Лекция 57

1. Лекция 57 Микроэволюция и макроэволюция

Преподаватель Гордеева Е.В.

2. План занятия

• Микроэволюция и макроэволюция.
• Генетические основы эволюции.
• Движущие силы эволюции. Естественный отбор. Борьба за существование.
• Вид и его критерии.
• Формы и направления макроэволюции (А.Н.Северцев).
• Пути достижения биологического процесса: ароморфоз, идиоадаптация, общая
дегенерация.
• Методы изучения макроэволюции.
• Закон зародышевого сходства (Закон К. Бэра). Биогенетический закон (Э.Геккель,
Ф.Мюллер).
• Общие закономерностии (правила) эволюции.

3. Вид и его критерии

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
•Морфологический
Генетический
Физиологический
Биохимический
Географический
Экологический

4. Критерии вида

Морфологический
Этот критерий определяет сходство внутреннего и внешнего строения.

5. Критерии вида

Физиологический
Данный критерий свидетельствует о
сходстве процессов жизнедеятельности
среди особей одного вида.
Биохимический
Белки и нуклеиновые кислоты у особей
одного вида являются видоспецифичными.
Генетический
Особи одного вида сходны по строению и
числу хромосом.

6. Критерии вида

Экологический
Каждый вид занимает в
природе определенную
экологическую нишу - образ
жизни, который ведет данный
вид в экосистеме.

7. Критерии вида

Географический
Распространение вида на
определенном ареале (территории).

8. Популяция

Популяция - совокупность особей одного вида, свободно скрещивающихся
между собой, занимающих определенный ареал обитания и частично
изолированных от других популяций. Популяцию можно назвать основной
единицей существования, воспроизведения и эволюции вида.
Вид
Подвид
Популяция

9. Эволюция

Микроэволюция
Макроэволюция
образование новых видов
образование новых надвидовых таксонов

10. Популяция - элементарная единица эволюции

Эволюционные изменения
могут возникать только в
популяциях, которые
существуют достаточно долгое
время, то есть эволюционные
изменения происходят на
уровне генофонда популяции, а
не генотипа отдельной особи.

11. Генетические основы эволюции

Наследственность
Изменчивость
Естественный отбор
Свойство организмов
сохранять и передавать в ряду
поколений характерные для
вида или популяции
особенности строения,
функционирования и развития.
Способность организмов в
процессе онтогенеза
приобретать новые
признаки и терять старые.
Постоянно происходящий в
природе процесс, который
осуществляется через
сложное взаимодействие
организмов друг с другом и с
факторами неживой
природы.

12. Факторы эволюции

• наследственная изменчивость (мутационная и комбинативная);
• борьба за существование;
• естественный отбор;
• волны жизни (популяционные волны);
• изоляция;
• миграция;
• дрейф генов.

13.

Естественный отбор
• отбор на выживание: различное выживание особей с разными
генотипами и фенотипами;
• репродуктивный отбор (половой отбор): возможное участие данной особи
в размножении.
Результаты действия
естественного отбора
аккумулируются,
накапливаются из
поколения в поколение.
Все новые и новые
аллели возникают в
популяции за счет
мутационного процесса.
Каждая мутация
случайна, но ее носители
регулярно отбираются и
размножаются в
популяции, если она хоть
чуть-чуть повышает
приспособленность ее
носителей.

14.

15.

16.

17. Репродуктивные стратегии

Природа берет на вооружение те
репродуктивные стратегии, которые
позволяют произвести наиболее
преуспевающее (приспособленное)
потомство — остающееся в живых
до тех пор, пока оно само не оставит
потомков.
В действительности, в природе
существуют две противоположные
стратегии — стратегия r и стратегия
К, и выбор в пользу одной из них
зависит от условий окружающей
среды.

18. К-стратегия

В среде обитания с постоянными условиями
(предсказуемыми для каждого времени
года), с незначительными колебаниями,
размер популяций, более или менее
постоянный.
В такой среде успех размножения
определяется, главным образом,
конкуренцией между взрослыми особями,
поэтому наиболее перспективной
оказывается стратегия сосредоточения
ресурсов в нескольких потомках и
сохранения их до того момента, когда они
смогут вступить в игру.

19. R-стратегия

Реализуется в среде с непредсказуемыми
условиями
В такой среде периодически наблюдается
массовое вымирание с последующим
быстрым ростом численности популяции, в
отсутствие конкуренции.
Организмы производят крайне
многочисленное потомство.
Примером видов, реализующих r-стратегию
(r — символ, обозначающий скорость
размножения), могут служить одуванчики,
которые запросто «бросают на ветер» сотни
семян и быстро захватывают территории с
нарушенным грунтом.

20.

21.

22.

23.

24. Способы видообразования

Видообразование – процесс возникновения новых биологических видов
за счет процессов дивергенции.
Эрнст Майр
Известный американский зоолог и эволюционист
Эрнст Майр разработал теорию, согласно которой
в природе существуют три способа видообразования.
1. Преобразование одного вида в другой
1904 — 2005 г.г.
2. Основан на гибридизации двух видов,
в результате чего образуется третий.
3. Основан на расхождении (дивергенции)
признаков.

25.

ТИПЫ ВИДООБРАЗОВАНИЯ
Географическое
Экологическое
1) возникновение
репродуктивной изоляции;
2) закрепление
репродуктивной изоляции
естественным отбором.

26. Географическое видообразование

Географическое видообразование – это эволюционный путь формирования видов, при
котором решающее значение имеет пространственная или территориальная изоляция.
• Географическое образование видов занимает большое количество времени и
происходит благодаря изменению климата, рельефа, возникновению
естественных преград.
• Для успешного видообразования необходима территориальная изоляция – особи
одной популяции.
• Попавшие в разные условия, накапливают полезные адаптации и со временем
начинают отличаться друг от друга фенотипом и генотипом.
• Формирование видов завершается при полной репродуктивной изоляции.

27.

Уникальное видовое разнообразие Байкала объясняется изоляцией от других водных
бассейнов горным хребтом
Желтокрылка
Бокоплав
Байкальская эпишура
Голомянка
Байкальские губки
Байкальская нерпа
75% обитателей Байкала — эндемики

28.

ТИПЫ ВИДООБРАЗОВАНИЯ
Географическое
1) возникновение
репродуктивной изоляции;
Экологическое
2) закрепление
репродуктивной изоляции
естественным отбором.

29. Экологическое видообразование

Образование нового вида путём освоения особями нового места обитания,
не выходя за пределы ареала, называется экологическим видообразованием.
• Экологическое видообразование происходит на одной территории и связано с
появлением в популяции нескольких групп, особи которых не могут скрещиваться между
собой.
• Этот путь относительно быстрый и, как правило, даёт виды, близкие к исходному
• Чаще всего причинами расхождения видов становятся разные способы питания или
сезонность воспроизводства потомства.

30. Примеры экологического видообразования

Яркий пример экологического видообразования – виды люцерны. Люцерна серповидная
произрастает у подножия гор, а клейкая – в горах. Скорее всего, оба вида «вышли» из одной
популяции, но заняли разные экологические ниши, не меняя ареала.
Люцерна серповидная и клейкая
Другой пример – разновидности чёрного дрозда.
Одна группа особей живёт в лесу, вторая обитает рядом с человеком, но в пределах
одного ареала.

31.

32. Формы естественного отбора

Стабилизирующий
Открыт И.И. Шмальгаузеном.
Стабилизирующий отбор приводит к сужению
нормы реакции, устраняя отклонения от нее.
В результате преимущество получают особи,
обладающие средней степенью признака,
который характерен для вида или популяции.
Этот отбор действует при стабильных
(неизменных) условиях среды.
Примером действия стабилизирующего отбора
может послужить буря: во время бури чаще
всего выживают птицы со средней длиной
крыла, тогда как особи с слишком короткими,
или слишком длинными крыльями погибают.

33.

Норма реакции - подразумевает способность генотипа, в зависимости от условий среды, формировать
различные фенотипы.
Чем шире норма реакции, тем более интенсивное влияние оказывает среда на признак. Признаки
подразделяются на:
C узкой нормой реакции - цвет глаз, число пальцев у человека, окраска цветов растения
C широкой нормой реакции - рост и вес человека, размеры листьев растения

34.

Движущий
Движущий естественный отбор приводит к
смещению нормы реакции, в результате чего
изменяется среднее значение признака. Этот вид
отбора действует при изменяющихся условиях
среды.
Известным примером является индустриальный
меланизм - возникновение меланистических форм
животных, отличающихся темным окрасом.
Из-за копоти, оседающей на поверхности стволов
деревьев, бабочки со светлой окраской берёзовые пяденицы - стали заметны на стволах
деревьев и легко поедались птицами.
В результате остались только приспособленные бабочки с темным окрасом, которые были
незаметны на стволах деревьев, вследствие чего
они выживали и размножались.

35.

Дизруптивный (лат. disruptus - разорванный)
Направлен на сохранение в популяции крайних
значений признаков, не благоприятствует
среднему промежуточному значению
признака. В результате в популяции
сохраняется более чем одно значение
признака.
Типичным примером является появление в
луговых сообществах раноцветущих и
поздноцветущих растений.
В результате летних покосов, особи со средним
значением признака, у которых цветение
приходит на середину лета, постепенно
исчезают из популяции растений.
Выживают и размножаются только те растения,
у которых цветение происходит до или после
покосов.

36. Направления макроэволюции

Макроэволюция - эволюционные процессы, ведущие к образованию более крупных
систематических групп (надвидовая эволюция).
АЛЛОГЕНЕЗ
АРОГЕНЕЗ
Развитие группы внутри одной адаптивной
зоны с возникновением близких форм,
различающихся адаптациями одного
масштаба, общий уровень организации
остается прежним.
Развитие группы с существенным
расширением адаптивной зоны и с выходом в
другие природные зоны в результате
приобретения группой каких-то крупных,
ранее отсутствующих приспособлений.

37. Пути биологической эволюции по Северцову:

Биологический прогресс - возрастание
приспособленности потомков по
сравнению с предками.
• увеличение численности особей
данной систематической группы
Биологический регресс - снижение уровня
приспособленности, уменьшение численности
особей вида. Ведет к вымиранию вида.
• снижение численности особей
• сужение ареал
• расширение ареала группы
• увеличение числа подчиненных
систематических групп данного таксона
• постепенное или быстрое уменьшение
популяционного и видового многообразия
группы

38. Пути достижения биологического прогресса:

• Ароморфоз
• Идиоадаптация
• Дегенерация

39. Ароморфоз

Ароморфоз (арогенез, морфофизиологический
прогресс) - повышение общей
жизнедеятельности организма,
• дают возможность освоить новые места
обитания, расширить ареал
• приводят к образованию новых крупных
систематических групп – типов, классов
Пример: теплокровность, возникновение и
расцвет класса птиц, возникновение полового
процесса, живорождение.

40. Идиоадаптация

Идиоадаптация (аллогенез) - приспособление к
непосредственным условиям существования
Идиоадаптация – частные приспособительные
изменения, полезные в данной среде
обитания, возникающие без изменения
общего уровня организации.
Типичные идиоадаптации у животных –
особенности строения конечностей (например,
у крота, копытных, ластоногих), особенности
клюва (у хищных птиц, куликов, попугаев),
приспособления придонных рыб (у скатов,
камбалы), покровительственная окраска
насекомых

41. Общая дегенерация

Катагенез (общая дегенерация) - упрощение
организации как приспособление к специальным
условиям существования
Общая дегенерация (катагенез,
морфофизиологический регресс) Характерен для
паразитов
Общая дегенерация – приспособительные
изменения организмов, приобретаемые путем
понижения уровня организации, упрощения
строения и функций.
Пример: дегенерация пищеварительной системы у
цестод.

42. Методы изучения макроэволюции

Для изучения макроэволюции применяются методы различных наук и
данные биохимии и молекулярной биологии, сравнительной анатомии,
эмбриологии, палеонтологии и биогеографии.
Изучение генетической совместимости
сравниваемых форм и анализ цитогенетических
особенностей организмов.
Анализ числа и особенностей
строения хромосом в группах
близких видов.
Метод гибридизации ДНК.
Анализ строения нуклеиновых
кислот и белков.
Иммунологические методы.

43. Закон зародышевого сходства (Закон К. Бэра)

Карл Бэр сформулировал закон зародышевого
сходства, который гласит, что на ранних стадиях
развития зародыши позвоночных животных
настолько похожи друг на друга, что практически
неразличимы между собой. Это также указывает и
подтверждает единство происхождения животного
мира.

44. Биогенетический закон (Э.Геккель, Ф.Мюллер)

Немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель во второй
половине XIX века сформулировали биогенетический закон,
гласящий, что онтогенез (индивидуальное развитие)
каждой особи есть краткое и быстрое повторение
филогенеза (исторического развития вида).
Биогенетический закон Мюллера-Геккеля объясняет
повторение этапов (на стадии зародыша), которые были
свойственны нашим далеким предкам. Таким образом, мы
проходим их этапы, но, не останавливаясь на них,
двигаемся дальше к более совершенным этапам.
У головастиков лягушек развивается плавник, есть жабры это наглядное повторение признаков, которые характерны
для их предков - рыб.

45.

Биогенетический закон (Э.Геккель, Ф.Мюллер)
Онтогенез — индивидуальное развитие организма,
совокупность последовательных морфологических,
физиологических и биохимических преобразований,
которые претерпевает организм от момента его
зарождения до конца жизни.
Филогенез (филогения) — историческое развитие
организмов. Это процесс эволюции, в котором
генетическая линия (организмы от предка к
потомкам) разветвляется во времени, и её отдельные
ветви могут приобретать изменения или исчезать в
результате вымирания.

46. Общие закономерности эволюции

•Необратимость эволюционного процесса
Скорость эволюционного процесса в разных группах организмов и в разные периоды времени различная
Новые виды образуются не из высокоразвитых и специализированных, а, напротив, из относительно
простых, неспециализированных форм
Эволюция не всегда идет от простого к сложному
Происходит чередование главных направлений эволюции: арогенеза и аллогенеза
Происходят процессы дивергенции, конвергенции, параллелизма