенетические ряды

Филогенетические ряды – формы, последовательно сменяющие друг друга в
процессе эволюции.

48. 3. Гомологичные и аналогичные органы

Гомологичные органы:
Аналогичные органы:
Органы,
Органы,
имеющие
однотипное
строение
и
развитие,
но
выполняющие разные функции.
выполняющие
схожие
функции, но имеющие разное
строение и происхождение.

49. Гомологичные органы

50. Аналогичные органы

51. 4. Рудименты и атавизмы

Рудименты – органы, утратившие в ходе эволюции своё первоначальное значение и
находящиеся в стадии регресса:
Зубы мудрости
Копчик
Аппендикс (под очень большим вопросом)
Атавизмы – вновь появившиеся органы у особи, которые были свойственны их далёким
предкам:
Хвост у человека
Трёхпалые конечности у лошади
В основе атавизмов лежит сохранение в геноме современных видов аллелей, ответственных за
проявление признаков, характерных для предков. При нормальном развитии эти гены
блокируются. Однако в некоторых случаях из-за генетических мутаций или воздействия
внешних факторов (например, стресса) эти механизмы могут нарушаться.

52.

53.

54. 5. Эмбриологические доказательства

Биогенетический закон*: Зародыш в процессе
индивидуального
развития
(онтогенеза)
кратко повторяет историю развития вида
(филогенеза).
Однако, данное правило было опровергнуто.
Одна из причин состоит в том, что закон
работает «наоборот»: филогенез есть краткое
повторение онтогенеза.