9. Популяция – элементарная единица эволюции. Генетическое разнообразие в популяциях людей. Генофонд и генетический груз человеческих популяций.

Популяция – это совокупность особей одного вида, длительно населяющих одну территорию, относительно изолированных других групп особей данного вида, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.

Основой для выяснения генетической структуры популяций является закон Харди-Вайнберга (1908) или з-н поддержания генетического равновесия в популяции: в идеальной популяции частоты генов и генотипов находятся в равновесии и не изменяются в ряду поколений.

Основные положения законана Х-В:

3. частота аллелей в популяции – величина постоянная. p+q=1 (100%)

4. Частота генотипов также величина постоянная и может быть выражена формулой: (p+q)2 = p2+2pq+q2=1, или АА+2Аа+аа=1. Эта формула дает возможность рассчитать частоту встречаемости в конкретной популяции гетерозиготных носителей рецессивных аллелей.

Н-р: частота ФКУ 1:10000 нр (частота генотипа аа). Следовательно, q2 = 1/10000, q=1/100. Т.к. р+q=1, то p=1-q = 99/100. Частота гетерозиготных носителей = 2pq = 2 x 1/100 x 99/100 = 1/50. В данной популяции каждый 50 – носитель мутации гена.

Закон Х-В выполняется в следующих условиях:

1. Популяция должна быть близкой к идеальной, т.е. бесконечно большой по численности.

2. Имеются условия для случайной встречи гамет, т.е. наблюдается полная панмиксия – отсутствие ограничений в выборе партнера.

3. Отсутствует мутационный процесс.

4. Нет притока генов (иммиграции).

5. Нет отбора.

Мутации – изменяют частоту генов в популяции. Доминантные мутации проявляются уже в первом поколении и сразу же подвергаются действию естественного отбора. Рецессивные мутации сначала накапливаются в популяции (т.к. не проявляются в гетерозиготном состоянии) и только с появлением рецессивных гомозигот подвергаются действию естественного отбора. Насыщенность популяций мутациями называется генетическим грузом.

IX. Происхождение жизни на земле, биологическая эволюция и антропогенез

1. Происхождение жизни на Земле: гипотезы панспермии и абиогенного происхождения жизни. Главные этапы возникновения и развития жизни на Земле. Гипотезы происхождения эукариотических клеток (симбиотическая, инвагинационная). Возникновение многоклеточности. Биологическая эволюция.

Жизнь на Земле имеет единую биохимическую основу. Это обусловило единство генетического кода всех живых организмов. Нынешнее разнообразие форм жизни было создано в процессе эволюции путем естественного отбора. На раннем этапе вся живая биомасса была сравнительно гомогенна, что и послужило основой образования единого механизма передачи наследственных признаков для всех живых организмов. Чтобы существовать первичная биомасса должна была реагировать на возрастающее воздействие внешней среды. Эволюция нашла правильный выход – создала различные формы живого, которые приспосабливались к определенным условиям. Возникновение и развитие разнообразия становится основной стратегией жизни в условиях непрерывно изменяющейся природной среды.

Под эволюцией понимают закономерный процесс исторического развития живой природы с момента возникновения жизни на планете до современности. Сущность этого процесса состоит в непрерывном приспособлении живого к постоянно меняющимся условиям окружающей среды и появлении все более сложно устроенных форм живых организмов.

Эволюция – это длительный исторический процесс развития, который происходит миллиарды лет. Конечно, установить, что было миллиарды лет тому назад очень сложно. Не менее сложно понять причины наблюдаемого разнообразия. Поэтому единой теории о происхождении живого на земле не существует. Все живое и сейчас находится в непрерывном развитии, ежедневно образуются новые виды, другие отмирают, эволюционное учение продолжает развиваться. Наша цель – понять основные закономерности эволюционного процесса.

2. История и предпосылки развития эволюционного учения. Основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина. Основные методы изучения эволюционного процесса. Объективные доказательства эволюции. Современная (синтетическая) теория эволюции.

В V в. до н.э. ученый Фалес был первым, кто пытался найти общий источник происхождения всего живого на земле. Он полагал, что все живое зародилось в воде. В то же время Гераклит обратил внимание, что все живое постоянно меняется. Его крылатая фраза «Все течет, все изменяется». 460 лет до н.э. Демокрит заметил, что все живое построено очень целесообразно, в соответствии с необходимыми функциями (крылья птицам нужны, чтобы летать, плавники рыбам необходимы для плаванья). Аристотель высказал мысль, что у схожих организмов есть какой-то общий предок. Парацельс в 16 в. отметил сходство между родителями и детьми и высказал мысль о наследственных особенностях, переходящих от родителей детям. Врач и ученый Лейбниц в 17 в. предложил закон непрерывности развития живого. Большой вклад в эволюционное учение в додарвиновский период внес Карл Линней, который первым ввел основы систематики живого на примере растений. Дедушка Ч.Дарвина Эразм Дарвин высказал мысль о том, что изменчивость видов связана с приспособлением к факторам окружающей среды.

Ж.Б.Ламарк (1744-1829) является первым эволюционистом. В своей книге «Философия зоологии» он привел доказательства исторического развития живых существ. Ламарк впервые высказал гениальную мысль, что процесс исторического развития живых организмов носит наступательный характер (от простого к сложному). В эволюционной теории Ламарка подчеркивается, что живые существа построены целесообразно, но это свойство он объяснял вмешательством Божественного разума. Ламарк признавал только два фактора эволюции: 1) активное влияние внешней среды. 2) стремление к совершенству. Из русских ученых можно отметить Бэра (автор теории зародышевого сходства), Рулье и Северцева (разработал учение о филэмбриогенезах – сходствах животных).

Т.о. еще до учения Дарвина были заложены некоторые положения эволюционной теории, показывающие, что все живое взаимосвязано. Они явились той базой, на которой было развито эволюционное учение Ч. Дарвина. Помимо этих естественнонаучных предпосылок Дарвинизма следует отметить социально-экономические. Они связаны с бурным развитием в 19 в. в З.Европе, особенно в Англии, капитализма, прогрессом в науке (клеточная теория), промышленности, технике, сельском хозяйстве. Развитие капитализма требовало разработки новых продуктов питания, сырья и т.д. Для того, чтобы удовлетворить стремительно растущие потребности общества, требовалось разрабатывать новые высокопродуктивные сорта растений, породы животных (повышение урожайности культур, выведение мясных, молочных пород животных, повышение яйценоскости кур и т.д.).

Наконец, существовала и геологическая предпосылка, а именно, Дарвин обратил внимание на работу ученого Лаэля, который показал, что изменения в геологическом составе земной коры (землетрясения, вулканы), вынуждают животных осваивать новые территории, приспосабливаться к изменяющейся среде, т.е. изменяться. Более жизнеспособными оказывались только более приспособленные к данной среде особи, что явилось причиной их сохранения и развития.

Основные положения учения Ч. Дарвина изложены в работе «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859 г.). Впоследствии законы Менделя, Моргана, хромосомная теория наследственности, расшифровка генетического кода явились подтверждением учения Дарвина, свидетельствуя об общности генетического материала всего живого.

Основные положения учения Ч. Дарвина

1.Движущие силы эволюции пород и сортов – это наследственная изменчивость и искусственный отбор. Виды изменчивости по Дарвину – определенная (изменчивость при упражнении органов), неопределенная (случайная), компенсационная, коррелятивная и т.д. Дарвин выделял 2 вида искусственного отбора:

1. Методический (сознательный) – человек оставляет лучшие сорта и породы животных).

2. Бессознательный – как бы человек не хотел увеличить поголовье каракульских овец с отличной шерстью, этого ему не удавалось, поскольку такие овцы плохо развивались и росли, 1/3 – погибли в результате летальной мутации, сцепленной с геном шерстистости).

2.Между особями постоянно происходит борьба за существование.

Виды борьбы за существование:

1. Внутривидовая (за источник питания, жилье, партнера для спаривания и т.д.) – выживают более сильные (хитрые).

2. Межвидовая (за общий источник питания). Результат, например, ярусность деревьев в лесу: дубы – наиболее светлолюбвые – вверху, осины – внизу.

3. Борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды (выживают более приспособленные).

3.Следствием борьбы за существование является естественный отбор, т.е. сохранение благоприятных индивидуальных различий и элиминация (отсев) вредных признаков. Т.е. предпочтительно развиваются более сильные особи, имеющие лучшие признаки.

Результатом эволюции является приспособление особей к меняющимся условиям окружающей среды с последующим видообразованием и, как следствие, возникновение многообразия видов животных видов на планете.

Современная теория эволюции представляет собой синтез классического дарвинизма с новейшими достижениями генетики. Этот синтез был осуществлен в 40-х гг. 20 в. Значительный вклад сделали ученые Четвериков, Тимофеев – Ресовский, Дубинин и др.

Основные положения СТЭ:

1. Наименьшей элементарной единицей эволюции является популяция – совокупность особей одного вида, которые могут свободно скрещиваться между собой.

2. Основными факторами эволюции являются: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция.

3. Основной движущей силой эволюции является естественный отбор случайных мутаций.

4. Эволюция носит в основном дивергентный характер;

5. Эволюция – постепенный, длительный процесс;

6. В макроэволюции те же движущие силы, что и в микроэволюции.