Эволюционное учение. Учебно-методическое пособие

Задания и методические рекомендации

Задание 1

Используя лекционный материал, учебные пособия, книгу Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора…», заполните табл. 2.

Таблица 2

Эволюционные взгляды Ж. Б. Ламарка и Ч. Дарвина

Мнения

Вопросы

Ж. Б. Ламарка Ч. Дарвина

1.Все ли изменения, возникающие в организме, приспособительны?

2.Все ли изменения, возникающие под влиянием условий жизни, передаются по наследству?

3.Что произойдет с видом, если изменятся условия жизни?

4.Виды реальны или нет?

5.Вымирают ли виды? Почему?

6.Как объяснить возникновение хобота

у слона?

7.Как объяснить возникновение иголок у ежа?

8.Что обусловливает повышение уровня строения организмов?

9.Что является движущей силой эволюционного процесса?

10.Какой характер носит процесс эволюционного развития живой природы?

Задание 2

Основываясьназнаниях,полученныхпритеоретическойподготовке, проведите сравнительный анализ искусственного и естественного отбора, заполните табл. 3.

11

Рекомендуемая литература

1.Георгиевский А. Б. Дарвинизм: учеб. пособие для студентов биол. и хим. спец. пед. ин-тов. – М. : Просвещение, 1985. – 271 с.: ил.

2.Происхождение видов путем естественного отбора: кн. для учителя / Чарлз Дарвин; Коммент. А. В. Яблокова, Б. М. Медникова. – М. :

Просвещение, 1987. – 383 с. : ил.; 26 см.; ISBN (В пер.) (В пер.)

3.Происхождение видов путем естественного отбора [Текст]: [в 2 кн.] / Чарлз Дарвин; [пер. с англ. К. Тимирязева]. – М. : Терра :

Книжный клуб «Книговек», 2014. – 21 см.; ISBN 978-5-4224-0797-2.

4.Яблоков, А. В. Эволюционное учение: учеб. для биол. спец. вузов / А. В. Яблоков, А. Г. Юсуфов. – 6-е изд., испр. – М. : Высш. шк., 2006. – 310 с.: ил.

Тема 3

РАЗВИТИЕ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ТЕОРИИ В ПОСЛЕДАРВИНОВСКИЙ ПЕРИОД

Цель занятия: ознакомиться с основными эволюционными течениями и направлениями в последарвиновский период.

Вопросы для обсуждения

1.Период укрепления дарвинизма в первой половине XIV в.

2.Период «отрицания» дарвинизма в первой четверти XX в.

3.Период формирования синтетической теории эволюции (СТЭ).

12

Теоретическая часть

I.Период укрепления дарвинизма в первой половине XIV в. ха-

рактеризуется утверждением эволюционной биологии на базе исторического метода. Защите и творческому развитию дарвинизма способствует развитие эволюционной палеонтологии (В.О. Ковалевский, Л. Долло), эволюционной эмбриологии и морфологии (А.О. Ковалевский, Э. Геккель, Ф. Мюллер, А. Дорн). В этот период усиленно разрабатываютсявопросыфилогенеза,создаютсяфилогенетическиедрева для многих групп животных и растений, зарождается экспериментальная физиология и проч.

II.Период «отрицания». В первой четверти XX в. формируется течение,названноегенетическимантидарвинизмом,ставящимподсомнение основные положения дарвинизма. Предпосылкой его формирования послужили:

1. Переоткрытие законов Г. Менделя (1900) – изменчивости и наследственности.

2. Выдвигается предположение о возможности образования видов скачкообразно, на основе мутаций (Г. Де Фриз).

3.Отмечаетсяскачкообразноевидообразованиезасчетперекомбинаций уже готовых генов (Дж. Лотси).

4.Возможностьвнезапноговидообразованиязасчетвыпадениягенов (У. Бетсон).

5. Утверждается консервативная роль естественного отбора, в последующем установлена очевидная ошибочность таких взглядов (Ф. Дженкин, В. Иоганнсен).

В 20–30-х гг. XX в. генетический антидарвинизм теряет позиции

ипредпринимаются попытки синтеза классического дарвинизма и генетики.

III.Период формирования синтетической теории эволюции

(СТЭ). Термин «синтетическая теория» идет от названия книги ан- глийскогоэволюционистаДж.Хаксли«Эволюция–современныйсин-

тез» (1924).

В разработку этой теории внесли вклад многие ученые: С.С. Четвериков, Н.И. Вавилов, И.Ш. Шмальгаузен, Р.А. Фишер, Г.Д. Карпеченко, Ф. Добжанский, Э. Майер, Д.Г. Симпсон, С.П. Семенов-Тянь- Шанский и др.

13

Основные положения синтетической теории

1.Материаломдляэволюциислужат,какправило,оченьмелкиеиз- менениянаследственности–мутации.Мутационнаяизменчивость–по- ставщик материала естественного отбора – носит случайный и ненаправленный характер.

2.Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование.

3.Наименьшейэволюционирующейединицейявляетсяпопуляция.

4.Эволюцияноситдивергентныйхарактер,т.е.одинтаксонможет стать предком нескольких дочерних таксонов, но каждый вид имеет единственный предковый вид, единственную предковую популяцию.

5.Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видо­ образованиекакэтапэволюционногопроцессапредставляетсобойпоследовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.

6.Видсостоитизмножествасоподчиненныхморфологически,физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц – подвидов и популяций.

7.Видсуществуеткакцелостноеизамкнутоеобразование.Целостность видов поддерживается миграциями особей из одной популяции

вдругую, при которых наблюдается обмен аллелями (поток генов).

8.Так как основным критерием вида является его репродуктивная изоляция, то этот критерий неприменим к формам, у которых не наблюдается половой процесс (прокариоты, низшие эукариоты).

9.Макроэволюция на уровне выше вида (род, семейство, отряд, класс и др.) идет лишь путем микроэволюции. Для эволюции групп видов живых организмов характерны те же предпосылки и движущие силы и для микроэволюции.

10.Большинство таксонов имеют монофилетическое происхожде-

ние.

11.Эволюция имеет ненаправленный характер, т. е. не идет в направлении какой-либо конечной цели.

Синтетическая теория вскрыла глубинные механизмы эволюционного процесса, накопила множество новых фактов, доказательств эволюцииорганизмов,объединиладанныемногихнаукинаходитсяврусле тех идей, которые были заявлены Чарлзом Дарвином.

Рекомендуемая литература

1. Георгиевский А. Б. Дарвинизм: учеб. пособие для студентов биол. и хим. спец. пед. ин-тов. – М. : Просвещение, 1985. – 271 с.: ил.

14

2.Дарвинизм [Текст] : [Учеб. пособие по биол. спец. пед. ин-тов] / авт. проф. А. А. Парамонов. – М. : Просвещение, 1978. – 335 с., 8 л. ил.

3.Иорданский, Н. Н. Основы теории эволюции / Н. Н. Иорданский. – М. : Просвещение, 1979. – 192 с.

4.Попов, А. А. Основы теории эволюции: учеб. пособие для студентов, учителей и учащихся сред. школ / А. А. Попов. Казанский пед.

ун-т.– Казань, 2000. – 271 с.: ил.

5.Яблоков, А. В. Эволюционное учение: учеб. для биол. спец. вузов / А. В. Яблоков, А. Г. Юсуфов. – 6-е изд., испр. – М. : Высш. шк., 2006. – 310 с.: ил.

Тема 4

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

Цель занятия: на конкретных примерах изучить доказательства эволюционного процесса, в свете достижения различных биологическихнаукпроанализироватьметодыизученияэволюционногопроцесса.

Вопросы для обсуждения

1.Современные трактовки понятия «биологическая эволюция».

2.Методы изучения эволюционного процесса.

Теоретическая часть

Эволюция – это необратимое, в некоторой степени направленное историческоеразвитиеживойприроды,сопровождающеесяизменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованиями биогеоценозов и биосферы в целом.

Доказательства эволюции органического мира основаны на достижении многих биологических наук: сравнительной анатомии и эмбриологии, палеонтологии, биогеографии, систематики и генетики.

1. Сравнительно-палеонтологические методы, основанные на изучении­ ископаемыхостанковживотныхирастительныхорганизмов:

•ископаемые переходные формы;

•филогенетические ряды;

•последовательность ископаемых форм.

15

2.Сравнительно-анатомические методы, основанные на уста-

новлении общности и различия в строении организмов:

• единый план строения позвоночных;

• гомологичные органы;

• аналогичные органы;

• наличиерудиментовиатавизмов;

• переходные формы (ехидна, утконос).

3.Сравнительно-эмбриологическиеметоды,основанныенауста-

новлении сходства в зародышевом развитии организмов:

•выявление зародышевого сходства («закон зародышевого сходства» К. Бэра);

•принцип рекапитуляции;

•«биогенетический закон» (Ф. Мюллер, Э. Геккель).

4. Биогеографические методы, основанные на установлениизакономерностей распределения растительного и животного мира на Земле:

•сравнение флоры и фауны;

•особенности распространения близких форм;

•изучение реликтовых форм;

•изучение островных форм;

•анализ существования прерывистых форм.

Для установления доказательств эволюционного процесса также используютсяданныегенетики,данныебиохимии,молекулярнойбиологии, паразитологии и т. д.

Практическая часть

Материалиоборудование:коллекциячленистоногих(речнойрак, скорпион,паук,насекомое);скелетконечностейсобаки,летучеймыши, голубя, ящерицы; таблицы «Эволюция предков лошади», «Археоптерикс», определители беспозвоночных.

Задания и методические рекомендации

Задание 1

Рассмотрите внешнее строение представителей трех классов чле­ нистоногих(речнойрак,паук,пчеламедоносная).Определитеосновные черты сходства и различия. Результаты наблюдений занесите в табл. 4. Сформулируйте и запишите вывод о родстве представителей трех классов членистоногих, каким образом данный материал доказывает­ эволюционный процесс.

16

Таблица 4

Сравнительная характеристика отдельных представителей типа членистоногие

Число сегментов в каждом отделе

Число и специфика конечностей

Характер скелета

Число пар усиков

Число пар конечностей и ходильных ног

Строение и число глаз

Задание 2

Изучитестроениескелетапереднихконечностейпозвоночныхживотных(собаки,летучеймыши,голубя,ящерицы).Зарисуйтеих,отметив одинаковым цветом гомологичные отделы. Определите основные черты сходства и различия. Сформулируйте и запишите вывод о родстве представителей трех классов позвоночных животных, каким образом данный материал доказывает эволюционный процесс.

Задание 3

Проанализируйтенагляднуютаблицу«Эволюцияпредковлошади» изанеситерезультатынаблюденийвтабл.5.Сформулируйтеизапишите вывод об основных направлениях эволюции лошади.

17

Таблица 5

Эволюция предков лошади

Число пальцев на передних ногах

Число опорных пальцев

Рост, размер (с лису, с теленка)

Особенности зубной системы

Задание 4

Рассмотритенатаблице«Археоптерикс»отпечатокиреставрацию первоптицы, отметьте в тетради характерные признаки рептилий и птиц. Сформулируйте и зафиксируйте вывод о том, каким образом существование археоптерикса доказывает процесс эволюции.

Рекомендуемая литература

1.Георгиевский А. Б. Дарвинизм: учеб. пособие для студентов биол. и хим. спец. пед. ин-тов. – М. : Просвещение, 1985. – 271 с.: ил.

2.Дарвинизм [Текст] : [Учеб. пособие по биол. спец. пед. ин-тов] / авт. проф. А. А. Парамонов. – М. : Просвещение, 1978. – 335 с., 8 л. ил.

3.Общая биология: учебник для 9–10-х кл. / [Ю. И. Полянский, А. Д. Браун, Н. М. Верзилин и др.]; под ред. Ю. И. Полянского. – 13-е изд. – М. : Просвещение, 1982. – 320 с. : ил.

4.Яблоков, А. В. Эволюционное учение: учеб. для биол. спец. вузов / А. В. Яблоков, А. Г. Юсуфов. – 6-е изд., испр. – М. : Высш. шк., 2006. – 310 с.: ил.

Тема 5

ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЦЕССА

Цельзанятия:изучитьспецификувоздействияэлементарныхфакторов эволюции на популяцию и их роль в микроэволюционных процессах.

18

Вопросы для обсуждения

1.Модификационная изменчивость, норма реакции, роль в эволюционном процессе.

2.Наследственная изменчивость как материал для эволюции: характервоздействиянагенофондпопуляции,особенностиоказываемого давления, результаты, значение для эволюции.

3.Организм, популяция, биоценоз, их роль в эволюционном процессе.

4.Миграция: определение, характер воздействия; поток и интрогрессия генов, результаты, значение для вида и эволюционного процесса.

5.Популяционныеволны:определение,характервоздействия,особенности, формы и их примеры, результаты, значение для эволюции.

6.Дрейф генов (генетико-автоматический процесс): характер воздействия, результаты, значение для эволюции.

7.Изоляция: определение, формы и их примеры, характер воздействия, результаты, значение для эволюции.

Теоретическая часть

Изменчивость – свойство живых организмов существовать в разных формах (вариантах). Она обеспечивает различия между особями одного вида, т. е. внутривидовое разнообразие, и между группами организмов (популяциями, видами).

Модификационная изменчивость – вариации фенотипических признаков в пределах функциональных возможностей генов, возникающие в результате взаимодействия нормы реакции генотипа с условиями среды.

Норма реакции – размах (границы) изменчивости признака (свойства)и/илистепениегофенотипическоговыраженияподвлияниемизменяющихся факторов среды, контролируемый генотипом.

Наследуется не признак и свойства родителей, а норма реакции, т.е.способностьреагироватьопределеннымобразомнаопределенные условия среды. Размах нормы реакции определяется генотипом и обусловлен историей формирования вида. Приспособительный характер модификацииестьрезультатестественногоотбораопределенныхреакцийгенотипа,проявляющихсяфенотипически,наопределенныеусловияжизни.Эволюционнаярольадаптивныхмодификацийзаключается

19

в том, что она варьирует адаптивность организмов к действию внешнихфакторовитемсамымвероятностьихпоследующегоразмножения.

Наследственнаяизменчивостьопределяетсягенетическимиразличиямиособейвпопуляции.Этиразличиявозникаютвследствиемутацийразноготипа(генных,хромосомных,геномных)иновыхкомбинаций генов, возникающих в процессе размножения половым путем.

Мутации – наследственные изменения генотипа. Мутациям присущи следующие особенности:

•постоянно возникают в природе;

•носят ненаправленный характер, т. е. не адекватные среде;

•проявление мутаций в фенотипе зависит от генотипического фона и от воздействия внешней среды;

•мутации,являясьнаследственнымиизменениями,представляют собой элементарный эволюционный материал;

•вприродных,гетерогенныхпопуляцияхрецессивныемутациисоставляют мобилизационный резерв наследственной изменчивости.

Комбинативнаяизменчивость–образованиеновыхсочетанийал-

лелей(генов)врезультатекроссинговера,илинезависимогораспределения родительских хромосом в мейозе и случайного объединения гамет при оплодотворении, а также все вариации у потомства в результате скрещиваний и гибридизации.

Комбинативная изменчивость имеет следующее значение:

•стимулирует возникновение новых наследственных изменений;

•повышает генетическое и фенотипическое многообразие потомства;

•повышает жизнеспособность потомства;

•нейтрализует вредное влияние мутаций.

Миграция–перемещениевпространствеособейилиособыхорга- нов расселения, обычно между популяциями, в пределах территории, занимаемой данным видом, или за ее пределами. Результат двух взаимосвязанных процессов – миграции и оседлости – определяет пространственное распределение особей популяции (вида) и их аллелей (генов) из поколения в поколение. Посредством миграций регулируетсячисленностьособейвпопуляции,происходитзаселениеновыхмест обитания,авследствиепотокагенов–изменениегенофондапопуляций.

Поток генов – составляет генетическую основу мутации организмов и приводит к изменению частот аллелей многих генов, тем самым изменяягенофондпопуляций.Потокгеновспособствуетподдержанию

20