Лектор: Екатерина Александровна Лазуткина

16.02.12. Лекция 16

Генетический полиморфизм и генетический груз

Генетический полиморфизм – это наличие в популяции нескольких генотипов в состоянии длительного равновесия концентрацией больше 1%. Полиморфизм проявляется в многообразии фенотипов. К Полиморфизму приводит стабилизирующий отбор. НП, частота заболевания оспой выше у лиц со 2 и 4 группами крови, чем у лиц со 1и 3 группами крови. В истории человечества на распределение генотипов особую роль играли возбудители особо опасных инфекционных, паразитарных заболеваний, туберкулеза. Эти условия способствовали расселению людей. Генетическим грузом называется существование в популяции неблагоприятных аллелей в составе гетерозиготных организмов. Некоторые вредоносные в рецессивном состоянии аллели могут сохраняться в гетерозиготных генотипах и при изменении среды составлять селективное преимущество. Генетический груз – это часть наследственной изменчивости популяции, определяющая появление менее приспособленных особей, подвергающихся избирательной гибели в процессе естественного отбора. Генетический груз – плата за полиморфизм.

Понятия о расах

Дифференциация человечества на расы и адаптивные экологические типы обеспечивают полиморфизм и изменчивость. Расы – это исторически сложившиеся группы людей, обладающие общими наследственно обусловленными морфологическими и физиологическими признаками. Выделяются 3 большие расы: европеоидная, монголоидная, австрало-негроидная. Согласно первому подходу в теории рас внутри человечества выделяют большие и малые расы. 2 подход: основан на том, что большие и малые расы занимают разное положение на ветвях эволюционного древа. 3 подход:: процесс формирования расовых признаков довольно поздний и шел параллельно в разных регионах на рубеже верхнего палеолита. При этом первичными были проявления признаков малых рас, крупные расы имеют мозаичное происхождение, объединенные климато-географическими условиями и адаптивностью большинства признаков. Расовые признаки составляют только 8% генетического разнообразия популяции. Основная доля этого разнообразия определяется многообразием отдельных индивидуумов.

Экологически адаптивные типы людей

В разных климато-географических зонах сформировались разные адаптивные типы, которые представляют собой норму биологической реакции на комплекс условий окружающей среды, обеспечивая оптимальное приспособление к данным условиям обитания. Комплекс признаков, свойственный конкретному адаптивному типу, не зависит от расовой или этнической принадлежности популяции. В комплексы признаков адаптивных типов из разных географических зон входят общие и специфические элементы. К общим относятся показатели костно-мускульной массы тела, количество иммунных белков и ряд других показателей. Эти элементы повышают общую сопротивляемость организма к неблагоприятным условиям среды. Специфические элементы отличаются разнообразием и тесно свзаны с преобладающими условиями в данной местности. Сочетание общих и специфических элементов является основанием для выделения адаптивных типов: арктический, тропический, зоны умеренного климата, высокогорный тип, зоны пустынь и полупустынь и т.д. Для арктического комплекса свойственно относительно сильное развитие костно-мускульного компонента, большие размеры грудной клетки, высокий уровень гемоглобина, способность повышенно окислять жиры. Тропический тип характеризуется удлиненный формой тела, сниженной мышечной массой, уменьшением объема грудной клетки, более интенсивным потоотделением и т.д.

Основы экологии

Определение экологии как науки. Предмет экологии человека

Геккель – 1866 – термин «экология». Ойкос – дом, логос – наука. Экология – это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей средой, а также о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем. Экология – это комплексная наука, объединяющая данные естественных и общественных наук о природе и о взаимодействии природы и общества.

Общая экология изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды. Эти закономерности могут быть на уровне отдельной особи и более. Общую экологию по уровням организации биологических систем делят на: аутэкология, демэкология, синэкология. Предметом аутэкологии является действие различных факторов среды на отдельные особи. Предметом демэкологии является структура и динамика популяции отдельных видов. Предметом синэкологии является взаимодействие сообществ со средой. Выделяют глобальную экологию, предметом изучения которой является вся биосфера в целом.

В зависимости от среды обитания различают экологию суши, экологию моря экологию высокогорий и т.д.

Существует эндоэкология. Изучает микроэкосистемы организма человека. Микроэкосистемы являются открытыми биологическими системами, т.к. между ними и экосистемами окружающей среды происходит постоянный обмен, сопровождающийся циркуляцией организмов-симбионтов. Каждая микроэкосистема включает строго определенные виды. В нормальных микроэкосистемах преобладают в видовом и кол-ном отношении виды, обеспечивающие колонизационную резистентность организма человека к возбудителям паразитарных заболеваний.

В настоящее время формируется системная экология, изучающая размещение живых организмов в пространстве и во времени, а также влияния факторов среды на биосистемы, потоки вещества и энергии. Выделяется еще прикладная экология, которая занимается прикладными аспектами (загрязнение среды и т.д.).

В 70 годы 20 века сформировалась экология человека (антропоэкология) и социальная экология (экология личночти, этноса, культуры…). Термин экология человека появился в 1921 году (Парк, Бергюссон), но как направление эта часть экологии формируется в конце 20 века. Эколгия человека – это комплексная дисциплина, рассматривающая взаимодействие человека с окружающей средой. Главная особенность – междисциплинарный характер. Предметом экологии человека являются законы взаимодействия людей, живых и неживых компонентов биосферы, особенности среды жизни людей, а также адаптации человека к факторам среды.

Медицинская экология – комплексная интегральная наука, занимающаяся проблемами воздействия окружающей среды на состояние здоровья человека и возникновение у него патологий. В Задачи медицинской экологии входит изучение видов и форм воздействия факторов среды и механизмов их действия на организм человека. Особое внимание медицецинская экология уделяет экологическим или средовым болезням, роли факторов среды, возникновении пороков развития, злокачественных новообразований, профессиональных и других болезней. Медицинская экология отдельно изучает виды загрязнитеелей среды, пути их поступления в организм человека, оценивает риск загрязнения среды на организменном и популяционно-видовом уровне.

Среда как экологическое понятие

Среда представляет собой физическое окружение организма. Среда обитания – это подразделения среды жизни, характеризующиеся географической и экологической определенностью. Среда обитания – это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Среда жизни – более крупное образование. Среды обитания подразделяются на еще более узкие разделы – это места обитания (организм) и биотопы (сообщество). Условия жизни представляют собой совокупность элементов среды, необходимых для существования организма. Любой элемент среды, способный оказывать какое-либо влияние на организм хотя бы на одной из стадий его развития, называется экологическим фактором.

Наиболее целесообразно деление экологических факторов на 3 группы: абиотические, биотические и антропогенные (антропические). Абиотические факторы – это воздействия на организм элементов неживой природы (физико-химические явления). Они также делятся на 3 группы: средообразующие (воздух и вода), физические, химические. Дейтсвие абиотических факторов состоит в том, что они прямо или косвенно воздействуют на организм через те или иные стороны обмена веществ. Биотические факторы – это воздействие на организм компонентов живой среды. Антропогенные факторы – к ним относятся человек и все формы его деятельности, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. Все экологические факторы делятся на периодические и непериодические.

Специфика среды жизни людей. Человек приспосабливается сам и меняет природную среду тоже. Экологический оптимум существования человека на основе только биологических механизмов очень ограничен, поэтому возможность расселения людей достигается не путем изменения их биологии, а путем создания искусственной среды. Среда обитания человека включает биоприродный и социально-культурный компоненты. Окружающая человека среда включает в себя 4 уровня:

1. Собственно природная среда. Весь комплекс факторов среды, которые воздействуют на человека.

2. Квазиприродная среда. Почти природная среда: созданные человеком агроценозы или преобразованные им природные ландшафты.

3. Артеприродная среда. Техногенная, или искусственная среда. Включает как природные, так и чисто технические элементы.

4. Социальная среда. Культурно-психологический климат, создаваемый для отдельной личности, группы лиц или человечества самими людьми.

В среде обитания человека выделяют следующие экологические факторы:

1. Абиотические. Естественные и антропогенные.

2. Биотические. Естественные и антропогенные.

3. Социально-психологические факторы.

4. Социально-экономические факторы.

Влияние факторов среды на организм

Приспособление организма к постоянно изменяющейся среде – адаптация. Способность к адаптации и типы адаптивных реакций вырабатываются в процессе естественного отбора. Способность организма и вида в целом осваивать разные среды обитания выражается величиной его экологической валентности. Экологическая валентность (пластичность) - . Виды с малой экологической валентностью называются стенобионтными. Виды с большой – эврибионтные. Эврибионты обладают широкой экологической пластичностью, стенобионтные виды отличаются ограниченными адаптивными возможностями. У одного и того же вида приспосабливаемость к одному фактору может быть широкой, а к другому фактору – узкой. Выделяют три типа изменений организма в ответ на действие факторов среды:

1. Адаптация. Это истинное приспособление организма к меняющимся условиям среды, которая происходит без изменения его гомеостатических возможностей.

2. Компенсация, или псевдоадаптация. Это приспособление организма к меняющимся условиям среды, которое выходит за рамки гомеостатических возможностей.

3. Декомпенсация. Явные изменения организма, которые приводят к снижению его жизнеспособности и плодовитости.

Воздействие экологического фактора зависит от его интенсивности. Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для организма, называется оптимумом, а дающее наихудший эффект называется пессимумом. Минимальное и максимальное значение действующего фактора, при которых возможна жизнедеятельность организма, называется пределами выносливости, а весь размах колебаний называется диапазоном устойчивости (толерантности). – весь интервал от минимального до максимального значения фактора, при котором выживает биологический вид. Для каждого биологического вида существует оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости в отношении каждого фактора среды (закон действия экологического фактора, или закон оптимума). Фактор среды, наиболее удаленный от оптимума, снижает возможность существования вида в данных условиях среды, несмотря на оптимальные значения остальных факторов. Фактор, интенсивность которого приближается к пределу выносливости или выходит за него, называется ограничивающим или лимитирующим.

Биологические ритмы

Взаимодействие организма с окружающей средой происходит в двух направлениях: 1. Биохимические изменения, обусловленные объективными требованиями среды. 2. Биологические реакции, зависящие от индивидуального или частного генотипа. Индивидуальные реакции, возникающие у человека при взаимодействии со средой, носят физиологический характер. Физиологическая адаптация – это достижение организмом устойчивого состояния в новых условиях, при котором обеспечивается согласованная работа всех функциональных систем (нормальная жизнеспособность, способность к труду). По отношению к конкретному набору факторов у человека выработались генетически устойчивые методы адаптации. В ответ на действие значительных по силе и продолжительности каких-либо раздражителей организм отвечает защитными реакциями, направленными на восстановление нарушенного равновесия. Этот процесс называют общим адаптационным синдромом, теория стресса (Селье, 1936 г.). Факторы, вызывающие адаптационный синдром (изменение температуры, большие физические нагрузки) называются стрессорами, а состояние организма, вызванное тем или иным стрессором или их группой, называется стрессом. 2 Выхода из стресса: 1. Приспособление. 2. Угнетение организма, летальный исход.

Акклиматизация – привыкание живых организмов к новым климатическим условиям, в котороые они попадают в результате переселения. Выделяют несколько стадий акклиматизации:

1. Ориентировочная акклиматизация. Пониженная жизнеспособность, ряд реакция заторможен.

2. Высокореактивность.

3. Нормализующая фаза.

4. Полная акклиматизация.

Биологические ритмы

Биологические ритмы – это эволюционная форма адаптации, определяющая выживаемость живых организмов. Это временная последовательность взаимодействия организма с окружающей средой. 1) выработанная в ходе эволюции 2) способствует согласованности различных ритмических биологических процессов. 3) обеспечивает нормальную жизнедеятельность целостного организма. Из биологических ритмов наиболее универсальными являются годичные и суточные. Годичные виды у многих видов эндогенны (внутренние причины) – цирканные. Особенно часто цирканные ритмы проявляются в циклах размножениях. Суточный ритм – обнаруживается у видов разной степени организации (сложное строение). Эндогенные суточные ритмы называются циркадными. В отклонениях от суточного цикла у человека большую роль играют типологические особенности нервной системы. Хронобиология – наука, изучающая биологические ритмы.