Генетика и эволюция. 5
Содержание
1. Введение……………………………………………………. . . . .3
2. Эволюционные воззрения Ламарка…………………………… 4
3. Теория эволюции Дарвина…………………
4. Исследования Грегори Менделя………………………………. 8
4. 1. принципы менделевской теории наследственности………8
5. Доминантность наследственных признаков ………………….9
6. Эволюция полигенных систем……………………………….. 10
7. Генетический дрейф.………………………………………… ..11
8. Заключение. …………………………………………….……....14
9. Список использованной литературы………………………… .16
Введение
Генетика — область
биологии, изучающая наследственность
и изменчивость— свойства, присущие
всем живым организмам. Бесконечное
разнообразие видов растений, животных
и микроорганизмов
Истоки генетики, как
и любой другой науки, следует
искать в практике. С тех пор
как люди занялись разведением
животных и растений, они стали
понимать, что признаки потомков
зависят от свойств их
Преемственность признаков
между поколениями,
Первые идеи о механизме наследственности высказали еще древнегреческие ученые Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель. Автор первой научной теории эволюции Ж.-Б. Ламарк воспользовался идеями древнегреческих ученых для объяснения постулированного им на рубеже XVIII-XIX вв. принципа передачи приобретенных в течение жизни индивидуума новых признаков потомству. Ч. Дарвин выдвинул теорию пангенезиса, объяснявшую наследование приобретенных признаков. Коллеги и современники не обратили внимания на результаты работы настоятеля монастыря в Брно Грегора Менделя по скрещиванию гороха. Никто из тех, кто слушал доклад Менделя на заседании Общества естествоиспытателей и врачей в 1865, не сумел разгадать в каких-то «странных» количественных соотношениях, обнаруженных Менделем при анализе гибридов гороха, фундаментальные биологические законы, а в человеке, открывшем их, основателя новой науки — генетики. По свидетельству А.Е. Гайсиновича, до конца XIX в. ее цитировали всего пять раз, и только один ученый — русский ботаник И.О. Шмальгаузен — оценил всю важность этой работы. По свидетельству А.Е. Гайсиновича, до конца XIX в. ее цитировали всего пять раз, и только один ученый — русский ботаник И.О. Шмальгаузен — оценил всю важность этой работы. После 35 лет забвения работа Менделя была оценена по достоинству, а его имя вошло в историю науки. В начале XX столетия законы, открытые им, были переоткрыты практически одновременно и независимо друг от друга учеными К. Корренсом, Э. Чермаком и К. де Фризом. Значимость этих открытий сразу стала очевидна научному сообществу начала 1900-х годов; их признание было связано с определенными успехами цитологии и формированием гипотезы ядерной наследственности. Законы наследственности, открытые Г. Менделем, заложили основы становления генетики как самостоятельной науки.
Эволюционные воззрения Ламарка
Одним из первых ученых, занимавшихся исследованиями теории эволюции, был французский биолог Жан Батист Ламарк (1774-1829) придерживавшийся взгляда, что виды постепенно изменяются, порождая новые, т. е. эволюционируют. Значительный вклад Ламарка в биологическую мысль состоял в том, что он привел убедительные (для своего времени) аргументы в поддержку теории эволюции, выступив противником теории независимого и неизменного развития видов, утверждавшей, что с течением времени наблюдаются слабые отклонения от нормальных форм, но, в конце концов, эти уклонившиеся формы возвращаются к прежнему состоянию, что не может привести к возникновению новых видов.
Ламарк выдвинул гипотезу
о факторах, контролирующих эволюционные
изменения. Ламарк предполагал, что
живые существа обладают способностью
постепенно в течение многих поколений
изменяться от простой структуры
или организации к более
Ученый предположил, что изменения, приобретенные организмом в течение жизни, могут наследоваться потомством в определенной степени. Удивительно тонкую и сложную структуру органов, обеспечивающих приспособленность к выполнению специфических функций, он объяснял изменениями, накапливаемыми в поколениях в результате наследования этих «приобретенных признаков».
Заслуга Ламарка состояла в том, что он строго придерживался эволюционной теории в то время, когда многие его коллеги твердо верили в создание определенных видов путем отдельных актов творения. Тем более, механизм наследования имел, вероятно, для него второстепенное значение по сравнению с главной целью – убедить всех своих противников в существовании процесса эволюции.
Теория эволюции Дарвина
Ученым, совершившим переворот в развитии эволюционной теории, является Чарльз Дарвин. Дарвин вывел новую концепцию эволюции. Дарвиновская концепция эволюции признает существование такой групповой изменчивости, которая приобретается организмами под действием определенных факторов, считает, что только случайные индивидуальные изменения, оказывающиеся полезными, могут передаваться по наследству и тем самым влиять на процесс дальнейшей эволюции.
Вот несколько слов Чарльза Дарвина в обоснование своей гипотезы естественного отбора: «Можно ли сомневаться, учитывая борьбу каждой особи за существование, что любое малое изменение в стремлении, привычках или инстинктах, способствующее лучшей приспособленности организма к новым условиям, скажется на его силе и благополучии. В борьбе за существование оно дает больше шансов выжить, и те потомки, которые унаследовали это изменение, пусть даже очень малое, имеют больше преимуществ. Ежегодно появляется больше потомков, чем их может выжить. В течение жизни поколения самый малый выигрыш в балансе укажет, кто должен погибнуть и кто выживет.
Пусть такое действие отбора, с одной стороны, и гибель особей, с другой, продолжаются в течение тысяч поколений».(5)
Одним из важнейших аспектов
теории Дарвина было ограничение
полового отбора от других форм отбора.
Дарвин отмечал, что у животных, имеющих
два пола, существуют признаки, которые
не способствуют выживанию особи
и могут быть даже вредными для
нее. В особенности это относится
к самцам. Если самец имеет такое
строение или поведение, способствующее
спариванию с ним самки в присутствии
конкурента, то этот признак дает ему
преимущества перед конкурентом
оставить больше потомства. Данный признак,
по мнению Дарвина, будет развиваться,
и совершенствоваться с течением
времени, так как любые вариации,
усиливающие его, дадут обладателю
новые преимущества, и он оставит
больше потомства, чем его менее
удачливый соперник. В дальнейшем
развитие признака прекращается лишь
тогда, когда его половые преимущества
точно уравновешиваются механическими,
физиологическими и другими недостатками,
или, по словам самого Дарвина, когда
половой отбор уравновешивается
равным ему и противоположным
по направлению естественным отбором.
Таким образом, Дарвин объяснил развитие
многих вторичных половых признаков,
таких, как красивые перья у райских
птиц и хвостовые перья у павлина,
наличие которых объяснить
В результате своих исследований Дарвин вывел основные принципы своей эволюционной теории:
1) Первый из них постулирует
о том, что изменчивость
В природе не существуют два совершенно одинаковых, тождественных организма. Мы все тщательнее и глубже изучаем природу и убеждаемся во всеобщем, универсальном характере изменчивости. Например, на первый взгляд может показаться, что все деревья в сосновом бору одинаковые, но более внимательное изучение может некоторые различия между ними. Одна из сосен дает более крупные семена, другая – в состоянии лучше переносить засуху, у третей – повышенное содержание хлорофилла в иголках и т. д. В определенных условиях это незначительное, на первый взгляд, различие может стать тем решающим изменением, которое и определит, останется ли организм в живых или нет. Дарвин различает два типа изменчивости:
1) «индивидуальная» или «неопределенная» изменчивость, т. е. передающаяся по наследству;
2) «определенная» или
«групповая» – подверженная
3) Второй принцип теории
Дарвина состоит в раскрытии
внутреннего противоречия в
Чарльз Дарвин характеризует
этот принцип как «борьбу за существование».
Под этим термином Дарвин подразумевает
различные отношения между
4) Третьим принципом называется
принципом естественного
С помощью этого принципа
Дарвин объясняет, почему из большого
количества организмов выживают и развиваются
лишь небольшое количество особей.
Чарльз Дарвин писал: «Выражаясь метафорически,
можно сказать, что естественный
отбор ежедневно и ежечасно расследует
по всему свету мельчайшие изменения,
отбрасывая дурные, сохраняя и слагая
хорошие, работая неслышно и невидимо,
где бы и когда ни представился
к тому случай, над усовершенствованием
каждого органического существа
в связи с условиями его
жизни, органическими и
Самым слабым местом в теории Дарвина были его представления о наследственности. Неясным оставалось тот факт, каким образом изменения, связанные со случайным появлением полезных изменений могут сохраняться в потомстве и передаваться следующему поколению. Таким образом, теория
Дарвина нуждалась в доработке и обосновании с учетом других биологических дисциплин, а в частности – генетики.
Исследования Грегори Менделя
Дарвин понимал, что для создания теории эволюции необходимо знание законов наследственности. Ко времени издания «Происхождения видов» Дарвина науке ничего не было известно о наследовании признаков. Согласно взглядам
Дарвина на наследственность считалось, что некое вещество, образуемое каждым из родителей, необратимо смешивается в потомстве, что и определяет развитие определенных признаков у последующих поколений. Исходя из этого считалось, что внук имеет смешанную наследственность. Состоящую на одну четверть из вещества (или « крови»), полученного от деда и бабки.
И только Грегор Мендель заложил основы современной теории наследственности, или как её называют сейчас, генетики.
Принципы менделевской теории наследственности
Менделевская наследственность объединяет пять основных принципов, два из которых он сформулировал в виде законов.
1) Наследственность дискретна,
и за исключением половых
2) Наследственные признаки не «загрязняют» друг друга. Гены, полученные потомством от родителей, составляют пары, причем таких пар в организме может быть тысячи. Гены передаются в том же виде, в котором они существовали у предков.
3) При скрещивании двух
чистопородных организмов, различающихся
по паре контрастирующих
4) Если скрестить организмы,
различающиеся по двум или
большему числу пар
5) Пятым принципом теории
наследственности Менделя
Доминантность наследственных признаков
Прежде чем говорить о доминантности, следует раскрыть следующие понятия: аллели, гомозиготы, гетерозиготы.
Гены, контролирующие наследственные свойства, заключены в хромосомах. Хромосомы парные, поэтому каждый ген в клетке представлен дважды, по одному в каждой хромосоме и в том же месте хромосомы. Гены, расположенные в одном и том же месте хромосомы называются аллеморфами
(аллелями). Они могут быть
одинаковыми, а могут
Мендель работал с двумя чистыми линиями гороха: одна из которых с зелеными семенами gg, а другая с желтыми GG. (gg – рецессивный признак зеленых семян, GG – доминантный признак желтых семян). По внешнему виду образуется два вида типа семян в отношении 3 желтых к 1 зеленому. Фенотипом называется совокупность признаков, которыми обладает организм, а генетический состав, определяющий эти признаки, называется генотипом. В менделевском скрещивании имеется только два разных фенотипа во втором поколении в отношении 3 желтых к 1 зеленому, но три генотипа в отношении 1GG: 2Gg:1gg.
При скрещивании из двух
чистых линий, различающих признаков,
можно определить доминантность
одного из признаков по расщеплению
во втором поколении. Если один из признаков
доминирует, то мы получим два фенотипа
в отношении 3: 1, где особей с доминантным
признаком большинство. Но при отстутствии
доминантности будет
Эволюция полигенных систем
Гены, каждый из которых сам по себе дает незначительный кумулятивный эффект, а в сумме котролируют непрерывную изменчивость, называют полигенами. Особенно много занимался исследованиями в этой области английский ученый К. Мазер. Между генами с сильным действием (главными генами) и генами со слабым действием (полигенами) нет абсолютного различия, потому что гены могут вызывать также промежуточные эффекты. Кроме того, гены, оказывающие сильное действие на одни признаки, могут оказывать слабое действие на другие.
В любых условиях ненаправленные
изменения признака лишь по случайности
могут оказаться
Исходя из того, что одни гены влияют на проявление других, в процессе отбора в организме вырабатывается сбалансированная система генов, называемая генным комплексом.
В одной и той же хромосоме находятся гены, контролирующие различные признаки. Поэтому при проведении опыта по отбору какого-либо признака отбирают не только новые комбинации полигенов, влияющих на этот признак, но также аллели других локусов, которые влияют на другие признаки, но расположены в другой хромосоме. Это означает то, что в прессе отбора изменяются не только те признаки, по которым ведут отбор, но также и другие.
«Несмотря на то, что отбор
иногда бывает очень интенсивным, эволюция
обычно протекает медленно. Это объясняется
двумя обстоятельствами. Во- первых,
организмы обычно хорошо приспособлены
к среде в результате естественного
отбора, так что любое изменение
признаков большей части
После того как какой-либо
признак изменится под
В процессе эволюции вырабатывается определенный генетический комплекс, обеспечивающий фенотипическую пластичность. Каждый признак развивается в результате взаимодействия среды и генотипа. Различные условия будут по-разному влиять на выражение признака, как, например, на вес семян или рост человека. Значит, будут отбираться те гены или генные комбинации, которые во взаимодействии с данными условиями дадут приспособленный фенотип. Таким образом, создается устойчивый генный комплекс, обеспечивающий приспособление к любым условиям среды, с которым может столкнуться организм и где еще не шел естественный отбор.
Генетический дрейф
Кроме естественного отбора, существует еще один фактор, который может способствовать повышению концентрации мутантного гена в популяции и даже полностью вытеснить его нормальный алллеломорф.
Биолог С. Райт исследовал этот случайный процесс (генетический дрейф) при помощи математических моделей и применил этот принцип к изучению проблем эволюции. При постоянных условиях генетический дрейф имеет решающее значение в очень маленьких популяциях, следовательно, популяция становится гомозиготной по многим генам и генетическая изменчивость уменьшается. Также он полагал, что вследствие дрейфа в популяции могут возникнуть признаки вредные наследственные признаки, в результате чего такая популяция может погибнуть и не внести свой вклад в эволюцию вида. С другой стороны, в очень больших популяциях решающим фактором является отбор, поэтому генетическая изменчивость в популяции снова будет незначительна. Популяция постепенно хорошо приспосабливается к условиям окружающей среды, но дальнейшие эволюционные изменения зависят от появления новых благоприятных мутаций. Такие мутации происходят медленно, поэтому эволюция в больших популяциях идет медленно. В популяциях промежуточной величины генетическая изменчивость повышена, новые выгодные комбинации генов образуются случайно, и эволюция идет быстрее, чем двух других описанных выше случаях популяциях.
Также следует помнить, что, когда один аллель теряется из популяции, он может вновь появиться только благодаря определенной мутации. Но в случае, если вид разделен на ряд популяций, в одних из которых потерян один аллель, а в других другой, то утерянный из данной популяции ген может появиться в ней благодаря миграции из другой популяции, где есть данный ген. Вот таким образом сохранится генетическая изменчивость. Исходя из этого Райт, предположил, что наиболее быстрые эволюционные изменения будут происходить у видов, подразделенных на многочисленные популяции различной величины, причем между популяциями возможна некоторая миграция.
Райт соглашался с тем, что естественный отбор – один из важнейших факторов эволюции, однако генетический дрейф, по его мнению, также является существенным фактором, определяющим длительные эволюционные изменения внутри вида, и что многие признаки, отличающие один вид от другого, возникли путем дрейфа генов и были безразличны или даже вредны по своему влиянию на жизнеспособность организмов.
По поводу теории генетического дрейфа разгорались споры между учеными
– биологами. Например, Т. Добжанский считал, что не имеет смысла ставить вопрос, какой фактор играет большую роль – генетический дрейф или естественный отбор. Эти факторы взаимодействуют между собой. Возможны две ситуации:
1) Если в эволюции каких-либо
видов главенствующее
2) Когда же на протяжении
длительного периода времени
более важен дрейф, то тогда
направленные эволюционные
В целом же генетический дрейф исследован еще недостаточно хорошо и определенного, единого мнения об этом факторе еще в науке не сложилось.
Заключение
Менделевская теория наследственности,
т.е. совокупность представ-лений о
наследственных детерминантах и
характере их передачи от родителей
к потомкам, по своему смыслу прямо
противоположна доменделевским теориям,
в частности теории пангенезиса,
предложенной Дарвином. В соответствии
с этой теорией признаки родителей
прямо, т.е. от всех частей организма, передаются
потомству. Поэтому характер признака
потомка должен прямо зависеть от
свойств родителя. Это полностью
противоречит выводам, сделанным Менделем:
детерминанты наследствен-ности, т.е. гены,
присутствуют в организме относительно
независимо от него самого. Характер признаков
(фенотип) определяется их случайным
сочетанием. Они не модифицируются
какими-либо частями организма и
находятся в отношениях доминантности-рецессивности.
Таким образом, менделевская теория
наследственности противостоит идее наследования
приобретенных в течение
Опыты Менделя послужили
основой для развития современной
генетики — науки, изучающей два
основных свойства организма — наследственность
и изменчивость. Ему удалось выявить
закономерности наследования благодаря
принципиально новым
На основе генетических
исследований возникли новые
области знания (молекулярная биология,
молекулярная генетика), соответствующие
биотехнологии (такие, как
Как и любая другая наука,
генетика была и остается оружием
недобросовестных ученых и политиков.
Такая ее ветвь, как евгеника, согласно
которой развитие человека полностью
определяется его генотипом, послужила
основой для создания в 1930—1960-е
годы расовых теорий и программ стерилизации.
Напротив, отрицание роли генов и
принятие идеи о доминирующей роли
среды привело к прекращению
генетических исследований в СССР с
конца 1940-х до середины 1960-х годов.
Сейчас возникают экологические
и этические проблемы в связи
с работами по созданию «химер» —
трансгенных растений и животных,
«копированию» животных путем пересадки
клеточного ядра в оплодотворенную
яйцеклетку, генетической «паспортизации»
людей и т.п. В ведущих державах
мира принимаются законы, ставящие
целью предотвратить
Современная генетика обеспечила
новые возможности для
Список литературы
1. Алиханян С.И., Акифьев А.П., Чернин Л.С. Общая генетика: Учеб. — М.: Высш. шк., 1985. — 448 с.
2. Гайсинович А.Е. Зарождение и развитие генетики. — М.: Высш. шк., 1988. — С.14.
3. Горелов А.А.
Концепции современного
4. Концепции современного естествознания / Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. — М.: ЮНИТИ, 2000. — 203 с.
5. Концепции современного естествознания / Самыгин С.И. и др. — Ростов н/Д.: Феникс, 1997. — 448 с.
6. Лемеза Н.А., Камлюк Л.В., Лисов Н.Д. Биология в экзаменационных вопросах и ответах. — М.: Рольф, Айрис-пресс, 1998. — С.172-173.
7. Равич-Щербо И.В., Марютина Т.М., Григоренко Е.Л. Психогенетика: Учеб. / Под ред. И.В. Равич-Щербо. - М.: Аспект-Пресс, 2000. - 447 с.

- Генетика и Эволюция
- Генетика и эволюция Основные аксиомы биологии
- Генетика и эволюция. Основные аксиомы биологии
- Генетика и эволюция. Основные этапы антропогенеза
- Генетика как наука
- Генетика как наука о законах наследственности и изменчивости живых организмов
- Генетика кедра сибирского
- Генетика и эволюция
- Генетика и эволюция
- Генетика и эволюция
- Генетика и эволюция
- Генетика и эволюция
- Генетика и эволюция
- Генетика и эволюция