Вопросы для самопроверки

1. Что такое биосфера, каковы ее границы?

2. Какова роль и значение бактерий в жизни человека?

3. Поясните образное выражение К.А. Тимирязева: «Зеленые растения выполняют космическую роль на земле».

4. Объясните роль млекопитающих в природе и хозяйственной деятельности человека.

5. Назовите основные принципы современной систематики живых организмов.

Тема 17. Концепции возникновения, наследования и эволюции жизни

Жизнь появилась с возникновением первой клетки, а жизнь клеток формировала окружающую среду и их самих, так утверждает основная гипотеза в учении о биосфере В.И. Вернадского.

Можно утверждать, что только в океане могла развиться жизнь – в первобытную эпоху океан представлял собой что-то вроде органического бульона, в котором могло происходить многое, что привело в конечном итоге к образованию клетки. Клетки, которые «научились» фотосинтезу, стали превращаться в растения. Клетки же, оказавшиеся неспособными к «научению», стали поедать растения и превращаться в животные.

Биологическая наука точно установила, что в палеозойскую эру, в докембрийский период (не ранее 600 млн лет назад) появились губки; в кембрийский (500–600 млн лет назад) – трилобиты, моллюски и первые ракообразные; в ордовик (425–500 млн лет назад)  двустворчатые моллюски, наутилонды и первые позвоночные, первые рыбы; в силурийский период (405–425 млн лет назад)  коралловые рифы; в девон (345–405 млн лет назад)  многочисленные рыбы и земноводные, появление насекомых; в каменноугольный период (280–345 млн лет назад)  гигантские насекомые; в пермский период (230–280 млн лет назад)  вымирают трилобиты, процветают пресмыкающиеся. В мезозойскую эру в триасе (181–230 млн лет назад)  появляются первые млекопитающие; юрский и меловой периоды (63–181 млн лет назад) – время расцвета и вымирания динозавров. И, наконец, в кайнозойскую эру в третичном периоде (1–63 млн лет назад) млекопитающие распространились на суше, и в раннем четвертичном периоде появился человек (около 5–1 млн лет назад).

Основоположником науки о наследственности и изменчивости живых организмов  генетики  является чешский ученый Грегор Мендель (1822–1884). Он первым из естествоиспытателей начал изучать одно из главных свойств живых организмов – наследственность. Наследственность – это способ организма передавать свои признаки, особенности развития из поколения в поколение. В своей работе Мендель доказывал, что признаки организма определяются и наследуются некими дискретными факторами организма. Сейчас эти факторы называют генами.

В современной молекулярной генетике ген – это определенный смысловой участок молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), который кодирует последовательность аминокислот в молекуле белка, молекулы РНК. Наследственная информация закодирована в последовательности нуклеотидов (так называемых кодонов) в молекуле ДНК. Таким образом, ген – это элементарная единица наследственной информации.

В 1900 году три ученых: голландец Г. де Фриз, австриец Э. Чермак-Зейзенегг и немец К. Корренс, независимо друг от друга, переоткрыли закономерности наследования признаков, сформулированные Менделем.

Студенты должны знать, что Менделем был предложен один из основных методов изучения наследственности – гибридологический, кроме этого метода есть еще четыре: два биохимических (близнецовый и мутационный) и два рекомбинационных (популяционный и цитогенетический).

Данные методы используются для решения генетических проблем, таких как хранение, передача и изменчивость наследственной информации.

Следует знать, что при переходе организмов из поколения в поколение путем полового размножения передача признаков по наследству происходит не без некоторого изменения. Изменчивость – это свойство организма приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития (онтогенеза). Появление новых признаков у особей одного вида зависит от изменения материальных основ наследования (генная структура дочерних организмов отличается от родительских) и от внешних условий, воздействующих на организм. Совокупность наследственных признаков организма (генов) называется генотипом.

Особи одного вида, имеющие одинаковый генотип, могут отличаться друг от друга в зависимости от условий существования и развития. Совокупность признаков организма, которые возникли и появились в процессе жизнедеятельности, называется фенотипом. Таким образом, взаимодействие генотипа с внешними условиями формирует фенотип организма.

Следует понимать, что материальной основой гена является ДНК, находящаяся в хромосомах. Число генов значительно превышает число хромосом. Следовательно, в каждой хромосоме локализовано много генов, имеющих тенденцию наследоваться вместе. Явление совместного наследования генов, локализованных в одной хромосоме, называется сцепленным наследованием, а локализация генов в одной хромосоме – сцеплением генов.

Изучением сцепленного наследования генов занимался американский генетик Т. Морган, результатом его работы стала хромосомная теория наследственности.

Изменчивость бывает наследственная  генотипическая, затрагивающая генотип, и ненаследственная  фенотипическая или модификационная, не затрагивающая генотип. Модификационная изменчивость возникает в ответ на изменение условий окружающей среды.

Наследственная или генотипическая изменчивость складывается из комбинативной и мутационной изменчивостей. Суть комбинативной изменчивости заключается в изменении генотипа вследствие перекомбинации хромосом в процессе полового размножения. Мутационная изменчивость – это явление изменения генотипа в результате мутаций.

Мутационную теорию разработал голландский генетик Гуго де Фриз в 1901–1903 гг., позднее развивал Герман Мёллер.

Литература: [2, с. 471-530], [3, с. 263-278], [4, с. 266-307].